(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
副一次巻線のセンタータップが副中点にされた副トランスと、
前記副中点に直流電圧を供給する副電源と、
入力された副駆動信号に同期して、前記副中点と前記副一次巻線の一端との間と、前記副中点と前記副一次巻線の他端との間とに前記副電源から電流を流して前記副一次巻線に交番磁界を形成し、前記副トランスの副二次巻線に共振電圧である主駆動信号を誘起させる駆動回路とを有し、
主トランスの主一次巻線に前記主駆動信号と同期した電流を流し、前記主トランスの主二次巻線に誘起された交流の出力電圧を負荷に印加する電源装置であって、
前記副中点と前記副電源との電気的な接続と電気的な遮断を切り替える切替装置が設けられ、
前記副中点と前記副電源との間が電気的に遮断されるときには、前記切替装置によって前記副中点に接地電位の電圧が印加される電源装置であり、
二個の前記駆動回路と、
前記駆動回路によって制御され、前記主一次巻線の一端と他端にそれぞれ接続された二個の主スイッチング素子と、
を有し、前記主一次巻線のセンタータップが主中点にされ、前記二個の主スイッチング素子は前記主駆動信号によって動作して、前記主中点と前記主一次巻線の一端との間と、前記主中点と前記主一次巻線の他端との間とに、前記主中点に接続され、前記主中点に直流電圧を供給する主電源から電流を流して前記主一次巻線に交番磁界を形成し、前記主トランスの主二次巻線に前記出力電圧を誘起させる電源装置。
【請求項２】
副一次巻線のセンタータップが副中点にされた副トランスと、
前記副中点に直流電圧を供給する副電源と、
入力された副駆動信号に同期して、前記副中点と前記副一次巻線の一端との間と、前記副中点と前記副一次巻線の他端との間とに前記副電源から電流を流して前記副一次巻線に交番磁界を形成し、前記副トランスの副二次巻線に共振電圧である主駆動信号を誘起させる駆動回路とを有し、
主トランスの主一次巻線に前記主駆動信号と同期した電流を流し、前記主トランスの主二次巻線に誘起された交流の出力電圧を負荷に印加する電源装置であって、
前記副中点と前記副電源との電気的な接続と電気的な遮断を切り替える切替装置が設けられ、
前記副中点と前記副電源との間が電気的に遮断されるときには、前記切替装置によって前記副中点に接地電位の電圧が印加される電源装置であり、
四個の主スイッチング素子と前記主トランスとで構成された二端子のＨブリッジ回路と、
各前記主スイッチング素子にそれぞれ接続された前記駆動回路と、
を有し、四個の前記駆動回路から出力される前記主駆動信号によって、前記主スイッチング素子が導通と遮断とを繰り返し、
前記Ｈブリッジ回路の前記二端子の一方に直流電圧を供給する主電源から前記主一次巻線に交流電流を流し、
前記主トランスの主二次巻線に前記出力電圧を誘起させる電源装置。
【請求項３】
前記駆動回路は、二個の副スイッチング素子を有し、前記二個の副スイッチング素子は、前記副一次巻線の一端と他端にそれぞれ接続された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の電源装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の電源装置と、
真空槽と、
前記真空槽の中を真空排気する真空ポンプと、
前記真空槽に設けられた処理機と、
を有し、前記電源装置は、前記処理機に電力を供給し、前記真空ポンプが前記真空槽の中に形成した真空雰囲気中で、前記真空雰囲気中に配置された処理対象物が前記処理機によって、真空処理される真空処理装置。
【請求項５】
前記真空槽内に導入された処理ガスのプラズマの発生と、前記プラズマの維持が前記負荷にされた請求項４記載の真空処理装置。
【請求項６】
前記真空槽の内部にはスパッタリングターゲットが配置され、前記処理ガスのプラズマによって、前記スパッタリングターゲットがスパッタされる請求項５記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置や液晶製造装置などに使われるプラズマ発生用高周波電源装置と、その電源装置を用いた真空処理装置に係り、特に、共振現象を利用した電源装置と、その電源装置を用いた真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ発生用高周波電源装置では、近年、高効率化を実現するために直流電源を出力周波数で高速にスイッチング動作させるスイッチング電源が主流になっている。さらに高効率化のためにスイッチング素子が導通・遮断するときの損失を減らすため、近年では、共振現象を利用して損失を小さくする電源装置が用いられている。
