JP6247488B2 - High frequency power supply - Google Patents
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Description
本発明は、例えばプラズマエッチング、プラズマＣＶＤを行うプラズマ処理装置等の負荷に電力を供給する高周波電源装置に関するものである。 The present invention relates to a high-frequency power supply apparatus that supplies power to a load such as a plasma processing apparatus that performs plasma etching and plasma CVD, for example.
従来の高周波電源装置としては、例えば特許文献１に記載のものが提案されている。
図１１は、特許文献１に記載された従来の高周波電源装置１００の構成例である。
従来の高周波電源装置１００は、進行波電力出力部１０、ローパスフィルタ２０、方向性結合器３０、進行波電力演算部４１、反射波電力演算部４２、出力設定部５０、出力制御部６０、反射保護閾値設定部１１０及び反射保護制御部８０を備えている。
As a conventional high-frequency power supply device, for example, a device described in
FIG. 11 is a configuration example of a conventional high-frequency
The conventional high-frequency
進行波電力出力部１０は、図示しない直流電源、発振部（発振器）、増幅素子等を有し、発振部から出力される高周波信号を、直流電源から出力される直流電力を用いて増幅素子によって増幅し、無線周波数帯域の出力周波数を有する高周波電力を出力するものである。なお、高周波電源装置から負荷に向かう高周波電力を進行波電力といい、負荷で反射されて高周波電源装置側に戻ってくる高周波電力を反射波電力という。また、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（例えば、１３ＭＨｚ，４０ＭＨｚ等の周波数）を有する進行波電力を出力している。
The traveling wave
また、進行波電力出力部１０は、後述する出力制御部６０によって出力が制御される。進行波電力出力部１０から出力された進行波電力は、主に高調波を除去するためのローパスフィルタ２０、方向性結合器３０を介して図略の負荷に供給される。なお、進行波電力出力部１０の増幅素子としては、例えば、ＦＥＴやトランジスタ等が用いられる。また、ローパスフィルタ２０の代わりにバンドパスフィルタを用いることがある。また、ローパスフィルタ２０を省略することが可能な場合もある。
In addition, the output of the traveling wave
方向性結合器３０は、進行波電力出力部１０と負荷との間に挿入されて、進行波電力出力部１０から出力される進行波電力の情報を含む進行波検出信号Ｖｆ及び負荷で反射された反射波電力の情報を含む反射波検出信号Ｖｒを出力する。
The
進行波電力演算部４１は、進行波検出信号Ｖｆに基づいて進行波電力検出値Ｐｆを演算する。また、反射波電力演算部４２は、反射波検出信号Ｖｒに基づいて反射波電力検出値Ｐｒを演算する。
The traveling wave
出力設定部５０は、進行波電力出力部１０から出力させる進行波電力の設定値である出力設定値ＰＦｓｅｔを設定する。設定された出力設定値ＰＦｓｅｔは、出力制御部６０に送られる。なお、出力設定値ＰＦｓｅｔは、外部の装置から入力してもよいし、変更も可能である。
The
従来の高周波電源装置１００は、反射波電力検出値Ｐｒが、反射保護閾値設定部１１０で設定した反射保護閾値Ｒｔｈ以下の場合は、定常時制御を行うが、そうでない場合は、反射保護制御を行って、進行波電力出力部内の増幅素子等を保護するように構成されている。以下、定常時制御及び反射保護制御のそれぞれの場合について、出力制御部６０及び反射保護制御部８０の動作を中心に説明する。
The conventional high-frequency
＜定常時制御＞
出力制御部６０は、内部に補償器６１を有している。また、出力制御部６０には、出力設定値ＰＦｓｅｔ、出力抑制信号Ｐｒｅｓ及び進行波電力検出値Ｐｆが入力される。そして、出力設定値ＰＦｓｅｔから出力抑制信号Ｐｒｅｓを減算し、更に進行波電力検出値Ｐｆを減算したものが補償器６１に入力される。ここで、出力抑制信号Ｐｒｅｓは、後述するように、反射波電力検出値Ｐｒが反射保護閾値Ｒｔｈよりも大きいときに、反射保護制御部８０から出力される信号である。すなわち、反射波電力検出値Ｐｒが反射保護閾値Ｒｔｈ以下のときには、実質的に、出力設定値ＰＦｓｅｔから進行波電力検出値Ｐｆを減算したもの（出力設定値ＰＦｓｅｔと進行波電力検出値Ｐｆとの差分）が補償器６１に入力されることになる。
<Control during normal operation>
The
この場合、補償器６１は、出力設定値ＰＦｓｅｔと進行波電力検出値Ｐｆとの差分に基づいて、進行波電力検出値Ｐｆと出力設定値ＰＦｓｅｔとを等しくするための出力制御信号Ｐｃｎｔを進行波電力出力部１０に送る。
In this case, the
進行波電力出力部１０では、出力制御部６０から出力された出力制御信号Ｐｃｎｔに基づいて出力する進行波電力の大きさを変化させる。これにより、進行波電力検出値Ｐｆが、出力設定値ＰＦｓｅｔと等しくなるように制御される。
The traveling wave
＜反射保護制御＞
反射保護制御部８０は、内部に補償器８１を有している。また、反射保護制御部８０には、反射保護閾値Ｒｔｈと反射波電力検出値Ｐｒとが入力される。そして、反射保護閾値Ｒｔｈから反射波電力検出値Ｐｒを減算した値（反射保護閾値Ｒｔｈと反射波電力検出値Ｐｒとの差分）が補償器８１に入力される。なお、反射波電力検出値Ｐｒが反射保護閾値Ｒｔｈよりも大きくなった場合を負とする。
<Reflection protection control>
The reflection
補償器８１は、反射保護閾値Ｒｔｈと反射波電力検出値Ｐｒとの差分が負の場合にのみ、反射保護閾値Ｒｔｈと反射波電力検出値Ｐｒとの差分の大きさに応じた出力抑制信号Ｐｒｅｓ（正の値）を出力する。この出力抑制信号Ｐｒｅｓは、出力制御部６０に送られる。
The compensator 81 outputs the output suppression signal Pres according to the difference between the reflection protection threshold Rth and the reflected wave power detection value Pr only when the difference between the reflection protection threshold Rth and the reflected wave power detection value Pr is negative. (Positive value) is output. This output suppression signal Pres is sent to the
この場合、出力制御部６０では、出力設定値ＰＦｓｅｔから出力抑制信号Ｐｒｅｓが減算される。出力設定値ＰＦｓｅｔから出力抑制信号Ｐｒｅｓを減算したものが、実質的な出力設定値ＰＦｓｅｔとなるので、反射波電力検出値Ｐｒが反射保護閾値Ｒｔｈよりも大きくなった場合には、進行波電力出力部１０から出力される進行波電力を抑制することができる。なお、反射保護閾値Ｒｔｈは、反射保護制御を実行開始するか否かの反射波電力検出値Ｐｒの閾値となる。
In this case, the
反射波電力検出値Ｐｒが大きい場合には、進行波電力出力部内の増幅素子等が破損する恐れがあるので、上記のように、進行波電力出力部１０から出力する進行波電力を抑制し、結果として反射波電力を低減させて増幅素子等を保護する反射保護制御が行われている。
When the reflected wave power detection value Pr is large, the amplifying element or the like in the traveling wave power output unit may be damaged. Therefore, as described above, the traveling wave power output from the traveling wave
上述したように、従来では、実際の反射波電力を検出し、検出した反射波電力検出値Ｐｒに基づいて反射保護制御を行うか否かを判定していた。そのため、例えば、高周波電源装置の進行波電力の定格出力が３０００Ｗ、反射保護閾値Ｒｔｈが６００Ｗの場合には、次の（１）及び（２）のいずれの場合にも反射保護制御を行うことになる。
（１）進行波電力検出値Ｐｆ：３０００Ｗ、反射波電力検出値Ｐｒ：９００Ｗ
（２）進行波電力検出値Ｐｆ：１５００Ｗ、反射波電力検出値Ｐｒ：９００Ｗ
As described above, conventionally, the actual reflected wave power is detected, and it is determined whether to perform reflection protection control based on the detected reflected wave power detection value Pr. Therefore, for example, when the rated output of the traveling wave power of the high frequency power supply device is 3000 W and the reflection protection threshold Rth is 600 W, the reflection protection control is performed in either of the following cases (1) and (2). Become.
