(57)【要約】【課題】出力する進行波電力の検出値が出力設定値になるようにフィードバック制御する高周波電源装置では、たとえ検出部に異常があっても、その異常を検知できないという課題があった。【解決手段】進行波電力の出力設定信号Ｖｓｅｔを出力する出力設定部１０と、第１の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１の大きさが出力設定信号Ｖｓｅｔの大きさと等しくなるようにフィードバック制御をして進行波電力を出力する電力出力部２０と、電力出力部２０と高周波電源装置の出力端との間の伝送線路上の電圧または同等個所の電圧を検出する出力電圧検出部４１と、出力電圧検出部４１によって検出した電圧値に対応した電力値と進行波電力の出力設定値とを比較することによって、第１電力検出部３０が正常であるか否かを判定する比較判定部５０とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力出力部から負荷に向かって出力する進行波電力を第１電力検出部によって検出し、検出した進行波電力値が、進行波電力の出力設定値と等しくなるようにフィードバック制御をする高周波電源装置において、
前記電力出力部と高周波電源装置の出力端との間の伝送線路上の電圧または同等個所の電圧を検出する出力電圧検出部と、
インピーダンス整合している場合に、出力電圧検出部によって検出した電圧値に対応した電力値と進行波電力の出力設定値とを比較することによって、前記第１電力検出部が正常であるか否かを判定する比較判定部と
をさらに備えたことを特徴とする高周波電源装置。
【請求項２】
負荷に向かって出力する進行波電力が出力設定値になるように制御する高周波電源装置において、
前記進行波電力を検出して、検出した進行波電力値に対応した第1の進行波電力検出信号を出力する第１電力検出部と、
前記第1の進行波電力検出信号を入力するとともに、出力する進行波電力の出力設定値を定める出力設定信号を入力して、前記第1の進行波電力検出信号の大きさが出力設定信号の大きさと等しくなるようにフィードバック制御をして、進行波電力を出力する電力出力部と、
前記電力出力部と高周波電源装置の出力端との間の伝送線路上の電圧または同等個所の電圧を検出して、検出した電圧値に対応した高周波出力電圧信号を出力する出力電圧検出部と、
前記第１電力検出部が正常で、かつ、インピーダンス整合している場合に、前記高周波出力電圧信号の大きさを第１電力検出部から出力される第1の進行波電力検出信号の大きさと略同等の大きさに変換するために定まる変換対応関係に基づいて、高周波出力電圧信号の信号レベルを変換した第２の進行波電力検出信号を出力するレベル変換部と、
前記第２の進行波電力検出信号が、前記進行波電力の出力設定値に基づいて定めた正常範囲内であるか否かを判定し、正常範囲内であるか否かを示す正常状態信号を出力する比較判定部とを備えたことを特徴とする高周波電源装置。
【請求項３】
前記正常状態信号と、少なくとも１つの条件信号を入力し、これらの入力した信号の論理積を出力する論理積部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波電源装置。
【請求項４】
前記条件信号の１つは、整合状態であるか否かを示す信号であることを特徴とする請求項３に記載の高周波電源装置。
【請求項５】
前記出力電圧検出部が、複数のコンデンサによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電源装置。
【請求項６】
前記出力電圧検出部が、複数の抵抗によって構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電源装置。
【請求項７】
前記出力電圧検出部が、複数のインダクタによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電源装置。
【請求項８】
前記出力電圧検出部が、コンデンサ、抵抗及びインダクタの内、少なくとも２種類の素子を組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電源装置。
【請求項９】
前記出力電圧検出部が、トランスによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプラズマエッチングを行うプラズマ処理装置等に電力を供給する高周波電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来技術の高周波電源装置１ｐ及びその周辺装置の一例を示すブロック図である。
高周波電源装置１ｐは、伝送線路２及び整合装置３及び伝送線路４を介して、負荷となるプラズマ処理装置５に、高周波電力を供給するための電源装置である。なお、一般にこの種の高周波電源装置では、数百ｋＨｚ以上の周波数の高周波電力を出力している。
【０００３】
整合装置３は、整合装置３の入力端３１から伝送線路２を経由し高周波電源装置１ｐ側を見た電源側インピーダンスＺｏ（通常は５０Ωにしていることが多い）と、整合装置３の入力端３１から負荷側を見た負荷側インピーダンスＺＬ（整合装置３及び伝送線路４及びプラズマ処理装置５のインピーダンス）とを整合させるための装置である。