【０００３】
共振現象を利用し、高周波で運転するＥ級の電源装置を用い、高周波電圧を出力すると、真空槽の内部にプラズマを生成し、真空槽の内部に配置された処理対象物を処理することができる。
このE級の電源装置を用いた場合で高周波出力をON/OFFさせるパルス運転をおこなった場合に、ONからOFFになった瞬間にスイッチング素子が自己発振する問題が発生していた。
【０００４】
この場合、プラズマは電源装置の負荷になるが、プラズマが形成されているときと消滅しているときとでは、負荷のインピーダンスが異なるから、スイッチング素子が遮断から導通に転じるときに不整合になり、反射波電力が発生する。
また、スイッチング素子が導通から遮断に転じるときには、完全に遮断するまでに時間がかかるため、電源装置の出力電力の低下と共に、負荷のインピーダンスも変化し、反射波電力が発生する。
【０００５】
真空処理を終了させるためにスイッチング素子を遮断させようとしても、反射波電力によってスイッチング素子が導通されると、自己発振が発生し、電源装置の電圧出力を停止できない状態になる。
図５は、電源装置の出力である進行波電力の電圧振幅波形Ｐｆと、反射波電力の電圧振幅波形Ｐｒとを示すグラフであり、時刻ｔ1において、スイッチング素子を遮断させた後、自己発振によってスイッチング素子が導通と遮断を繰り返しており、電圧出力を停止できない状態であることが分かる。自己発振が発生すると、真空処理装置が破損したり、処理対象物が不良品になる等の不都合が発生する。
【０００６】
また、自己発振を抑制する一般的な手段として、スイッチング素子の駆動回路に抵抗素子を入れて、熱エネルギーに変換して減衰を早めることが考えられるが、高周波出力時においても、抵抗素子で損失が発生するために、電源装置の電力効率が低下する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−８０８４６号公報
【特許文献２】特開２０１４−２８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、自己発振が生じない電源装置と、その電源装置を用いた真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、副一次巻線のセンタータップが副中点にされた副トランスと、前記副中点に直流電圧を供給する副電源と、入力された副駆動信号に同期して、前記副中点と前記副一次巻線の一端との間と、前記副中点と前記副一次巻線の他端との間とに前記副電源から電流を流して前記副一次巻線に交番磁界を形成し、前記副トランスの副二次巻線に共振電圧である主駆動信号を誘起させる駆動回路とを有し、主トランスの主一次巻線に前記主駆動信号と同期した電流を流し、前記主トランスの主二次巻線に誘起された交流の出力電圧を負荷に印加する電源装置であって、前記副中点と前記副電源との電気的な接続と電気的な遮断を切り替える切替装置が設けられ、前記副中点と前記副電源との間が電気的に遮断されるときには、前記切替装置によって前記副中点に接地電位の電圧が印加される電源装置であり、二個の前記駆動回路と、前記駆動回路によって制御され、前記主一次巻線の一端と他端にそれぞれ接続された二個の主スイッチング素子と、を有し、前記主一次巻線のセンタータップが主中点にされ、前記二個の主スイッチング素子は前記主駆動信号によって動作して、前記主中点と前記主一次巻線の一端との間と、前記主中点と前記主一次巻線の他端との間とに、前記主中点に接続され、前記主中点に直流電圧を供給する主電源から電流を流して前記主一次巻線に交番磁界を形成し、前記主トランスの主二次巻線に前記出力電圧を誘起させる電源装置である。
本発明は電源装置であって、副一次巻線のセンタータップが副中点にされた副トランスと、前記副中点に直流電圧を供給する副電源と、入力された副駆動信号に同期して、前記副中点と前記副一次巻線の一端との間と、前記副中点と前記副一次巻線の他端との間とに前記副電源から電流を流して前記副一次巻線に交番磁界を形成し、前記副トランスの副二次巻線に共振電圧である主駆動信号を誘起させる駆動回路とを有し、主トランスの主一次巻線に前記主駆動信号と同期した電流を流し、前記主トランスの主二次巻線に誘起された交流の出力電圧を負荷に印加する電源装置であって、前記副中点と前記副電源との電気的な接続と電気的な遮断を切り替える切替装置が設けられ、前記副中点と前記副電源との間が電気的に遮断されるときには、前記切替装置によって前記副中点に接地電位の電圧が印加される電源装置であり、四個の主スイッチング素子と前記主トランスとで構成された二端子のＨブリッジ回路と、各前記主スイッチング素子にそれぞれ接続された前記駆動回路と、を有し、四個の前記駆動回路から出力される前記主駆動信号によって、前記主スイッチング素子が導通と遮断とを繰り返し、前記Ｈブリッジ回路の前記二端子の一方に直流電圧を供給する主電源から前記主一次巻線に交流電流を流し、前記主トランスの主二次巻線に前記出力電圧を誘起させる電源装置である。
