TWI475802B - 脈波調變射頻電力控制方法及脈波調變射頻電源裝置 - Google Patents

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Description

脈波調變射頻電力控制方法及脈波調變射頻電源裝置
本發明係關於射頻(RF)電力控制方法和RF電源裝置，尤其是，其係關於脈波電力調變，用以利用供應到負載之脈波式波形來調變電力。
作為用以控制要被供應到負載之RF電力的方法，已知有執行建立從RF電源裝置所輸出之恆定正向電力的控制之方法(PF控制)，以及執行建立藉由從正向電力減掉反射電力所獲得之恆定負載電力的控制之方法(PL控制)，如同將分別被稱作“專利文件1”和“專利文件2”之日本未審查專利申請案號碼2007-087908(見段落0002及0009、0026、及0027)和日本未審查專利申請案公開號碼2009-111940(見段落0002及0011)所揭示者。
作為用以控制輸出電力的振幅之方法，已知有連續電力控制法，用以控制連續電力的電力振幅；及脈波電力控制法，用以改變脈波寬度或脈波的能率比，如同將被稱作“專利文件3”之日本專利號碼4065820(見段落0014及0015)所揭示者。
在控制脈波電力或連續電力中，已知在反射電力增加的例子中，輸出電力降低，以保護RF電源裝置。在用以控制負載電力的峰值之峰值負載電力控制中，當峰值反射電力波動時，峰值正向電力被控制成可變的。
在習知電力控制中，當峰值正向電力隨著反射電力波動一起改變時，峰值正向電力增加或減少。峰值正向電力的波動可能產生問題，諸如使輸出電力不穩定，及影響負載側上之室中所實行的處理等。
舉例來說，設置在RF電源和負載之間的匹配電路藉由匹配操作來匹配由於峰值正向電力的增加或減少所產生之阻抗變化。在此時，匹配點依據匹配電路的此匹配操作而波動。匹配點的此波動使電漿室中的阻抗不安定，以處理負載側上的電漿，且致使反射電力的進一步波動。結果，輸出電力變得不穩定。此外，當峰值正向電力波動時，使室內的電漿密度和電漿氛圍同時改變，因此，對室中所執行之處理的同質性和產量會產生不利的影響。
在由負載側上的電漿所執行之處理的操作期間，若正向電力的輸出降低以保護RF電源裝置，則在由於阻抗的變化而導致室中之峰值反射電力增加的情況中，有著正向電力的降低會致使電漿活化的減少、中斷處理發展、及影響產品品質之問題。
在負載側上的處理開始之時，在電漿尚未被點燃的狀態中，反射電力通常容易變大。在此，指出一問題，即若正向電力的輸出被降低以便保護RF電源裝置免於反射電力之增加的傷害，則電漿的點燃可能會變得更困難。
專利文件1說明在正向電力被控制成為恆定的同時增加反射電力之情況中，會有下列問題。
在正向電力被控制成為恆定的情況中，正向電力的峰值被控制成為恆定。因此，若增加反射電力，則供應給負載之電力量被降低，及改變室內的電漿狀態，藉以使負載阻抗能夠波動。此波動可能會從匹配狀態中產生偏移以後，無法保持電漿，且因此電漿消失。
此外，當供應給負載的電力之量變得不穩定且負載側阻抗波動時，匹配的目標點也可能變得不穩定。因此，匹配電路之可變阻抗元件的目標位置也可能變得不穩定，且會有可變阻抗元件產生擺動現象的可能性。如上述之匹配處理期間的此種擺動現象(hunting phenomenon)僅操作匹配電路之可變阻抗元件的一部分，且會縮短可變阻抗元件的使用期限。
因此，在習知電力控制中，當諸如正向電力和負載電力之輸出電力被控制時，輸出電力依據反射電力的波動而被增加或減少。因此，輸出電力的電力振幅變得不穩定，而產生諸如室內的電漿狀態之波動的問題。
本發明之目的在於藉由在脈波電力控制中將輸出電力的電力振幅(峰值電力)控制成為恆定以對抗電力變化，以便防止由於輸出電力的電力振幅之波動而對負載造成的影響，以解決如上述之此種習知問題。
本發明之另一目的在於穩定地控制輸出電力的電力振幅，藉以使負載側上之電漿密度和電漿氛圍穩定，及提高藉由電漿處理所獲得到之處理同質性和藉由該處理所獲得到之產品品質二者。
此外，本發明之另一目的在於抑制平均反射電力以對抗反射電力的增加，以使保護電源裝置，且同時維持正向電力的電力振幅(峰值正向電力)，藉以去除不必要的匹配電路之匹配操作且使電漿負載穩定。
本發明之另一目的在於在負載處之處理開始時幫助室內電漿的產生。
本發明係有關電力控制，其包括：輸出振幅控制，其執行恆定電力控制，使得輸出電力的電力振幅變成等於設定值；以及能率控制，用以控制脈波電力的能率比，使得對應於輸出電力量之量變成等於設定值，藉以對輸出電力的電力振幅建立穩定控制，且保護電源裝置以對抗反射電力的增加。
本發明包括脈波調變RF電力控制方法的態樣和脈波調變RF電源裝置的態樣，以及本發明之態樣的其中之一或二者通常結合輸出振幅控制，其對輸出電力的電力振幅執行恆定電力控制；及能率控制，用以藉由使用脈波電力的能率比來控制對應於輸出電力量之量，藉以對輸出電力的電力振幅實施穩定控制，並保護電源裝置以對抗反射電力的增加。
根據本發明的脈波調變RF電力控制方法為用來控制RF電力之方法，其控制要被供應到負載之RF電力。依據本發明的控制方法而被輸出到負載之RF輸出為脈波輸出。連續輸出為在時間上被連續輸出之RF電力，但是脈波輸出為在時間上被間歇輸出之RF電力。在時間上被間歇輸出之脈波輸出被輪流提供有兩個時間週期；當峰值電力被供應到負載時之時間週期(ON週期)，及當小於峰值電力的電力被供應到負載時之時間週期(OFF週期)。在此，當峰值電力被供應到負載時之時間週期被假設為ON週期，及當小於峰值電力的電力被供應到負載時之時間週期被假設為OFF週期。以ON週期和OFF週期的組合方式來供應電力，該組合被假設為一個循環(cycle)。
圖27為RF電力的脈波輸出被供應到負載之脈波調變RF控制的說明圖。在圖27A中，在時間上間歇性供應RF電力，其中，Tcyc被假設為一個循環。一個循環(Tcyc)係供應有ON週期(Ton)和OFF週期(Toff)。藉由控制ON週期和OFF週期的比率(能率比)，脈波調變RF電力控制控制要被供應到負載之電力，在ON週期和OFF週期的比率(能率比)中，在ON週期中供應RF電力而在OFF週期中調整RF電力。
圖27A及圖27B圖解同一個輸出狀態。
圖27B圖示ON週期中之RF電力的簡化改變狀態。
下面說明中的各個圖式以與圖27B相同方式來簡化RF電力的輸出狀態。
假設本發明之OFF週期除了當峰值電力並未供應到負載時之時間週期外，還包括用以供應小於峰值電力之電力的時間週期。此外，在本發明中，假設峰值電力的“峰值”一詞指示最大電力振幅。經由例子，“峰值正向電力”表示在從RF電源行經到負載的正向電力之中具有最大振幅值之正向電力。另一方面，振幅值並未到達最大振幅之正向電力簡單表示為“正向電力”。
本發明的脈波調變RF電力控制方法包括輸出振幅控制步驟，用以控制脈波輸出的振幅；以及能率控制步驟，用以控制脈波輸出的能率比。
輸出振幅控制步驟控制脈波輸出的振幅值，且執行恆定振幅控制，使得振幅值變成等於設定振幅值。例如，依據輸出振幅控制之恆定振幅控制給予由電力控制所輸出的脈波輸出之振幅值的回授，獲得回授值和設定振幅值之間的差值，及控制脈波輸出的振幅值，使得差值變零。可藉由PWM(脈波寬度調變)控制來實施輸出振幅控制。例如，依據差值調整ON週期的持續時間，以形成脈波控制信號，然後輸入的DC電力經過所形成之脈波控制信號的切換，藉以控制脈波輸出的振幅值。
能率控制步驟控制脈波輸出的能率比，且執行恆定電力控制，使得由能率比所決定的電力量變成等於設定電力值。
在此，藉由能率控制步驟而受到恆定電力控制的電力量例如可以是峰值正向電力的平均電力值，或從峰值正向電力和峰值反射電力所獲得之峰值負載電力的平均電力值。在此，峰值反射電力對應於從負載返回到RF電源側之反射電力的最大振幅，及峰值負載電力對應於供應給負載之負載電力的最大振幅。
峰值正向電力的平均電力值和峰值負載電力的平均電力值二者對應於從RF電源測供應給負載側之電力的平均電力值。
能率控制步驟中之恆定電力控制係要控制從RF電源供應到負載側之電力量，使得電力量變成等於設定電力值，及保持恆定而不受暫時波動的影響。電力量並不侷限於峰值正向電力或峰值負載電力的平均電力值，拿來作為上述說明中的例子，但是亦可應用峰值正向電力或峰值負載電力的媒體值或最經常值，他們為經常表示電力量的值。
依據本發明之脈波調變RF電力控制方法獨立地執行輸出振幅控制步驟和能率控制步驟，且執行RF電力的脈波調變，藉此，在不彼此干擾之下操作兩種控制。因此，例如，能夠操作控制，使得峰值正向電力變成恆定，且同時平均正向電力亦變成恆定。
輸出振幅控制步驟和能率控制步驟亦可執行控制，除了供應到負載之電力外，假設供應到負載之電壓和電流為脈波輸出的控制目標。
在依據本發明的脈波調變RF電力控制方法中，能率控制步驟另外包括以下步驟：藉由控制能率比將未輸出RF電力之OFF時間設定為零，及執行控制，使得脈波輸出的電力量變成等於脈波輸出的振幅值，以便將脈波輸出切換成為連續輸出。
本發明的脈波調變RF電力控制方法可包括兩個模式：用以執行假設峰值正向電力做為控制目標之控制的模式；以及假設平均負載電力做為控制目標之控制的模式。
在能率控制步驟中，在執行假設峰值正向電力做為控制目標之控制的模式中，脈波輸出的控制目標係針對峰值正向電力。在輸出振幅控制步驟中，執行恆定振幅控制，使得峰值正向電力的振幅值變成等於設定振幅值。在能率控制步驟中，執行恆定電力控制，使得由能率比所決定之峰值正向電力的平均電力值變成等於設定電力值，且因此，峰值正向電力被控制。
能率控制步驟包括脈波輸出控制，用以產生不連續的輸出；以及連續輸出控制，用以使脈波輸出變成連續輸出。
在脈波輸出控制中，在由脈波輸出的一個循環中之ON週期和OFF週期所決定的能率比中，ON週期被設定成小於100%，及峰值正向電力的平均電力值被控制變成小於峰值正向電力的振幅值，使得脈波輸出變成不連續輸出。
在連續輸出控制中，在由脈波輸出的一個循環內之ON週期和OFF週期所決定的能率比中，OFF週期被設定成0%而ON週期被設定成100%，使得脈波輸出變成連續輸出。
此控制使得峰值正向波電力的平均電力值被控制而變成等於峰值正向波電力的振幅值。
在能率控制步驟中，在用以執行假設平均負載電力做為控制目標之控制的模式中，在輸出振幅控制步驟中，脈波輸出的控制目標係針對峰值正向電力，而在能率控制步驟中，脈波輸出的控制目標係針對平均負載電力。輸出振幅控制步驟執行恆定振幅控制，使得峰值正向電力的振幅值變成恆定，及能率控制步驟執行恆定電力控制，使得獲得自由能率比所決定之峰值正向電力和峰值反射電力的峰值負載電力之平均電力值變成等於設定電力值，且因此，平均負載電力被控制。
在依據本發明的能率控制中，根據藉由輸出振幅控制步驟的恆定電力控制所獲得到之回授值，以使脈波輸出的能率比增加或減少。
在增加或減少能率比之控制中，能率控制步驟給予峰值反射電力值的回授，且當峰值反射電力係增加時，能率比中的ON週期之比例降低，以便抑制平均反射電力的增加。
在增加或減少能率比之控制中，能率控制步驟給予峰值反射電力值的回授，且當峰值反射電力係增加時，能率比中的ON週期之比例擴大，以便控制平均負載電力而為恆定。
