(57)【要約】【課題】ダミーロードの許容電力特性を利用して、ダミーロード等の損傷を適切に防止することのできるマイクロ波電力供給システムを提供する。【解決手段】負荷に対してマイクロ波電力を供給するためのマグネトロン１と、マグネトロン１に電源電力を供給するためのアノード電源部２、負荷において反射された反射波電力を吸収するためのダミーロード５とを備えたマイクロ波電力供給システムであって、負荷において反射された反射波電力を検出し、その検出電力に相当する信号を出力する反射波電力検出器６と、反射波電力検出器６から出力される信号を用いて反射マイクロ波電力を時間的に積算した信号を生成し出力する充放電回路３２と、アノード電源部２によるマグネトロン１に対する電源供給を遮断するための遮断回路１２と、充放電回路３２から出力される信号に基づいて、遮断回路１２に対して遮断信号を出力するコンパレータ回路３４および遮断信号出力回路３６とを備える。【選択図】　図１
2004071269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に対してマイクロ波電力を供給するためのマグネトロンと、
前記マグネトロンに電力を供給するための電源電力供給手段と、
負荷において反射されたマイクロ波電力を吸収するためのマイクロ波吸収手段とを備えたマイクロ波電力供給システムであって、
負荷において反射されたマイクロ波電力を検出し、その検出電力に相当する信号を出力する反射波電力検出手段と、
前記反射波電力検出手段から出力される信号を用いて反射マイクロ波電力を時間的に積算した信号を生成し出力する積算手段と、
前記電源電力供給手段による前記マグネトロンに対する電源供給を遮断するための遮断手段と、
前記積算手段から出力される積算信号に基づいて、前記遮断手段に対して遮断信号を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする、マイクロ波電力供給システム。
【請求項２】
前記積算手段は、
前記反射波電力検出手段によって検出された反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさが予め設定された充放電基準値を超えたときに充電を行う一方、前記反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさが前記充放電基準値未満のときに放電を行い、前記反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさと前記充放電基準値との差を積分した積分値に相当する大きさを有する積分信号を、前記反射マイクロ波電力を時間的に積算した信号として出力する充放電積分回路からなり、
前記出力手段は、
前記積分信号の大きさと、前記マイクロ波吸収手段の許容電力に基づく許容基準値とを比較し、前記積分信号の大きさが前記許容基準値を超えたとき、前記遮断手段に対して遮断信号を出力する比較出力回路からなる、請求項１に記載のマイクロ波電力供給システム。
【請求項３】
負荷に対してマイクロ波電力を供給するためのマグネトロンと、
前記マグネトロンに電力を供給するための電源電力供給手段と、
負荷において反射されたマイクロ波電力を吸収するためのマイクロ波吸収手段とを備えたマイクロ波電力供給システムであって、
負荷において反射されたマイクロ波電力を検出し、その検出電力に相当する信号を出力する反射波電力検出手段と、
前記反射波電力検出手段から出力される信号を用いて反射マイクロ波電力を時間的に積算した信号を生成し出力する積算手段と、
前記電源電力供給手段による前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号をフィードバックして前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を制御する第１制御手段と、
前記積算手段から出力される積算信号に基づいて、前記第１制御手段に対して前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を抑制するための抑制指令信号を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする、マイクロ波電力供給システム。
【請求項４】
前記第１制御手段は、
前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を設定するための供給基準信号と、前記供給電力に相当する信号を抑制するための基準となる抑制基準信号とを切り替えるための切替回路と、
前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号と、前記切替回路の出力との差に相当する信号を出力する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力に基づいて、複数のスイッチングトランジスタをオン、オフ制御することにより、前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を変化させる制御回路とからなり、
前記切替回路は、
前記出力手段によって出力される抑制指令信号に基づいて切り替えられる、請求項３に記載のマイクロ波電力供給システム。
【請求項５】
負荷に対してマイクロ波電力を供給するためのマグネトロンと、
前記マグネトロンに電力を供給するための電源電力供給手段と、
負荷において反射されたマイクロ波電力を吸収するためのマイクロ波吸収手段とを備えたマイクロ波電力供給システムであって、
負荷に向かって進行するマイクロ波電力を検出するための進行波電力検出手段と、
負荷において反射されたマイクロ波電力を検出し、その検出電力に相当する信号を出力する反射波電力検出手段と、
前記反射波電力検出手段から出力される信号を用いて前記反射マイクロ波電力を時間的に積算した信号を生成し出力する積算手段と、
前記電源電力供給手段による前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を、前記進行波電力検出手段の出力に基づいて制御する第２制御手段と、
前記積算手段から出力される積算信号に基づいて、前記第２制御手段に対して前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を抑制するための抑制指令信号を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする、マイクロ波電力供給システム。
【請求項６】
前記第２制御手段は、
前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を設定するための供給基準信号と、前記供給電力に相当する信号を抑制するための基準となる抑制基準信号とを切り替えるための切替回路と、
前記進行波電力検出手段によって検出されたマイクロ波電力に相当する信号と、前記切替回路の出力との差に相当する信号を出力する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の出力に基づいて、複数のスイッチングトランジスタをオン、オフ制御することにより、前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を変化させる制御回路とからなり、