本発明は電源装置であって、前記駆動回路は、二個の副スイッチング素子を有し、前記二個の副スイッチング素子は、前記副一次巻線の一端と他端にそれぞれ接続された電源装置である。
本発明は上記いずれかの電源装置と、真空槽と、前記真空槽の中を真空排気する真空ポンプと、前記真空槽に設けられた処理機と、を有し、前記電源装置は、前記処理機に電力を供給し、前記真空ポンプが前記真空槽の中に形成した真空雰囲気中で、前記真空雰囲気中に配置された処理対象物が前記処理機によって、真空処理される真空処理装置である。
本発明は真空処理装置であって、前記真空槽内に導入された処理ガスのプラズマの発生と、前記プラズマの維持が前記負荷にされた真空処理装置である。
本発明は真空処理装置であって、前記真空槽の内部にはスパッタリングターゲットが配置され、前記処理ガスのプラズマによって、前記スパッタリングターゲットがスパッタされる真空処理装置である。
【発明の効果】
【００１０】
自己発振しないので、制御性が高く、装置の破損や不良な処理対象物は発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】真空処理装置と電源装置を示す図
【図２】本発明の第一例の電源装置の内部回路を説明するための図
【図３】主スイッチング素子と副スイッチング素子と切替回路の動作を説明するためのタイミングチャート
【図４】本発明の電源装置の動作を示すグラフ
【図５】従来技術の電源装置の自己発振を示すグラフ
【図６】本発明の第二例の電源装置の内部回路を説明するための図
【図７】（ａ1）〜（ｃ1）：副中点を浮遊電位に置いたときの電圧波形  （ａ2）〜（ｃ2）：副中点を接地電位に接続したときの電圧波形
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照し、符号９は、本発明の真空処理装置を示しており、処理装置本体１２と、本発明の第一例の電源装置１１Ａとを有している。
処理装置本体１２は、真空槽５１と、真空槽５１の内部に配置された処理機５２とを有しており、真空処理を行う際には、予め真空槽５１に接続された真空ポンプ５７によって真空槽５１の内部を真空排気して真空槽５１の内部に真空雰囲気を形成する。
【００１３】
電源装置１１Ａは、直流電圧を交流電圧に変換する複数の単位電源１３1〜１３4を有している。
各単位電源１３1〜１３4は同じ構造であり、図中では、同じ部品には同じ符号を付すと、各単位電源１３1〜１３4は、主トランス２０をそれぞれ有している。
【００１４】
主トランス２０は、主一次巻線２１と、主一次巻線２１と磁気結合された主二次巻線２２とを有しており、主一次巻線２１の一端と他端との間には、回路本体２４が接続されている。
主一次巻線２１のセンタータップである主中点２８には、主電源１８が電気的に接続され、主電源１８が出力する直流の主電圧が印加されている。
【００１５】
回路本体２４の動作により、主一次巻線２１の一端と他端とは、交互に接地電位に電気的に接続され、主電源１８から、主一次巻線２１のうち、主中点２８と接地された主一次巻線２１の一端又は他端との間に交互に電流が流され、主トランス２０の内部に交番磁界が形成され、主二次巻線２２に交流電圧である出力電圧が誘起される。
【００１６】
各単位電源１３1〜１３4の主二次巻線２２の一端は接地され、他端は、共振用コイル２５の一端に電気的に接続されている。
各単位電源１３1〜１３4の共振用コイル２５の他端は共通の接続点２９に電気的に接続されており、接続点２９は、整合回路３３を介して、処理機５２に電気的に接続されている。
各単位電源１３1〜１３4は同期して運転されており、各単位電源１３1〜１３4が出力する出力電圧は合成され、電力測定装置１４と整合回路３３とを介して処理機５２に出力される。
【００１７】
整合回路３３は、内部インピーダンスを変更できるように構成されており、整合回路３３は、電源装置１１Ａが電力を供給する負荷のインピーダンス(整合回路３３のインピーダンスを含む)と、電源装置１１Ａの出力インピーダンスとが等しくなるように内部インピーダンスを変更する。その結果、電源装置１１Ａが供給する電力が処理機５２に有効に伝達されるようになる。
【００１８】
真空槽５１には、ガス供給源５８が接続されており、真空処理の際には、真空槽５１の真空雰囲気中には、ガス供給源５８から処理ガスが導入される。