在負載電力控制中，當峰值反射電力波動時，若峰值正向電力被控制成執行峰值負載電力控制，則負載側上之電漿密度可能波動，並且由於峰值正向電力的波動而引起不穩定。另一方面，若調整能率比的OM週期之比例，以控制平均負載電力變成恆定值，則能夠穩定化峰值正向電力的輸出。
在RF電力受連續輸出控制的控制之例子中，若峰值反射電力的振幅值過大，則可應用根據本發明的脈波調變RF電力控制方法，藉以抑制平均反射電力的增加。
可應用脈波調變RF電力控制以取代連續輸出控制之控制模式包括：連續正向電力控制模式和處理開始控制模式；前者是在穩態中根據連續輸出來供應峰值正向電力之控制模式，而後者是藉由RF電源裝置來開始電漿負載處理以及點燃電漿之控制模式。
在連續正向電力控制模式中，在穩態中連續地輸出恆定峰值正向電力，及當峰值反射電力的振幅值在此連續輸出期間變得過大時，藉由從連續輸出控制切換來應用脈波輸出控制，藉以控制能率比，且因此抑制平均反射電力的增加。
另一方面，在處理開始控制模式中，在增加峰值正向電力的階段期間應用脈波輸出控制，而在峰值正向電力到達預定值之後，將脈波輸出控制切換成連續輸出控制。當峰值反射電力的振幅值在峰值正向電力增加期間變得過大時，將連續輸出控制切換成脈波輸出控制及應用脈波輸出控制，藉以控制能率比，且因此抑制平均反射電力的增加。
在穩態中供應峰值正向電力之控制模式中(連續正向電力控制模式)，室內之阻抗可能由於處理期間之氣體壓力和離子反應的變化而改變，且暫時地增加反射電力。在如上述增加反射電力之情況中，若以習知方式來降低輸出電力，則室內之電漿由於匹配電路的匹配操作之組合動作(movement)而變得不穩定。
另一方面，在本發明中，脈波能率比的ON週期之比例被假設為100%，及使平均正向電力和峰值正向電力匹配，以建立連續正向電力控制模式。在此種條件下，若峰值反射電力的振幅值過大，則能率比的ON週期之比例自100%下降，且將連續輸出控制切換成為脈波輸出控制，藉以抑制平均反射電力的增加。
利用如上述之控制，能夠避免峰值正向電力的改變，使到負載的電源能夠穩定。
應注意的是，在處理開始控制模式中，具有在點燃電漿之前峰值反射電力增加的傾向。在此時，若如習知一般地降低輸出電力，則輸出電壓變成低於點燃室中電漿所需之電壓，使其難以點燃電漿。
另一方面，在本發明的處理開始控制模式中，在連續輸出控制中增加峰值正向電力的同時亦供應峰值正向電力，且若峰值反射電力的振幅值在增加峰值正向電力的過程中過大，則能率比的ON週期之比例自100%下降，並將連續輸出控制切換成脈波輸出控制。然後，在藉由點燃電漿將峰值反射電力下降到可允許的範圍之後，增加峰值正向電力，接著，將能率比的ON週期之比例恢復到100%，及將脈波輸出控制切換成連續輸出控制。因此，在當增加峰值正向電力時的時間週期期間，能夠抑制平均反射電力的增加。
依據如上述之控制，即使當增加峰值反射電力時，仍在抑制平均反射電力的同時維持峰值正向電力之供應。因此，這有助於點燃電漿，且在點燃室內的電漿之後，電漿氛圍變成正常，及使峰值反射電力減少。因此，藉由能率控制而將能率比的ON週期之比例恢復到100%，且將脈波輸出控制切換成連續輸出控制。
例如，藉由比較峰值反射電力的回授值與設定值，以決定峰值反射電力的振幅值是否過大。此外，進一步能夠藉由比較峰值反射電力的回授值之增加比率與設定值來作成決定。
處理開始控制模式可藉由能率控制來予以執行，以取代上述的連續輸出控制。
在處理開始控制模式期間的能率控制中，當峰值反射電力的振幅值係過大時，使能率比的ON週期之比例逐漸增加，藉以抑制平均反射電力的增加。
利用上述控制，即使當峰值反射電力係增加時，仍能夠在抑制平均反射電力的同時維持峰值正向電力之供應。因此，能夠點燃電漿，且在點燃室內的電漿之後，電漿氛圍變成正常，然後降低峰值反射電力。結果，藉由能率控制而將能率比的ON週期之比例變成100%，且將能率控制切換成連續輸出控制。
在依據本發明之脈波調變RF電力控制的能率控制中，脈波輸出的一個循環包括ON週期和OFF週期，且依據時間週期的每一個中之電力位準而具有兩電力控制模式。
電力控制模式的其中之一是ON/OFF電力控制，其中，在能率控制中，OFF週期期間之脈波輸出的電力值被假設為零，而ON週期期間之脈波輸出的電力值被假設為設定電力值。另一個電力控制模式是HIGH/LOW電力控制，其中，OFF週期期間之脈波輸出的電力值被假設為界定在零和設定電力值之間的預定電力值，而ON週期期間之脈波輸出的電力值被假設為設定電力值。
HIGH/LOW電力控制將LOW週期期間之脈波的電力位準設定為等於或高於預定值，藉以避免OFF週期期間電漿消失的情況。
在本發明的脈波調變RF電力控制中，可應用一個以上的控制模式作為能率控制。
作為能率控制之控制模式的其中之一是使用恆定頻率之PWM(脈波寬度調變)控制，且在保持頻率恆定的同時，其控制ON週期持續期間和OFF週期持續期間之間的持續期間之比率。能率控制之另一個控制模式是使用恆定ON週期持續期間或恆定OFF週期持續期間之PFM(脈波頻率調變)控制，且其在保持ON週期持續期間恆定的同時，藉由改變OFF週期持續期間，或者在保持OFF週期持續期間恆定的同時，藉由改變ON週期的持續期間，以控制脈波輸出的頻率。
藉由輸出振幅控制所執行之PWM振幅控制係藉由切換輸入的DC電力來控制脈波輸出的振幅值，而由能率控制所執行之PWM控制係在保持由輸出振幅控制所控制之振幅值的同時控制平均正向電力。那些控制的控制目標彼此不同，且彼此不干擾，藉以能夠分別獨立控制。因此，即使當峰值反射電力增加時，也能夠控制平均正向電力，卻不必降低峰值正向電力的振幅值。
接著，將說明依據本發明之脈波調變RF電源裝置的一個態樣。
本發明的脈波調變RF電源裝置係供應RF電力到負載，且包括RF輸出部，用以輸出脈波輸出的RF輸出；輸出振幅控制部，用以控制脈波輸出的振幅；以及能率控制部，用以控制脈波輸出的能率比。
輸出振幅控制部控制脈波輸出的振幅值，及執行恆定振幅控制，使得振幅值變成等於設定振幅值。能率控制部控制脈波輸出的能率比，及執行恆定電力控制，使得由能率比所決定之電力量變成等於設定電力值。輸出振幅控制部和能率控制部獨立地各自控制RF輸出部，藉以執行RF電力的脈波調變。
本發明的脈波調變RF電源裝置具有包括如上述之輸出振幅控制部和能率控制部的組態，且此組態能夠實施結合在如上述的脈波調變RF電力控制中之控制元件的每一個。
需注意的是，脈波調變RF電源裝置所實施之脈波調變RF電力控制的控制元件與上述者相同，因此，在此將不再贅述。
用以實施脈波調變RF電力控制之控制元件的每一個之硬體可構成輸出振幅控制部和能率控制部。此外，CPU、用以實施控制元件的每一個之程式、用以儲存計算結果之記憶體等亦可構成那些控制部。
輸出振幅控制部可結合例如誤差偵測器，用以獲得設定振幅值(振幅命令值)和來自RF輸出部的回授之脈波輸出的振幅值之間的差；以及PWM控制器，用以根據由誤差偵測器所偵測到的差值來執行關於來自振盪器的脈波信號之PWM控制。
能率控制部可結合例如誤差偵測器，用以獲得設定電力值(平均電力命令值)和來自RF輸出部之回授的平均值之間的差值；以及能率比修改符(modifier)，其根據由誤差偵測器所偵測到的差值來修改關於來自振盪器的脈波信號之脈波信號的能率比。
RF輸出部執行DC電力的脈波調變和輸出RF電力。RF輸出部依據來自輸出振幅控制部的控制信號執行DC電力的恆定振幅控制，且執行脈波調變，使得振幅值變成等於設定振幅值。接著，根據來自能率控制部的控制信號，RF控制部控制經過輸出振幅控制部的恆定振幅控制之脈波輸出的能率比，及執行恆定電力控制，使得脈波輸出電力量變成等於設定電力值。
RF輸出部係設置有放大器，其根據來自輸出振幅控制部的控制信號而在DC電力上執行恆定振幅控制，及輸出脈波輸出；以及切換電路，用以根據來自能率控制部的控制信號，在來自輸出振幅控制部的脈波輸出上執行恆定電力控制。此外，RF輸出部係另外設置有偵測器，用以偵測經過在能率控制部的脈波調變之脈波輸出，及將脈波輸出的回授給予輸出振幅控制部和能率控制部。設置在RF輸出部之偵測器不僅偵測脈波輸出的電力，而且偵測電壓和電流，使係此種偵測值的任一個能夠被使用作為回授值。
RF輸出部供應脈波輸出到負載。在供應脈波輸出中，匹配盒(matching box)設置在RF輸出部和負載之間，以實行阻抗匹配。
依據本發明的態樣，輸出電力的電力振幅被穩定地控制，藉以使負載側上之電漿密度和電漿氛圍穩定，且增加由電漿處理所獲得到之處理同質性，和由處理所獲得到之產品品質。
依據本發明的態樣，抑制平均反射電力以對抗反射電力的增加，以便在維持正向電力之電力振幅(峰值正向電力)的同時，保護電源裝置，藉以去除不必要的匹配盒之匹配操作的需要，及使電漿負載穩定。
此外，依據本發明的態樣，在負載側上的處理開始時有助於室內之電漿的產生。
如上所述，依據本發明的脈波調變RF電力控制方法和脈波調變RF電源裝置，能夠控制輸出電力的電力振幅(峰值電力)為恆定，以對抗脈波電力控制中的電力波動，藉以避免由於輸出電力的電力振幅之波動所產生之對負載的影響。
下面，將參考附圖來詳細說明本發明的較佳實施例。
參考圖1至圖5，將說明本發明之脈波調變RF電源裝置的基本組態和本發明之脈波調變RF電力控制方法；參考圖6至圖8，將說明有關採用正向電力作為控制目標之例子；參考圖9至圖12，將說明有關當增加峰值反射電力時之處理的例子；參考圖13至圖16，將說明有關由脈波峰值負載電力控制來控制脈波輸出的負載之情況；參考圖17至圖20，將說明有關應用能率控制到連續正向電力控制模式之情況；參考圖21至圖24，將說明有關應用能率控制到連續正向電力控制模式以便在諸如處理開始之時序中增加峰值正向電力之情況；參考圖25及圖26，將說明有關在能率控制中增加諸如處理開始之時序中的峰值正向電力之情況。
[脈波調變RF電力控制之基本組態]
首先，參考圖1，將說明有關依據本發明之脈波調變RF電源裝置的概要組態。脈波調變RF電源裝置1結合輸出振幅控制部2，用以控制脈波輸出的振幅；能率控制部3，用以控制脈波輸出的能率比；及RF輸出部4，用以輸出脈波輸出的RF輸出，且RF輸出部4輸出RF輸出到負載6。負載6例如可以是產生在室內之電漿負載。
匹配電路5可被連接在RF輸出部4和負載6之間，以匹配其間的阻抗。
RF輸出部4執行DC電力的脈波調變且產生RF輸出。DC電力可獲得自DC電源，或DC電力係可藉由使AC電力受到AC/DC轉換而被獲得。電力在RF輸出部4和負載6之間雙向傳送。正向電力從RF輸出部4供應到負載6，且反射電力從負載6返回到RF輸出部4。根據正向電力和反射電力之間的差異，供應從RF輸出部4引導到負載6的負載電力。在此處，正向電力的最大振幅被稱作“峰值正向電力”，及反射電力的最大振幅被稱作“峰值反射電力”。
依據輸出振幅控制部2的脈波輸出之振幅控制和依據能率控制部3的電力量控制來執行脈波調變。
輸出振幅控制部2輸入設定振幅值當作命令值，輸入脈波輸出的振幅值當作回授值，且執行恆定振幅控制，使得振幅值變成等於設定振幅值。可將電力值、電壓值、或電流值假設為脈波輸出的振幅值，及設置在RF輸出部4內之偵測器，或設置在RF輸出部4和負載6之間的偵測器能夠偵測此振幅值。在輸出振幅控制部2的恆定振幅控制中，脈波輸出的振幅值(峰值)被控制變成等於設定值。