この整合装置３は、例えば、内部に可変コンデンサ、可変インダクタ等の可変インピーダンス素子を備えていて、内部のインピーダンスを変化させることによって負荷側インピーダンスＺＬを変化させる。
【０００４】
プラズマ処理装置５は、ワーク加工部を備え、そのワーク加工部の内部に搬入したウエハ、液晶基板等のワークを加工（エッチング、ＣＶＤ等）するための装置である。このプラズマ処理装置５は、ワークを加工するために、ワーク加工部にプラズマ放電用ガスを導入し、そのプラズマ放電用ガスに高周波電源装置１ｐから供給された高周波電力（電圧）を印加することによって、上記のプラズマ放電用ガスを放電（以下、プラズマ放電という）させて非プラズマ状態からプラズマ状態にしている。そして、プラズマ状態になったガスを利用してワークを加工している。
【０００５】
伝送線路２及び伝送線路４は、電力を伝送するための線路であり、例えば、同軸ケーブル、導波管、銅板、同軸管等が用いられる。
【０００６】
ここで、図４に示した整合装置３の入力端３１から伝送線路２を経由し高周波電源装置１ｐ側を見た電源側インピーダンスＺｏと負荷側インピーダンスＺＬとが整合（以下、インピーダンス整合という）しているときは、高周波電源装置１ｐから出力された高周波電力が効率よくプラズマ処理装置５に供給される（以下、プラズマ処理装置５等の負荷に供給される電力を負荷電力という）。
【０００７】
しかし、プラズマ処理装置５の内部インピーダンスがプラズマ放電の状態によって変動するために、整合装置の入力端３１から見た負荷側インピーダンスＺＬは、整合時に比べて、高インピーダンス又は低インピーダンスに変動する。
そうなると、電源側インピーダンスＺｏと負荷側インピーダンスＺＬとが整合しない状態になるので、高周波電源装置１ｐから出力されてプラズマ処理装置５に向かう高周波電力（以下、進行波電力という）の一部又は全部が反射して整合装置３から高周波電源装置１ｐに向かう反射波電力ＰＲが発生する。
【０００８】
通常は、整合装置３によってインピーダンス整合をさせるために、整合状態に戻るが、非整合状態から整合状態になるまでの間は、反射波電力が発生することになる。また、整合装置３の調整が最適でない場合等は、非整合状態が続くこともある。このように、何らかの理由で発生した反射波電力ＰＲは、高周波電源装置１ｐ内に戻る（反射入力される）。
【０００９】
なお、伝送線路２の特性インピーダンスを高周波電源装置の出力インピーダンスＺｏ’と等しくなるようにしている。
このような状態でインピーダンス整合すると、整合装置３の入力端３１から負荷側を見た負荷側インピーダンスＺＬと高周波電源装置の出力端１０１から負荷側を見た負荷側インピーダンスＺＬ’とが一致する。また、電源側インピーダンスＺｏと高周波電源装置の出力インピーダンスＺｏ’とが一致する。
よって、伝送線路２の特性インピーダンスを高周波電源装置の出力インピーダンスＺｏ’と等しくした状態でインピーダンス整合すると、高周波電源装置の出力インピーダンスＺｏ’と高周波電源装置の出力端１０１から負荷側を見た負荷側インピーダンスＺＬ’もインピーダンス整合していることになる。
【００１０】
図５は、従来技術の高周波電源装置１ｐの構成及びその周辺装置の一例を示すブロック図である。
【００１１】
出力設定部１０は、後述する電力出力部２０から出力する進行波電力ＰＦの出力設定値を定める出力設定信号Ｖｓｅｔを出力する。
例えば、出力設定信号Ｖｓｅｔが１０［Ｖ］の場合に、後述する電力出力部２０から出力する進行波電力の出力設定値が１０００［Ｗ］になるように回路定数等を設定すると、出力設定値を１０００［Ｗ］に定めるためには、出力設定信号Ｖｓｅｔの大きさを１０［Ｖ］にして出力すればよい。また、出力設定値と出力設定信号の大きさとの対応関係が比例関係である場合に、出力設定値を５００［Ｗ］に定めるためには、出力設定信号Ｖｓｅｔの大きさを５［Ｖ］にして出力すればよい。
なお、出力設定信号Ｖｓｅｔは、高周波電源装置の外部にある他の装置から入力してもよい。
【００１２】
第１電力検出部３０は、後述する電力出力部２０から出力される進行波電力ＰＦ及び高周波電源装置１ｐの外部から戻ってくる反射波電力ＰＲを検出し、進行波電力値に対応した第１の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１を出力するとともに、反射波電力値に対応した反射波電力検出信号Ｖｐｒを出力する。この第１電力検出部３０には、例えば、方向性結合器等が用いられる。
また、例えば、電力出力部２０から出力される進行波電力値が１０００［Ｗ］である場合に、第１の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１として１０［Ｖ］を出力するように設定すると、進行波電力値である１０００［Ｗ］に対応した第１の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１は１０［Ｖ］の電圧信号となる。また、進行波電力値と第１の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１との対応関係が比例関係である場合は、進行波電力値である５００［Ｗ］に対応した第１の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１は５［Ｖ］の電圧信号となる。