電源装置１１Ａから出力される交流電圧を出力電圧とすると、処理機５２は、印加された出力電圧によって、真空槽５１の内部で処理ガスのプラズマを発生させ、真空槽５１の内部に配置された処理対象物５６を真空処理する。
【００１９】
なお、接続点２９と整合回路３３との間には、電力測定装置１４が電気的に接続されており、各単位電源１３1〜１３4から処理機５２に供給される電力は、電力測定装置１４によって測定される。主電源１８が出力する直流の主電圧の大きさは変更可能であり、処理機５２に供給される電力が、予め設定された基準電力値と等しくなるように主電源１８が出力する主電圧の大きさが変更される。
【００２０】
ここでは、処理装置本体１２は、スパッタリング装置であり、ガス供給源５８から真空槽５１の真空雰囲気中にＡｒ等のスパッタリングガスが処理ガスとして導入されており、処理ガスを含有する真空雰囲気中で処理機５２に設けられたカソード電極５３に電源装置１１Ａから交流の出力電圧が印加され、カソード電極５３に設けられたスパッタリングターゲット５４の表面にプラズマが形成され、スパッタリングターゲット５４の表面がスパッタリングされる。
【００２１】
処理対象物５６は、真空槽５１内部の台５５上に配置されており、スパッタリングによってスパッタリングターゲット５４から飛び出したスパッタリング粒子によって処理対象物５６の表面に薄膜が形成される。
【００２２】
次に、回路本体２４について説明する。
図２を参照し、各単位電源１３1〜１３4の回路本体２４は同じ構造であり、一個の回路本体２４を説明する。
【００２３】
回路本体２４は、二個の主スイッチング素子２３、２３を有している。
各主スイッチング素子２３、２３は、第一、第二の主端子５０1、５０2と、主制御端子５０3とをそれぞれ有している。各主スイッチング素子２３、２３の主制御端子５０3には、別々の駆動回路３６，３６がそれぞれ接続されており、各主スイッチング素子２３、２３は、駆動回路３６，３６が出力する主駆動信号によって、第一の主端子５０1と第二の主端子５０2との間を、それぞれ導通させ、又は遮断させる。
【００２４】
ここで二個の主スイッチング素子２３、２３の主制御端子５０3には、二個の主スイッチング素子２３、２３を交互に導通させ、且つ、導通する主スイッチング素子２３、２３を切り替えるときには、一旦両方の主スイッチング素子２３、２３を遮断させる主駆動信号が駆動回路３６，３６から入力されている。
【００２５】
二個の主スイッチング素子２３、２３のうち、一方の主スイッチング素子２３の第一の主端子５０1は主一次巻線２１の一端に接続され、他方の主スイッチング素子２３の第一の主端子５０1は主一次巻線２１の他端に接続されている。
【００２６】
各主スイッチング素子２３、２３の第二の主端子５０2はそれぞれ接地されており、従って、主一次巻線２１の一端に電気的に接続された主スイッチング素子２３が導通すると、主一次巻線２１の一端は接地され、主一次巻線２１のうちの主中点２８と接地された一端との間の部分に主電源１８から電流が流され、次に、主一次巻線２１の他端に電気的に接続された主スイッチング素子２３が導通すると、主一次巻線２１の他端は接地され、主一次巻線２１のうちの主中点２８と接地された他端との間に、主電源１８から電流が流される。
【００２７】
主トランス２０の主二次巻線２２側のインピーダンスと、主スイッチング素子２３、２３のスイッチング周波数とは、共振現象を発生させる値にされており、主一次巻線２１の一端と主中点２８の間と、主一次巻線２１の他端と主中点２８との間には、正弦波状の共振電圧が交互に発生する。
【００２８】
上述したように、二個の主スイッチング素子２３、２３は、二個の駆動回路３６，３６がそれぞれ出力する主駆動信号によって交互に導通するように運転されており、駆動回路３６，３６がそれぞれ出力する駆動信号は、共振現象によって第一の主端子５０1の電圧が約ゼロＶになるときに、導通している主スイッチング素子２３を遮断させ、スイッチングロスを減少させている。
【００２９】
二個の駆動回路３６，３６は構成が同一であり、図中、同じ部材には同じ符号を付す。駆動回路３６，３６は、それぞれ副トランス３０と、二個の副スイッチング素子２６、２６とを有している。副トランス３０は、副一次巻線３１と、副一次巻線３１と磁気結合された副二次巻線３２とを有しており、各副スイッチング素子２６、２６は、第一、第二の副端子５１1，５１2と、副制御端子５１3とを有している。副スイッチング素子２６、２６は、副制御端子５１3に入力される副駆動信号によって、第一の副端子５１1と第二の副端子５１2との間を導通させ、又は遮断させる。
【００３０】
二個の副スイッチング素子２６、２６のうち、一方の副スイッチング素子２６の第一の副端子５１1は副一次巻線３１の一端に接続され、他方の副スイッチング素子２６の第一の副端子５１1は同じ副一次巻線３１の他端に接続されている。