能率控制部3輸入設定值當作命令值，及輸入脈波輸出值當作回授值。然後，能率控制部控制能率比，使得脈波輸出值變成等於設定值，且執行恆定值控制，使得由能率比所界定的值變成等於設定值。脈波輸出值可藉由電力值、電壓值、或電流值來予以表示。
例如，能夠假設對應於脈波輸出的電力值之量為平均正向電力。在此情況中，平均輸出電力命令值被使用當作設定值。能率控制部3的恆定電力控制係用以執行有關從RF電源側供應到負載側的電力之控制，使得電力量經常變成等於平均輸出電力命令值，卻不必依賴暫時波動。此值並不侷限於峰值正向電力或峰值負載電力的平均電力值，而是亦可應用經常表示電力量的其他值，諸如峰值正向電力或峰值負載電力的媒體值或最經常值等。
本發明的輸出振幅控制部2和能率控制部3獨立地控制RF輸出部4，以執行RF電力的脈波調變。
應注意的是，在圖1中，為了說明簡單起見，將輸出振幅控制部2和能率控制部3圖解成為分開元件，但是可將他們組構成為一個控制部。而且，RF輸出部4被圖解為個別元件，但是它可與結合輸出振幅控制部2和能率控制部3的組合控制部一起組構成為一個電路。
需注意的是，各個控制部和RF輸出部可以是結合CPU、儲存使CPU能夠執行各個信號之程式以及計算處理結果的記憶體等之硬體組態，或軟體組態。
[能率控制]
參考圖2及圖3，將說明依據能率控制部3的能率控制。
在能率控制中，脈波輸出的能率控制被改變，藉以執行輸出電力值的脈波調變。在此處，說明採用正向電力當作例子。在根據本發明的脈波調變RF電力控制中，輸出振幅控制部2執行控制，使得峰值正向電力PF 的最大振幅值(峰值)變成等於設定值。在將峰值正向電力維持成設定值的同時，能率比被控制成平均正向電力PFAV 變成等於設定電力值。
脈波電力的一個循環係提供有ON週期和OFF週期，且根據週期的每一個之電力位準具有兩個電力控制模式。
一個電力控制模式是能率控制中的ON/OFF電力控制，其中，將OFF週期期間之脈波輸出的電力值假設為零，且將ON週期期間之脈波輸出的電力值假設為設定電力值。圖2圖解此ON/OFF電力控制。在圖2中，一個循環Tcyc 包括ON持續期間Ton ，其為用以輸出峰值正向電力之週期；及OFF持續期間Toff ，其為當沒有電力輸出時之週期，及依據Ton 及Toff 來決定能率比。例如，能率比係以ON能率Don 來表示，ON能率Don 為ON持續期間Ton 對一個循環Tcyc 的比率。
Don =Ton /(Ton +Toff )
Tcyc =Ton +Toff
平均正向電力PFAV 可藉由使用ON能率Don 以下面公式來表示。
PFAV =PF ×Don
因此，藉由改變ON能率Don ，能夠執行控制，以讓平均正向電力PFAV 成為預定電力值。
在此能率控制中，當能率比被控制成平均正向電力PFAV 變成等於設定電力值時，能夠使平均正向電力PFAV 變成下降。例如，反射電力的增加(圖2B)或反射電壓或電流的增加可以是產生平均正向電力PFAV 下降之因素。
如圖2A所示，其可被控制而使ON能率Don 降低，藉以降低平均正向電力PFAV ，以防備產生平均正向電力PFAV 下降之因素。
另一電力控制模式是能率控制中的HIGH/LOW電力控制，其中，OFF週期期間之脈波輸出的電力值被假設為界定在零和設定電力值之間的持續期間之預定電力值，以及ON週期期間之脈波輸出的電力值被假設為設定電力值。
圖3圖解HIGH/LOW電力控制。在圖3中，一個循環Tcyc 包括HIGH持續期間Thigh ，其為用以輸出峰值正向電力之週期；及LOW持續期間Tlow ，其為使電力輸出成為低於峰值正向電力的正向電力低位準Plow 之週期。根據Thigh 和Tlow 來決定能率比。例如，能率比係以HIGH持續期間Thigh 對一個循環Tcyc 的比率來表示。平均正向電力PFAV 係由此能率比、峰值正向電力PF 、及正向電力低位準Plow 來決定。
HIGH/LOW電力控制將LOW週期期間之脈波的電力位準設定為等於或高於預定值，藉以避免在LOW週期期間電漿消失的情況。
接著，參考圖4，將說明能率控制的控制模式。
能率控制的一個控制模式為保持頻率恆定之PWM控制。圖4A為解說PWM控制圖。
頻率被保持恆定。在圖4A至圖4C中，循環Tcyc 被保持恆定。在ON週期持續期間Ton 和OFF週期持續期間Toff 之間的時間持續之比率被控制。以時間持續Ton 的比例之上升順序來圖解圖4A至圖4C。
能率控制的另一個控制模式為PFM控制，其保持ON持續期間或OFF持續期間恆定。
圖4D至圖4F圖解保持ON週期的時間持續恆定而改變OFF週期的時間持續之PFM控制的例子，以OFF週期時間持續Toff 的上升順序來圖解那些例子。
圖4G至圖4I圖解保持OFF週期的時間持續恆定而改變ON週期的時間持續之PFM控制的例子，以ON週期時間持續Ton的上升順序來圖解那些例子。
[脈波調變RF電源裝置的組態例子]
接著，參考圖5，將解說有關脈波調變RF電源裝置1的更詳細組態例子。
RF輸出部4係設置有電路部，用以根據來自輸出振幅控制部2的控制信號，在DC輸入電力的振幅值上執行PWM控制；以及電路部，用以根據來自能率控制部3的控制信號，控制脈波輸出的能率比。
例如，用以操作PWM控制之電路部可結合切換電路4a，用以改變DC輸入電力的振幅值；以及平滑電路4b，用以從其振幅值已受到切換電路4a所控制之DC電力中去除雜訊成分。
作為DC輸入電力，能夠利用獲得自DC電源之DC輸入電力，除此之外，亦可應用透過AC/DC轉換器已從獲得自AC電源的AC電力轉換之DC電力。
用以控制能率比之電路部可結合切換電路4c，其使用經由上述電路部的振幅控制之DC電力作為脈波輸出，以及控制脈波輸出的能率比，使得電力量變成等於設定電力值。
RF輸出部4可結合偵測電路，用以偵測被給予輸出振幅控制部2和能率控制部3作為回授之回授值。應注意的是，此偵測電路可被設置在RF輸出部4的外面。
圖5圖示用以偵測峰值正向電力之電力偵測器4d當作偵測器。電力偵測器4d藉由定向耦向器(未圖示出)來選擇和偵測峰值正向電力。所偵測到的峰值正向電力被給予輸出振幅控制部2作為回授，及同時已藉由平均處理電路7的平均處理所獲得到之平均正向電力被給予能率控制部3作為回授。
例如，輸出振幅控制部2可結合誤差偵測器2a、振盪器2b及PWM控制電路2c。誤差偵測器2a輸入設定振幅值作為命令值，同時輸入來自RF輸出部4的回授之峰值正向電力作為回授值的脈波輸出振幅值，且偵測脈波輸出振幅值和設定振幅值之間的差值。
PWM控制電路2c將由誤差偵測器2a所偵測到之差值假設為控制信號，且在來自振盪器2b的脈波信號上執行PWM控制。依據PWM控制，PWM控制2c形成另一個控制信號，用以執行達成振幅值變成等於設定振幅值之控制。
RF輸出部4的切換電路4a根據來自PWM電路2c的控制信號來控制DC電力的振幅值。
例如，能率控制部3可結合誤差偵測器3a、振盪器3b及能率比改變電路3c。
誤差偵測器3a輸入設定電力值作為命令值；同時輸入平均正向電力作為回授的電力值，平均正向電力被給予當作來自RF輸出部4的回授並且已經過平均處理電路7的平均處理；及偵測給予作為回授的電力值和設定電力值之間的差值。
能率比改變電路3c將由誤差偵測器3a所偵測到的差值假設為控制信號，及改變來自振盪器3b的脈波信號之能率比。利用能率比的變化，能率比改變電路3c形成控制信號，用以執行達成電力值變成等於設定電力值之控制。
RF輸出部4的切換電路4c根據來自能率比改變電路3c的控制信號來控制脈波輸出的能率比。
[第一實施例：當假設正向電力為控制目標時之組態及控制]
接著，作為本發明的第一實施例，將參考圖6至圖8解說有關假設正向電力為控制目標之例子的組態和控制操作。
圖6為假設正向電力為控制目標之情況的組態例子圖。在圖6中，脈波調變RF電源裝置1A的組態與圖1所示之組態幾乎相同，結合峰值正向電力控制部2A作為用以控制脈波輸出的振幅之輸出振幅控制部2；平均正向電力控制部3A作為用以控制脈波輸出的能率比之能率控制部3；及RF輸出部4A作為用以輸出脈波輸出的RF輸出之RF輸出部4。RF輸出部4A輸出RF輸出到負載。
峰值正向電力控制部2A輸入峰值正向電力命令值作為振幅命令值，輸入峰值行進波回授值作為脈波輸出的振幅值，及在RF輸出部4A之RF輸出電路4d0上執行恆定振幅控制，使得峰值正向電力的振幅值變成等於峰值正向電力命令值。
平均正向電力控制部3A輸入平均正向電力命令值作為電力命令值，輸入平均行進波回授值作為脈波輸出的電力值，且在RF輸出部4A的RF輸出電路4d0上執行能率控制，使得平均正向電力的電力值變成等於平均正向電力命令值。在此能率控制中，當能率比被控制成平均正向電力回授值變成等於平均正向電力命令值時，若使平均正向電力下降之下降因素產生(例如、反射電力、反射電壓、電流的增加等)，則將ON能率Don 控制而被下降，藉以降低平均正向電力。
設置在RF輸出部4A中之定向耦向器4d1分開正向電力，藉以使正向電力偵測器4d2能夠偵測峰值行進波回授值。峰值正向電力控制部2A輸入此峰值行進波回授值。
平均處理部7A將峰值行進波回授值經過平均處理，以獲得平均正向電力。平均正向電力控制部3A輸入此平均正向電力作為回授值。
圖7及圖8分別為流程圖及信號圖，用以解說使用正向電力作為控制目標之能率控制的操作例子。
正向電力偵測部4d2偵測峰值正向電力(S1)，在平均處理部7A中獲得所偵測到之峰值正向電力的平均值，及所獲得到之平均正向電力被輸入至平均正向電力控制部3A(S2)。
平均正向電力控制部3A獲得所輸入的平均正向電力和平均正向電力命令值之間的差值(S3)。有關所獲得到的差值，若平均正向電力小於平均正向電力命令值(S4)，則ON能率Don 被設定為較大值(S5)，及當平均正向電力大於平均正向電力命令值時，ON能率Don 被設定為較小值(S6)。
當平均正向電力匹配平均正向電力命令值時，ON能率Don 的值被保持相同而不需要任何改變(S7)。
在圖8所示之信號圖中，圖8A圖解峰值正向電力PF ，圖8B圖解平均正向電力PFAV ，及圖8C圖解能率比(ON能率Don )。
當平均正向電力的回授值(在圖8B中以實線來表示)變成小於平均正向電力命令值(在圖8B中以虛線來表示)時(在圖8B中的時間點A)，使ON能率Don 較大(圖8C中的時間點A)。當ON能率Don 變大時，峰值正向電力PF 的ON週期之比率亦擴大(圖8A中的時間點A)，因此平均正向電力增加。
當平均正向電力的回授值(在圖8B中以實線來表示)增加且到達平均正向電力命令值(在圖8B中以虛線來表示)時(在圖8B中的時間點B)，恢復ON能率Don (圖8C中的時間點B)。藉由恢復ON能率Don ，以恢復峰值正向電力PF 的ON週期之比率(圖8A中的時間點B)。
當平均正向電力的回授值(在圖8B中以實線來表示)上升到高於平均正向電力命令值(在圖8B中以虛線來表示)時(在圖8B中的時間點C)，ON能率Don 被降低(圖8C中的點C)。當ON能率Don 被降低時，峰值正向電力PF的ON週期之比率變得較小(圖8A中的時間點C)，因此平均正向電力減少。