前記切替回路は、
前記出力手段によって出力される抑制指令信号に基づいて切り替えられる、請求項５に記載のマイクロ波電力供給システム。
【請求項７】
前記積算手段は、
前記反射波電力検出手段によって検出された反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさが予め設定された充放電基準値を超えたときに充電を行う一方、前記反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさが前記充放電基準値未満のときに放電を行い、前記反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさと前記充放電基準値との差を積分した積分値に相当する大きさを有する積分信号を、前記反射マイクロ波電力を時間的に積算した信号として出力する充放電積分回路からなり、
前記出力手段は、
前記積分信号の大きさと前記マイクロ波吸収手段の許容電力に基づく許容基準値とを比較し、前記積分信号の大きさが前記許容基準値を超えたとき、前記切替回路に対して抑制指令信号を出力する比較出力回路からなる、請求項４または６に記載のマイクロ波電力供給システム。
【請求項８】
前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号は、アノード電流に相当する信号である、請求項３ないし７のいずれかに記載のマイクロ波電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、たとえば半導体ウェハプロセスにおいて用いられるプラズマを発生させるためのマイクロ波電力供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体ウェハ等の負荷に対してマイクロ波電力を供給してプラズマを発生させるマイクロ波電力供給システムがある。マイクロ波電力供給システムは、たとえば図７に示すように、負荷Ｌに対してマイクロ波電力を供給するためのマグネトロン５１と、商用電源ＰＳからの３相交流電圧を直流の高電圧に変換してマグネトロン５１に印加するためのアノード電源部５２と、マグネトロン５１のフィラメントを加熱するためのフィラメント電源部５３と、マイクロ波電力と負荷Ｌから反射された反射波電力（反射マイクロ波電力）とを分離するためのサーキュレータ５４と、反射波電力を吸収するためのダミーロード５５と、負荷Ｌとのインピーダンス整合を行うための整合器５６と、各機器を接続するための導波管５７とによって概略構成されている。
【０００３】
この構成によれば、アノード電源部５２によって直流高電圧が供給されたマグネトロン５１からは、たとえば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が発生され、そのマイクロ波電力は、サーキュレータ５４および整合器５６を通じて負荷Ｌに供給される。
【０００４】
ここで、負荷Ｌに対して安定したマイクロ波電力を供給するためには、整合器５６において適切なインピーダンス整合を行わなければならない。しかし、適切なインピーダンス整合が行われなければ、マイクロ波電力が負荷Ｌにおいて反射され、その反射波電力が整合器５６およびサーキュレータ５４に返ってくる。
【０００５】
反射波電力は、サーキュレータ５４において、その進行方向がダミーロード５５側に向けられ、ダミーロード５５において吸収される。すなわち、ダミーロード５５が反射波電力を吸収することによって、反射波電力がマグネトロン５１に向かって進行しないようにし、マグネトロン５１の保護を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダミーロード５５の熱的許容電力を超える反射波電力がダミーロード５５に供給された場合、ダミーロード５５はその反射波電力を吸収しきれなくなってしまうことがある。
【０００７】
その結果、マグネトロン５１は、負荷Ｌから反射波電力を受けることになり、逆加熱によって温度が上昇して、内部のフィラメントの構成材料が蒸発したり、真空劣化等を生じて寿命が短くなったりする。また、マグネトロン５１は、アノード電流が制限なく増大する、いわゆるランナウェイ現象を引き起こすことがある。
【０００８】
そこで、ダミーロード５５およびマグネトロン５１を保護するために、図７に示すように、これらにダミーロード５５およびマグネトロン５１の温度を検出するための複数のサーモスタット６０と、これらサーモスタット６０の出力に基づいて商用電源ＰＳからの交流電圧を遮断するための制御回路６１とを設けることが考えられた。すなわち、各サーモスタット６０によって、ダミーロード５５およびマグネトロン５１の温度を監視するようにして、これらの温度が所定の基準温度に達すると、制御回路６１によってリレー接点６２を開放させる。これにより、アノード電源部５２に対する商用電源ＰＳの交流電圧が遮断され、マグネトロン５１による負荷Ｌに対するマイクロ波電力の供給が抑止されるようにしていた。
【０００９】
しかしながら、サーモスタット６０は、一般に温度検出精度は低く、温度検出精度の高いものはコスト増大につながるといった欠点を有している。
【００１０】
そこで、上記サーモスタット６０および制御回路６１による構成に代えて、図８に示すように、サーキュレータ５４と負荷Ｌとの間に反射波電力検出器６５を介在させ、この反射波電力検出器６５から出力される反射波電力に相当する電圧と、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２によって設定される所定の基準電圧とを、コンパレータ６３によって比較する構成が考えられた。
【００１１】
この構成によれば、反射波電力に相当する電圧が基準電圧を超えた場合、コンパレータ６３から遮断信号が出力され、リレー接点６２が開くことにより、マイクロ波電力の供給を抑止することができる。しかも、この方法は、サーモスタット６０によって温度を検出する方法に比べ、高い検出感度を有するといった利点を備える。
【００１２】
しかし、反射波電力検出器６５およびコンパレータ６３を用いた方法では、ダミーロード５５の許容電力特性に起因して以下に示す問題があった。図９は、ダミーロード５５における吸収可能な反射波電力と、損傷に至るまでの継続可能時間との関係を示す図である。この図によれば、コンパレータ６３における基準電圧を高めに設定してしまうと、基準電圧以下の反射波電力が継続してダミーロード５５に与えられれば、それが熱的許容電力値を超えてしまい、反射波電力が基準電圧を超えていないのにもかかわらず、ダミーロード５５を破損させる可能性がある。一方、基準電圧を低めに設定してしまうと、ダミーロード５５を十分に保護することは可能であるが、マグネトロン５１に対する電源供給の遮断が頻繁に発生してしまうことになる。そのため、負荷Ｌにおいて、たとえば半導体プロセスの処理時間が長くなったり、あるいは、半導体プロセスが中断することにより、半導体ウェハや液晶基板等に悪影響を及ぼしたりすることがある。
【００１３】
【発明の開示】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ダミーロードの許容電力特性を利用して、ダミーロードやマグネトロンの損傷を適切に防止することのできるマイクロ波電力供給システムを提供することを、その課題とする。