【００３１】
各副スイッチング素子２６、２６の第二の副端子５１2はそれぞれ接地されており、副一次巻線３１のセンタータップである副中点３８は、切替回路１６を介して、副電源１７に電気的に接続されている。
【００３２】
切替回路１６は制御回路１０によって制御されており、副中点３８と副電源１７とを電気的に接続し、副中点３８に副電源１７が出力する直流の副電圧を印加させる接続状態と、副中点３８を副電源１７から電気的に切り離し、副中点３８を接地させる接地状態とを切り替えられるように構成されている。
【００３３】
各駆動回路３６の二個の副スイッチング素子２６、２６の副制御端子５１3は、それぞれ制御回路１０に電気的に接続されており、制御回路１０からは、一個の駆動回路３６の中の二個の副スイッチング素子２６、２６の副制御端子５１3に、二個の副スイッチング素子２６、２６を交互に導通させ、且つ、導通する副スイッチング素子２６、２６を切り替えるときには、一旦両方の副スイッチング素子２６、２６を遮断させる副駆動信号が入力されている。
従って、切替回路１６が接続状態のときは、副中点３８には副電圧が印加される。
【００３４】
各単位電源１３1〜１３4が動作する際には、主スイッチング素子２３が、高周波数(一例として１３．５６MHｚ)でスイッチング動作を行って負荷に電力を供給する稼働期間と、高周波のスイッチングを停止して、負荷への電力供給を停止する停止期間とが設けられている。稼働期間中は切替回路１６は接続状態にされ、二個の副スイッチング素子２６、２６が交互に導通することにより、副一次巻線３１の一端と他端とは、交互に接地電位に電気的に接続され、副電源１７から、副一次巻線３１のうち、副中点３８と接地された副一次巻線３１の一端又は他端との間に交互に電流が流され、副トランス３０の内部に交番磁界が形成され、副二次巻線３２に交流電圧が誘起される。
【００３５】
副二次巻線３２の一端は、主スイッチング素子２３の主制御端子５０3に電気的に接続され、他端は接地されており、副二次巻線３２に交流電圧が主駆動信号となって、各主スイッチング素子２３、２３の主制御端子５０3に印加される。
【００３６】
例えば、交流電圧に含まれる正電圧と負電圧のうち、いずれか一方が主スイッチング素子２３を導通させる主駆動信号となり、他方がその主スイッチング素子２３を遮断させる主駆動信号となる。
【００３７】
副スイッチング素子２６、２６の負荷となる、副トランス３０の副二次巻線３２側のインピーダンスと、副スイッチング素子２６、２６のスイッチング周波数とは、共振現象を発生させる値にされており、副一次巻線３１の一端と副中点３８の間と、副一次巻線３１の他端と副中点３８との間に、正弦波状の共振電圧が交互に発生する。
副駆動信号は、共振現象によって第一の副端子５１1の電圧が約ゼロＶになるときに、導通している副スイッチング素子２６を遮断させることで、スイッチングロスを減少させる。
【００３８】
ここで、副電圧が正電圧である場合は、一個の駆動回路３６内の二個の副スイッチング素子２６、２６が交互に導通すると、副一次巻線３１には、副中点３８から副一次巻線３１の一端に向かう電流と、副中点３８から副一次巻線３１の他端に向かう電流とが交互に流れ、交番磁界が形成され、副一次巻線３１と磁気結合された副二次巻線３２に交流電圧が誘起される。
【００３９】
副電圧が正電圧であり、また、主スイッチング素子２３、２３と副スイッチング素子２６、２６とは、すべてｎチャネルのＭＯＳトランジスタであるものとすると、ＭＯＳトランジスタのドレイン端子が第一の主端子５０1又は第一の副端子５１1として主一次巻線２１又は副一次巻線３１の一端又は他端に電気的に接続され、ソース端子が第二の主端子５０2又は第二の副端子５１2として接地され、ゲート端子が主制御端子５０3又は副制御端子５１3として、主駆動信号又は副駆動信号が入力されることになる。
【００４０】
ｎチャネルのＭＯＳトランジスタは、ゲート端子に正電圧が印加されると導通し、負電圧が印加されると遮断するものとすると、ゲート端子に交流電圧が印加されると、導通と遮断を繰り返す。二個のＭＯＳトランジスタを交互に導通させるためには、位相が半波長ずれた交流電圧が二個のＭＯＳトランジスタのゲート端子に入力されればよい。
【００４１】
このように、稼働期間中では、主スイッチング素子２３と副スイッチング素子２６とは、主制御端子５０3又は副制御端子５１3に交流電圧が入力されることで導通と遮断とを繰り返す。
【００４２】