【００１３】
なお、後述する電力出力部２０から出力される進行波電力ＰＦ及び高周波電源装置１ｐの外部から戻ってくる反射波電力ＰＲは、第１電力検出部３０の内部をそのままの大きさで通過するか又は殆ど減衰することなく通過する。
また、第１電力検出部３０は、好ましくは、上記のように進行波電力及び反射波電力の両方を検出できることが望ましいが、進行波電力及び反射波電力の内、少なくとも進行波電力を検出できるものであってもよい。
【００１４】
電力出力部２０は、図示しない電力増幅回路や発振回路等によって構成されている。そして、第１電力検出部３０から出力される第１の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１と出力設定部１０から出力される出力設定信号Ｖｓｅｔとを入力し、第１の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１の大きさが出力設定信号Ｖｓｅｔの大きさと等しくなるようにフィードバック制御をして進行波電力を出力するように構成されている。
なお、電力出力部２０から出力された進行波電力は、高周波電源装置の出力端としての高周波電力出力コネクタ１０１に接続された伝送線路２を介して、高周波電源装置の外部に出力される。
【００１５】
【特許文献１】
特開平９−１４５７５２号公報
【特許文献２】
特開平１０−２２７５９号公報
【特許文献３】
特開平１０−２２７６０号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマ処理装置５でワーク（ウエハ、液晶基板等）を加工する際には、その目的に応じて各種の加工プロセスがあり、目的に応じた加工プロセスを実行することによって、ワークが加工される。
例えば、エッチングを行う場合には、そのエッチングに応じたガス種類、ガス圧力、供給する進行波電力の電力値、進行波電力の供給時間などを適切に設定した加工プロセスを実行する必要がある。
【００１７】
ところで、プラズマ処理装置５でのワークの加工が終了すれば、ワークが正常に加工されているか否かを検査する工程がある。例えば、エッチングを行った場合には、エッチングによって削られたアルミニウムや銅の深さが適正値になっているか否かなどを検査する工程がある。
このような検査工程で、正常でなく不良と判定された場合は、何らかの原因があると言える。例えば、一例として、次のような原因が考えられる。
（イ）プラズマ処理装置５のワーク加工部が、長時間の使用によって汚れたことによって、発生したプラズマの状態が正常時と異なっていた。
（ロ）何らかの原因で、ガス種類やガス圧力が適正でなかった。
（ハ）整合装置が正常に動作しなかったので、電力の供給効率が悪くなり、適正な電力がプラズマ処理装置５に供給されなかった。
（ニ）高周波電源装置から出力される進行波電力の電力値が、何らかの原因で、出力設定値と異なっていた。
【００１８】
このように、プラズマ処理装置５だけでなく、高周波電源装置や整合装置などの装置が原因となることもあるので、不良と判定された場合の原因が何かということを特定するのは非常に難しいのが実情である。
【００１９】
ここで、高周波電源装置に関して言えば、進行波電力の電力値が出力設定値とおりに出力されていれば、正常であるとされている。
しかし、前述したように高周波電源装置は、フィードバック制御によって出力である進行波電力の電力値を制御しているので、検出部に異常があって、フィードバックされる検出信号が正常値でない場合でも、高周波電源装置から見ると、正常な状態であると認識する。そのために、このような状態であっても、異常であることを示すアラーム出力はしない。
例えば、出力設定値が１０００［Ｗ］の場合に、実際の出力値が１０００［Ｗ］であるにも関わらず、検出値が１２００［Ｗ］であったとすると、１２００−１０００＝２００［Ｗ］だけ出力設定値よりも余分に出力していると認識して、その分だけ出力値を小さくしようと制御する。その結果、高周波電源装置から出力される進行波電力は、出力設定値である１０００［Ｗ］よりも小さくなってしまう。
このような状態になると、プラズマ処理装置５には、正常な状態に比べて少ない電力量しか供給されないので、ワークに正常な加工ができなくなってしまう。
エッチングを行う場合を考えると、供給される電力量が少なくなると、エッチングによって削られるアルミニウムや銅の深さが適正値以下になるので、不良品になってしまう。
このように、従来技術の高周波電源装置１ｐでは、たとえ検出部に異常があっても、その異常を検知できないという課題があった。
【００２０】
そこで、本発明は、高周波電源装置から出力される進行波電力の電力値が出力設定値に対して正常であるか否かを検知できるようにすることで、高周波電源装置に原因があるか否かを検知できる高周波電源装置を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、例えば図１に示すように、
電力出力部２０から負荷に向かって出力する進行波電力を第１電力検出部３０によって検出し、検出した進行波電力値が、進行波電力の出力設定値と等しくなるようにフィードバック制御をする高周波電源装置において、