當平均正向電力的回授值(在圖8B中以實線來表示)減少，及回授值到達平均正向電力命令值(在圖8B中以虛線來表示)時(圖8B中的時間點D)，恢復ON能率Don (圖8C中的時間點D)。當ON能率Don 被恢復時，峰值正向電力PF 的ON週期之比率亦被恢復(圖8A中的時間點D)。
[第二實施例：當增加峰值反射電力時之控制例子]
接著，將參考圖9至圖12解說有關增加峰值反射電力時之正向電力的控制作為本發明之第二實施例。
在圖9中，脈波調變RF電源裝置1B的組態與圖6所示之組態幾乎相同，其結合峰值正向電力控制部2B，用以控制脈波輸出的振幅；平均正向電力控制部3B，用以控制脈波輸出的能率比；RF輸出部4B，用以輸出脈波輸出的RF輸出；及平均處理部7B。RF輸出部4B係設置有RF輸出電路4d0；正向電力偵測部4d2；反射電力偵測部4d3，用以偵測峰值反射電力；及定向耦向器4d1，用以達成峰值正向電力和峰值反射電力之間的分離，以分別擷取電力。
除了反射電力偵測部4d3之外的構成元件幾乎與圖6所示之脈波調變RF電源裝置1A的組態相同。因此，下面主要將說明反射電力偵測部4d3。
定向耦向器4d1達成峰值正向電力和峰值反射電力之間的分離，輸入峰值正向電力於正向電力偵測部4d2中，及輸入峰值反射電力於反射電力偵測部4d3中。
反射電力偵測部4d3傳送所偵測到的峰值反射電力值到平均正向電力控制部3B。平均正向電力控制部3B使用所傳送的峰值反射電力值來調整能率控制。此種能率控制調整被實行，以便例如當峰值反射電力增加時，藉由抑制平均反射電力來保護電源。在此能率控制調整中，峰值正向電力PF 被控制成恆定。因此，匹配電路的匹配操作變得穩定，藉以使到室內之電力注入穩定。
圖10、11、及12為用以解說在增加反射電力之情況中的能率控制之操作例子的流程圖及信號圖。
在能率控制中(S11)，反射電力偵測部4d3偵測反射電力。當增加反射電力時(S12)，藉由平均正向電力控制部3B之能率控制所獲得到的能率比被降低(S13)，及平均反射電力PRAV 被抑制(S14)。
若平均反射電力PRAV 的抑制不夠，則在步驟S13進一步降低能率比。在充分抑制平均反射電力PRAV 之後(S15)，恢復所降低的能率比(S16)。圖11所示之信號圖圖解於正在執行能率控制的同時增加峰值反射電力之情況中平均反射電力被抑制。
圖11A圖解峰值反射電力PR 和平均反射電力PRAV ，圖11B圖解能率比(ON能率Don)，及圖11C圖解峰值正向電力PF 和平均正向電力PFAV 。
當增加峰值反射電力PR (在圖11A中以實線來表示)時(圖11中的時間點E)，ON能率Don被降低(圖11B中的時間點E)。藉由降低ON能率Don ，使峰值正向電力PF 的ON週期之比例變小(圖11B中的時間點E)，平均正向電力PFAV 被降低(圖11C中的時間點E)，因此，平均反射電力PRAV 亦被降低(圖11A中的時間點E)。
當峰值反射電力的回授值被降低時(圖11A中的時間點F)，恢復ON能率Don (圖11B中的時間點F)。藉由恢復ON能率Don ，峰值正向電力PF 的ON週期之比率被恢復(圖11B中的時間點F)，平均正向電力PFAV 亦被恢復(圖11C中的時間點F)，然後平均反射電力PRAV 被恢復(圖11A中的時間點F)。
圖12圖解用以說明能率比(ON能率Don )的增加或減少和平均正向電力PFAV 的增加或減少之間的關係之信號圖。圖12圖示循環(Tcyc )被保持恆定，及ON持續期間Ton 被縮短而OFF持續期間Toff 被延長之例子。藉由縮短ON持續期間Ton 的週期及延長OFF持續期間Toff 的週期，在一個循環內供應於負載的方向之正向電力的電力量被減少，因此平均正向電力PFAV 被減少。
[第三實施例：負載電力控制的組態及控制]
接著，作為本發明的第三實施例，將參考圖13至圖16解說負載電力控制的組態及其控制操作。
負載電力係藉由從正向電力減掉反射電力而被獲得到，且負載電力控制控制實質上從脈波調變RF電源裝置供應到負載之平均負載電力，藉以使峰值正向電力輸出穩定。
負載電力控制假設峰值正向電力為有關輸出振幅控制中之脈波輸出的控制目標，假設平均負載電力為有關能率控制步驟中之脈波輸出的控制目標。輸出振幅控制執行恆定振幅控制，使得峰值正向電力的振幅值變成恆定。藉由執行恆定電力控制，使得峰值負載電力的平均電力值變成等於設定電力值，而能率控制控制平均負載電力，平均電力值係獲得自根據能率控制的能率比所決定之峰值正向電力和峰值反射電力。
在圖13中，脈波調變RF電源裝置1C之組態具有與圖9所示幾乎相同的組態，其結合峰值正向電力控制部2C，用以控制峰值正向電力的振幅；平均負載電力控制部3C，用以控制脈波輸出的能率比；RF輸出部4C，用以輸出脈波輸出的RF輸出；及平均處理部7c1及7c2。RF輸出部4C結合RF輸出電路4d0；正向電力偵測部4d2，用以偵測峰值正向電力；反射電力偵測部4d3，用以偵測峰值反射電力；及定向耦向器4d1，用以達成峰值正向電力和峰值反射電力之間的分離，以分別擷取電力。
平均處理部7c1從由正向電力偵測部4d2所偵測到之峰值正向電力獲得平均正向電力，及平均處理部7c2從由反射電力偵測部4d3所偵測到之反射電力獲得平均反射電力。
除了用以在平均負載電力上執行能率控制之平均負載電力控制部3C，及用以從反射電力獲得平均反射電力之平均處理部7c2之外，其他構成元件與圖9所示之脈波調變RF電源裝置1B的組態相同。因此，下面主要說明平均負載電力的能率控制操作。
定向耦向器4d1達成峰值正向電力和峰值反射電力之間的分離，輸入峰值正向電力於正向電力偵測部4d2中，及輸入峰值反射電力於反射電力偵測部4d3中。
正向電力偵測部4d2傳送所偵測到之峰值正向電力值到峰值正向電力控制部2C，及同時傳送所偵測到之峰值正向電力值到平均處理部7c1。平均處理部7c1傳送所獲得之平均正向電力到平均負載電力控制部3C。除此之外，反射波偵測部4d3傳送所偵測到之峰值反射電力值到平均處理部7c2，且平均處理部7c2傳送平均反射電力到平均負載電力控制部3C。
平均負載電力控制部3C係設置有平均負載電力偵測部(未圖示出)，用以從平均正向電力值中減掉平均反射電力值，以獲得平均負載電力值，且所獲得到的平均負載電力值(為回授值)與平均負載電力命令值做比較，及能率控制被執行成平均負載電力值變成等於平均負載電力命令值。
應注意的是，平均負載電力偵測部並不侷限於如結合在平均電力控制部3C中的此種組態。平均負載電力偵測電力可被組構於電路中，例如平均處理部7c1或7c2，或可被組構成機內(self-contained)電路。
平均負載電路控制部3C使用從反射電力偵測部4d3所傳送之峰值反射電力值來調整能率控制。執行能率控制的調整，例如以當增加峰值反射電力時抑制平均負載電力，及藉由抑制平均負載電力，峰值正向電力被抑制，藉以能夠保護電源裝置。在此能率控制調整中，峰值正向電力PF 被控制成恆定。因此，匹配電路的匹配操作變得穩定，藉以使到室內的電力注入穩定。
圖14、15、及16為解說在增加峰值反射電力的情況中之負載電力控制的操作例子之流程圖和信號圖。
在負載電力控制中，執行能率控制，使得平均負載電力變成等於平均負載電力命令值。
在平均處理部7c1中獲得平均正向電力PFAV (S21)，且在平均處理部7c2中獲得平均反射電力PRAV (S22)。平均負載電力偵測部計算所獲得到的平均正向電力PFAV 和平均反射電力PRAV 之間的差值，以便根據下面公式而獲得平均負載電力PLAV (S23)：
PLAV =PFAV -PRAV
平均負載電力控制部3C獲得平均負載電力PLAV 和平均負載電力命令值PLAVO 之間的差值(S24)，依據此差值來修改能率值，且執行控制而使得差值變零(S26)。
藉由執行能率控制，使得平均負載電力PLAV 和平均負載電力命令值LAVO 之間的差值變零，能夠控制平均負載電力PLAV 變成等於設定值，但不必改變峰值正向電力的振幅值(S25)。
在能率控制的操作期間，獲得由反射電力偵測部4d3所偵測到之反射電力，以監視反射電力的增加。若反射電力增加(S27)，則由平均負載電力控制部3C的能率控制所獲得到之能率比(ON能率Don )提高(S28)，及平均正向電力PFAV 亦提高(S29)。因此，平均負載電力PFAV 被抑制且保持恆定(S30)，藉以使峰值正向電力PF 的輸出穩定。
若使峰值反射電力減少(S31)，則將已被提高的能率比恢復(S32)，且執行正常的能率控制。
圖15所示之信號圖圖解當在執行能率控制的同時增加峰值反射電力時，平均負載電力被抑制。
圖15A圖解峰值反射電力PR 和平均反射電力PRAV ，圖15B圖解能率比(ON能率Don )，圖15C圖解峰值正向電力PF 和平均正向電力PFAV ，及圖15D圖解峰值負載電力PL 和平均負載電力PLAV 。
當在能率控制期間增加峰值反射電力PR (在圖15A中以實線來表示)時，平均反射電力PRAV 亦被增加(在圖15A的時間點G和H之間)，反之，峰值負載電力PL 和平均負載電力PLAV 減少(在圖15D的時間點G和H之間)。
在偵測峰值反射電力PR 的增加時，平均負載電力控制部3C提高ON能率Don (圖15B的時間點H)。藉由提高ON能率Don ，平均正向電力PFAV 增加(圖15C的時間點H)，然後平均負載電力PLAV 增加，藉以恢復(圖15D的時間點H)。
之後，當被中止峰值反射電力的增加而後被恢復時，平均反射電力PRAV 亦被降低且恢復(圖15A的時間點I)。
當平均負載電力控制部3C偵測峰值反射電力PR 的重新開始時，其為了恢復降低ON能率Don (圖15B的時間點I)。藉由降低ON能率Don ，平均正向電力PFAV 被減少且恢復(圖15C的時間點I)。因為平均正向電力PFAV 被恢復，所以在正常能率控制中能夠將峰值負載電力PL 及平均負載電力PLAV 維持在原來的狀態(圖15D的時間點I)。
圖16圖解習知脈波峰值負載控制的操作例子。在脈波峰值負載控制中，當峰值反射電力波動時，控制峰值正向電力，以控制峰值負載電力。
經由例子，當峰值反射電力PR 增加時(圖16A的時間點J)，峰值正向電力PF 被控制而增加(圖16B的時間點J)。峰值正向電力PF 被控制而增加，使得峰值負載電力PL 可被保持恆定(圖16C的時間點J)。
當峰值反射電力PR 的增加被中止時(圖16A的時間點K)，峰值正向電力PF 被控制而被降低和恢復(圖16B的時間點K)。
在此脈波峰值負載控制中，峰值正向電力波動。因此，供應峰值正向電力到負載亦波動，且這可能產生負載中之電漿密度的波動，因而發生不穩定。
另一方面，依據本發明的能率控制，能夠在保持峰值正向電力恆定的同時控制平均負載電力，及避免由於峰值正向電力的波動所產生之不穩定操作。
[第四實施例：應用能率控制於連續正向電力控制模式時之組態和控制]
接著，作為本發明的第四實施例，將參考圖17至圖20解說有關應用能率控制於連續正向電力控制模式之例子的組態和控制操作。