一個の駆動回路３６内の二個の副スイッチング素子２６、２６のうち、図２中で符号Ａを付した副スイッチング素子２６が導通すると、その駆動回路３６が電気的に接続された主スイッチング素子２３が導通し、符号Ｂを付した副スイッチング素子２６が導通すると、その駆動回路３６が電気的に接続された主スイッチング素子２３が遮断するものとすると、一個の駆動回路３６内の二個の副スイッチング素子２６、２６の副制御端子５１3には、半波長ずれた交流電圧である副駆動信号が入力されている。
【００４３】
二個の主スイッチング素子２３、２３のうち、図２では、一方に(1)の符号を付し、他方に(2)の符号を付してあり、二個の駆動回路３６内の符号Ａを付した副スイッチング素子２６の副制御端子５１3同士にも、半波長ずれた交流電圧である副駆動信号が入力されるので、符号(1)の主スイッチング素子２３と符号(2)の主スイッチング素子２３とは、交互に導通する。
【００４４】
図３は、稼働期間中と停止期間中の、図２の中でＡ又はＢの符号を付した合計４個の副スイッチング素子２６、２６のタイミングチャートを示している。図３中、GNDは接地電位を表している。４個の副スイッチング素子２６、２６は、稼働期間中は、図２の中の(1)、(2)の符号を付した二個の主スイッチング素子２３、２３に、導通(オン)と遮断(オフ)を繰り返させ、停止期間中は二個の主スイッチング素子２３、２３の遮断状態を維持させる。
【００４５】
稼働期間中では、符号(1)の主スイッチング素子２３は、時刻Ｔ1〜Ｔ2，Ｔ5〜Ｔ6，Ｔ9〜Ｔ10，Ｔ13〜Ｔ14で導通し、符号(2)の主スイッチング素子２３は、時刻Ｔ3〜Ｔ4，Ｔ7〜Ｔ8，Ｔ11〜Ｔ12，Ｔ15〜Ｔ16で導通しており、導通する主スイッチング素子２３、２３を交代させるために、稼働期間中の時刻Ｔ2〜Ｔ3，Ｔ4〜Ｔ5，Ｔ6〜Ｔ7，……に、両方の主スイッチング素子２３、２３が遮断する遮断期間が設けられている。
【００４６】
各遮断期間中には、４個の副スイッチング素子２６、２６の副制御端子５１3に、遮断を示す副駆動信号が入力されており、他の期間は、二個の駆動回路３６，３６の内部で符号Ａが付された副スイッチング素子２６が交互に導通して、主スイッチング素子２３、２３を交互に導通させる。
【００４７】
制御回路１０がこのような副駆動信号を駆動回路３６，３６に出力することで、処理機５２に電力を供給する稼働期間のときは、制御回路１０は、切替回路１６を接続状態にし、副中点３８を副電源１７に電気的に接続させて副スイッチング素子２６、２６と主スイッチング素子２３、２３とに、導通と遮断を繰り返させる。
【００４８】
図３の符号Ｃは、副中点３８の電位変化を示しており、副中点３８には、稼働期間中は副電源１７の出力電圧が印加され、停止期間中は接地電位と同電位の電圧が印加されている。
他方、稼働期間から、処理機５２への電力供給を停止する停止期間に移行されるときには、制御回路１０は、二個の駆動回路３６，３６がそれぞれ有する二個の副スイッチング素子２６、２６の副制御端子５１3に、副スイッチング素子２６、２６を遮断させる副制御信号を入力させると共に、副中点３８を副電源１７から遮断させる。
【００４９】
このとき、遮断を示す副駆動信号が副制御端子５１3に入力されており、更に、副中点３８と副電源１７との間が電気的に遮断されても、副中点３８が浮遊電位に置かれていると、負荷に供給された電力の反射成分によって、副一次巻線３１と副二次巻線３２とに電流が流れ、主スイッチング素子２３、２３に制御できない発振が発生する場合がある。
【００５０】
本実施例では、停止期間中は切替回路１６を接地状態にして、二個の駆動回路３６の副中点３８を接地電位に電気的に接続させており、処理機５２の反射があっても副一次巻線３１、３１には電流は流れず、主スイッチング素子２３、２３の発振は生じないようになっている。切替回路１６は、停止期間中は継続して接地状態にされ、停止期間から稼働期間に移行するときに、接続状態にされる。
なお、切替回路１６を接地状態にすると共に、全ての副スイッチング素子２６、２６を導通させ、主スイッチング素子２３、２３の動作を停止させても良い。
【００５１】
図４は、横軸が時間、縦軸が出力電圧のグラフであり、図１，２に示した本発明の電源装置１１Ａを用い、時刻ｔ1，ｔ3，ｔ5に於いて、４個の副スイッチング素子２６の副制御端子５１3に、副スイッチング素子２６を遮断させる副駆動信号を入力すると共に、切替回路１６を接地状態にして動作を停止させて稼働期間から停止期間に移行させたときの出力電圧波形の時間変化を示している。
【００５２】
時刻ｔ1，ｔ3，ｔ5に於いて一旦停止期間に移行した後、時刻ｔ2，ｔ4，ｔ6に於いて停止期間から稼働期間に移行し、二個の主スイッチング素子２３、２３を交互に導通させて処理機５２への電力供給を再開しており、グラフ中には、進行波電力の電圧振幅波形Ｐｆと、反射波電力波形Ｐｒとが示されている。時刻ｔ1，ｔ3，ｔ5に於いて，発振せずに出力が停止されて停止期間に移行しており、また、稼働期間に移行して電力供給を再開したときにも、反射波電力波形Ｐｒの振幅は短時間で小さくなることが分かる。