【００１４】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１５】
本願発明の第１の側面によって提供されるマイクロ波電力供給システムは、負荷に対してマイクロ波電力を供給するためのマグネトロンと、前記マグネトロンに電力を供給するための電源電力供給手段と、負荷において反射されたマイクロ波電力を吸収するためのマイクロ波吸収手段とを備えたマイクロ波電力供給システムであって、負荷において反射されたマイクロ波電力を検出し、その検出電力に相当する信号を出力する反射波電力検出手段と、前記反射波電力検出手段から出力される信号を用いて反射マイクロ波電力を時間的に積算した信号を生成し出力する積算手段と、前記電源電力供給手段による前記マグネトロンに対する電源供給を遮断するための遮断手段と、前記積算手段から出力される積算信号に基づいて、前記遮断手段に対して遮断信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴としている。
【００１６】
好ましい実施形態によれば、前記積算手段は、前記反射波電力検出手段によって検出された反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさが予め設定された充放電基準値を超えたときに充電を行う一方、前記反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさが前記充放電基準値未満のときに放電を行い、前記反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさと前記充放電基準値との差を積分した積分値に相当する大きさを有する積分信号を、前記反射マイクロ波電力を時間的に積算した信号として出力する充放電積分回路からなり、前記出力手段は、前記積分信号の大きさと、前記マイクロ波吸収手段の許容電力に基づく許容基準値とを比較し、前記積分信号の大きさが前記許容基準値を超えたとき、前記遮断手段に対して遮断信号を出力する比較出力回路からなる。
【００１７】
これらの構成によれば、負荷において反射された反射マイクロ波電力は、反射波電力検出手段において検出され、検出された反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさと予め設定された充放電基準値を超えたときに充電が行われる。一方、上記信号の大きさが充放電基準値未満のときは放電され、それら充電および放電によって前記反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさと前記充放電基準値との差が積分される。そして、その積分値に相当する大きさを有する積分信号の大きさが許容基準値を超えた場合には、マグネトロンへの電源供給を遮断する。
【００１８】
すなわち、マイクロ波吸収手段（たとえばダミーロード）は、その特性上、比較的低い反射波電力なら損傷することなく継続して使用することができる。また、許容基準値は、ダミーロードの熱的許容電力に相当する信号以下の値に予め設定されている。そのため、反射マイクロ波電力に相当する信号を充放電しかつその差を積分することにより、ダミーロードが吸収可能な反射マイクロ波電力の積算値までそれを継続して用いることができる。そして、ダミーロードが反射マイクロ波電力を吸収しきれなくなる直前で、マグネトロンへの供給電圧を遮断するので、マグネトロンからマイクロ波が発生されなくなるとともに、反射マイクロ波電力も発生しなくなる。したがって、ダミーロードの損傷を防止することができるとともに、ダミーロードが反射マイクロ波電力を吸収できなくなるために生じるマグネトロンの損傷をも防止することができる。
【００１９】
また、ダミーロードが損傷する直前まで可及的かつ継続的にそれを用いることができるので、半導体プロセスにおいてプラズマの発生が中断されることが抑制され、半導体プロセスに対する影響を最小限に抑えることができる。
【００２０】
本願発明の第２の側面によって提供されるマイクロ波電力供給システムは、負荷に対してマイクロ波電力を供給するためのマグネトロンと、前記マグネトロンに電力を供給するための電源電力供給手段と、負荷において反射されたマイクロ波電力を吸収するためのマイクロ波吸収手段とを備えたマイクロ波電力供給システムであって、負荷において反射されたマイクロ波電力を検出し、その検出電力に相当する信号を出力する反射波電力検出手段と、前記反射波電力検出手段から出力される信号を用いて反射マイクロ波電力を時間的に積算した信号を生成し出力する積算手段と、前記電源電力供給手段による前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号をフィードバックして前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を制御する第１制御手段と、前記積算手段から出力される積算信号に基づいて、前記第１制御手段に対して前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を抑制するための抑制指令信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴としている。なお、前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号は、アノード電流に相当する信号としてもよい。
【００２１】
好ましい実施形態によれば、前記第１制御手段は、前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を設定するための供給基準信号と、前記供給電力に相当する信号を抑制するための基準となる抑制基準信号とを切り替えるための切替回路と、前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号と、前記切替回路の出力との差に相当する信号を出力する差動増幅回路と、前記差動増幅回路の出力に基づいて、複数のスイッチングトランジスタをオン、オフ制御することにより、前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を変化させる制御回路とからなり、前記切替回路は、前記出力手段によって出力される抑制指令信号に基づいて切り替えられる。
【００２２】
他の好ましい実施形態によれば、前記積算手段は、前記反射波電力検出手段によって検出された反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさが予め設定された充放電基準値を超えたときに充電を行う一方、前記反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさが前記充放電基準値未満のときに放電を行い、前記反射マイクロ波電力に相当する信号の大きさと前記充放電基準値との差を積分した積分値に相当する大きさを有する積分信号を、前記反射マイクロ波電力を時間的に積算した信号として出力する充放電積分回路からなり、前記出力手段は、前記積分信号の大きさと前記マイクロ波吸収手段の許容電力に基づく許容基準値とを比較し、前記積分信号の大きさが前記許容基準値を超えたとき、前記切替回路に対して抑制指令信号を出力する比較出力回路からなる。