本發明的能率控制步驟可包括脈波輸出控制，用以產生不連續輸出；以及連續輸出控制，用以從脈波輸出產生連續輸出。
在脈波輸出控制中，在由脈波輸出的一個循環內之ON週期和OFF週期所決定的能率比中，ON週期被設定成小於100%，且峰值正向電力的平均電力值被控制變成小於峰值正向電力，使得脈波輸出變成不連續輸出。
另一方面，在連續輸出控制中，在由脈波輸出的一個循環內之ON週期和OFF週期所決定的能率比中，OFF週期被設定成0%及ON週期被設定成100%，且峰值正向電力的平均電力值被控制成等於峰值正向電力，使得脈波輸出變成連續輸出。
連續正向電力控制模式為用以在正向電力上執行連續輸出控制之模式。在連續正向電力控制模式中，當在諸如處理的過程等恆定狀態將正向電力供應到負載時，若在室內的阻抗由於包括室內之氣體壓力變化和離子反應的因素而改變之此種情況下改變負載的阻抗，則可能暫時地增加反射電力。
如上所述，本發明應用能率控制到連續正向電力控制模式，且即使當峰值反射電力增加時，平均反射電力仍被抑制，卻不必像習知控制一般改變峰值正向電力，藉以以穩定方式供應電力到負載。
圖17圖解當應用能率控制於連續正向電力控制模式時之組態例子。
在圖17中，脈波調變RF電源裝置1D的組態幾乎與圖9所示之組態相同，其結合峰值正向電力控制部2D，用以控制峰值正向電力的振幅；平均正向電力控制部3D，用以控制脈波輸出的能率比；RF輸出部4D，用以輸出脈波輸出的RF輸出；及平均處理部7D，並且該組態係另外設置有能率控制部8D，用以控制由平均正向電力控制部3D所執行之能率控制的能率比。
RF輸出部4D結合RF輸出電路4d0；正向電力偵測部4d2，用以偵測峰值正向電力；反射電力偵測部4d3，用以偵測峰值反射電力；及定向耦向器4d1，用以達成峰值正向電力和峰值反射電力之間的分離，以分別擷取電力。
根據由正向電力偵測部4d2所偵測到之峰值正向電力，平均處理部7D獲得平均正向電力，及將所獲得到之平均正向電力當作回授給予平均正向電力控制部3D。
除了在平均正向電力上執行能率控制之平均行進波控制部3D和能率控制部8D之外，構成元件幾乎與圖9所示之脈波調變RF電源裝置1B的組態相同。因此，下面將主要說明平均正向電力控制部3D的連續輸出控制和能率控制操作。
定向耦向器4d1達成峰值正向電力和峰值反射電力之間的分離，輸入峰值正向電力於正向電力偵測部4d2中，及輸入峰值反射電力於反射電力偵測部4d3中。
正向電力偵測部4d2傳送所偵測到的峰值正向電力值到峰值正向電力控制部2D，及同時傳送所偵測到的峰值正向電力到平均處理部7D。平均處理部7D傳送所獲得之平均正向電力到平均正向電力控制部3D。反射電力偵測部4d3傳送所偵測到的峰值反射電力值到能率控制部8D，及能率控制部8D改變平均正向電力控制部3D所執行之能率控制的能率比，以回應反射電力的波動。
平均正向電力控制部3D比較來自平均處理部7D當作回授值之平均正向電力與平均正向電力命令值，且執行能率控制，使得平均正向電力值變成等於平均正向電力命令值。
在平均正向電力控制部3D中，在正常狀態中，連續輸出控制被執行設定能率比(ON能率Don )為100%。然後，依據從能率控制部8D所傳送之控制信號來調整能率控制，及在連續輸出控制和脈波輸出控制之間進行切換。在此，連續輸出控制為用以在能率控制中將能率比(ON能率Don )設定為100%之控制模式，且脈波輸出控制為以小於100%的能率比(ON能率Don )來執行能率控制之控制模式。
當峰值反射電力增加時實行此種能率控制調整，例如，藉由將能率比(ON能率Don )從100%切換到小於100%的預定值。因此，進行從連續輸出控制到脈波輸出控制之切換，藉以抑制平均反射電力，且保護電源。在此能率控制調整中，因為峰值正向電力PF 被控制成恆定，所以匹配電路的匹配操作變穩定，藉以使到室內的電力注入穩定。
圖18、圖19、及圖20為解說在連續正向電力控制模式中增加峰值反射電力之情況的行進波控制之操作例子的流程圖及信號圖。
在正常狀態中，平均正向電力控制部3D執行連續輸出控制，使得平均正向電力變成等於平均正向電力命令值。
在此控制狀態中，能率比(ON能率Don )被設定成100%(S41)，及在連續正向電力控制模式中控制峰值正向電力(S42)。
在此連續正向電力控制模式中，能率控制部8D監視由反射電力偵測部4d3所偵測到之峰值反射電力。在偵測峰值反射電力的增加時(S43)，能率控制部8D執行從使用100%能率比(ON能率Don )之連續輸出到使用小於100%的能率比(ON能率Don )之脈波輸出的切換。因此，能夠在保持峰值正向電力PF 的輸出被穩定之狀態的同時抑制平均反射電力(S44)。
在偵測峰值反射電力的減少時(S45)，能率控制部8D將能率比(ON能率Don )恢復到100%，執行從脈波輸出到連續輸出的切換，及重新開始依據連續輸出的連續正向電力控制模式(S46)。
圖19所示之信號圖圖解連續輸出和脈波輸出之間的切換。
圖19A圖解峰值反射電力PR 和平均反射電力PRAV ，圖19B圖解能率比(ON能率Don )，及圖19C圖解峰值正向電力PF 和平均正向電力PFAV 。
在連續正向電力控制模式中，在連續輸出被執行設定能率比(ON能率Don )為100%的同時，若峰值反射電力PR (在圖19A中以實線來表示)增加，則平均反射電力PRAV (在圖19A中以虛線來表示)亦增加(圖19A中在時間點L及M之間)。
在偵測峰值反射電力PR 的增加時，能率控制部8D將ON能率Don 從100%降低(圖19B中的時間點L)。藉由降低ON能率Don ，平均正向電力PFAV 減少(圖19C中的時間點L)。
之後，當中止峰值反射電力PR 的增加且將其恢復時，能率控制部8D偵測峰值反射電力PR 的減少，及將ON能率Don 恢復到100%(圖19B中的時間點M)。藉由利用100%的ON能率Don 而重新開始連續控制，平均正向電力PFAV 被恢復到原始狀態(圖19C中的點M)。
依據本發明的控制之實施例，連續輸出控制被實行在正常狀態將ON能率Don 設定為100%，且當峰值反射電力增加時，將ON能率Don 設定為小於100%，及執行脈波輸出控制。結果，降低平均正向電力且抑制平均反射電力。
圖20圖解習知連續輸出控制的操作例子。在此連續輸出控制中，當峰值反射電力波動時，峰值正向電力被控制成控制平均正向電力。
例如，當峰值反射電力PR 增加時(圖20B中的時間點O)，以峰值正向電力PF 減少的此種方式來執行控制(圖20A中的時間點O)。藉由減少峰值正向電力PF ，平均正向電力被抑制。
當中止峰值反射電力PR 的增加時(圖20B中的時間點P)，以增加峰值正向電力PF 且恢復的此種方式來執行控制(圖20A中的時間點P)。
在此連續輸出控制中，因為峰值正向電力波動，所以峰值正向電力到負載的供應亦波動，及由於不穩定出現，這可能會產生負載中之電漿密度的變化。
另一方面，依據本發明的控制，能夠在保持峰值正向電力恆定的同時控制平均正向電力，且避免由於峰值正向電力的波動所導致之不穩定操作。
[第五實施例：應用能率控制到連續正向電力控制模式以增加峰值正向電力時之組態及控制(圖21至圖24)]
接著，作為本發明的第五實施例，將參考圖21至圖24解說有關應用能率控制到連續正向電力控制模式以增加峰值正向電力時之組態及控制操作。
在於負載側上之室中產生電漿的時候，具有在點燃電漿以開始產生電漿的處理之前反射電力增加的傾向。在習知控制方法中，使正向電力下降以對抗反射電力的增加，藉以降低對RF輸出電源側的影響。然而，在使正向電力下降的此種控制中，具有室內的電壓低於電漿點燃電壓之狀態使電漿點燃失敗之問題。
本實施例以與上述實施例相同的方式應用能率控制到連續正向電力控制模式，且即使當峰值反射電力增加時，仍能夠抑制平均反射電力，卻不必像習知控制一般改變峰值正向電力，且以穩定方式供應電力到負載。
本實施例和上述實施例之間的差如下：上述實施例係相關於正常狀態中之電力供應，用以供應恆定峰值正向電力，反之本實施例係相關於在處理開始時逐漸增加峰值正向電力之電力供應等。
圖21圖解應用能率控制到連續正向電力控制模式以增加峰值正向電力時之組態例子，且其能夠以與圖17所示之組態例子相同之方式來組構本例子。
在圖21中，脈波調變RF電源裝置1E的組態結合峰值正向電力控制部2E，用以控制峰值正向電力的振幅；平均正向電力控制部3D，用以控制脈波輸出的能率比；RF輸出部4E，用以輸出脈波輸出的RF輸出；及平均處理部7E，並且其另外係設置有能率控制部8E，用以控制由平均正向電力控制部3E所執行之能率控制的能率比。
RF輸出部4E結合RF輸出電路4d0；正向電力偵測部4d2；反射電力偵測部4d3，用以偵測峰值反射電力；及定向耦向器4d1，用以達成峰值正向電力和峰值反射電力之間的分離，以分別擷取電力。
平均處理部7E從由正向電力偵測部4d2所偵測到之峰值正向電力獲得平均正向電力，及將所獲得之平均正向電力當作回授給予平均正向電力控制部3E。
定向耦向器4d1達成峰值正向電力和峰值反射電力之間的分離，輸入峰值正向電力於正向電力偵測部4d2中，及輸入峰值反射電力於反射電力偵測部4d3中。
正向電力偵測部4d2傳送所偵測到之峰值正向電力值到峰值正向電力控制部2E，及同時傳送所偵測到之峰值正向電力到平均處理部7E。平均處理部7E傳送所獲得之平均正向電力到平均正向電力控制部3E。在處理開始時，反射電力偵測部4d3傳送所偵測到之峰值反射電力值到能率控制部8E，且能率控制部8E改變平均正向電力控制部3E所執行之能率控制的能率比，以回應反射電力的波動。
平均正向電力控制部3E比較來自平均處理部7E當作回授值之平均正向電力值與平均正向電力命令值，及執行能率控制，使得平均正向電力值變成等於平均正向電力命令值。
在平均正向電力控制部3E中，在處理開始且在正常狀態時，連續輸出控制開始將能率比(ON能率Don )設定為100%，然後依據從能率控制部8E所傳送出之控制信號來調整能率控制，藉以在連續輸出控制和脈波輸出控制之間進行切換。此處，連續輸出控制為用以在能率控制中將能率比(ON能率Don )設定為100%之控制模式，且脈波輸出控制為以小於100%的能率比(ON能率Don )來執行能率控制之控制模式。
當峰值反射電力增加時實行此種能率控制調整，例如，藉由將能率比(ON能率Don )從100%切換到小於100%的預定值。因此，進行從連續輸出控制到脈波輸出控制之切換，並且抑制平均反射電力，藉以保護電源。在此能率控制調整中，因為峰值正向電力PF 被控制成恆定，所以匹配電路的匹配操作變穩定，藉以使到室內的電力注入穩定。
圖22、圖23、及圖24為說明在連續正向電力控制模式中於處理開始時增加峰值反射電力之情況的行進波控制之操作例子的流程圖及信號圖。
平均正向電力控制部3E在處理開始且在正常狀態時執行連續輸出控制，使得平均正向電力被控制而變成等於平均正向電力命令值。在峰值正向電力控制部2E中，在處理開始時，以預定增加率將電力從零增加到恆定電力值，且根據在正常狀態中達成恆定電力值之峰值正向電力命令而開始處理(S51)。
在處理開始時，平均正向電力控制部3E將能率比(ON能率Don )控制為100%，及執行連續正向電力控制模式中的控制(S52)。