(1) Traveling wave power detection value Pf: 3000 W, reflected wave power detection value Pr: 900 W
(2) Traveling wave power detection value Pf: 1500 W, reflected wave power detection value Pr: 900 W
上記の場合、反射波電力検出値Ｐｒは、両方とも９００Ｗで同じであるが、進行波電力を含めた定在波として考えると、（１）の方が進行波電力出力部内の増幅素子等に与える影響が大きく、保護対象である増幅素子等の破損リスクが高い。
すなわち、反射波電力検出値Ｐｒが同じでも、進行波電力出力部１０から出力させる進行波電力が定格出力値（最大値）に近いほど、保護対象（増幅素子等）の安全余裕が小さくなる。反射保護の考え方としては、より安全な方向で反射保護閾値Ｒｔｈを設定することになるので、従来の反射保護制御では、進行波電力の定格出力時における反射波電力検出値Ｐｒを基準にすることになる。その結果、上記（２）のように、進行波電力検出値Ｐｆが定格出力値よりも小さい場合は、まだ余裕があるにも関わらず反射保護制御を行ってしまうことになる。そのため、進行波電力出力部１０から出力させる進行波電力を抑制しすぎる場合が生じてしまう。
In the above case, the reflected wave power detection values Pr are both the same at 900 W. However, when considered as a standing wave including traveling wave power, (1) is more suitable for the amplifying element in the traveling wave power output section. It has a large impact, and there is a high risk of damage to the protection of amplification elements and the like.
That is, even if the reflected wave power detection value Pr is the same, the safety margin of the protection target (amplifying element or the like) becomes smaller as the traveling wave power output from the traveling wave
例えば、プラズマ処理装置の内部で発生するプラズマ等の負荷は不安定であるため、進行波電力出力部１０から出力させる進行波電力を抑制しすぎると、さらに不安定になって、プラズマが消滅する場合があるため、従来の反射保護制御では問題がある。
For example, since a load such as plasma generated in the plasma processing apparatus is unstable, if the traveling wave power output from the traveling wave
本発明は、従来よりも進行波電力出力部から出力させる進行波電力を抑制しすぎないようにすることを目的としている。 An object of the present invention is to prevent the traveling wave power output from the traveling wave power output unit from being excessively suppressed.
第１の発明によって提供される高周波電源装置は、
負荷に向けて進行波電力を出力する高周波電源装置において、
直流電源、増幅素子及び発振部を内部に有し、前記発振部から出力する高周波信号を、前記直流電源から出力される直流電力を用いて前記増幅素子によって増幅し、進行波電力として出力する進行波電力出力手段と、
前記進行波電力出力手段と負荷との間に挿入されて、その挿入された位置における電気情報を検出する電気情報検出手段と、
前記電気情報検出手段で検出された検出信号に基づいて、進行波電力検出値及び反射波電力検出値を演算する電力値演算手段と、
前記電気情報検出手段の出力に基づいて求まる反射係数又は負荷側インピーダンスを負荷状態情報として定義し、反射波電力検出値が大きくなったときに進行波電力を抑制する反射保護制御を実行開始するか否かの反射波電力検出値の閾値を反射保護閾値として定義したときに、前記負荷状態情報と前記反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶しておくとともに、前記対応関係を示す情報の中から、現時点の負荷状態情報に対応する反射保護閾値を適正反射保護閾値として出力する適正反射保護閾値設定手段と、
前記適正反射保護閾値と前記反射波電力検出値とを入力し、前記適正反射保護閾値から反射波電力検出値を減算した値が負の場合にのみ、反射保護制御を行うために、反射保護閾値と反射波電力検出値との差分の大きさに応じた出力抑制信号（正の値）を出力する反射保護制御手段と、
前記進行波電力出力手段から出力させる進行波電力の出力設定値を設定する出力設定手段と、
前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値の場合は、前記出力設定手段で設定された出力設定値から出力抑制信号を減算した値を反射保護制御時の出力設定値として扱い、前記進行波電力検出値が前記反射保護制御時の出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御し、前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値でない場合は、前記進行波電力検出値が前記出力設定手段で設定された出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御する出力電力制御手段と、
を備えている。
The high frequency power supply device provided by the first invention is
In a high frequency power supply device that outputs traveling wave power toward a load,
A DC power source, an amplifying element, and an oscillating unit, and a high-frequency signal output from the oscillating unit is amplified by the amplifying element using DC power output from the DC power source and output as traveling wave power Wave power output means;
Electrical information detection means inserted between the traveling wave power output means and the load, and detects electrical information at the inserted position;
Based on the detection signal detected by the electrical information detection means, a power value calculation means for calculating a traveling wave power detection value and a reflected wave power detection value;
Whether the reflection coefficient or load-side impedance obtained based on the output of the electrical information detection means is defined as load state information, and execution of reflection protection control that suppresses traveling wave power when the reflected wave power detection value increases is started Information indicating the correspondence relationship between the load state information and the reflection protection threshold value is stored in advance when the threshold value of the reflected wave power detection value is determined as the reflection protection threshold value. The appropriate reflection protection threshold value setting means for outputting the reflection protection threshold value corresponding to the current load state information as the appropriate reflection protection threshold value,
In order to perform reflection protection control only when the appropriate reflection protection threshold value and the reflected wave power detection value are input and the value obtained by subtracting the reflection wave power detection value from the appropriate reflection protection threshold value is negative, the reflection protection threshold value is set. And a reflection protection control means for outputting an output suppression signal (positive value) according to the difference between the reflected wave power detection value and the reflected wave power detection value;
Output setting means for setting an output set value of traveling wave power to be output from the traveling wave power output means;
When the output suppression signal output from the reflection protection control means is a positive value, a value obtained by subtracting the output suppression signal from the output setting value set by the output setting means is treated as an output setting value during reflection protection control. The traveling wave power output means is controlled so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value during the reflection protection control, and the output suppression signal output from the reflection protection control means is not a positive value. Output power control means for controlling the traveling wave power output means so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value set by the output setting means,
It has.
第２の発明によって提供される高周波電源装置は、
負荷に向けて進行波電力を出力する高周波電源装置において、
直流電源、増幅素子及び発振部を内部に有し、前記発振部から出力する高周波信号を、前記直流電源から出力される直流電力を用いて前記増幅素子によって増幅し、進行波電力として出力する進行波電力出力手段と、
前記進行波電力出力手段と負荷との間に挿入されて、前記進行波電力出力手段から出力される進行波電力の情報を含む進行波検出信号及び前記負荷で反射された反射波電力の情報を含む反射波検出信号を検出する電力情報検出手段と、
前記進行波検出信号に基づいて進行波電力検出値を演算する進行波電力値演算手段と、
前記反射波検出信号に基づいて反射波電力検出値を演算する反射波電力値演算手段と、
前記進行波電力検出値および前記反射波電力検出値に基づいて、現時点の反射係数の絶対値を演算する反射係数演算手段と、
反射波電力検出値が大きくなったときに進行波電力を抑制する反射保護制御を実行開始するか否かの反射波電力検出値の閾値を反射保護閾値として定義したときに、反射係数の絶対値と前記反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶した記憶手段と、
前記現時点の反射係数の絶対値に対応する反射保護閾値を前記記憶手段から読み出して、適正反射保護閾値として出力する適正閾値設定手段と、
前記適正反射保護閾値と前記反射波電力検出値とを入力し、前記適正反射保護閾値から反射波電力検出値を減算した値が負の場合にのみ、反射保護制御を行うために、反射保護閾値と反射波電力検出値との差分の大きさに応じた出力抑制信号（正の値）を出力する反射保護制御手段と、
前記進行波電力出力手段から出力させる進行波電力の出力設定値を設定する出力設定手段と、
前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値の場合は、前記出力設定手段で設定された出力設定値から出力抑制信号を減算した値を反射保護制御時の出力設定値として扱い、前記進行波電力検出値が前記反射保護制御時の出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御し、前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値でない場合は、前記進行波電力検出値が前記出力設定手段で設定された出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御する出力電力制御手段と、
を備えている。
The high frequency power supply device provided by the second invention is
In a high frequency power supply device that outputs traveling wave power toward a load,
A DC power source, an amplifying element, and an oscillating unit, and a high-frequency signal output from the oscillating unit is amplified by the amplifying element using DC power output from the DC power source and output as traveling wave power Wave power output means;
A traveling wave detection signal including information on traveling wave power that is inserted between the traveling wave power output means and the load and is output from the traveling wave power output means, and information on reflected wave power reflected by the load. Power information detection means for detecting a reflected wave detection signal including;
Traveling wave power value calculating means for calculating a traveling wave power detection value based on the traveling wave detection signal;
Reflected wave power value calculation means for calculating a reflected wave power detection value based on the reflected wave detection signal;
Reflection coefficient calculation means for calculating the absolute value of the current reflection coefficient based on the traveling wave power detection value and the reflected wave power detection value;
The absolute value of the reflection coefficient when the threshold value of the reflected wave power detection value for determining whether to start executing the reflection protection control for suppressing the traveling wave power when the reflected wave power detection value becomes large is defined as the reflection protection threshold value. And storage means for storing in advance information indicating the correspondence between the reflection protection threshold value and the reflection protection threshold value;
An appropriate threshold value setting means for reading out the reflection protection threshold value corresponding to the absolute value of the current reflection coefficient from the storage means and outputting it as an appropriate reflection protection threshold value;
In order to perform reflection protection control only when the appropriate reflection protection threshold value and the reflected wave power detection value are input and the value obtained by subtracting the reflection wave power detection value from the appropriate reflection protection threshold value is negative, the reflection protection threshold value is set. And a reflection protection control means for outputting an output suppression signal (positive value) according to the difference between the reflected wave power detection value and the reflected wave power detection value;
Output setting means for setting an output set value of traveling wave power to be output from the traveling wave power output means;
When the output suppression signal output from the reflection protection control means is a positive value, a value obtained by subtracting the output suppression signal from the output setting value set by the output setting means is treated as an output setting value during reflection protection control. The traveling wave power output means is controlled so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value during the reflection protection control, and the output suppression signal output from the reflection protection control means is not a positive value. Output power control means for controlling the traveling wave power output means so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value set by the output setting means,
It has.