前記電力出力部２０と高周波電源装置の出力端１０１との間の伝送線路上の電圧または同等個所の電圧を検出する出力電圧検出部４１と、
インピーダンス整合している場合に、出力電圧検出部４１によって検出した電圧値に対応した電力値と進行波電力の出力設定値とを比較することによって、前記第１電力検出部３０が正常であるか否かを判定する比較判定部５０と
をさらに備えたことを特徴とする高周波電源装置である。
【００２２】
請求項２の発明は、例えば図１に示すように、
負荷に向かって出力する進行波電力が出力設定値になるように制御する高周波電源装置において、
前記進行波電力を検出して、検出した進行波電力値に対応した第1の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１を出力する第１電力検出部３０と、
前記第1の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１を入力するとともに、出力する進行波電力の出力設定値を定める出力設定信号Ｖｓｅｔを入力して、前記第1の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１の大きさが出力設定信号Ｖｓｅｔの大きさと等しくなるようにフィードバック制御をして、進行波電力ＰＦを出力する電力出力部２０と、
前記電力出力部２０と高周波電源装置の出力端１０１との間の伝送線路上の電圧または同等個所の電圧を検出して、検出した電圧値に対応した高周波出力電圧信号Ｖｏｕｔを出力する出力電圧検出部４１と、
前記第１電力検出部が正常で、かつ、インピーダンス整合している場合に、前記高周波出力電圧信号Ｖｏｕｔの大きさを第１電力検出部３０から出力される第1の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１の大きさと略同等の大きさに変換するために定まる変換対応関係に基づいて、高周波出力電圧信号Ｖｏｕｔの信号レベルを変換した第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２を出力するレベル変換部４２と、
前記第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２が、前記進行波電力の出力設定値に基づいて定めた正常範囲内であるか否かを判定し、正常範囲内であるか否かを示す正常状態信号Ｖｎｒｍを出力する比較判定部５０と
を備えたことを特徴とする高周波電源装置である。
【００２３】
請求項３の発明は、例えば図３に示すように、
前記正常状態信号Ｖｎｒｍと、少なくとも１つの条件信号を入力し、これらの入力した信号の論理積を出力する論理積部６０をさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波電源装置である。
【００２４】
請求項４の発明は、例えば図３に示すように、
前記条件信号の１つは、整合状態であるか否かを示す信号であることを特徴とする請求項３に記載の高周波電源装置である。
【００２５】
請求項５の発明は、例えば図１に示すように、
前記出力電圧検出部が、複数のコンデンサによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電源装置である。
【００２６】
請求項６の発明は、例えば図２に示すように、
前記出力電圧検出部が、複数の抵抗によって構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電源装置である。
【００２７】
請求項７の発明は、例えば図２に示すように、
前記出力電圧検出部が、複数のインダクタによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電源装置である。
【００２８】
請求項８の発明は、例えば図２に示すように、
前記出力電圧検出部が、コンデンサ、抵抗及びインダクタの内、少なくとも２種類の素子を組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電源装置である。
【００２９】
請求項９の発明は、例えば図２に示すように、
前記出力電圧検出部が、トランスによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の高周波電源装置である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面を参照して説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波電源装置１ａの構成及びその周辺装置の一例を示すブロック図である。なお、図１で、図５と同様の部分については説明を省略する。
【００３２】
出力電圧検出部４１は、第１電力検出部３０と高周波電源装置の出力端１０１との間の伝送線路とアース（ＧＮＤ）との間に設けられていて、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２によって構成されている。そして、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２との接続点から、第１電力検出部３０と高周波電源装置の出力端１０１との間の伝送線路上の電圧をコンデンサによって分圧した高周波出力電圧信号Ｖｏｕｔを出力する。