在連續正向電力控制模式中，能率控制部8E監視由反射電力偵測部4d3所偵測到之峰值反射電力。在偵測峰值反射電力的增加時(S53)，能率控制部8E執行從以100%的能率比(ON能率Don )之連續輸出到以小於100%的能率比(ON能率Don )之脈波輸出的切換。因此，能夠在峰值正向電力PF 的輸出被穩定之狀態中抑制平均反射電力(S54)。
在偵測點燃或可接受的峰值反射電力(S55)時，能率控制部8E將能率比(ON能率Don )恢復到100%，且重新開始依據連續輸出之連續正向電力控制模式(S56)。例如可藉由偵測反射電力之波動來達成點燃的偵測。
圖23所示之信號圖圖解在處理開始時連續輸出和脈波輸出之間的切換。
圖23A圖解峰值反射電力PR 和平均反射電力PRAV ，圖23B圖解能率比(ON能率Don )，及圖23C圖解峰值正向電力PF 和平均正向電力PFAV 。
在連續正向電力控制模式中，連續輸出被執行將能率比(ON能率Don )設定為100%，及峰值正向電力在處理開始的開始時從零朝預定峰值正向電力值增加(圖23C中的Q)。在處理開始的此時，若峰值反射電力PR (在圖23A中以實線來表示)增加，則平均反射電力PRAV (由虛線來表示)亦增加(圖23A中的時間點R)。
在偵測峰值反射電力PR 的增加時，能率控制部8E將ON能率Don 從100%降低(圖23B中的時間點R)。藉由降低ON能率Don ，平均正向電力PFAV 的增加被抑制(圖23C中的週期R-S)，因此，平均反射電力PRAV 的增加亦被抑制(圖23A中的週期R-S)。
之後，當峰值反射電力PR 的增加被中止且被恢復時，能率控制部8E偵測峰值反射電力PR 的減少，及將ON能率Don 恢復到100%(圖23B中的時間點S)。藉由利用100%的ON能率Don 來重新開始連續控制，平均正向電力PFAV 變成正常狀態(圖23C中的點S)。
依據本發明的控制之實施例，連續輸出控制被實行，在處理開始時將ON能率Don 設定為100%，且當峰值反射電力增加時，將ON能率Don 設定為小於100%以執行脈波輸出控制，藉以降低平均正向電力和抑制平均反射電力。
圖24圖解習知連續輸出控制的操作例子。在此連續輸出控制中，當在處理開始時峰值反射電力波動時，峰值正向電力被控制以使控制平均正向電力。
例如，當峰值反射電力PR 增加時(圖24B中的時間點T)，執行控制以降低峰值正向電力PF (圖24A中的時間點T)。因此，峰值正向電力PF 減少，藉以抑制平均正向電力。
在此連續輸出控制中，因為峰值正向電力波動，所以峰值正向電力到負載之供應亦波動，及由於不穩定出現，這可能會產生負載中之電漿密度的變化。
另一方面，依據本發明的控制，能夠在保持峰值正向電力恆定的同時控制平均正向電力，且避免由於峰值正向電力的波動所導致之不穩定操作。
[第六實施例：在能率控制中峰值正向電力增加時之組態及控制]
接著，作為本發明的第六實施例，將參考圖25及圖26解說有關能率控制中之峰值正向電力增加時的組態和控制操作。
此處所說明之實施例為處理開始時之控制模式，其類似於上述實施例。在上述實施例中，能率控制被應用到連續正向電力控制模式，且當峰值反射電力增加時，藉由能率控制將連續輸出切換到脈波輸出。另一方面，本實施例為如下述一般的控制模式：用以執行正向電力控制使得峰值正向電力的振幅變成恆定，及同時依據脈波輸出初始化處理開始，然後使能率比(ON能率Don )能夠增加，及在穩態中，將能率比(ON能率Don )設定為100%，以進行從脈波輸出到連續輸出之切換。
依據此控制模式，即使當在處理開始時峰值反射電力增加時，能率比(ON能率Don )仍是在小於100%的狀態中。因此，平均反射電力被抑制，卻不必像習知控制一般改變峰值正向電力，且以穩定方式供應電力到負載。
因為此實施例的組態可與圖21所示之第五組態例子相同，所以不再贅述。
圖25及圖26為用以解說在能率控制中於處理開始時峰值正向電力增加之情況中的行進波控制之操作例子的流程圖和信號圖。
在處理開始時，平均正向電力控制部藉由能率控制來增加平均正向電力，及藉由能率控制在穩態中控制電力變成預定平均正向電力。此控制能夠藉由根據平均正向電力命令值和回授值之間的比較來予以達成。
此外，根據具有預定尺寸之峰值正向電力命令值，峰值正向電力控制部使峰值正向電力的振幅值受到恆定振幅控制。
在處理開始時(S61)，平均正向電力控制部將能率比(ON能率Don )從零連續增加到100%(S62，S63)。在這些步驟期間點燃電漿。在此實施例中，能率控制被執行，直到平均正向電力到達穩態的電力量為止，藉以抑制供應到負載之平均正向電力。因此反射電力亦被抑制。
圖26所示之信號圖圖解處理開始時之能率控制。圖26A圖解能率比(ON能率Don )，圖26B圖解峰值反射電力PR 和平均反射電力PRAV ，及圖26C圖解峰值正向電力PF 和平均正向電力PFAV 。
在處理開始時，能率比(ON能率Don )從0%逐漸增加到100%(圖26A)，及平均正向電力從零增加到預定正向電力值(圖26C)。
在處理開始時，當峰值反射電力PR (在圖26B中以實線來表示)增加時，平均反射電力PRAV (在圖26B中以虛線來表示)亦被增加。
在處理開始時，平均正向電力PFAV 已被抑制。因此，甚至當反射波出現時，仍能夠抑制對RF電源的影響，因為平均反射電力PRAV 亦被抑制。
需注意的是，本發明並不侷限於上述實施例的每一個。應明白，只要不明顯違背本發明的原則和優點，可對例示實施例進行許多修改。因此，所有此種修改將包括在本發明的範疇內。
根據本發明之脈波調變RF電力控制方法和脈波調變RF電源裝置可被應用到在用以執行電漿蝕刻和電漿CVD的電漿處理設備等中之RF電力到負載的供應等。
1．．．脈波調變射頻電源裝置
1A．．．脈波調變射頻電源裝置
1B．．．脈波調變射頻電源裝置
1C．．．脈波調變射頻電源裝置
1D．．．脈波調變射頻電源裝置
1E．．．脈波調變射頻電源裝置
2．．．輸出振幅控制部
2A．．．峰值正向電力控制部
2B．．．峰值正向電力控制部
2C．．．峰值正向電力控制部
2D．．．峰值正向電力控制部
2E．．．峰值正向電力控制部
2a．．．誤差偵測器
2b．．．振盪器
2c．．．脈波寬度調變控制電路
3．．．能率控制部
3A．．．平均正向電力控制部
3B．．．平均正向電力控制部
3C．．．平均負載電力控制部
3D．．．平均正向電力控制部
3E．．．平均正向電力控制部
3a．．．誤差偵測器
3b．．．振盪器
3c．．．能率改變電路
4．．．射頻輸出部
4A．．．射頻輸出部
4B．．．射頻輸出部
4C．．．射頻輸出部
4D．．．射頻輸出部
4E．．．射頻輸出部
4a．．．切換電路
4b．．．平滑電路
4c．．．切換電路
4d．．．電力偵測器
4d0．．．射頻輸出電路
4d1．．．定向耦向器
4d2．．．正向電力偵測器
4d3．．．反射電力偵測部
5．．．匹配電路
6．．．負載
7．．．平均處理電路
7A．．．平均處理部
7B．．．平均處理部
7D．．．平均處理部
7E．．．平均處理部
7c1．．．平均處理部
7c2．．．平均處理部
8D．．．能率控制部
8E．．．能率控制部
圖1為依據本發明之脈波調變RF電源裝置的概要組態圖；
圖2為依據本發明之能率控制圖；
圖3為依據本發明之能率控制圖；
圖4為依據本發明之能率控制的控制模式圖；
圖5為依據本發明之脈波調變RF電源裝置的詳細組態例子圖；
圖6為依據本發明的第一實施例之正向電力被假設為控制目標的情況之組態例子圖；
圖7為依據本發明的第一實施例之正向電力被假設為控制目標的情況之能率控制的操作例子之流程圖；
圖8為依根據本發明的第一實施例之正向電力被假設為控制目標的情況之能率控制的操作例子之信號圖；
圖9為依據本發明的第二實施例之反射電力的控制之組態例子圖；
圖10為依據本發明的第二實施例之當增加反射電力時的操作例子之流程圖；
圖11為依據本發明的第二實施例之當增加反射電力時的操作例子之信號圖；
圖12為依據本發明的第二實施例之當增加反射電力時的操作例子之信號圖；
圖13為本發明的第三實施例之負載電力控制的組態例子圖；
圖14為本發明的第三實施例之負載電力控制的操作例子之流程圖；
圖15為本發明的第三實施例之負載電力控制的操作例子之信號圖；
圖16為本發明的第三實施例之負載電力控制的習知操作例子之信號圖；
圖17為本發明的第四實施例之應用能率控制到連續正向電力控制模式的組態例子圖；
圖18為本發明的第四實施例之應用能率控制到連續正向電力控制模式的控制操作例子之流程圖；
圖19為本發明的第四實施例之應用能率控制到連續正向電力控制模式的控制操作例子之信號圖；
圖20為本發明的第四實施例之連續正向電力控制模式的習知控制操作例子之信號圖；
圖21為本發明的第五實施例之應用能率控制到連續正向電力控制模式以增加峰值正向電力的情況之組態例子圖；
圖22為本發明的第五實施例之應用能率控制到連續正向電力控制模式以增加峰值正向電力的情況之控制操作例子的流程圖；
圖23為本發明的第五實施例之應用能率控制到連續正向電力控制模式以增加峰值正向電力的情況之控制操作例子的信號圖；
圖24為本發明的第五實施例之在連續正向電力控制模式中增加峰值正向電力的情況之習知控制操作例子的信號圖；
圖25為本發明的第六實施例之在諸如能率控制的處理開始等時序中增加峰值正向電力之控制操作例子的流程圖；及
圖26為本發明的第六實施例之在諸如能率控制的處理開始等時序中增加峰值正向電力之控制操作例子的信號圖。
圖27為由脈波調變RF電力控制所執行之RF電力的脈波輸出圖。
1．．．脈波調變射頻電源裝置
2．．．輸出振幅控制部
3．．．能率控制部
4．．．射頻輸出部
5．．．匹配電路
6．．．負載

Claims (31)

  1. 一種脈波調變射頻(RF)電力控制方法，用以控制要被供應到負載之RF電力，該RF電力為脈波輸出，其為在時間上被間歇輸出的RF輸出，該方法包含：輸出振幅控制步驟，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制步驟，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制步驟執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制步驟執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制步驟和該能率控制步驟被獨立地操作，以執行該RF電力的脈波調變，其中，在該輸出振幅控制步驟中，峰值正向電力被假設為該脈波輸出的控制目標，在該能率控制步驟中，平均負載電力被假設為該脈波輸出的控制目標，該輸出振幅控制步驟執行該恆定的振幅控制，而使得該峰值正向電力的該振幅值變成為恆定的，並且該能率控制步驟執行該恆定的電力控制，而使得自該峰值正向電力所獲得之峰值負載電力和由該能率比所決定之峰值反射電力的平均電力值變成等於設定的電力值，藉 以控制該平均負載電力。