第３の発明によって提供される高周波電源装置は、
負荷に向けて進行波電力を出力する高周波電源装置において、
直流電源、増幅素子及び発振部を内部に有し、前記発振部から出力する高周波信号を、前記直流電源から出力される直流電力を用いて前記増幅素子によって増幅し、進行波電力として出力する進行波電力出力手段と、
前記進行波電力出力手段と負荷との間に挿入されて、前記進行波電力出力手段から出力される進行波電力の情報を含む進行波検出信号及び前記負荷で反射された反射波電力の情報を含む反射波検出信号を検出する電力情報検出手段と、
前記進行波検出信号に基づいて進行波電力検出値を演算する進行波電力値演算手段と、
前記反射波検出信号に基づいて反射波電力検出値を演算する反射波電力値演算手段と、
前記進行波検出信号および前記反射波検出信号に基づいて、現時点の反射係数の絶対値を演算する反射係数演算手段と、
反射波電力検出値が大きくなったときに進行波電力を抑制する反射保護制御を実行開始するか否かの反射波電力検出値の閾値を反射保護閾値として定義したときに、反射係数の絶対値と前記反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶した記憶手段と、
前記現時点の反射係数の絶対値に対応する反射保護閾値を前記記憶手段から読み出して、適正反射保護閾値として出力する適正閾値設定手段と、
前記適正反射保護閾値と前記反射波電力検出値とを入力し、前記適正反射保護閾値から反射波電力検出値を減算した値が負の場合にのみ、反射保護制御を行うために、反射保護閾値と反射波電力検出値との差分の大きさに応じた出力抑制信号（正の値）を出力する反射保護制御手段と、
前記進行波電力出力手段から出力させる進行波電力の出力設定値を設定する出力設定手段と、
前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値の場合は、前記出力設定手段で設定された出力設定値から出力抑制信号を減算した値を反射保護制御時の出力設定値として扱い、前記進行波電力検出値が前記反射保護制御時の出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御し、前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値でない場合は、前記進行波電力検出値が前記出力設定手段で設定された出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御する出力電力制御手段と、
を備えている。
The high frequency power supply device provided by the third invention is
In a high frequency power supply device that outputs traveling wave power toward a load,
A DC power source, an amplifying element, and an oscillating unit, and a high-frequency signal output from the oscillating unit is amplified by the amplifying element using DC power output from the DC power source and output as traveling wave power Wave power output means;
A traveling wave detection signal including information on traveling wave power that is inserted between the traveling wave power output means and the load and is output from the traveling wave power output means, and information on reflected wave power reflected by the load. Power information detection means for detecting a reflected wave detection signal including;
Traveling wave power value calculating means for calculating a traveling wave power detection value based on the traveling wave detection signal;
Reflected wave power value calculation means for calculating a reflected wave power detection value based on the reflected wave detection signal;
Based on the traveling wave detection signal and the reflected wave detection signal, reflection coefficient calculation means for calculating the absolute value of the current reflection coefficient;
The absolute value of the reflection coefficient when the threshold value of the reflected wave power detection value for determining whether to start executing the reflection protection control for suppressing the traveling wave power when the reflected wave power detection value becomes large is defined as the reflection protection threshold value. And storage means for storing in advance information indicating the correspondence between the reflection protection threshold value and the reflection protection threshold value;
An appropriate threshold value setting means for reading out the reflection protection threshold value corresponding to the absolute value of the current reflection coefficient from the storage means and outputting it as an appropriate reflection protection threshold value;
In order to perform reflection protection control only when the appropriate reflection protection threshold value and the reflected wave power detection value are input and the value obtained by subtracting the reflection wave power detection value from the appropriate reflection protection threshold value is negative, the reflection protection threshold value is set. And a reflection protection control means for outputting an output suppression signal (positive value) according to the difference between the reflected wave power detection value and the reflected wave power detection value;
Output setting means for setting an output set value of traveling wave power to be output from the traveling wave power output means;
When the output suppression signal output from the reflection protection control means is a positive value, a value obtained by subtracting the output suppression signal from the output setting value set by the output setting means is treated as an output setting value during reflection protection control. The traveling wave power output means is controlled so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value during the reflection protection control, and the output suppression signal output from the reflection protection control means is not a positive value. Output power control means for controlling the traveling wave power output means so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value set by the output setting means,
It has.