【００２３】
これらの構成によれば、マグネトロンは、第１制御手段によって供給される供給電力に相当する信号がフィードバックされて常時適切な電力が供給されるようにされている。すなわち、マグネトロンに供給される実際の供給電力に相当する信号は、差動増幅回路によって適切な供給電力に相当する信号と比較され、その差に応じて複数のスイッチングトランジスタがオン、オフ制御されることにより、マグネトロンに対する供給電力に相当する信号が変化される。
【００２４】
ここで、積算手段によって積算された反射マイクロ波電力がたとえば許容基準値を超えた場合には、その旨の信号（抑制指令信号）が切替回路に伝えられる。これにより、切替回路が切り替えられ、上記供給基準信号に代えて供給電力に相当する信号を抑制するための基準となる抑制基準信号が、マグネトロンに供給される実際の供給電力に相当する信号と比較される。
【００２５】
上記抑制基準信号を比較的小に設定しておけば、マグネトロンに供給される実際の供給電力に相当する信号とその差が大とされるため、マグネトロンに対する供給電力は低下する。そのため、マグネトロンから出力されるマイクロ波電力（進行波電力）も低下し、それに伴って、反射マイクロ波電力も低下する。その結果、反射マイクロ波電力に相当する信号が、充放電基準値を超えるのに、相当な時間を必要とするか、あるいは上記充放電基準値を超えないようにすることができる。よって、反射マイクロ波電力に相当する信号の積分値が許容基準値を超えるのに、相当な時間を必要とするか、あるいは許容基準値を超えないようにすることができる。さらに、反射マイクロ波電力が全反射する場合でも、反射マイクロ波電力に相当する信号が充放電基準値以下になるように、マグネトロンに供給される供給電力に相当する信号を抑制すれば、その抑制している間は、反射マイクロ波電力に相当する信号が充放電基準値以下になるので、反射マイクロ波電力に相当する信号の積分値を確実に許容基準値以下にすることができる。したがって、本願発明の第１の側面によって提供されるマイクロ波電力供給システムと同様に、ダミーロードおよびマグネトロンの損傷を防止することができる。
【００２６】
本願発明の第３の側面によって提供されるマイクロ波電力供給システムは、負荷に対してマイクロ波電力を供給するためのマグネトロンと、前記マグネトロンに電力を供給するための電源電力供給手段と、負荷において反射されたマイクロ波電力を吸収するためのマイクロ波吸収手段とを備えたマイクロ波電力供給システムであって、負荷に向かって進行するマイクロ波電力を検出するための進行波電力検出手段と、負荷において反射されたマイクロ波電力を検出し、その検出電力に相当する信号を出力する反射波電力検出手段と、前記反射波電力検出手段から出力される信号を用いて前記反射マイクロ波電力を時間的に積算した信号を生成し出力する積算手段と、前記電源電力供給手段による前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を、前記進行波電力検出手段の出力に基づいて制御する第２制御手段と、前記積算手段から出力される積算信号に基づいて、前記第２制御手段に対して前記マグネトロンに対する供給電力を抑制するための抑制指令信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴としている。
【００２７】
好ましい実施形態によれば、前記第２制御手段は、前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を設定するための供給基準信号と、前記供給電力に相当する信号を抑制するための基準となる抑制基準信号とを切り替えるための切替回路と、前記進行波電力検出手段によって検出されたマイクロ波電力に相当する信号と、前記切替回路の出力との差に相当する信号を出力する差動増幅回路と、前記差動増幅回路の出力に基づいて、複数のスイッチングトランジスタをオン、オフ制御することにより、前記マグネトロンに対する供給電力に相当する信号を変化させる制御回路とからなり、前記切替回路は、前記出力手段によって出力される抑制指令信号に基づいて切り替えられる。
【００２８】
これらの構成によれば、マグネトロンは、進行波電力検出手段によって検出される進行波電力に相当する信号がフィードバックされて常時適切な供給電力に相当する信号が供給されるようにされている。すなわち、進行波電力に相当する信号は、比較回路によって適切な供給基準信号と比較され、その差に応じてマグネトロンに対する供給電力に相当する信号が変化される。
【００２９】
ここで、積算手段によって積算された反射マイクロ波電力がたとえば許容基準値を超えた場合には、その旨の信号（抑制指令信号）が切替回路に伝えられ、それにより、切替回路が切り替えられ、上記供給基準信号に代えて供給電力に相当する信号を抑制するための基準となる抑制基準信号が、マイクロ波電力に相当する信号と比較される。
【００３０】
上記抑制基準信号は、マイクロ波電力に相当する信号に対してその値が十分小とされるため、マグネトロンに対する供給電力に相当する信号の値は低下する。さらに、反射マイクロ波電力が全反射する場合でも、反射マイクロ波電力に相当する信号が充放電基準値以下になるように、マグネトロンに供給される供給電力に相当する信号を抑制すれば、その抑制している間は、反射マイクロ波電力に相当する信号が充放電基準値以下になるので、反射マイクロ波電力に相当する信号の積分値を確実に許容基準値以下にすることができる。したがって、本願発明の第１および第２の側面によって提供されるマイクロ波電力供給システムと同様に、ダミーロードおよびマグネトロンの損傷を防止することができる。
【００３１】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００３３】
図１は、本願発明の第１実施形態に係るマイクロ波電力供給システムの構成を示す図である。このマイクロ波電力供給システムは、負荷Ｌに対してマイクロ波電力を供給するためのマグネトロン１と、マグネトロン１に直流高電圧の電力を供給するためのアノード電源部２と、マグネトロン１のフィラメント（図示略）を加熱するためのフィラメント電源部３と、マグネトロン１から供給されるマイクロ波と、負荷Ｌにおいて反射された反射波電力とを分離するためのサーキュレータ４と、サーキュレータ４に接続され、反射波電力を吸収するためのダミーロード５と、反射波電力を検出するための反射波電力検出器６と、負荷Ｌとのインピーダンス整合をとるための整合器７とによって概略構成されている。マグネトロン１から負荷に至る、サーキュレータ４、反射波電力検出器６、および整合器７の各装置間は、導波管８によって接続されている。なお、上記アノード電源部２は、特許請求の範囲に記載の「電源電力供給手段」として機能する。また、ダミーロード５は、同じく「マイクロ波吸収手段」として機能する。
【００３４】
なお、本実施形態に係る負荷Ｌは、たとえばプラズマ処理装置とされ、このプラズマ処理装置は、内部に備えた真空容器にプラズマ発生用のガスが導入され、供給されたマイクロ波電力を用いて上記ガスを電離させて、プラズマを発生させるものである。発生されたプラズマは、半導体ウェハや液晶基板等の被工作物を加工するために利用される。