  2. 如申請專利範圍第1項之脈波調變RF電力控制方法，其中，該輸出振幅控制步驟和該能率控制步驟將作為該脈波輸出的控制目標之電力、電壓或電流供應至該負載。
  3. 如申請專利範圍第1項之脈波調變RF電力控制方法，其中，該能率控制步驟包括用以藉由將在OFF(關)週期期間之該脈波輸出的該RF電力設定為零來控制該能率比，並且將該脈波輸出的該電力量控制為等於該脈波輸出的該振幅值，以致使該脈波輸出為連續的輸出之步驟。
  4. 一種脈波調變RF電力控制方法，用以控制要被供應到負載之RF電力，該RF電力為脈波輸出，其為在時間上被間歇輸出的RF輸出，該方法包含：輸出振幅控制步驟，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制步驟，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制步驟執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制步驟執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制步驟和該能率控制步驟被獨立地操 作，以執行該RF電力的脈波調變，其中，峰值正向電力被假設為該脈波輸出的控制目標，該輸出振幅控制步驟執行該恆定的振幅控制，而使得該峰值正向電力的振幅值變成等於設定的振幅值，並且該能率控制步驟執行該恆定的電力控制，而使得由該能率比所決定之該峰值正向電力的平均電力值變成等於設定的電力值，藉以控制該峰值正向電力，其中，該能率控制步驟包含：脈波輸出控制，其將由在該脈波輸出的一個循環內之ON週期和OFF週期所決定的該能率比之該ON(開)週期設定為小於100%，並且將該峰值正向電力的該平均電力值控制為小於該峰值正向電力的該振幅值，使得該脈波輸出被致使成為不連續的輸出，以及連續輸出控制，其將由在該脈波輸出的一個循環內之該ON週期和該OFF週期所決定的該能率比之該OFF週期設定為0%，而將由在該脈波輸出的一個循環內之該ON週期和該OFF週期所決定的該能率之該ON週期設定為100%，並且將該峰值正向電力的該平均電力值控制而變成等於該峰值正向電力的該振幅值，使得該脈波輸出被致使成為連續的輸出。
  5. 如申請專利範圍第4項之脈波調變RF電力控制方法，其中，在該連續輸出控制中，當峰值反射電力的振幅值過高時，使該能率比的該ON週期之該比例自100%而減少，並 且該連續輸出控制被切換成該脈波輸出控制，藉以抑制平均反射電力的增加。
  6. 如申請專利範圍第4項之脈波調變RF電力控制方法，其中，在當藉由該連續輸出控制來增加該峰值正向電力時的該週期期間，當峰值反射電力的振幅值過高時，使該能率比的該ON週期之該比例自100%而減少，並且該連續輸出控制被切換成該脈波輸出控制，以及在增加該峰值正向電力之後，使該能率比的該ON週期之該比例恢復成100%，並且該脈波輸出控制被切換成該連續輸出控制，藉以在當增加該峰值正向電力時的該週期期間抑制平均反射電力的增加。
  7. 如申請專利範圍第1項之脈波調變RF電力控制方法，其中，根據藉由該輸出振幅控制步驟中的該恆定電力控制所獲得之回授值，該能率控制步驟增加或減少該脈波輸出的該能率比。
  8. 一種脈波調變RF電力控制方法，用以控制要被供應到負載之RF電力，該RF電力為脈波輸出，其為在時間上被間歇輸出的RF輸出，該方法包含：輸出振幅控制步驟，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制步驟，用以控制該脈波輸出的能率比，其中， 該輸出振幅控制步驟執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制步驟執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制步驟和該能率控制步驟被獨立地操作，以執行該RF電力的脈波調變，其中，峰值正向電力被假設為該脈波輸出的控制目標，該輸出振幅控制步驟執行該恆定的振幅控制，而使得該峰值正向電力的振幅值變成等於設定的振幅值，並且該能率控制步驟執行該恆定的電力控制，而使得由該能率比所決定之該峰值正向電力的平均電力值變成等於設定的電力值，藉以控制該峰值正向電力，其中，在將該峰值正向電力假設為該脈波輸出的該控制目標下控制該峰值正向電力中，該能率控制步驟將峰值反射電力值給予作為回授，並且當增加該峰值反射電力時，藉由減少該能率比的該ON週期之該比例來抑制平均反射電力的增加。
  9. 如申請專利範圍第1項之脈波調變RF電力控制方法，其中，在將該峰值正向電力和該平均負載電力假設為該脈波輸出的該等控制目標下控制負載電力中，該能率控制步驟將該峰值反射電力給予作為回授，並 且當增加該峰值反射電力時，藉由放大該能率比的該ON週期之該比例來控制該平均負載電力成為恆定的。
  10. 如申請專利範圍第3項之脈波調變RF電力控制方法，其中，在該連續輸出控制中，當峰值反射電力的振幅值過高時，使該能率比的該ON週期之該比例自100%而減少，並且該連續輸出控制被切換成該脈波輸出控制，藉以抑制平均反射電力的增加。
  11. 如申請專利範圍第3項之脈波調變RF電力控制方法，其中，在當藉由該連續輸出控制來增加該峰值正向電力時的該週期期間，當峰值反射電力的振幅值過高時，使該能率比的該ON週期之該比例自100%而減少，並且該連續輸出控制被切換成該脈波輸出控制，以及在增加該峰值正向電力之後，將該能率比的該ON週期之該比例恢復成100%，並且該脈波輸出控制被切換成該連續輸出控制，藉以在當增加該峰值正向電力時的該週期期間抑制平均反射電力的增加。
  12. 一種脈波調變RF電力控制方法，用以控制要被供應到負載之RF電力，該RF電力為脈波輸出，其為在時間上被間歇輸出的RF輸出，該方法包含：輸出振幅控制步驟，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制步驟，用以控制該脈波輸出的能率比，其 中，該輸出振幅控制步驟執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制步驟執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制步驟和該能率控制步驟被獨立地操作，以執行該RF電力的脈波調變，其中，峰值正向電力被假設為該脈波輸出的控制目標，該輸出振幅控制步驟執行該恆定的振幅控制，而使得該峰值正向電力的振幅值變成等於設定的振幅值，並且該能率控制步驟執行該恆定的電力控制，而使得由該能率比所決定之該峰值正向電力的平均電力值變成等於設定的電力值，藉以控制該峰值正向電力，其中，在當藉由該能率控制來增加該峰值正向電力時的該週期期間，藉由逐漸增加該能率比的該ON週期之該比例來抑制平均反射電力的增加。
  13. 如申請專利範圍第1項之脈波調變RF電力控制方法，其中，在該能率控制中，將該OFF期間之該脈波輸出的電力值假設為零，並且將該ON週期期間之該脈波輸出的電力值假設為設定的電力值。
  14. 一種脈波調變RF電力控制方法，用以控制要被供應到負載之RF電力，該RF電力為脈波輸出，其為在時間上被間歇輸出的RF輸出，該方法包含：輸出振幅控制步驟，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制步驟，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制步驟執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制步驟執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制步驟和該能率控制步驟被獨立地操作，以執行該RF電力的脈波調變，其中，在該能率控制中，將該OFF期間之該脈波輸出的電力值假設為界定在零與設定的電力值之間的預定電力值，並且將該ON週期期間之該脈波輸出的電力值假設為該設定的電力值。
  15. 如申請專利範圍第1項之脈波調變RF電力控制方法，其中，在該能率控制中，使頻率保持恆定，並且控制介於ON週期持續期間與OFF週期持續期間之間的持續期間之比率。
  16. 一種脈波調變RF電力控制方法，用以控制要被供 應到負載之RF電力，該RF電力為脈波輸出，其為在時間上被間歇輸出的RF輸出，該方法包含：輸出振幅控制步驟，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制步驟，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制步驟執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制步驟執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制步驟和該能率控制步驟被獨立地操作，以執行該RF電力的脈波調變，其中，在該能率控制中，在使ON週期持續期間保持恆定的同時改變OFF週期持續期間，或者在使該OFF週期持續期間保持恆定的同時改變該ON週期持續期間，藉以控制該脈波輸出的該頻率。
  17. 一種脈波調變RF電源裝置，用以供應RF電力到負載，該裝置包含：RF輸出部，用以輸出脈波輸出的RF輸出，輸出振幅控制部，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制部，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制部執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅 值，該能率控制部執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制部和該能率控制部獨立地操作該RF電力輸出部，以執行該RF電力的脈波調變，其中，在該輸出振幅控制部中，峰值正向電力被假設為該脈波輸出的控制目標，在該能率控制部中，平均負載電力被假設為該脈波輸出的控制目標，該輸出振幅控制部執行該恆定的振幅控制，而使得該峰值正向電力的該振幅值變成為恆定的，並且該能率控制部執行該恆定的電力控制，而使得自該峰值正向電力所獲得之峰值負載電力和由該能率比所決定之峰值反射電力的平均電力值變成等於設定的電力值，藉以控制該平均負載電力。
  18. 如申請專利範圍第17項之脈波調變RF電源裝置，其中，該輸出振幅控制部和該能率控制部將作為該脈波輸出的控制目標之電力、電壓或電流供應至該負載。