第４の発明によって提供される高周波電源装置は、
負荷に向けて進行波電力を出力する高周波電源装置において、
直流電源、増幅素子及び発振部を内部に有し、前記発振部から出力する高周波信号を、前記直流電源から出力される直流電力を用いて前記増幅素子によって増幅し、進行波電力として出力する進行波電力出力手段と、
前記進行波電力出力手段と負荷との間に挿入されて、前記進行波電力出力手段から出力される進行波電力の情報を含む進行波検出信号及び前記負荷で反射された反射波電力の情報を含む反射波検出信号を検出する電力情報検出手段と、
前記進行波検出信号に基づいて進行波電力検出値を演算する進行波電力値演算手段と、
前記反射波検出信号に基づいて反射波電力検出値を演算する反射波電力値演算手段と、
反射係数の絶対値及び位相角、又は負荷側インピーダンスを負荷状態情報として定義したときに、前記進行波検出信号および前記反射波検出信号に基づいて、現時点の負荷状態情報を演算する負荷状態情報演算手段と、
反射波電力検出値が大きくなったときに進行波電力を抑制する反射保護制御を実行開始するか否かの反射波電力検出値の閾値を反射保護閾値として定義したときに、前記負荷状態情報と前記反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶した記憶手段と、
前記現時点の負荷状態情報に対応する反射保護閾値を前記記憶手段から読み出して、適正反射保護閾値として出力する適正閾値設定手段と、
前記適正反射保護閾値と前記反射波電力検出値とを入力し、前記適正反射保護閾値から反射波電力検出値を減算した値が負の場合にのみ、反射保護制御を行うために、反射保護閾値と反射波電力検出値との差分の大きさに応じた出力抑制信号（正の値）を出力する反射保護制御手段と、
前記進行波電力出力手段から出力させる進行波電力の出力設定値を設定する出力設定手段と、
前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値の場合は、前記出力設定手段で設定された出力設定値から出力抑制信号を減算した値を反射保護制御時の出力設定値として扱い、前記進行波電力検出値が前記反射保護制御時の出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御し、前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値でない場合は、前記進行波電力検出値が前記出力設定手段で設定された出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御する出力電力制御手段と、
を備えている。
The high frequency power supply device provided by the fourth invention is
In a high frequency power supply device that outputs traveling wave power toward a load,
A DC power source, an amplifying element, and an oscillating unit, and a high-frequency signal output from the oscillating unit is amplified by the amplifying element using DC power output from the DC power source and output as traveling wave power Wave power output means;
A traveling wave detection signal including information on traveling wave power that is inserted between the traveling wave power output means and the load and is output from the traveling wave power output means, and information on reflected wave power reflected by the load. Power information detection means for detecting a reflected wave detection signal including;
Traveling wave power value calculating means for calculating a traveling wave power detection value based on the traveling wave detection signal;
Reflected wave power value calculation means for calculating a reflected wave power detection value based on the reflected wave detection signal;
Load state information calculation that calculates current load state information based on the traveling wave detection signal and the reflected wave detection signal when the absolute value and phase angle of the reflection coefficient or load side impedance is defined as load state information Means,
When the reflected wave power detection value threshold value for determining whether to start the reflection protection control for suppressing the traveling wave power when the reflected wave power detection value becomes large is defined as the reflection protection threshold value, the load state information and Storage means for storing in advance information indicating a correspondence relationship with the reflection protection threshold;
An appropriate threshold value setting means for reading out the reflection protection threshold value corresponding to the current load state information from the storage means and outputting it as an appropriate reflection protection threshold value;
In order to perform reflection protection control only when the appropriate reflection protection threshold value and the reflected wave power detection value are input and the value obtained by subtracting the reflection wave power detection value from the appropriate reflection protection threshold value is negative, the reflection protection threshold value is set. And a reflection protection control means for outputting an output suppression signal (positive value) according to the difference between the reflected wave power detection value and the reflected wave power detection value;
Output setting means for setting an output set value of traveling wave power to be output from the traveling wave power output means;
When the output suppression signal output from the reflection protection control means is a positive value, a value obtained by subtracting the output suppression signal from the output setting value set by the output setting means is treated as an output setting value during reflection protection control. The traveling wave power output means is controlled so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value during the reflection protection control, and the output suppression signal output from the reflection protection control means is not a positive value. Output power control means for controlling the traveling wave power output means so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value set by the output setting means,
It has.
第５の発明によって提供される高周波電源装置は、前記適正反射保護閾値に関するものであり、
前記適正反射保護閾値は、前記進行波電力出力手段から進行波電力を出力させたときに、前記増幅素子で生じる損失が規定値を超えないように、且つ前記進行波電力出力手段に含まれる増幅素子にかかる電圧が耐電圧値を超えないように、且つ増幅素子に流れる電流が耐電流値を超えないように、反射係数毎又は負荷側インピーダンス毎に定めた反射保護閾値である。
The high frequency power supply device provided by the fifth invention relates to the appropriate reflection protection threshold,
The appropriate reflection protection threshold is set so that a loss generated in the amplifying element does not exceed a specified value when traveling wave power is output from the traveling wave power output unit, and is included in the traveling wave power output unit. The reflection protection threshold value is determined for each reflection coefficient or for each load side impedance so that the voltage applied to the element does not exceed the withstand voltage value and the current flowing through the amplifying element does not exceed the withstand voltage value.
第６の発明によって提供される高周波電源装置は、前記適正反射保護閾値に関するものであり、
前記適正反射保護閾値は、前記進行波電力出力手段から進行波電力を出力させたときに、前記増幅素子で生じる損失が規定値を超えないように、且つ前記進行波電力出力手段に含まれる増幅素子にかかる電圧が耐電圧値を超えないように、且つ増幅素子に流れる電流が耐電流値を超えないように、且つ、限界値に対して裕度を持たせて反射係数毎又は負荷側インピーダンス毎に定めた反射保護閾値である。
The high frequency power supply device provided by the sixth invention relates to the appropriate reflection protection threshold,
The appropriate reflection protection threshold is set so that a loss generated in the amplifying element does not exceed a specified value when traveling wave power is output from the traveling wave power output unit, and is included in the traveling wave power output unit. For each reflection coefficient or load side impedance so that the voltage applied to the element does not exceed the withstand voltage value, and the current flowing through the amplifying element does not exceed the withstand voltage value, and a margin is given to the limit value. It is a reflection protection threshold value determined every time.
第７の発明によって提供される高周波電源装置は、前記出力設定値に関するものであり、
前記出力設定値は、負荷に向けて出力する進行波電力を一定にする制御を行うために設定される設定値である。
The high frequency power supply device provided by the seventh invention relates to the output set value,
The output set value is a set value that is set in order to perform control to make the traveling wave power output toward the load constant.
第８の発明によって提供される高周波電源装置は、前記出力設定値に関するものであり、
負荷に向けて出力する進行波電力から反射波電力を減算した電力を負荷側電力と定義したときに、前記出力設定値は、前記負荷側電力を一定にする制御を行うために設定される設定値である。
The high frequency power supply device provided by the eighth invention relates to the output set value,
When the power obtained by subtracting the reflected wave power from the traveling wave power output toward the load is defined as the load-side power, the output set value is set to perform control to keep the load-side power constant. Value.
第９の発明によって提供される高周波電源装置は、前記出力設定値に関するものであり、
前記出力設定値は、前記負荷側電力の設定値と現時点の反射係数の情報とを用いて演算される。
The high frequency power supply device provided by the ninth invention relates to the output set value,
The output set value is calculated using the set value of the load side power and information on the current reflection coefficient.
第１０の発明によって提供される高周波電源装置は、
前記進行波電力出力手段と前記電力情報検出手段との間に、前記進行波電力出力手段の出力から高調波成分を除去するローパスフィルタを更に備えている。
The high frequency power supply device provided by the tenth invention is
A low-pass filter is further provided between the traveling wave power output unit and the power information detection unit to remove harmonic components from the output of the traveling wave power output unit.
本発明では、現時点の反射係数に応じた適正な反射保護閾値を設定することができる。そのため、反射保護制御を行う場合に、従来よりも進行波電力出力部から出力させる進行波電力を抑制しすぎないようにできる。 In the present invention, an appropriate reflection protection threshold value can be set according to the current reflection coefficient. Therefore, when reflection protection control is performed, it is possible to prevent the traveling wave power output from the traveling wave power output unit from being excessively suppressed as compared with the conventional case.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、従来と同一又は同様の構成には、同一符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or similar structure as the past.
