高频电源装置的控制方法以及高频电源装置制造方法及图纸

在频率范围内，将输出指令值抑制为不超过高频放大器所容许的输出指令的上限。本发明专利技术的高频电源装置的控制方法以及高频电源装置在可变频率的频率范围内进行频率控制，并且在可变频率的频率范围内，通过输出极限值来限制用于控制高频放大器的输出的输出指令值的上限，由此，防止由过剩指令引起的高频放大器的损伤。伤。伤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高频电源装置的控制方法以及高频电源装置


[0001]本专利技术涉及向负载供给高频功率的高频电源装置的控制方法以及高频电源装置。

技术介绍

[0002]为了从高频电源装置向负载高效地供给高频功率，已知有为了降低反射波功率而根据负载的阻抗变动来进行阻抗匹配(impedance matching)的技术。例如，在负载为等离子体负载的情况下，除了等离子体从未点火状态转变为点火状态的过程之外，由于腔室内的气体状态、压力状态等腔室环境的变化，负载的阻抗变动。当由于负载阻抗的变动而产生阻抗不匹配时，从负载返回到高频电源装置的反射波功率增加，有效地供给到负载的负载功率降低。另外，负载功率是从高频电源装置向负载供给的行波功率中减去从负载返回的反射波功率量而得到的功率，是对负载有效地供给的功率。
[0003]作为阻抗匹配技术，已知有如下技术：检测从负载侧返回至高频电源侧的反射波功率，并根据检测出的反射波功率增加从高频电源向负载侧供给的行波功率，由此补充由反射波功率导致的负载功率的降低。
[0004]在专利文献1中示出了基于频率控制的阻抗匹配。在通过对行波功率加上与反射波功率相当的功率来补充负荷功率的降低时，在反射波功率大的情况下，行波功率过剩，输出有可能过大。专利文献1公开了如下技术：为了降低过大输出，控制频率而使反射波降低后，以将相当于反射波功率的功率与行波功率相加的方式控制输出(专利文献1)。
[0005]在专利文献2中示出了在基于频率控制的阻抗匹配中限制可变频率的频率范围的技术，以在包含基准频率的预定的频率范围内反射系数绝对值成为最小的方式变更振荡频率。在变更振荡频率的情况下，即使在振荡频率的变化幅度窄的情况下，负载的阻抗也会大幅变动。若负载阻抗大幅变动，则施加于负载的电压降低，有时成为难以维持放电的状态。因此，在专利文献2中，限制频率控制的频率范围，抑制供给功率的降低(专利文献2)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2013
‑
197080号公报
[0009]专利文献2：日本特开2006
‑
310245号公报(段落0073)