【００５３】
なお、切替回路１６の内部回路の一例を説明すると、切替回路１６に、接続用半導体素子３３と接地用半導体素子３４とを設け、副中点３８を接続用半導体素子３３を介して副電源１７に電気的に接続し、また、副中点３８を接地用半導体素子３４を介して接地電位に電気的に接続しておき、制御回路１０が切替回路１６に設けられた小駆動回路５９を制御することで、接続用半導体素子３３の導通と遮断と、接地用半導体素子３４の導通と遮断とを切り替えられるようにしておく。
【００５４】
そして、接続状態では、接続用半導体素子３３を導通させ、接地用半導体素子３４を遮断させ、副中点３８を副電源１７に電気的に接続させ、副電源１７が出力する副電圧を印加させる。接地状態では接続用半導体素子３３を遮断させ、接地用半導体素子３４を導通させ、副中点３８を接地電位に電気的に接続させるようにすればよい。
【００５５】
この例では、接続用半導体素子３３と接地用半導体素子３４とはｎチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、接続用半導体素子３３では、ドレイン端子５２1が副電源１７に電気的に接続され、ソース端子５２2が副中点３８に電気的に接続されており、接地用半導体素子３４では、ドレイン端子５３1が副中点３８に電気的に接続され、ソース端子５３2が接地電位に電気的に接続されており、接続用半導体素子３３のゲート端子５２3と接地用半導体素子３４のゲート端子５３3とが、小駆動回路５９に電気的に接続され、制御回路１０から小駆動回路５９に入力される小駆動信号によって、接続用半導体素子３３と接地用半導体素子３４の導通と遮断が制御されるようになっている。
【００５６】
次に、主スイッチング素子を４個用いた電源装置について説明する。
図６の符号１１Ｂは、本発明の第二例の電源装置であり、第一例の電源装置１１Ａと同様に、上述した一台の処理装置本体１２に対して複数個の単位電源１３が設けられ、各単位電源１３の出力電圧は合成され、電力測定装置１４と整合回路３３とを介して真空槽５１の内部に設けられた処理機５２に出力されている。
【００５７】
一台の単位電源１３を用いてその回路を説明すると、電源装置１１Ｂの各単位電源１３は、１個の主トランス２０と４個の主スイッチング素子２３1〜２３4とを有している。ここでは４個の主スイッチング素子２３1〜２３4を、第一〜第四の主スイッチング素子２３1〜２３4と記載して区別するものとすると、先ず、第一〜第四の主スイッチング素子２３1〜２３4は、すべてｎチャネルのＭＯＳトランジスタであり、主トランス２０内の主一次巻線２１の一端には、第一の主スイッチング素子２３1の第二の主端子（ソース端子）５０2と第四の主スイッチング素子２３4の第一の主端子（ドレイン端子）５０1とが接続され、主一次巻線２１の他端には、第三の主スイッチング素子２３3の第二の主端子５０2と第二の主スイッチング素子２３2の第一の主端子５０1とが接続されている。
【００５８】
この接続は、第一、第四の主スイッチング素子２３1、２３4によって直列回路が形成され、第三、第二の主スイッチング素子２３3、２３2によって直列回路が形成され、第一、第四の主スイッチング素子２３1、２３4の接続点と、第三、第二の主スイッチング素子２３3、２３2の接続点との間が、主一次巻線２１によって接続されているとも表現でき、第一例の２個の主スイッチング素子２３、２３を用いた回路をハーフブリッジ回路と呼ぶのに対し、第二例の４個の主スイッチング素子２３1〜２３4を用いた回路をフルブリッジ回路とよび、又、主一次巻線２１を中心とする接続の形状からＨブリッジ回路とも呼ばれている。
【００５９】
第二の主端子５０2が主一次巻線２１に接続された第一、第三の主スイッチング素子２３1，２３3は、第一の主端子５０1が互いに接続されて、主電源１８の出力端子に接続され、主電源１８が供給する直流電圧が印加される。
第一の主端子５０1が主一次巻線２１に接続された第二、第四の主スイッチング素子２３2，２３4は、第二の主端子５０2が接地電位に接続されている。
【００６０】
第一〜第四の主スイッチング素子２３1〜２３4の主制御端子５０3には、それぞれ別々の駆動回路３６1〜３６4が接続されており、第一〜第四の主スイッチング素子２３1〜２３4は、駆動回路３６1〜３６4が出力する上述した主駆動信号によって導通と遮断が制御されている。
【００６１】