なお、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とによって分圧比が定まるので、第１電力検出部３０と高周波電源装置の出力端１０１との間の伝送線路上の電圧値と高周波出力電圧信号Ｖｏｕｔとは、対応関係を有している。
【００３３】
なお、図１に示した例では、第１電力検出部３０と高周波電源装置の出力端１０１との間の伝送線路上の電圧を出力電圧検出部４１の入力としていた。しかし、出力電圧検出部４１の入力は、電力出力部２０と高周波電源装置の出力端との間の伝送線路上の電圧であればよい。これは、後述する図３に示す例でも同様である。
さらに、伝送線路２上の電圧も、実質的に、第１電力検出部３０と高周波電源装置の出力端１０１との間の伝送線路上の電圧と同等であるので、伝送線路２上の電圧を出力電圧検出部４１の入力としてもよい。
【００３４】
また、図１に示した例では、出力電圧検出部４１を２つのコンデンサを用いた構成にしているが、この構成に限定されるものではなく、図２のように、抵抗やインダクタやトランス（変圧器）を用いた構成にしてもよい。
図２は、出力電圧検出部４１の他の構成の一例を示す回路例である。同図（ａ）は、抵抗Ｒ１，Ｒ２を用いた回路例である。同図（ｂ）は、インダクタＬ１，Ｌ２を用いた回路例である。同図（ｃ）は、コンデンサＣ３，抵抗Ｒ３を用いた回路例である。同図（ｄ）は、インダクタＬ３，抵抗Ｒ４を用いた回路例である。同図（ｅ）は、インダクタＬ４、コンデンサＣ４及び抵抗Ｒ５を組み合わせた回路例である。同図（ｆ）は、トランスＴＲを用いた回路例である。
さらに、抵抗、コンデンサ及びインダクタの個数や組み合わせ方は、任意である。また、分圧した電圧信号を出力する接続点も任意の個所に設定できる。
【００３５】
レベル変換部４２は、前述した第１電力検出部３０が正常で、かつ、インピーダンス整合している場合に、高周波出力電圧信号Ｖｏｕｔの大きさを第１電力検出部３０から出力される第1の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１の大きさと略同等の大きさに変換するために定まる変換対応関係に基づいて、高周波出力電圧信号Ｖｏｕｔの信号レベルを変換した第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２を出力する。なお、このレベル変換部４２は、例えば、二乗回路やオペアンプを用いた増幅回路などが使用できる。
【００３６】
このように出力電圧検出部４１及びレベル変換部４２を用いると、簡易な構成で第１電力検出部３０の出力と同等の進行波電力値に対応した信号を得ることができる。ただし、インピーダンス整合している場合には、精度のよい検出値を得ることができるが、インピーダンス整合していない状態、すなわち、反射波電力が発生している場合は、反射波電力が発生していることが原因で、精度の良い検出値を得ることができない。
【００３７】
なお、この図１で示した例の場合、出力電圧検出部４１及びレベル変換部４２によって構成される部分が、第２電力検出部４０として機能する。
【００３８】
上限設定回路５１は、出力設定信号Ｖｓｅｔを入力し、この出力設定信号Ｖｓｅｔよりも大きな値の上限信号Ｖｕｐｐを設定して出力する回路である。また、下限設定回路５２は、出力設定信号Ｖｓｅｔを入力し、この出力設定信号Ｖｓｅｔよりも小さな値の下限信号Ｖｌｏｗを設定して出力する回路である。例えば、上限信号Ｖｕｐｐを出力設定信号Ｖｓｅｔの１．２倍の大きさに設定し、下限信号Ｖｌｏｗを出力設定信号Ｖｓｅｔの０．８倍の大きさに設定する。
また、上限設定回路５１と下限設定回路５２は、例えば、オペアンプを用いた増幅回路などが使用できる。
【００３９】
第１の比較回路５３は、レベル変換部４２から出力される第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２と、上限設定回路５１から出力される上限信号Ｖｕｐｐとを入力し、この２つの信号を比較して、第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２の大きさが上限信号Ｖｕｐｐの大きさ以下のときに、第１電力検出部３０が正常であることを示す信号（この例では、Ｈｉｇｈレベルの信号）を出力する。また、第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２の大きさが上限信号Ｖｕｐｐの大きさよりも大きいときに、第１電力検出部３０が異常であることを示す信号（この例では、Ｌｏｗレベルの信号）を出力する。
【００４０】
第２の比較回路５５は、レベル変換部４２から出力される第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２と、下限設定回路５２から出力される下限信号Ｖｌｏｗとを入力し、この２つの信号を比較して、第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２の大きさが下限信号Ｖｌｏｗの大きさ以上のときに、第１電力検出部３０が正常であることを示す信号（この例では、Ｈｉｇｈレベルの信号）を出力する。また、第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２の大きさが下限信号Ｖｌｏｗの大きさ未満のときに、第１電力検出部３０が異常であることを示す信号（この例では、Ｌｏｗレベルの信号）を出力する。