【００３５】
マグネトロン１は、アノード電源部２から印加された直流高電圧によって、たとえば２．４５ＧＨｚのマイクロ波としての高周波電力（以下、「進行波電力」という。）を発生させ、それを導波管８および各装置を通じて負荷Ｌに供給するものである。
【００３６】
アノード電源部２は、商用電源ＰＳから発生された３相交流電圧（たとえば２００Ｖ）を、所定の電圧に変換してマグネトロン１に供給するものである。アノード電源部２は、マグネトロン１のアノード、カソード間に対して負の高電圧を印加し、これにより、マグネトロン１は、アノード、カソード間に流れるアノード電流が制御されて進行波電力を出力させる。
【００３７】
また、アノード電源部２は、反射波電力検出器６からの出力を時間的に積算して、商用電源ＰＳによるアノード電源部２およびフィラメント電源部３への電圧供給を遮断するための積算回路１１を備えている。このアノード電源部２の詳細構成、および積算回路１１の詳細構成については、後述することにする。
【００３８】
フィラメント電源部３は、商用電源ＰＳによって供給される３相交流電源のうち２相を、所定の電圧値に変換してマグネトロン１に供給するものである。フィラメント電源部３は、マグネトロン１のフィラメントを加熱し、マグネトロン１を熱電子が放出しやすい状態（予熱状態）にさせる。
【００３９】
商用電源ＰＳと、アノード電源部２およびフィラメント電源部３との間には、積算回路１１からの出力に基づいて、商用電源ＰＳからの交流電圧の供給を遮断するための遮断回路１２が設けられている。また、商用電源ＰＳには、上記に示すように３相交流電源に限らず、単相交流電源が用いられてもよい。
【００４０】
サーキュレータ４は、マグネトロン１からの進行波電力を負荷Ｌに向けて進行させる一方、負荷Ｌにおいて反射された反射波電力をダミーロード５に向けて進行させるものである。また、ダミーロード５は、サーキュレータ４に導波管８を通じて接続され、反射波電力を吸収させることによりそれを減衰させるものである。これらサーキュレータ４およびダミーロード５の構成により、負荷Ｌにおいて反射された反射波電力をマグネトロン１に与えないようにすることにより、マグネトロン１を保護することができる。
【００４１】
反射波電力検出器６は、いわゆる方向性結合器（たとえば「特開平４−１９６９０３号公報」参照）によって構成され、導波管８内を伝搬する反射波電力の特定の周波数帯域を図示しないダイオード等によって検波し、積算回路１１に向けて出力するものである。
【００４２】
整合器７は、たとえば手動で動作可能に構成されており、内部に設けられた図外のインピーダンス可変部を備え、インピーダンス可変部を変化させることにより、負荷Ｌ側のインピーダンスを調整してインピーダンス整合を行うものである。たとえば、インピーダンス可変部には、スタブ（図示せず）と呼称される３本の棒状部材が設けられ、このスタブを進行波電力の伝送線路に挿入し、その挿入度合いを手動で変化させることにより、負荷Ｌ側のインピーダンスを調整する。なお、通常、スタブは３本とされるが、この数に限定されるものではない。また、スタブの調整は、手動に代えて、モータ等の駆動装置によって挿入変化されてもよいし、この場合、モータ等は遠隔操作されてもよい。また、スタブを用いない他の方法でインピーダンス整合が行われてもよい。あるいは、整合器７は、手動式に代えて、自動整合器が採用されてもよい。
【００４３】
ここで、アノード電源部２は、商用電源ＰＳから供給された電圧を整流、平滑化するための整流平滑化回路２１と、ハーフブリッジインバータ回路２２と、交流電圧を昇圧し、かつ交流電圧を直流電圧に変換するための倍電圧整流平滑回路２３と、アノード電流をフィードバックしてハーフブリッジインバータ回路２２に制御信号を与えるフィードバック回路２４と、本実施形態の特徴部分である積算回路１１とによって構成されている。
【００４４】
整流平滑化回路２１は、図示しない６つのダイオードを有するブリッジ回路２１ａと、ブリッジ回路２１ａに並列に接続された電解コンデンサＣ１と、ブリッジ回路に直列に接続されたコイルＬ１とからなる。なお、コイルＬ１は、不要であるならば設けなくてもよい。また、入力される電圧が単相の場合には、４つのダイオードを使用するが、３相の場合には６つのダイオードを使用する。
【００４５】
ハーフブリッジインバータ回路２２は、入力電源電圧を分圧するために電解コンデンサＣ１の両端に並列に接続された２つのコンデンサＣ２，Ｃ３と、２つのスイッチング用トランジスタＴ１，Ｔ２とからなる。コンデンサＣ２，Ｃ３の中点と、スイッチング用トランジスタＴ１，Ｔ２の中点とが後述する高周波トランスＴＲの一次側に接続されている。
【００４６】
倍電圧整流平滑回路２３は、交流電圧を昇圧するための高周波トランスＴＲと、これの２次側に接続された２つのダイオードＤ１，Ｄ２および２つのコンデンサＣ４，Ｃ５と、それらに直列に接続されたコイルＬ２および抵抗Ｒ１とによって構成されている。なお、コイルＬ２は、不要であるならば設けなくてもよい。
【００４７】
フィードバック回路２４は、一方の入力端子が抵抗Ｒ１の一端に接続された差動増幅器Ａ１と、差動増幅器Ａ１の出力端子に接続された制御回路２４ａとによって構成されている。差動増幅器Ａ１の他方の入力端子は、可変抵抗Ｒ２が接続され、これによって本来のマイクロ波を出力させるためにマグネトロン１に対して供給する基準電圧となる供給基準電圧（通常、正電位）が設定されている。また、制御回路２４ａの出力は、ハーフブリッジインバータ回路２２の２つのスイッチング用トランジスタＴ１，Ｔ２のベース端子にそれぞれ接続されている。
【００４８】
一方、アノード電源部２の積算回路１１は、反射波電力検出器６に接続された基準値設定回路３１と、反射波電力検出器６から出力された、反射波電力に相当する電圧を充放電するための充放電回路３２と、充放電回路３２の出力を反転させるための反転回路３３と、反転回路３３の出力と許容基準電圧値とを比較するためのコンパレータ回路３４と、保護回路３５と、遮断回路１２に対して遮断信号を出力するための遮断信号出力回路３６とを備えている。なお、この充放電回路３２は、特許請求の範囲に記載の「充放電積算回路」として機能する。
【００４９】
基準値設定回路３１は、後段の充放電回路３２において充放電する際の基準となる充放電基準値を設定するためのものであり、反射波電力検出器６に接続された抵抗Ｒ５と、電源−グランド間に接続された可変抵抗Ｒ３と、それに接続された抵抗Ｒ４とからなる。この基準値設定回路３１では、可変抵抗Ｒ３の出力電圧（グランドと可変抵抗Ｒ３との間の電位差）が、たとえば「−５Ｖ」といった負電位になるように、可変抵抗Ｒ３が設定されている。
【００５０】
充放電回路３２は、増幅器Ａ２と、その入出力端子に並列に接続されたコンデンサＣ６およびダイオードＤ３とによって構成されている。充放電回路３２は、反射波電力に相当する、反射波電力検出器６の出力電圧（正電位）と、可変抵抗Ｒ３の出力電圧（負電位）とを加算した電圧が正電位のとき、コンデンサＣ６によって充電する。また、コンデンサＣ６によって充電された電荷を、上記加算した電圧が負電位のとき、ダイオードＤ３によって放電し、コンデンサＣ６およびダイオードＤ３によって充放電された電圧差を積分する。
【００５１】