図１は、本発明に係る高周波電源装置が適用される高周波電力供給システムの一例を示す図である。この高周波電力供給システムは、半導体ウエハや液晶基板等の被加工物に対して進行波電力を供給して、例えばプラズマエッチングといった加工処理を行うものである。この高周波電力供給システムは、高周波電源装置１、伝送線路２、インピーダンス整合器３、負荷接続部４及び負荷５で構成されている。なお、インピーダンス整合器３を用いない構成にしてもよい。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a high frequency power supply system to which a high frequency power supply device according to the present invention is applied. This high-frequency power supply system supplies a traveling wave power to a workpiece such as a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate, and performs a processing process such as plasma etching. This high-frequency power supply system includes a high-frequency
高周波電源装置１は、発振部（発振器）から出力される高周波信号を増幅し、無線周波数帯域の出力周波数を有する進行波電力を出力して負荷５に供給するための装置である。高周波電源装置１から出力された進行波電力は、同軸ケーブルからなる伝送線路２及びインピーダンス整合器３及び遮蔽された銅板からなる負荷接続部４を介して負荷５に供給される。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（例えば、１３ＭＨｚ，４０ＭＨｚ等の周波数）を有する進行波電力を出力している。
The high frequency
インピーダンス整合器３は、高周波電源装置１と負荷５とのインピーダンスを整合させるものである。より具体的には、例えば高周波電源装置１の出力端から高周波電源装置１側を見たインピーダンス（出力インピーダンス）が例えば５０Ωに設計され、高周波電源装置１が、特性インピーダンス５０Ωの伝送線路２でインピーダンス整合器３の入力端に接続されているとすると、インピーダンス整合器３は、当該インピーダンス整合器３の入力端から負荷５側を見たインピーダンスを５０Ωに変換させるものである。
The impedance matching unit 3 matches the impedance between the high frequency
負荷５は、加工部を備え、その加工部の内部に搬入したウエハ、液晶基板等の被加工物を加工（エッチング、ＣＶＤ等）するための装置である。この負荷５は、被加工物を加工するために、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１から供給された進行波電力（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、プラズマを利用して被加工物を加工している。
The
［第１実施形態］
図２は、第１実施形態の高周波電源装置１の構成例である。高周波電源装置１は、図２に示すように、進行波電力出力部１０、ローパスフィルタ２０、方向性結合器３０、進行波電力演算部４１、反射波電力演算部４２、出力設定部５０、出力制御部６０、適正反射保護閾値設定部７０及び反射保護制御部８０を備えている。
[First Embodiment]
FIG. 2 is a configuration example of the high-frequency
なお、進行波電力出力部１０は進行波電力出力手段、方向性結合器３０は電気情報検出手段又は電力情報検出手段、進行波電力演算部４１は進行波電力値演算手段、反射波電力演算部４２は反射波電力値演算手段、出力設定部５０は出力設定手段、出力制御部６０は出力電力制御手段、反射係数演算部７１は反射係数演算手段又は負荷状態情報演算手段、反射保護閾値テーブル７２は記憶手段、閾値選択部７３は適正閾値設定手段、反射保護制御部８０は反射保護制御手段のそれぞれ一例である。
また、本明細書では、進行波電力演算部４１及び反射波電力演算部４２を総称して電力値演算手段４０の一例としている。
The traveling wave
In this specification, the traveling wave
進行波電力出力部１０、ローパスフィルタ２０、方向性結合器３０、進行波電力演算部４１、反射波電力演算部４２、出力設定部５０、出力制御部６０及び反射保護制御部８０は、図１１に示した従来のものと同様であるので、説明を省略する。なお、ローパスフィルタ２０の代わりにバンドパスフィルタを用いることがある。また、ローパスフィルタ２０を省略することが可能な場合もある。また、進行波電力演算部４１から出力される進行波電力検出値Ｐｆ及び反射波電力演算部４２から出力される反射波電力検出値Ｐｒは、外部に出力することができ、例えばモニタに表示させることができる。
The traveling wave
適正反射保護閾値設定部７０は、反射係数Γと反射保護閾値との対応関係を示す情報を有し、反射係数演算部７１によって演算された現時点の反射係数Γの絶対値｜Γ｜に対応する反射保護閾値を適正反射保護閾値ＰＲｔｈとして出力するものである。適正反射保護閾値設定部７０は、反射係数演算部７１、反射保護閾値テーブル７２及び閾値選択部７３を備えている。
The appropriate reflection protection
反射係数演算部７１は、方向性結合器３０から出力される進行波検出信号Ｖｆおよび反射波検出信号Ｖｒに基づいて、反射係数Γの絶対値｜Γ｜及び位相角θのうち、少なくとも絶対値｜Γ｜を演算するものである。反射係数演算部７１によって演算された反射係数Γの情報は、現時点の反射係数Γの情報として閾値選択部７３に送られる。
Based on the traveling wave detection signal Vf and the reflected wave detection signal Vr output from the
なお、進行波検出信号Ｖｆおよび反射波検出信号Ｖｒは、通常、電圧信号として検出されるので、反射係数Γは、式（１）のようにして求めることができる。また式（２）のように絶対値｜Γ｜及び位相角θを用いて表すことができる。
反射係数Γ＝Ｖｒ／Ｖｆ ・・・・・ （１）
反射係数Γ＝｜Γ｜・ｅｘｐ（ｊθ） ・・・・・ （２）
Since traveling wave detection signal Vf and reflected wave detection signal Vr are normally detected as voltage signals, reflection coefficient Γ can be obtained as shown in equation (1). Moreover, it can represent using absolute value | (GAMMA) | and phase angle (theta) like Formula (2).
Reflection coefficient Γ = Vr / Vf (1)
Reflection coefficient Γ = | Γ | · exp (jθ) (2)
また、進行波電力演算部４１から出力される進行波電力検出値Ｐｆ及び反射波電力演算部４２から出力される反射波電力検出値Ｐｒに基づいて、反射係数Γの絶対値｜Γ｜を式（３）のように求めるようにしてもよい。
反射係数Γの絶対値｜Γ｜＝√Ｐｒ／√Ｐｆ ・・・・・ （３）
Further, based on the traveling wave power detection value Pf output from the traveling wave
Absolute value of reflection coefficient Γ | Γ | = √Pr / √Pf (3)
なお、進行波電力検出値Ｐｆ及び反射波電力検出値Ｐｒは、いずれも方向性結合器３０から出力された情報に基づいて演算されたものであるので、式（３）のように求めた反射係数Γの絶対値｜Γ｜も、方向性結合器３０から出力される進行波検出信号Ｖｆおよび反射波検出信号Ｖｒに基づいて求めたものと言える。
Note that the traveling wave power detection value Pf and the reflected wave power detection value Pr are both calculated based on the information output from the
図２では、反射係数演算部７１が、進行波電力検出値Ｐｆ及び反射波電力検出値Ｐｒを用いて反射係数Γの絶対値｜Γ｜を演算する例を示しているが、図３のように、進行波検出信号Ｖｆおよび反射波検出信号Ｖｒを用いて反射係数Γの絶対値｜Γ｜を演算することもできる。また、図４のように、進行波検出信号Ｖｆおよび反射波検出信号Ｖｒを用いて反射係数Γの絶対値｜Γ｜及び位相角θを演算することもできる。なお、図２〜図４では、説明を簡略化するため、高周波電源装置１等の符号を同一にしている。
FIG. 2 shows an example in which the reflection coefficient calculation unit 71 calculates the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ using the traveling wave power detection value Pf and the reflection wave power detection value Pr, as shown in FIG. In addition, the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ can be calculated using the traveling wave detection signal Vf and the reflected wave detection signal Vr. As shown in FIG. 4, the absolute value | Γ | and the phase angle θ of the reflection coefficient Γ can be calculated using the traveling wave detection signal Vf and the reflected wave detection signal Vr. 2 to 4, the reference numerals of the high-frequency
反射保護閾値テーブル７２は、反射係数Γと反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶したものである。これについては、後述する。 The reflection protection threshold value table 72 stores information indicating the correspondence between the reflection coefficient Γ and the reflection protection threshold value in advance. This will be described later.
なお、以下では第１実施形態として、反射保護閾値テーブル７２が、反射係数Γの絶対値｜Γ｜と反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶したものであるとして説明する。そのため、図２又は図３に示した構成が該当する。もちろん、図４に示すように反射係数演算部７１が、反射係数Γの絶対値｜Γ｜及び位相角θの両方を出力する場合であっても、反射係数Γの絶対値｜Γ｜だけを用いれば同様になる。 In the following description, the first embodiment will be described on the assumption that the reflection protection threshold value table 72 stores information indicating the correspondence between the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ and the reflection protection threshold value in advance. Therefore, the configuration shown in FIG. 2 or FIG. 3 is applicable. Of course, as shown in FIG. 4, even when the reflection coefficient calculation unit 71 outputs both the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ and the phase angle θ, only the absolute value | Γ | It will be the same if used.
閾値選択部７３は、反射係数演算部７１によって演算された現時点の反射係数Γの絶対値｜Γ｜を入力し、この現時点の反射係数Γの絶対値｜Γ｜に対応する反射保護閾値を反射保護閾値テーブル７２から読み出して、適正反射保護閾値ＰＲｔｈとして出力する。
この適正反射保護閾値ＰＲｔｈは、従来技術で説明した反射保護閾値Ｒｔｈと同じ役割を担う。ただし、従来技術で説明した反射保護閾値Ｒｔｈは、一定値であったのに対して、適正反射保護閾値ＰＲｔｈは、上記のように現時点の反射係数Γによって異なる値となる。
The
The appropriate reflection protection threshold value PRth plays the same role as the reflection protection threshold value Rth described in the related art. However, while the reflection protection threshold value Rth described in the prior art is a constant value, the appropriate reflection protection threshold value PRth varies depending on the current reflection coefficient Γ as described above.