【００４１】
なお、第１の比較回路５３、第２の比較回路５５の出力側には、図に示すように第１のダイオード５４、第２のダイオード５６及び２つのダイオードの接続点に抵抗５７を介して接続されたＨｉｇｈレベルの電源電圧（この例では＋１５Ｖ）が接続されているので、２つのダイオードの接続点から出力される正常状態信号Ｖｎｒｍが、第１の比較回路５３の出力と第２の比較回路５５の出力とによって変化する。
具体的に説明すると、第１の比較回路５３の出力及び第２の比較回路５５の出力が両方ともＨｉｇｈレベルの場合に、２つのダイオードの接続点が正常状態を示すＨｉｇｈレベルになる。また、第１の比較回路５３の出力または第２の比較回路５５の出力のどちらかがＬｏｗレベルの場合に、２つのダイオードの接続点が異常状態を示すＬｏｗレベルになる。
すなわち、この部分は、実質的にＡＮＤ回路（論理積回路）であるので、ＡＮＤ回路を用いてもよい。
また、正常状態信号Ｖｎｒｍは、出力端子１０２を介して高周波電源装置の外部に出力することができる。
【００４２】
なお、この図１で示した例の場合、上限設定回路５１、下限設定回路５２、第１の比較回路５３、第２の比較回路５５、第１のダイオード５４、第２のダイオード５６、抵抗５７及びＨｉｇｈレベルの電源電圧（この例では１５Ｖ）によって構成される部分が、比較判定部５０として機能する。
【００４３】
図１のように構成することで、第１電力検出部３０から出力される第１の進行波電力検出信号Ｖｐｆ１と、第２電力検出部４０から出力される第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２とを比較することができるので、第１電力検出部３０の進行波電力検出機能に異常が発生して、フィードバック制御が正常にできない場合に、比較判定部５０から異常を示す信号（この例の場合はＬｏｗ）を出力することができる。
また、比較判定部５０の出力が正常状態を示すＨｉｇｈレベルの場合は、高周波電源装置１ａが正常な状態であることを示している。そのために、比較判定部５０の出力が正常を示すＨｉｇｈレベルであったにも関わらず、ワークに不良が発生した場合には、高周波電源装置１ａ以外の装置に原因があると言える可能性が高まる。よって、原因の特定することが従来よりも容易になる。
【００４４】
なお、図１で示した例の場合、出力設定信号Ｖｓｅｔを上限設定回路５１及び下限設定回路５２に入力して、上限値及び下限値を設定し、レベル変換部４２から出力される第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２が、設定した上限値及び下限値の範囲内に収まるか否かによって、正常であるか否かを判定している。
しかし、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、
（ａ）出力設定信号Ｖｓｅｔから第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２を減算するか、または、第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２から出力設定信号Ｖｓｅｔを減算して、減算した信号を出力する減算回路と、
（ｂ）上記減算回路の出力を入力し、入力した信号の大きさが、予め設定した基準値内であれば正常であると判定し、予め設定した基準値内でなければ異常であると判定し、その判定結果を正常状態信号Ｖｎｒｍとして出力する判定回路と、を備えた構成にしてもよい。このように構成しても、図１で示した例と同様の効果が得られる。
この場合、（ａ）減算回路と（ｂ）判定回路とによって構成される部分が、比較判定部５０として機能する。
【００４５】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る高周波電源装置１ｂの構成及びその周辺装置の一例を示すブロック図である。なお、図３で、図１、図５と同様の部分については説明を省略する。
【００４６】
図１に示した第１の実施形態では、比較判定部５０の出力を高周波電源装置１ａの外部に出力していた。これに対して、図３に示す高周波電源装置１ｂは、比較判定部５０の出力側に、さらに、ＡＮＤ回路（論理積回路）６１を備えた構成になっていて、ＡＮＤ回路６１の出力を出力端子１０３を介して高周波電源装置１ｂの外部に出力する。
ＡＮＤ回路６１は、比較判定部５０の出力である正常状態信号Ｖｎｒｍと、少なくとも１つの条件信号を入力し、これらの入力した信号の論理積を出力する回路である。なお、図３の場合は、２つの条件信号を入力する例を示しているが、条件信号は、１つでもよく、また３つ以上でもよい。
【００４７】
ここで、条件信号とは、レベル変換部４２から出力される信号Ｖｐｆ２が、精度が良い状態であるか悪い状態であるかを判定するための信号である。すなわち、出力電圧検出部４１から出力される信号Ｖｏｕｔが、精度が良い状態であるか悪い状態であるかを判定するための信号であって、例えば、下記の▲１▼〜▲３▼に示すような信号である。