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的课题
[0011]如上所述，频率控制是使振荡频率变化的控制方式。在该控制方式中，为了抑制由振荡频率的变化引起的较大的阻抗变化，限制频率控制的可变频率的频率范围。
[0012]作为频率控制的课题，专利文献2列举了由负载阻抗的变动引起的供给功率的降低。在专利文献2中，通过限制可变频率的频率范围来抑制供给功率的降低。在该情况下，频率控制的可变频率被限定在频率范围内，频率范围外的频率成为频率控制的对象外。
[0013]因此，在阻抗的变动幅度变大的负载条件下，存在无法通过被限制的狭小的频率
范围内的频率控制而充分地进行控制的课题，期望在更宽的频率范围内进行频率控制。
[0014]在频率控制中，为了补偿因高频放大器的输出特性的制约而导致的输出的降低，使高频电源装置所具备的高频放大器的输出上升。此时，在扩大了可变频率的频率范围的情况下，高频放大器的输出上升变得更大，因此有可能对作为高频滤波器等电路的构成要素的电容器、线圈施加的电压、施加电流上升而超过额定值。
[0015]该高频放大器的输出上升是由于高频放大器的开环特性相对于负载阻抗不平坦而产生的。根据负载，高频放大器相对于输出指令值，输出值的上升不足。频率控制要解决输出值的上升不足，使对高频放大器的指令值进一步上升。
[0016]图23是用于说明高频放大器的开环特性与输出控制的关系的图。另外，图23所示的开环特性概略地表示实际的特性。横轴表示频率，纵轴表示高频放大器的输出，实线表示高频放大器的开环特性，虚线表示平坦的开环特性，单点划线表示高频放大器的输出的上限值。
[0017]高频放大器具有依赖于频率的开环特性。因此，若使用预定了平坦的输出特性的输出指令值Pcommand1，则输出值Pout通过开环特性而成为比输出指令值Pcommand1小的值。因此，高频放大器为了使输出值Pout上升，通过输出控制生成比输出指令值Pcommand1大的输出指令值Pcommand2。此时，存在输出指令值Pcommand2超过高频放大器的输出的上限值Plimit的情况。
[0018]超过高频放大器的输出的上限值的输出指令值有可能损伤高频放大器、滤波器的电路元件。因此，为了保护电路的构成要素，要求使对高频放大器的输出指令值不超过上限。
[0019]本专利技术的目的在于，解决上述的问题点，在频率控制的可变频率的频率范围内，将所设定的负载功率(LOAD功率)或者行波功率(FWD功率)向负载供给，并且将输出指令值抑制为不超过高频放大器所允许的输出指令的上限。
[0020]用于解决课题的手段
[0021]本专利技术具备高频电源装置的控制方法以及高频电源装置的各方式，在可变频率的频率范围内进行频率控制，并且在可变频率的频率范围内，将控制高频放大器的输出的输出指令值的上限限制为输出极限值，由此防止因过剩的输出指令引起的高频放大器的损伤，降低反射波功率。
[0022](高频电源装置的控制方法)
[0023]本专利技术的高频电源装置的控制方法，具备：
[0024](1)输出控制，基于输出指令来控制高频放大器的输出；以及
[0025](2)阻抗匹配控制，对通过直流
‑
交流变换输出高频功率的高频放大器与负载之间的阻抗进行匹配，分别独立地进行输出控制和阻抗匹配控制。通过本专利技术的控制来供给功率(power)的负载对象例如有阻抗状态变动的等离子体负载。
[0026]阻抗匹配控制具备：
[0027](A)频率控制，基于高频放大器的反馈信号使控制频率变动来进行阻抗匹配；以及
[0028](B)频率极限值控制，决定用于规定所述频率控制的频率范围的频率极限值，
[0029](C)频率控制在由频率极限值控制决定的频率极限值的频率范围内对高频放大器的频率进行控制。
[0030]阻抗匹配控制限制频率控制的可变频率的频率范围，通过限制频率范围，以不超过高频放大器所容许的输出指令的上限的方式抑制输出指令值。
[0031]输出控制还具备：(D)输出极限值控制，在频率范围内决定用于限制输出的输出极限值，
[0032](E)通过将由输出极限值控制决定的输出极限值设为上限的输出指令值来控制高频放大器的输出。
[0033](F)分别独立地进行输出控制与阻抗匹配控制。
[0034]在本专利技术的阻抗匹配控制中，在进行阻抗匹配的频率控制中，通过将输出指令值的上限通过由输出极限值控制所决定的输出极限值来抑制，从而将输出指令值抑制为不超过高频放大器所容许的输出指令的上限。
[0035](高频电源装置)
[0036]本专利技术的高频电源装置是向负载供给高频功率的高频电源装置，高频电源装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种高频电源装置的控制方法，所述高频电源装置向负载供给高频功率，其特征在于，所述控制方法具备：输出控制，基于输出指令来控制高频放大器的输出，所述高频放大器通过直流
‑
交流变换来输出高频功率；以及阻抗匹配控制，将所述高频放大器与负载之间的阻抗进行匹配，所述阻抗匹配控制具备：(A)频率控制，基于所述高频放大器的反馈信号使控制频率变动来进行阻抗匹配；以及(B)频率极限值控制，决定用于规定所述频率控制的频率范围的频率极限值，(C)所述频率控制在由所述频率极限值控制决定的频率极限值的频率范围内对所述高频放大器的频率进行控制。2.根据权利要求1所述的高频电源装置的控制方法，其特征在于，所述输出控制具备：(D)输出极限值控制，在所述频率范围内决定用于限制输出的输出极限值，(E)通过将由所述输出极限值控制决定的输出极限值设为上限的输出指令值来控制所述高频放大器的输出，(F)所述输出控制与所述阻抗匹配控制是分别独立的控制。3.根据权利要求1或2所述的高频电源装置的控制方法，其特征在于，所述输出指令是向负载供给的有效的负载功率即LOAD功率或从高频电源装置向负载供给的行波功率。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的高频电源装置的控制方法，其特征在于，在连续的控制过程中，所述输出控制在多个阶段自由切换所述输出指令的指令值。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的高频电源装置的控制方法，其特征在于，在所述输出极限值控制中，在所述高频放大器的输出指令值超过了输出极限值时，将输出指令值置换为输出极限值来限制输出指令值。6.根据权利要求2至5中的任一项所述的高频电源装置的控制方法，其特征在于，所述反馈信号是所述高频放大器的行波功率、反射波功率、输出电压、直流电压、直流电流中的至少任意一个信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：高柳敦，竹内寿德，高田浩一，横山聪一，中山浩，
申请(专利权)人：株式会社京三制作所，
类型：发明
国别省市：