反転回路３３は、充放電回路３２の出力を反転させるためのものであり、増幅器Ａ３と、その入出力端子に並列に接続された抵抗Ｒ６と、増幅器Ａ３の入力端子に接続された抵抗Ｒ７，Ｒ８とによって構成されている。
【００５２】
コンパレータ回路３４は、コンパレータＡ４と、複数の抵抗Ｒ９〜Ｒ１１とからなり、予め定める許容基準値と、反転回路３３からの出力電圧値とを比較するためのものである。コンパレータＡ４の一方の入力端子には、抵抗Ｒ９を介して反転回路３３の出力が接続され、他方の入力端子には、上記許容基準値を設定するための抵抗Ｒ１０，Ｒ１１が接続されている。この許容基準値は、ダミーロード５の熱的許容電力の限界値よりやや小の値に予め設定されている。
【００５３】
コンパレータ回路３４の出力は、保護回路３５に接続されており、保護回路３５の出力は、遮断信号出力回路３６に接続されている。
【００５４】
遮断信号出力回路３６は、スイッチング用トランジスタＴ３と、そのコレクタ端子に接続されたリレーＲＹのコイル（図示せず）と、一端が電源電圧に他端がリレーＲＹに接続された抵抗Ｒ１２とによって構成されている。スイッチング用トランジスタＴ３は、そのベース端子が保護回路３５に接続され、エミッタ端子がグランドに接続されている。なお、この場合、コンパレータ回路３４、保護回路３５、および遮断信号出力回路３６は、特許請求の範囲に記載の「比較出力回路」に相当する。
【００５５】
遮断回路１２は、商用電源ＰＳからの３相交流電圧の供給を遮断するためのリレー接点（ノーマルクローズ）によって構成されており、このリレー接点は、遮断信号出力回路３６に含まれるリレーＲＹの接点とされている。すなわち、リレーＲＹがオンすることにより、リレー接点が開き、３相交流電圧の供給を遮断する。これによって、アノード電源部２からマグネトロン１に対する電力供給を遮断することができる。
【００５６】
次に、上記構成による全体作用について説明する。
【００５７】
まず、フィラメント電源部３は、マグネトロン１のフィラメントを加熱し、熱電子を放出しやすい状態（予熱状態）にさせる。次いで、アノード電源部２は、マグネトロン１のアノードに負の高電圧を印加する。
【００５８】
具体的には、アノード電源部２では、商用電源ＰＳから供給された交流電圧が整流平滑化回路２１において、整流、平滑化され、ハーフブリッジインバータ回路２２によって高周波化される。その後、倍電圧整流平滑回路２３の高周波トランスＴＲによって昇圧され、ダイオードＤ１，Ｄ２、コンデンサＣ４，Ｃ５によって直流高電圧に変換され、それがマグネトロン１のアノード、カソード間に供給される。これにより、マグネトロン１は、たとえば２．４５ＧＨｚのマイクロ波電力（進行波電力）を出力する。
【００５９】
ここで、マグネトロン１のアノード、カソード間に印加される印加電圧Ｖｍと、抵抗Ｒ１に流れるアノード電流Ｉａ（マグネトロン１のアノード、カソード間に流れるアノード電流と同等）とは、図２に示すように、ほぼ比例関係にある。すなわち、印加電圧Ｖｍの値が所定の電圧値（Ｖ１）になるまではアノード電流Ｉａはほとんど流れないが、電圧値（Ｖ１）を超えると、アノード電流Ｉａは急激に流れるようになる。電圧値（Ｖ１）を超えた後は、印加電圧Ｖｍとアノード電流Ｉａとは、印加電圧Ｖｍの変化量に比べてアノード電流Ｉａの変化量が増大するといった関係を有しながら、ほぼ比例関係を維持する。
【００６０】
印加電圧Ｖｍとアノード電流Ｉａとの積は、マグネトロン１に対する供給電力値として算出可能であるが、マイクロ波電力の出力効率は、進行波電力値を上記マグネトロン供給電力値で除算したことにより求められる。この場合、マイクロ波電力の出力効率が一定であれば、マグネトロン供給電力値から進行波電力値を求めることができる。アノード電流Ｉａは、印加電圧Ｖｍと図２に示すような関係にあるため、アノード電流Ｉａからマグネトロン供給電力値を得ることができる。したがって、アノード電流Ｉａに相当する電圧または印加電圧Ｖｍとアノード電流Ｉａとの積に相当する電圧を変化させることによって、負荷に向かって進行するマイクロ波電力（進行波電力）を制御することができる。
【００６１】
図１に戻り、差動増幅器Ａ１では、一方の入力端子にアノード電流Ｉａに相当する電圧が入力され、他方の入力端子に入力される供給基準電圧と比較される。そして、差動増幅器Ａ１では、両者の差が増幅されて出力される。
【００６２】
制御回路２４ａでは、差動増幅器Ａ１の出力に基づいて、スイッチング用トランジスタＴ１，Ｔ２のオン、オフ時間に依存するデューティサイクルが制御され、そのデューティサイクルに応じて各スイッチング用トランジスタＴ１，Ｔ２に出力信号が出力される。これにより、マグネトロン供給電力値が制御されるとともに、進行波電力値が制御される。
【００６３】
マグネトロン１から出力されたマイクロ波電力は、導波管８、サーキュレータ４、反射波電力検出器６、および整合器７を通じて負荷Ｌに至る。
【００６４】
ここで、整合器７においてインピーダンス整合が十分に行えなかった場合、負荷Ｌにおいて反射波電力が発生し、それが整合器７、反射波電力検出器６、サーキュレータ４に戻ることになる。この場合、反射波電力は、通常、サーキュレータ４によってダミーロード５側に向くようにその進行方向が変換され、ダミーロード５において吸収されて、マグネトロン１側に進行しないようにされる。
【００６５】
ダミーロード５は、反射波電力を吸収する際、独自の許容電力特性を有するが、その許容電力を越える反射波電力が入力された場合には、反射波電力を吸収できなくなり、損傷に至ることがある。その結果、マグネトロン１に反射波電力が進行し、マグネトロン１をも損傷させる可能性がある。そこで、本実施形態では、ダミーロード５の許容電力の特性を考慮して、ダミーロード５が損傷に至る直前において、商用電源ＰＳによる交流電圧の供給を遮断するようにされている。
【００６６】
ダミーロード５の許容電力特性は、図９に示したように、比較的高い電力値Ｐ１の反射波電力を吸収することが可能であるが、その継続可能時間ｔ１は比較的短い。また、比較的低い電力値Ｐ２の反射波電力を吸収する場合、その継続可能時間ｔ２は比較的長い。つまり、ダミーロード５は、比較的低い電力ならば、その許容電力の限界値を越えない限り、長時間継続して使用することができる。
【００６７】
そのため、反射波電力に相当する電圧を充放電させて積分することにより、ダミーロード５が損傷に至る許容電力の限界値までそれを用い、許容電力を越える直前に、商用電源ＰＳによる交流電圧の供給を遮断するようにする。このようにすれば、マグネトロン１は、マイクロ波電力を出力しなくなり、その結果、ダミーロード５に向かう反射波電力も出力されなくなり、ダミーロード５は損傷に至らなくなる。
【００６８】
具体的に説明すると、可変抵抗Ｒ３の出力電圧は、たとえば「−５Ｖ」に設定され、充放電の基準となる充放電基準値としては、たとえば「５Ｖ」に設定されている。アノード電源部２に、反射波電力検出器６によって検出された反射波電力が入力されると、それに相当する電圧と可変抵抗Ｒ３の出力電圧とが加算され、その結果、加算した電圧が充放電基準値を超えれば（図３（ａ）　の斜線部Ｘ参照）、充放電回路３２のコンデンサＣ６によって充電が行われる。
【００６９】