【００４８】
▲１▼インピーダンス整合している状態か否かを示す整合状態信号Ｖｍａｔ。
この整合状態信号Ｖｍａｔは、図３に示すように、整合装置３から出力する信号であって、入力端子１０４を介して、ＡＮＤ回路６１に入力される。この例の場合は、第１の条件信号として、整合状態信号ＶｍａｔがＡＮＤ回路６１に入力されている。また、この例の場合、インピーダンス整合しているときに、正常であることを示すＨｉｇｈレベルの信号になる。なお、インピーダンス整合している状態とは、完全に整合していなくてもよく、例えば、負荷側インピーダンスが、設定した範囲内になったときをインピーダンス整合した状態であるとしてもよい。
【００４９】
▲２▼高周波電源装置１ｂの第１電力検出部３０で検出した反射波電力の大きさが許容値以下になっているか否かを示す反射波電力状態信号Ｖｍａｔ’。
図３に示す例の場合、レベル設定器７１によって設定された反射波電力の許容値を定める信号と第１電力検出部３０から出力される反射波電力検出信号Ｖｐｒとを反射波電力比較回路７２の入力として、反射波電力検出信号Ｖｐｒが許容値以下になっているか否かを示す反射波電力状態信号Ｖｍａｔ’を出力する。
なお、この例の場合、反射波電力検出信号Ｖｐｒが許容値以下になっているときに、反射波電力状態信号Ｖｍａｔ’が、正常であることを示すＨｉｇｈレベルの信号になる。
また、反射波電力の大きさが許容値以下になっているときは、反射波電力が無い状態、または反射波電力値が許容できる程度の大きさであるので、インピーダンス整合している状態であると見なすことができる。
【００５０】
▲３▼進行波電力が出力されてからの時間をカウントする信号。
進行波電力が出力されても整合装置がインピーダンス整合するまでには多少の時間が必要である。この例の場合、進行波電力が出力されてからインピーダンス整合するまでに必要な時間が経過したときに、正常であることを示すＨｉｇｈレベルの信号になる。
【００５１】
上記の▲１▼〜▲３▼のような信号は、目的に応じて、任意に用いればよい。しかし、前述したように、出力電圧検出部４１及びレベル変換部４２によって構成される部分の出力（第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２）は、第１電力検出部３０の出力と同等の進行波電力値に対応した信号であることが望まれる。そのために、インピーダンス整合している状態のときは、精度が良いが、インピーダンス整合していない状態では、反射波電力の影響を受けて、精度が悪くなる。したがって、インピーダンス整合している状態のときのみ、比較判定部５０の出力を用いて、高周波電源装置が、正常な状態であるか否かを判定することが望ましい。
そのために、インピーダンス整合している状態しているか否かを知るために、上記▲１▼の整合状態信号Ｖｍａｔ、または上記▲２▼の反射波電力状態信号Ｖｍａｔ’のどちらかを入力することが望ましい。
【００５２】
なお、この図３で示した例の場合、ＡＮＤ回路６１によって構成される部分が、論理積部６０として機能する。また、上記▲１▼の整合状態信号Ｖｍａｔ及び▲２▼の反射波電力状態信号Ｖｍａｔ’は、整合状態であるか否かを示す信号となる。
【００５３】
また、図３に示した例では、比較判定部５０の出力である正常状態信号Ｖｎｒｍと複数の条件信号とを１つのＡＮＤ回路６１に入力していた。しかし、この構成に限定されるものではなく、例えば、条件信号を入力する第１のＡＮＤ回路と、第１のＡＮＤ回路の出力と正常状態信号Ｖｎｒｍとを入力する第２のＡＮＤ回路を備えるような構成にしてもよい。
【００５４】
図３のように構成することで、比較判定部５０から出力される正常状態信号Ｖｎｒｍが、正常を示すＨｉｇｈレベルであっても、条件信号の少なくとも１つが異常を示すＬｏｗレベルの場合には、論理積部６０の出力がＬｏｗレベルになる。
すなわち、比較判定部５０の出力である正常状態信号Ｖｎｒｍによって、高周波電源装置１ｂが正常な状態であるか否かを判定することができるが、レベル変換部４２から出力される信号Ｖｐｆ２の精度が悪い状態のときは、この正常状態信号Ｖｎｒｍの信頼性が低くなるので、正常状態信号Ｖｎｒｍが正常を示すＨｉｇｈレベルであっても、正常を示すＨｉｇｈレベルの信号を出力しないようにしている。したがって、論理積部を備えた構成にして、比較判定部５０の出力信号と、少なくとも１つの条件信号との論理積を出力するようにすると、高周波電源装置が正常であるか否かを信頼性を高めて判定することができる。
【００５５】
なお、図３に示した例では、正常状態信号Ｖｎｒｍを、出力端子１０２を介して高周波電源装置の外部に出力するようにしているが、論理積部６０の出力だけでよい場合は、出力端子１０２から正常状態信号Ｖｎｒｍを出力しなくてもよい。
【００５６】
また、図１に示した例では、図３に示した例とは異なり、論理積部６０を設けていないが、高周波電源装置の外部に、論理積部６０と同等の機能を持たせることで、図３に示した例と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また、これまで説明した例では、正常状態をＨｉｇｈレベル、異常状態をＬｏｗレベルにしていたが、逆の論理になるように回路を構成してもよい。