また、上述したように、進行波電力出力部１０、ローパスフィルタ２０、方向性結合器３０、進行波電力演算部４１、反射波電力演算部４２、出力設定部５０、出力制御部６０及び反射保護制御部８０は、図１１に示した従来のものと同様であるので、定常時制御及び反射保護制御は、従来と同様の仕組みで行われる。
Further, as described above, traveling wave
すなわち、反射保護制御部８０では、反射波電力検出値Ｐｒが適正反射保護閾値ＰＲｔｈよりも大きくなった場合に、適正反射保護閾値ＰＲｔｈと反射波電力検出値Ｐｒとの差分の大きさに応じた出力抑制信号Ｐｒｅｓ（正の値）を出力する。これにより反射保護制御が行われ、進行波電力出力部１０から出力する進行波電力が抑制される。また、反射波電力検出値Ｐｒが適正反射保護閾値ＰＲｔｈ以下の場合には、定常時制御が行われる。
That is, in the reflection
次に、反射保護閾値テーブル７２に記憶される反射係数Γと反射保護閾値との対応関係を示す情報について説明する。 Next, information indicating the correspondence between the reflection coefficient Γ and the reflection protection threshold stored in the reflection protection threshold table 72 will be described.
図５は、反射保護閾値テーブル７２に記憶されている反射係数Γと反射保護閾値との対応関係を示す情報の一例を示す図である。
この図５において、図５（ａ）は、反射係数Γの領域を、反射係数Γの絶対値｜Γ｜と位相角θとで表した図である。この図５（ａ）は、円の中心点が、反射係数Γの絶対値｜Γ｜＝「０」であり、円の外周部分が、反射係数Γの絶対値｜Γ｜＝「１」となっている。そして、円の中心点から０．２間隔で円状に補助線を描いている。また、反射係数Γの位相角θは、円の中心点から右方向に伸びる線上を０度として、図示するように、０〜１８０度、０〜−１８０度で表される。この例では、３０度間隔で補助線を描いている。なお、本実施形態では、反射係数Γの位相角θを用いず、反射係数Γの絶対値｜Γ｜のみを用いるので、反射係数Γの位相角θは参考である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of information indicating a correspondence relationship between the reflection coefficient Γ stored in the reflection protection threshold value table 72 and the reflection protection threshold value.
In FIG. 5, FIG. 5A is a diagram in which the region of the reflection coefficient Γ is represented by the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ and the phase angle θ. In FIG. 5A, the center point of the circle has an absolute value | Γ | = “0” of the reflection coefficient Γ, and the outer periphery of the circle has an absolute value | Γ | = “1” of the reflection coefficient Γ. It has become. An auxiliary line is drawn in a circle at intervals of 0.2 from the center point of the circle. Further, the phase angle θ of the reflection coefficient Γ is represented by 0 to 180 degrees and 0 to −180 degrees as shown in the drawing, where 0 degree is on the line extending rightward from the center point of the circle. In this example, auxiliary lines are drawn at intervals of 30 degrees. In the present embodiment, the phase angle θ of the reflection coefficient Γ is not used, but only the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ is used. Therefore, the phase angle θ of the reflection coefficient Γ is a reference.
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示された反射係数Γの領域に対応した反射保護閾値を記憶したテーブルの一例を示す。この図５（ｂ）に示すように、反射保護閾値は、例えば、反射係数Γの絶対値｜Γ｜を０．０１間隔で分割した領域毎に設定される。もちろん、これに限定されるものではない。例えば、反射係数Γの絶対値｜Γ｜の間隔を０．００１程度にしてもよいし、他の方法で反射保護閾値を定めてもよい。 FIG. 5B shows an example of a table storing a reflection protection threshold corresponding to the region of the reflection coefficient Γ shown in FIG. As shown in FIG. 5B, the reflection protection threshold is set, for example, for each region obtained by dividing the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ at 0.01 intervals. Of course, it is not limited to this. For example, the interval of the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ may be set to about 0.001, or the reflection protection threshold value may be determined by another method.
また、反射係数演算部７１によって演算された現時点の反射係数Γの絶対値｜Γ｜と同じ値が反射保護閾値テーブル７２にない場合は、例えば、現時点の反射係数Γの絶対値｜Γ｜と一番近いものに対応する反射保護閾値を選択して適正反射保護閾値ＰＲｔｈとすればよい。もちろん、これに限定されるものではない。例えば、現時点の反射係数Γの絶対値｜Γ｜を所定の位で切り捨てた値、又は切り上げた値を採用してもよい。 Further, when the reflection protection threshold value table 72 does not have the same value as the current absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ calculated by the reflection coefficient calculation unit 71, for example, the absolute value | Γ | The reflection protection threshold value corresponding to the closest one may be selected and set as the appropriate reflection protection threshold value PRth. Of course, it is not limited to this. For example, a value obtained by rounding down or rounding up the absolute value | Γ | of the current reflection coefficient Γ at a predetermined position may be employed.
図５（ｃ）は、反射係数Γの絶対値｜Γ｜に対する反射保護閾値をグラフ化した一例である。図５（ｃ）の例では、反射係数Γの絶対値｜Γ｜が０のときの適正反射保護閾値ＰＲｔｈが０Ｗである。そして、反射係数Γの絶対値｜Γ｜が大きくなるにしたがって、適正反射保護閾値ＰＲｔｈが大きくなり、反射係数Γの絶対値｜Γ｜が１のときの適正反射保護閾値ＰＲｔｈが６００Ｗになるように設定されている。 FIG. 5C is an example in which the reflection protection threshold is plotted against the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ. In the example of FIG. 5C, the appropriate reflection protection threshold PRth when the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ is 0 is 0W. As the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ increases, the appropriate reflection protection threshold PRth increases, and when the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ is 1, the appropriate reflection protection threshold PRth becomes 600 W. Is set to
反射係数Γと反射保護閾値との対応関係を示す情報は、図５のように設定されているため、閾値選択部７３は、反射係数演算部７１によって演算された現時点の反射係数Γの絶対値｜Γ｜に対応する反射保護閾値を反射保護閾値テーブル７２から読み出して、適正反射保護閾値ＰＲｔｈとして出力することができる。
Since the information indicating the correspondence relationship between the reflection coefficient Γ and the reflection protection threshold is set as shown in FIG. 5, the
次に適正反射保護閾値ＰＲｔｈについて説明する。 Next, the proper reflection protection threshold PRth will be described.
増幅素子を保護するための条件としては、進行波電力出力部１０から進行波電力を出力させたときに、増幅素子で生じる損失が規定値を超えないように、且つ進行波電力出力部１０に含まれる増幅素子にかかる電圧が耐電圧値を超えないように、且つ増幅素子に流れる電流が耐電流値を超えないようにする必要がある。なお、上記の増幅素子で生じる損失の規定値、増幅素子にかかる電圧の耐電圧値及び増幅素子に流れる電流の耐電流値は、限界値にしてもよいが、それぞれ裕度を持たせた値にしてもよい。
As a condition for protecting the amplifying element, when traveling wave power is output from the traveling wave
この増幅素子を保護するための条件を満たすためには、例えば、図６に示すように反射係数Γの絶対値｜Γ｜が大きくなるにしたがって、進行波電力出力部１０から出力させる進行波電力値の最大値を小さくする必要がある。すなわち、反射係数Γに応じて進行波電力出力部１０から出力可能な進行波電力値を制限する必要があり、その最大値を出力可能電力値Ｐｍａｘとすると、図６に示すような関係になる。そして、出力可能電力値Ｐｍａｘが図６に示すような関係を保つ限り増幅素子を保護することができる。なお、図６に示すような関係は、例えば実験によって求めることができる。
In order to satisfy the condition for protecting the amplifying element, for example, as shown in FIG. 6, the traveling wave power output from the traveling wave
ところで、反射係数Γの絶対値｜Γ｜は、式（３）に示すように、「｜Γ｜＝√Ｐｒ／√Ｐｆ」であるから、反射波電力検出値Ｐｒは式（４）で演算できる。
反射波電力検出値Ｐｒ＝Ｐｆ・｜Γ｜２ ・・・・ （４）
Incidentally, since the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ is “| Γ | = √Pr / √Pf” as shown in the equation (3), the reflected wave power detection value Pr is calculated by the equation (4). it can.