また、上記加算した電圧が充放電基準値未満になれば（図３（ａ）　の斜線部Ｙ参照）、充放電回路３２において積分された電圧が、充放電回路３２のダイオードＤ３によって放電される。そして、充放電が繰り返し行われ、これら充放電による電圧差が、図３（ｂ）　に示すように、積分されるとともに極性が反転される。
【００７０】
充放電回路３２において、充放電され積分された、反射波電力に相当する電圧は、反転回路３３においてその極性が反転され、コンパレータ部３４において比較される。
【００７１】
コンパレータ部３４では、上記積分値が一方の入力端子に入力され、他方の入力端子において抵抗Ｒ１０，Ｒ１１によって許容基準値が設定されている。そのため、充放電回路３２において積分された積分値が時間の経過とともに上昇していき、許容基準値を上回った場合（図３（ｂ）のＺ点参照）、コンパレータ部３４の出力端子から遮断指令信号が出力される。
【００７２】
この遮断指令信号により、保護回路３５を介して、スイッチング用トランジスタＴ３がオンし、リレーＲＹが駆動される。これにより、遮断回路１２のリレー接点が非接触状態となり、商用電源ＰＳによる電源供給が遮断される。そのため、マグネトロン１は、マイクロ波電力を発生しなくなり、その結果、ダミーロード５に向かう反射波電力も出力されなくなる。よって、ダミーロード５の損傷を防止するとともに、マグネトロン１の損傷を防止することができる。
【００７３】
上記許容基準値は、ダミーロード５が反射波電力を吸収しきれなくなる直前の許容電力値に設定しているため、適切なタイミングでより確実に商用電源ＰＳによる電源供給を遮断することができる。
【００７４】
また、ダミーロード５が損傷する直前まで可及的にかつ継続的にそれを用いることができるので、半導体プロセスにおいてプラズマの発生が中断されることが抑制され、半導体プロセスに対する影響を最小限に抑えることができる。
【００７５】
図４は、第２実施形態に係るマイクロ波電力供給システムの構成図である。この構成図におけるマイクロ波電力供給システムでは、アノード電源部２からマグネトロン１に供給される電力またはマグネトロン１のアノード、カソード間に流れる電流を抑制することにより、ダミーロード５およびマグネトロン１を保護するようにされている。
【００７６】
具体的には、第１実施形態に示したマイクロ波電力供給システムと異なる構成について主に述べると、倍電圧整流平滑回路２３において、２つのコンデンサＣ４，Ｃ５に、並列に２つの抵抗Ｒ１３，Ｒ１４が接続されており、この２つの抵抗１３，Ｒ１４の中点（以下、この点とグランドとの間の電圧を「中点電圧」という。）と、抵抗Ｒ１の一端とが乗算回路４１に接続されている。乗算回路４１は、中点電圧と、抵抗Ｒ１に流れる電流に相当する電圧とを入力し、両者を乗算するための回路である。
【００７７】
乗算回路４１の出力は、差動増幅器Ａ１の一方の入力端子に接続されている。差動増幅器Ａ１の他方の入力端子には、フィードバック回路２４に含まれる切替回路４２の出力端子が接続されている。この切替回路４２は、可変抵抗Ｒ２によって設定された供給基準電圧（特許請求の範囲に記載の「供給基準信号」に相当）の出力と、可変抵抗Ｒ１６によって設定された、マグネトロン１に対する供給電圧を抑制するための抑制基準電圧（特許請求の範囲に記載の「抑制基準信号」に相当）の出力とを切り替えるためのものである。ここで、抑制基準電圧は、たとえば上述した基準値設定回路３１と同様に、可変抵抗Ｒ１６の出力電圧（グランドと可変抵抗Ｒ１６との間の電位差）として、たとえば「−５Ｖ」となるように、可変抵抗Ｒ１６が設定されている。可変抵抗Ｒ１６の出力は、反転回路４４によって反転され、切替回路４２に入力される。なお、可変抵抗Ｒ１６の出力電圧の大きさは、上記値より小となるように、設定されてもよい。
【００７８】
一方、反射波電力検出器６は、サーキュレータ４とダミーロード５との間に介在され、ダミーロード５に直接進行する反射波電力を検出するようにしている。
【００７９】
反射波電力検出器６には、アノード電源部２内に設けられた電力値信号検出回路４３が接続されている。電力値信号検出回路４３は、反射波電力検出器６の出力を増幅した後、直線補正等するためのものである。なお、反射波電力検出器６の出力において増幅および直線補正等が必要としないのであれば、電力値信号検出回路４３を設けなくてもよい。
【００８０】
電力値信号検出回路４３の出力は、先に説明した積算回路１１における基準値設定回路３１の抵抗Ｒ５の一端に接続されている。また、抵抗Ｒ５の他端は、増幅器Ａ２の一方の入力端子に接続されている。
【００８１】
積算回路１１の構成は、第１実施形態と略同様であるが、コンパレータ回路３４の増幅器Ａ４の出力端子は、切替回路４２を切り替えるための切替信号を出力するためにそれに接続されている。すなわち、積算回路１１によって充放電されかつ積分された、反射波電力に相当する電圧が、許容基準値を超えた場合に、切替回路４２が切り替えられる。なお、上記切替信号は、特許請求の範囲に記載の「抑制指令信号」に相当する。
【００８２】
切替回路４２は、通常、供給基準電圧側に設定されており、切替信号が入力された場合に、上述した抑制基準電圧側に切り替わる。すなわち、フィードバック回路２４の差動増幅器Ａ１において、乗算回路４１の出力と、抑制基準電圧（反転回路４４の出力）との差が検出され、制御回路２４ａにおいてその差分に応じたデューティサイクルで各スイッチング用トランジスタＴ１，Ｔ２が制御される。なお、この場合、フィードバック回路２４は、特許請求の範囲に記載の「第１制御手段」として機能する。
【００８３】
より詳細には、抑制基準電圧の大きさは、マグネトロン１に対する供給電力に相当する電圧の大きさに比べ、明らかに小であるため、乗算回路４１の出力と、抑制基準電圧の大きさとの差が顕著になり、スイッチング用トランジスタＴ１，Ｔ２のオン時間が短くされ、マグネトロン１に供給される供給電圧が小さくなるように制御される。
【００８４】
これにより、マグネトロン１は、マイクロ波電力の発生が抑制され、その結果、ダミーロード５に向かう反射波電力も低下される。そのため、反射波電力に相当する電圧が、図３（ａ）　に示した充放電基準値を超えるには、相当な時間を必要とするか、あるいは上記充放電基準値を超えないようにすることができる。よって、反射波電力の積分値に相当する電圧が、図３（ｂ）　に示した許容基準値を超えるには、相当な時間を必要とするか、あるいは上記許容基準値を超えないようにすることができる。さらに、反射波電力が全反射する場合でも、反射波電力に相当する電圧が充放電基準値以下になるように、マグネトロン１に供給される供給電圧を抑制すれば、その抑制している間は、反射波電力に相当する電圧が充放電基準値以下になるので、反射波電力の積分値に相当する電圧を確実に許容基準値以下にすることができる。したがって、第１実施形態と同様に、ダミーロード５の損傷を防止するとともに、マグネトロン１の損傷を防止することができる。
【００８５】
なお、反射波電力検出器６は、第１実施形態と同様に、サーキュレータ４と整合器７との間に設けられてもよい。
【００８６】