主一次巻線２１の両端のうち、一端を第一の端子４１とし、他端を第二の端子４２とすると、第二の主端子５０2が第一の端子４１に接続された第一の主スイッチング素子２３1と、第一の主端子５０1が第二の端子４２に接続された第二の主スイッチング素子２３2とをＡ相の一組とし、第二の主端子５０2が第二の端子４２に接続された第三の主スイッチング素子２３3と、第一の主端子５０1が第一の端子４１に接続された第四の主スイッチング素子２３4をＢ相の一組とすると、駆動回路３６1〜３６4が出力する主駆動信号によって、Ａ相の主スイッチング素子２３1、２３2が導通し、Ｂ相の主スイッチング素子２３3、２３4が遮断するＡ相導通期間と、Ｂ相の主スイッチング素子２３3、２３4が導通し、Ａ相の主スイッチング素子２３1、２３2が遮断するＢ相導通期間とが設けられている。Ａ相導通期間とＢ相導通期間との間には、四個の主スイッチング素子２３1〜２３4が遮断する非導通期間が設けられており、Ａ相の主スイッチング素子２３1、２３2と、Ｂ相の主スイッチング素子２３3、２３4とが一緒に導通しないようにされている。
【００６２】
この電源装置１１Ｂでは、主駆動信号は、Ａ相の二個の主スイッチング素子２３1、２３2と、Ｂ相の二個の主スイッチング素子２３3、２３4とを、二個ずつ交互に導通させ、主一次巻線２１に交流電流を流し、主二次巻線２２に交流電圧である出力電圧を誘起させ、負荷に供給する。
【００６３】
この電源装置１１Ｂを稼働期間から停止期間に移行させる際には、切替回路１６によって、各駆動回路３６1〜３６4の副中点３８を、副電源１７から遮断すると共に、接地電位に接続させ、意図しない発振現象が生じないようにする。
【００６４】
第一例の電源装置１１Ａでは、副スイッチング素子２６が共振動作して主駆動信号を生成し、主駆動信号によって駆動される主スイッチング素子２３が、共振用コイル２５によって共振動作して出力電圧を生成しており、第一例の電源装置１１Ａの動作はＥ級アンプの動作である。
【００６５】
第二例の電源装置１１Ｂでは、副スイッチング素子２６が共振動作して主駆動信号を生成する点で第一例の電源装置１１Ａと同じであるが、共振用コイル２５は設けられておらず、主スイッチング素子２３1〜２３4のスイッチング動作は共振動作ではない。
【００６６】
図７（ａ1）〜（ｃ1）、（ａ2）〜（ｃ2）は、横軸が時間、縦軸が電圧であり、フルブリッジ回路を有する第二例のような電源装置１１Ｂの稼働期間と停止期間の電圧波形を示すグラフである。
【００６７】
同図（ａ1）〜（ｃ1）は、時刻ｔ10において、副中点３８を副電源１７から遮断させるときに、副中点３８を接地させず、浮遊電位にした場合の電圧波形であり、同図（ａ1）、（ａ2）は１個の主スイッチング素子の第一の主端子５０1の第二の主端子５０2に対する電圧波形を示しており、同図（ｂ1）、（ｂ2）は主制御端子（ゲート端子）５０3の第二の主端子５０2に対する電圧波形を示しており、同図（ｃ1）、（ｃ2）は出力電圧の電圧波形を示している。
【００６８】
同図（ａ2）〜（ｃ2）は、副中点３８を接地させた場合の電圧波形である。同図（ａ2）〜（ｃ2）は、本発明の第二例の電源装置１１Ｂが停止するときの電圧波形であり、副中点３８が接地電位に接続された停止時刻ｔ10より後の時刻では、浮遊電位に置かれた場合よりも、出力電圧の振動が小さいことが確認された。その理由は、主制御端子５０3の電位が安定して減少しているからである。
【００６９】
なお、第二例の電源装置１１Ｂでは、主スイッチング素子２３1〜２３4は共振動作をしていなかったが、主二次巻線２２に共振コイルを接続し、主二次巻線２２に流れた電流は、共振コイルを流れて負荷に供給されるようにして、四個の主スイッチング素子２３1〜２３4に共振動作をさせるようにしても、その動作原理から、切替回路１６の動作によって、動作停止の際の自己発振を防止できる。
【符号の説明】
【００７０】
９……真空処理装置
１０……制御回路
１１Ａ、１１Ｂ……電源装置
１６……切替回路
２０……主トランス
２１……主一次巻線
２２……主二次巻線
２３……主スイッチング素子
２４……回路本体
２６……副スイッチング素子
２８……主中点
３０……副トランス
３１……副一次巻線
３２……副二次巻線
３６……駆動回路
３８……副中点
５０1……第一の主端子
５０2……第二の主端子
５０3……主制御端子
５１1……第一の副端子
５１2……第二の副端子
５１3……副制御端子
【図１】
0006650289.tif 000002
【図２】
0006650289.tif 000003
【図３】
0006650289.tif 000004
【図４】
0006650289.tif 000005
【図５】
0006650289.tif 000006
【図６】
0006650289.tif 000007
【図７】
0006650289.tif 000008