Reflected wave power detection value Pr = Pf · | Γ | 2 (4)
この式（４）において、進行波電力検出値Ｐｆを出力可能電力値Ｐｍａｘに置き換えるとともに、反射係数Γの絶対値｜Γ｜を０〜１の範囲で順次代入したときに得られる反射波電力検出値Ｐｒは、上記の増幅素子を保護するために必要な条件の閾値となるので、反射保護閾値Ｒｔｈに相当する。しかも、反射係数Γの絶対値｜Γ｜に対応した値であるので、適正な反射保護閾値Ｒｔｈであると言える。本明細書では、この適正な反射保護閾値Ｒｔｈを適正反射保護閾値ＰＲｔｈとする。 In this equation (4), the traveling wave power detection value Pf is replaced with the outputtable power value Pmax, and the reflected wave power detection obtained when the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ is sequentially substituted in the range of 0 to 1. The value Pr corresponds to the reflection protection threshold value Rth because it is a threshold value of a condition necessary for protecting the amplifying element. Moreover, since it is a value corresponding to the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ, it can be said that the reflection protection threshold value Rth is appropriate. In this specification, this appropriate reflection protection threshold value Rth is defined as an appropriate reflection protection threshold value PRth.
上記のように適正反射保護閾値ＰＲｔｈを設定しているため、適正反射保護閾値ＰＲｔｈは、進行波電力出力部１０から進行波電力を出力させたときに、増幅素子で生じる損失が規定値を超えないように、且つ進行波電力出力部１０に含まれる増幅素子にかかる電圧が耐電圧値を超えないように、且つ増幅素子に流れる電流が耐電流値を超えないように、反射係数Γ（絶対値｜Γ｜及び位相角θのうち、少なくとも絶対値｜Γ｜）毎に定めた反射保護閾値である。
Since the appropriate reflection protection threshold value PRth is set as described above, when the traveling wave power is output from the traveling wave
このように適正反射保護閾値ＰＲｔｈを設定することにより、反射保護閾値が現時点の反射係数Γに対して適正な値となるので、従来よりも進行波電力出力部１０から出力させる進行波電力を抑制しすぎないようにできる。
By setting the appropriate reflection protection threshold value PRth in this way, the reflection protection threshold value becomes an appropriate value with respect to the current reflection coefficient Γ. Therefore, the traveling wave power output from the traveling wave
なお、上記に限定されることはなく、例えば、適正反射保護閾値ＰＲｔｈは、進行波電力出力部１０から進行波電力を出力させたときに、増幅素子で生じる損失が規定値を超えないように、且つ進行波電力出力部１０に含まれる増幅素子にかかる電圧が耐電圧値を超えないように、且つ増幅素子に流れる電流が耐電流値を超えないように、且つ、限界値に対して裕度を持たせて反射係数Γ（絶対値｜Γ｜及び位相角θのうち、少なくとも絶対値｜Γ｜）毎に定めた反射保護閾値としてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above. For example, the appropriate reflection protection threshold PRth is set so that the loss generated in the amplifying element does not exceed a specified value when traveling wave power is output from the traveling wave
［第２実施形態］
図５では、反射保護閾値テーブル７２に記憶されている反射係数Γと反射保護閾値との対応関係を示す情報の一例として、反射係数Γの絶対値｜Γ｜に対応した反射保護閾値を記憶したテーブルを示した。しかし、図７に示すように、反射保護閾値テーブル７２に反射係数Γの絶対値｜Γ｜及び位相角θと反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶してもよい。この場合、高周波電源装置１は、図４のような構成となる。
[Second Embodiment]
In FIG. 5, as an example of information indicating the correspondence between the reflection coefficient Γ and the reflection protection threshold stored in the reflection protection threshold table 72, a reflection protection threshold corresponding to the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ is stored. Shown table. However, as shown in FIG. 7, the reflection protection threshold table 72 may store in advance information indicating the correspondence between the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ and the phase angle θ and the reflection protection threshold. In this case, the high frequency
図７に示すように、反射保護閾値テーブル７２に反射係数Γの絶対値｜Γ｜及び位相角θと反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶しておくと、負荷の特性が、位相角θによって異なる場合に、より適切な制御をすることができるようになる。 As shown in FIG. 7, when information indicating the correspondence between the absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ and the phase angle θ and the reflection protection threshold is stored in the reflection protection threshold table 72 in advance, the characteristics of the load are When the phase angle θ varies, more appropriate control can be performed.
［第３実施形態］
負荷側インピーダンスＺＬは、式（５）のように、反射係数Γと特性インピーダンスＺ０（例えば５０Ω）によって表すことができる。そのため、上記の第１実施形態〜第２実施形態では、反射係数演算部７１を設けて反射係数Γを演算し、その反射係数Γに対応する反射保護閾値を反射保護閾値テーブル７２から読み出していたが、これに限定されることはなく、負荷側インピーダンスＺＬを演算し、その負荷側インピーダンスＺＬに対応する反射保護閾値を反射保護閾値テーブル７２から読み出すようにしてもよい。
ＺＬ＝Ｚ０・（（１＋Γ）／（１−Γ）） ・・・・・（５）
[Third Embodiment]
The load side impedance ZL can be expressed by a reflection coefficient Γ and a characteristic impedance Z0 (for example, 50Ω) as shown in the equation (5). Therefore, in the first to second embodiments, the reflection coefficient calculation unit 71 is provided to calculate the reflection coefficient Γ, and the reflection protection threshold corresponding to the reflection coefficient Γ is read from the reflection protection threshold table 72. However, the present invention is not limited to this, and the load side impedance ZL may be calculated, and the reflection protection threshold value corresponding to the load side impedance ZL may be read from the reflection protection threshold value table 72.
ZL = Z0 · ((1 + Γ) / (1-Γ)) (5)
図８は、第３実施形態の高周波電源装置１の構成例である。なお、図８では、説明を簡略化するため、高周波電源装置１等の符号を図２〜図４と同一にしている。
FIG. 8 is a configuration example of the high-frequency
負荷側インピーダンス演算部７４は、方向性結合器３０から出力される進行波検出信号Ｖｆおよび反射波検出信号Ｖｒに基づいて、負荷側インピーダンスＺＬを演算するものである。この図８では、負荷側インピーダンスＺＬの絶対値｜ＺＬ｜及び位相角θを閾値選択部７３に送る例を示している。しかし、負荷側インピーダンスＺＬの抵抗分をＲ、リアクタンス分をＸとし、負荷側インピーダンスＺＬを「ＺＬ＝Ｒ ＋ｊＸ」の形式で表したときの抵抗分Ｒ及びリアクタンス分Ｘを負荷側インピーダンス演算部７４から閾値選択部７３に送るようにしてもよい。なお負荷側インピーダンス演算部７４は、負荷状態情報演算手段の一例である。
The load side impedance calculator 74 calculates the load side impedance ZL based on the traveling wave detection signal Vf and the reflected wave detection signal Vr output from the
反射保護閾値テーブル７２は、負荷側インピーダンスＺＬと反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶したものである。 The reflection protection threshold value table 72 stores information indicating the correspondence relationship between the load side impedance ZL and the reflection protection threshold value in advance.
閾値選択部７３は、負荷側インピーダンス演算部７４によって演算された現時点の負荷側インピーダンスＺＬを入力し、この現時点の負荷側インピーダンスＺＬに対応する反射保護閾値を反射保護閾値テーブル７２から読み出して、適正反射保護閾値ＰＲｔｈとして出力する。
その他は、上記の第１実施形態〜第３実施形態と同様なので説明を省略する。
The
Others are the same as those in the first to third embodiments, and the description thereof is omitted.
［第４実施形態］
上記の第１実施形態〜第３実施形態は、進行波電力を一定にする制御（以下、進行波電力一定制御）の場合についての実施形態であったが、本発明は、進行波電力から反射波電力を減算した負荷側電力を一定にする制御（以下、負荷側電力一定制御）にも適用できる。以下、本発明を負荷側電力一定制御に適用する場合の実施形態を説明する。
[Fourth Embodiment]
The first to third embodiments described above are embodiments in the case of control for making traveling wave power constant (hereinafter, constant traveling wave power control), but the present invention reflects the traveling wave power from the reflected wave power. The present invention can also be applied to control for making load side power obtained by subtracting wave power constant (hereinafter, load side power constant control). Hereinafter, an embodiment when the present invention is applied to load-side constant power control will be described.