図５は、第３実施形態に係るマイクロ波電力供給システムの構成図である。このマイクロ波電力供給システムは、アノード電源部２からマグネトロン１に供給される電力またはマグネトロン１のアノード、カソード間に流れる電流を抑制することにより、ダミーロード５およびマグネトロン１を保護する点では、第２実施形態のマイクロ波電力供給システムと同様であるが、進行波電力および反射波電力の双方を検出することのできる両波検出器４５が設けられ、さらに差動増幅器Ａ１において供給基準電圧と比較する信号を、両波検出器４５から得ている点で第２実施形態の構成と異なる。なお、上記両波検出器４５は、特許請求の範囲に記載の「進行波電力検出手段」および「反射波電力検出手段」として機能する。
【００８７】
具体的には、両波検出器４５は、サーキュレータ４と整合器７との間に介在され、マグネトロン１からの進行波電力と、負荷Ｌからの反射波電力とを検出するものである。両波検出器４５は、２個の深針（図示せず）と、これらの深針に接続された複数のダイオード（図示せず）とを備えて構成されている。
【００８８】
両波検出器４５には、アノード電源部２内に設けられた電力値信号検出回路４６と、先述した電力値信号検出回路４３とが接続されている。電力値信号検出回路４６は、電力値信号検出回路４３とその内部構成が略同様とされ、両波検出器４５の進行波電力に相当する出力を増幅した後、直線補正等するためのものである。なお、両波検出器４５の出力において増幅および直線補正等が必要としないのであれば、電力値信号検出回路４６を設けなくてもよい。
【００８９】
電力値信号検出回路４６の出力は、差動増幅器Ａ１の一方の入力端子に接続されている。差動増幅器Ａ１の一方の入力端子は、電力値信号検出回路４６と接続される点で、乗算回路４１と接続された第２実施形態の構成と異なる。
【００９０】
その他の構成に関しては、上記した第２実施形態の構成と略同様である。
【００９１】
この構成によれば、両波検出器４５において検出され、電力値信号検出回路４３を介して出力された反射波電力に相当する電圧は、積算回路１１において充放電されかつ積分され、その積分された電圧が許容基準値を超えた場合に、切替回路４２が切り替えられる。そのため、フィードバック回路２４の差動増幅器Ａ１において、抑制基準電圧と、両波検出器４５において検出され、電力値信号検出回路４６を介して出力された進行波電力に相当する電圧との差が検出され、制御回路２４ａにおいてその差に応じたデューティサイクルで各スイッチング用トランジスタＴ１，Ｔ２が制御される。なお、この場合、フィードバック回路２４は、特許請求の範囲に記載の「第２制御手段」として機能する。
【００９２】
これにより、スイッチング用トランジスタＴ１，Ｔ２のオン時間が短くされ、マグネトロン１に対する供給電力またはマグネトロン１のアノード、カソード間に流れる電流が小さくなるように制御される。そのため、マグネトロン１は、マイクロ波電力の発生が抑制され、その結果、ダミーロード５に向かう反射波電力も抑制される。よって、第１および第２実施形態と同様に、ダミーロード５の損傷を防止するとともに、マグネトロン１の損傷を防止することができる。
【００９３】
なお、サーキュレータ４とダミーロード５との間に、新たな両波検出器を設け、新たに追加された両波検出器により反射波電力を検出するようにしてもよい。
【００９４】
図６は、第４実施形態に係るマイクロ波電力供給システムの構成図である。このマイクロ波電力供給システムでは、３個の深針（図示せず）と、これらの深針に接続された複数のダイオード（図示せず）とを有し、かつ進行波電力および反射波電力の双方を検出することができる両波検出器４７が設けられている点で第３実施形態と異なる。
【００９５】
具体的には、両波検出器４７は、サーキュレータ４と整合器７との間に設けられており、両波検出器４７には、アノード電源部２内に設けられた電力値信号検出回路４８が接続されている。電力値信号検出回路４８は、両波検出器４７からの進行波電力および反射波電力に相当する電圧をＡ／Ｄ変換し、マグネトロン１からの進行波電力と、負荷Ｌからの反射波電力とを演算して出力するものである。
【００９６】
その他の構成に関しては、上記した第３実施形態の構成と略同様である。
【００９７】
この構成によれば、両波検出部４７において検出された反射波電力に相当する電圧は、積算回路１１において充放電されかつ積分され、その積分された電圧が許容基準値を超えた場合に、切替回路４２が切り替えられる。その後、フィードバック回路２４の差動増幅器Ａ１において、進行波電力に相当する電圧と、抑制基準電圧との差が検出され、制御回路２４ａにおいてその差に応じたデューティサイクルで各スイッチング用トランジスタＴ１，Ｔ２が制御される。
【００９８】
これにより、スイッチング用トランジスタＴ１，Ｔ２のオン時間が短くされ、マグネトロン１１に供給される供給電圧が小さくなるように制御される。そのため、マグネトロン１は、マイクロ波電力の発生が抑制され、その結果、ダミーロード５に向かう反射波電力も低下される。よって、上記各実施形態と同様に、ダミーロード５の損傷を防止するとともに、マグネトロン１の損傷を防止することができる。
【００９９】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、反射波電力に相当する電圧をダイオード等によって検波する反射波電力検出器６、両波検出器４５，４７が用いられていたが、これに代えて、たとえばポロメータ法、熱量計法といった測定器自体に電力を吸収させ、マイクロ波エネルギーを一旦熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーによって、反射波電力または進行波電力に相当する電圧を求める方法を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１実施形態に係るマイクロ波電力供給システムの構成図である。
【図２】印加電圧とアノード電流との関係を示す図である。
【図３】反射波電力に相当する電圧およびその積分値と時間との関係を示す図である。
【図４】第２実施形態に係るマイクロ波電力供給システムの構成図である。
【図５】第３実施形態に係るマイクロ波電力供給システムの構成図である。
【図６】第４実施形態に係るマイクロ波電力供給システムの構成図である。
【図７】従来のマイクロ波電力供給システムの構成図である。
【図８】従来のマイクロ波電力供給システムの構成図である。
【図９】ダミーロードの許容電力と継続可能時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
１　マグネトロン
２　アノード電源部
４　サーキュレータ
５　ダミーロード
６　反射波電力検出器
７　整合器
８　導波管
１１　充放電積分回路
１２　遮断回路
３１　基準値設定回路
３２　充放電回路
３３　反転回路
３４　コンパレータ回路
Ｌ　負荷
ＰＳ　商用電源
【図１】
2004071269.tif 000003
【図２】
2004071269.tif 000004
【図３】
2004071269.tif 000005
【図４】
2004071269.tif 000006
【図５】
2004071269.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004071269.tif 000009
【図８】
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【図９】
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