【００５８】
また、これまで説明した例では、信号をアナログ信号として説明していたが、アナログ信号に限定されるものではなく、他の種類の信号であってもよい。例えば、Ａ／Ｄ変換器を用いて、アナログ信号をディジタル信号に変換し、この信号を処理するようにしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明のようにすると、フィードバック制御を行う高周波電源装置の出力設定信号Ｖｓｅｔと出力電圧検出部４１及びレベル変換部４２によって構成される部分の出力（第２の進行波電力検出信号Ｖｐｆ２）とを比較することができるので、第１電力検出部３０の進行波電力検出機能に異常が発生して、フィードバック制御が正常にできない場合に、比較判定部５０から異常を示す信号を出力することができる。
また、比較判定部５０の出力が正常状態を示す信号であるときは、高周波電源装置が正常な状態であることを示している。そのために、比較判定部５０の出力が正常を示す信号であったにも関わらず、ワークに不良が発生した場合には、高周波電源装置以外の装置に原因があると言える可能性が高まる。よって、原因を特定することが従来よりも容易になる。
【００６０】
さらに、図３のように論理積部を備えた構成にして、比較判定部５０の出力信号と、少なくとも１つの条件信号との論理積を出力するようにすると、高周波電源装置が正常であるか否かを信頼性を高めて判定することができる。
【００６１】
さらに、条件信号の１つを、整合装置から出力される整合状態信号Ｖｍａｔ、または、高周波電源装置１ｂの第１電力検出部３０で検出した反射波電力の大きさが許容値以下になっているか否かを示す反射波電力状態信号Ｖｍａｔ’のどちらかにして、インピーダンス整合している場合にのみ、高周波電源装置が、正常な状態であるか否かを判定するようにすると、高周波電源装置が正常であるか否かを信頼性を高めて判定することができる。
【００６２】
さらに、出力電圧検出部４１を、複数のコンデンサによって構成するか、または、複数の抵抗によって構成するか、または、複数のインダクタによって構成するか、または、コンデンサ、抵抗及びインダクタの内、少なくとも２種類の素子を組み合わせて構成するか、または、トランスによって構成にする。そして、レベル変換部４２を用いると、高価な方向性結合器等を用いることなく、しかも、簡易な構成で電圧を検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波電源装置１ａの構成及びその周辺装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、出力電圧検出部４１の他の構成の一例を示す回路例である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係る高周波電源装置１ｂの構成及びその周辺装置の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、従来技術の高周波電源装置１ｐ及びその周辺装置の一例を示すブロック図である。
【図５】図５は、従来技術の高周波電源装置１ｐの構成及びその周辺装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ｐ        従来技術の高周波電源装置
１ａ        本発明の高周波電源装置
１ｂ        本発明の高周波電源装置
２          伝送線路
３          整合装置
４          伝送線路
５          プラズマ処理装置（負荷）
１０        出力設定部
２０        電力出力部
３０        第１電力検出部
４１        出力電圧検出部
４２        レベル変換部
５０        比較判定部
５１      上限設定回路
５２      下限設定回路
５３      第１の比較回路
５４      第１のダイオード
５５      第２の比較回路
５６      第２のダイオード
６０        論理積部
６１      ＡＮＤ回路
７１        レベル設定器
７２        反射波電力比較回路
１０１      高周波電力出力コネクタ（高周波電源装置の出力端）
１０２      出力端子
１０３      出力端子
１０４      入力端子
Ｃ１        コンデンサ
Ｃ２        コンデンサ
Ｌ１        インダクタ
Ｌ２        インダクタ
Ｒ１        抵抗
Ｒ２        抵抗
ＰＦ        進行波電力
ＰＲ        反射波電力
ＴＲ        トランス（変圧器）
Ｖｌｏｗ    下限信号
Ｖｍａｔ    整合状態信号
Ｖｎｒｍ    正常状態信号
Ｖｐｆ１    第１の電圧検出信号
Ｖｐｆ２    第２の電圧検出信号
Ｖｐｒ      反射波電力検出信号
Ｖｓｅｔ    出力設定信号
Ｖｕｐｐ    上限信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004205328.tif 000006
【図５】
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