  19. 一種脈波調變RF電源裝置，用以供應RF電力到負載，該裝置包含：RF輸出部，用以輸出脈波輸出的RF輸出，輸出振幅控制部，用以控制該脈波輸出的振幅， 能率控制部，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制部執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制部執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制部和該能率控制部獨立地操作該RF電力輸出部，以執行該RF電力的脈波調變，其中，峰值正向電力被假設為該脈波輸出的控制目標，該輸出振幅控制部執行該恆定的振幅控制，而使得該峰值正向電力的振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制部執行該恆定的電力控制，而使得由該能率比所決定之該峰值反射電力的平均電力值變成等於設定的電力值，藉以控制該峰值正向電力，其中，該能率控制部致能介於下述二者之間的切換；脈波輸出控制，其係由在該脈波輸出的一個循環內之ON週期和OFF週期所決定的，而該ON週期被設定為小於該能率比之100%的，並且將該峰值正向電力的該平均電力值控制為小於該峰值正向電力的該振幅值，而使得該脈波輸出被致使成為不連續的輸出，以及連續輸出控制，其將由在該脈波輸出的一個循環內之該ON週期和該OFF週期所決定的該能率比之該OFF週期設定為0%，而將由在該脈波輸出的一個循環內之該ON週 期和該OFF週期所決定的該能率比之該ON週期設定為100%，並且將該峰值正向電力的該平均電力值控制而變成等於該峰值正向電力的該振幅值，使得該脈波輸出被致使成成為連續的輸出。
  20. 如申請專利範圍第17項之脈波調變RF電源裝置，其中，根據該脈波輸出的回授值，該能率控制部增加或減少由該恆定電力控制所獲得之該能率比。
  21. 一種脈波調變RF電源裝置，用以供應RF電力到負載，該裝置包含：RF輸出部，用以輸出脈波輸出的RF輸出，輸出振幅控制部，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制部，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制部執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制部執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制部和該能率控制部獨立地操作該RF電力輸出部，以執行該RF電力的脈波調變，其中，峰值正向電力被假設為該脈波輸出的控制目標，該輸出振幅控制部執行該恆定的振幅控制，而使得該峰值正向電力的振幅值變成等於設定的振幅值， 該能率控制部執行該恆定的電力控制，而使得由該能率比所決定之該峰值反射電力的平均電力值變成等於設定的電力值，藉以控制該峰值正向電力，其中，在將該峰值正向電力假設為該脈波輸出的該控制目標下控制該峰值正向電力中，該能率控制部將峰值反射電力值給予作為回授，並且當該反射電力增加時，藉由減少該能率比的該ON週期之該比例來抑制平均反射電力的增加。
  22. 如申請專利範圍第17項之脈波調變RF電源裝置，其中，在將該峰值正向電力和該平均負載電力假設為該脈波輸出的該等控制目標下控制該負載電力中，該能率控制部將該峰值反射電力給予作為回授，並且當該峰值反射電力增加時，藉由放大該能率比的該ON週期之該比例來控制該平均負載電力為恆定。
  23. 一種脈波調變RF電源裝置，用以供應RF電力到負載，該裝置包含：RF輸出部，用以輸出脈波輸出的RF輸出，輸出振幅控制部，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制部，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制部執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制部執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸 出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制部和該能率控制部獨立地操作該RF電力輸出部，以執行該RF電力的脈波調變，其中，該能率控制部藉由在OFF週期期間將該脈波輸出的該RF電力設定為零來控制該能率比，將該脈波輸出的該電力量控制而變成等於該脈波輸出的該振幅值，以便致使該脈波輸出成為連續的輸出，其中，在該連續輸出控制中，當峰值反射電力的振幅值過高時，該能率控制部使該能率比的該ON週期之該比例自100%而減少，並且執行從該連續輸出控制切換成該脈波輸出控制，藉以抑制平均反射電力的增加。
  24. 一種脈波調變RF電源裝置，用以供應RF電力到負載，該裝置包含：RF輸出部，用以輸出脈波輸出的RF輸出，輸出振幅控制部，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制部，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制部執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制部執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制部和該能率控制部獨立地操作該RF 電力輸出部，以執行該RF電力的脈波調變，其中，該能率控制部藉由在OFF週期期間將該脈波輸出的該RF電力設定為零來控制該能率比，將該脈波輸出的該電力量控制而變成等於該脈波輸出的該振幅值，以便致使該脈波輸出成為連續的輸出，其中，在當藉由該連續輸出控制來增加該峰值正向電力時的該週期期間，當峰值反射電力的振幅值過高時，該能率控制部使該能率比的該ON週期之該比例自100%而減少，並且執行從該連續輸出控制切換成該脈波輸出控制，以及在增加該峰值正向電力之後，該能率控制部將該能率比的該ON週期之該比例恢復成100%，並且執行從該脈波輸出控制切換成該連續輸出控制，藉以在當增加該峰值正向電力時的該週期期間抑制平均反射電力的增加。
  25. 一種脈波調變RF電源裝置，用以供應RF電力到負載，該裝置包含：RF輸出部，用以輸出脈波輸出的RF輸出，輸出振幅控制部，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制部，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制部執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制部執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等 於設定的電力值，以及該輸出振幅控制部和該能率控制部獨立地操作該RF電力輸出部，以執行該RF電力的脈波調變，其中，峰值正向電力被假設為該脈波輸出的控制目標，該輸出振幅控制部執行該恆定的振幅控制，而使得該峰值正向電力的振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制部執行該恆定的電力控制，而使得由該能率比所決定之該峰值反射電力的平均電力值變成等於設定的電力值，藉以控制該峰值正向電力，其中，在當藉由該能率控制來增加該峰值正向電力時的該週期期間，該能率控制部藉由逐漸增加該能率比的該ON週期之該比例來抑制平均反射電力的增加。
  26. 一種脈波調變RF電源裝置，用以供應RF電力到負載，該裝置包含：RF輸出部，用以輸出脈波輸出的RF輸出，輸出振幅控制部，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制部，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制部執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制部執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及 該輸出振幅控制部和該能率控制部獨立地操作該RF電力輸出部，以執行該RF電力的脈波調變，其中，該能率控制部將該OFF期間之該脈波輸出的電力值假設為零，並且將該ON週期期間之該脈波輸出的電力值假設為設定的電力值。
  27. 一種脈波調變RF電源裝置，用以供應RF電力到負載，該裝置包含：RF輸出部，用以輸出脈波輸出的RF輸出，輸出振幅控制部，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制部，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制部執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制部執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制部和該能率控制部獨立地操作該RF電力輸出部，以執行該RF電力的脈波調變，其中，該能率控制部將該OFF期間之該脈波輸出的電力值假設為界定在零與設定的電力值之間的預定電力值，並且將該ON週期期間之該脈波輸出的電力值假設為該設定的電力值。
  28. 如申請專利範圍第17項之脈波調變RF電源裝置，其中， 該能率控制部使頻率保持恆定，並且控制介於ON週期持續期間與OFF週期持續期間之間的持續期間之比率。
  29. 一種脈波調變RF電源裝置，用以供應RF電力到負載，該裝置包含：RF輸出部，用以輸出脈波輸出的RF輸出，輸出振幅控制部，用以控制該脈波輸出的振幅，能率控制部，用以控制該脈波輸出的能率比，其中，該輸出振幅控制部執行恆定的振幅控制，以控制該脈波輸出的振幅值，而使得該振幅值變成等於設定的振幅值，該能率控制部執行恆定的電力控制，以控制該脈波輸出的該能率比，而使得由該能率比所決定之電力量變成等於設定的電力值，以及該輸出振幅控制部和該能率控制部獨立地操作該RF電力輸出部，以執行該RF電力的脈波調變，其中，該能率控制部在使ON週期持續期間保持恆定的同時改變OFF週期持續期間，或者在使該OFF週期持續期間保持恆定的同時改變該ON週期持續期間，藉以控制該脈波輸出的該頻率。
  30. 如申請專利範圍第19項之脈波調變RF電源裝置，其中，在該連續輸出控制中，當峰值反射電力的振幅值過高時，該能率控制部使該能率比的該ON週期之該比例自100%而減少，並且執行從該連續輸出控制切換成該脈波輸 出控制，藉以抑制平均反射電力的增加。
  31. 如申請專利範圍第19項之脈波調變RF電源裝置，其中，在當藉由該連續輸出控制來增加該峰值正向電力時的該週期期間，當峰值反射電力的振幅值過高時，該能率控制部使該能率比的該ON週期之該比例自100%而減少，並且執行從該連續輸出控制切換成該脈波輸出控制，以及在增加該峰值正向電力之後，該能率控制部將該能率比的該ON週期之該比例恢復成100%，並且執行從該脈波輸出控制切換成該連續輸出控制，藉以在當增加該峰值正向電力時的該週期期間抑制平均反射電力的增加。
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