図９は、第４実施形態の高周波電源装置１の構成例である。高周波電源装置１は、図９に示すように、進行波電力出力部１０、ローパスフィルタ２０、方向性結合器３０、進行波電力演算部４１、反射波電力演算部４２、出力設定部５００、出力制御部６０、適正反射保護閾値設定部７０及び反射保護制御部８０を備えている。なお、説明を簡略化するため、高周波電源装置１等の符号を図２等と同一にしている。
FIG. 9 is a configuration example of the high-frequency
図９に示した高周波電源装置１は、図２に示した高周波電源装置１と比較すると、出力設定部５０に代えて出力設定部５００が設けられている点、反射係数演算部７１によって演算された反射係数Γの情報（反射係数Γの絶対値｜Γ｜）が出力設定部５００に送られる点が異なる。
Compared with the high frequency
図１０は、出力設定部５００の内部構成例を示す図である。
出力設定部５００は、負荷側電力設定部５０１と出力設定値演算部５０２とを備えており、出力設定部５０と同様に、進行波電力出力部１０から出力させる進行波電力の設定値である出力設定値ＰＦｓｅｔを設定し、出力制御部６０に送る。
FIG. 10 is a diagram illustrating an internal configuration example of the
The
負荷側電力設定部５０１は、進行波電力から反射波電力を減算した負荷側電力の設定値ＰＬｓｅｔ（以下、負荷側電力設定値ＰＬｓｅｔ）を設定する。なお、負荷側電力設定値ＰＬｓｅｔは、外部の装置から入力してもよいし、変更も可能である。
The load-side
出力設定値演算部５０２は、式（６）に示すように、負荷側電力設定値ＰＬｓｅｔと反射係数演算部７１によって演算された反射係数Γの情報（反射係数Γの絶対値｜Γ｜）とを用いて出力設定値ＰＦｓｅｔを演算する。なお、式（６）は、上記の式（３）において、「Ｐｒ＝Ｐｆ−ＰＬｓｅｔ」，「Ｐｆ＝ＰＦｓｅｔ」とすることにより求めることができる。
ＰＦｓｅｔ＝ＰＬｓｅｔ／（１−｜Γ｜２） ・・・・・（６）
As shown in Expression (6), the output set
PFset = PLset / (1- | Γ | 2 ) (6)
このように、負荷側電力設定値ＰＬｓｅｔを出力設定値ＰＦｓｅｔに変換することができるので、負荷側電力一定制御の場合であっても、第１実施形態〜第３実施形態と同様の制御を行うことができる。 Thus, since the load side power set value PLset can be converted into the output set value PFset, the same control as in the first to third embodiments is performed even in the case of the load side power constant control. be able to.
なお、上記に限定されるものではなく、例えば、図３又は図４に示した反射係数演算部７１で演算した反射係数Γの情報（反射係数Γの絶対値｜Γ｜）を、出力設定部５００に入力するようにしてもよい。また、図８に示した負荷側インピーダンス演算部７４で演算した負荷側インピーダンスＺＬから反射係数Γの情報（反射係数Γの絶対値｜Γ｜）を求めて、出力設定部５００に入力するようにしてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above. For example, information on the reflection coefficient Γ (absolute value | Γ | of the reflection coefficient Γ) calculated by the reflection coefficient calculation unit 71 shown in FIG. 3 or FIG. 500 may be input. Further, information on the reflection coefficient Γ (absolute value | Γ |) of the reflection coefficient Γ is obtained from the load-side impedance ZL calculated by the load-side impedance calculation unit 74 shown in FIG. 8 and is input to the
上記の第１実施形態〜第４実施形態では、方向性結合器３０によって検出した進行波検出信号Ｖｆ及び反射波検出信号Ｖｒに基づいて反射係数Γ又は負荷側インピーダンスＺＬを求めたが、これに限定されるものではない。例えば、高周波電源装置１の出力端における電圧及び電流を検出する電圧／電流検出器を設け、検出した電圧及び電流から電圧と電流との位相差を求める。そして、電圧、電流及び位相差に基づいて、周知の方法によって反射係数Γ又は負荷側インピーダンスＺＬを求めてもよい。
In the above first to fourth embodiments, the reflection coefficient Γ or the load side impedance ZL is obtained based on the traveling wave detection signal Vf and the reflected wave detection signal Vr detected by the
また、本明細書では、高周波電源装置１の出力端における反射係数Γ又は負荷側インピーダンスＺＬを求めるための電気情報の検出手段である方向性結合器３０及び電圧／電流情報検出部等を電気情報検出手段とする。
Further, in this specification, the
１ 高周波電源装置
２ 伝送線路
３ インピーダンス整合器
４ 負荷接続部
５ 負荷
１０ 進行波電力出力部
２０ ローパスフィルタ
３０ 方向性結合器
４０ 電力値演算手段
４１ 進行波電力演算部
４２ 反射波電力演算部
５０ 出力設定部
６０ 出力制御部
６１ 補償器
７０ 適正反射保護閾値設定部
７１ 反射係数演算部
７２ 反射保護閾値テーブル
７３ 閾値選択部
７４ 負荷側インピーダンス演算部
８０ 反射保護制御部
８１ 補償器
５００ 出力設定部
５０１ 負荷側電力設定部
５０２ 出力設定値演算部
Ｐｃｎｔ 出力制御信号
Ｐｆ 進行波電力検出値
ＰＦｓｅｔ 出力設定値
Ｐｒ 反射波電力検出値
Ｐｒｅｓ 出力抑制信号
ＰＲｔｈ 適正反射保護閾値
Ｒｔｈ 反射保護閾値
Ｖｆ 進行波検出信号
Ｖｒ 反射波検出信号
DESCRIPTION OF
Claims (10)
直流電源、増幅素子及び発振部を内部に有し、前記発振部から出力する高周波信号を、前記直流電源から出力される直流電力を用いて前記増幅素子によって増幅し、進行波電力として出力する進行波電力出力手段と、
前記進行波電力出力手段と負荷との間に挿入されて、その挿入された位置における電気情報を検出する電気情報検出手段と、
前記電気情報検出手段で検出された検出信号に基づいて、進行波電力検出値及び反射波電力検出値を演算する電力値演算手段と、
前記電気情報検出手段の出力に基づいて求まる反射係数又は負荷側インピーダンスを負荷状態情報として定義し、反射波電力検出値が大きくなったときに進行波電力を抑制する反射保護制御を実行開始するか否かの反射波電力検出値の閾値を反射保護閾値として定義したときに、前記負荷状態情報と前記反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶しておくとともに、前記対応関係を示す情報の中から、現時点の負荷状態情報に対応する反射保護閾値を適正反射保護閾値として出力する適正反射保護閾値設定手段と、
前記適正反射保護閾値と前記反射波電力検出値とを入力し、前記適正反射保護閾値から反射波電力検出値を減算した値が負の場合にのみ、反射保護制御を行うために、反射保護閾値と反射波電力検出値との差分の大きさに応じた出力抑制信号（正の値）を出力する反射保護制御手段と、
前記進行波電力出力手段から出力させる進行波電力の出力設定値を設定する出力設定手段と、
前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値の場合は、前記出力設定手段で設定された出力設定値から出力抑制信号を減算した値を反射保護制御時の出力設定値として扱い、前記進行波電力検出値が前記反射保護制御時の出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御し、前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値でない場合は、前記進行波電力検出値が前記出力設定手段で設定された出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御する出力電力制御手段と、
を備えた高周波電源装置。 In a high frequency power supply device that outputs traveling wave power toward a load,
A DC power source, an amplifying element, and an oscillating unit, and a high-frequency signal output from the oscillating unit is amplified by the amplifying element using DC power output from the DC power source and output as traveling wave power Wave power output means;
Electrical information detection means inserted between the traveling wave power output means and the load, and detects electrical information at the inserted position;
Based on the detection signal detected by the electrical information detection means, a power value calculation means for calculating a traveling wave power detection value and a reflected wave power detection value;
Whether the reflection coefficient or load-side impedance obtained based on the output of the electrical information detection means is defined as load state information, and execution of reflection protection control that suppresses traveling wave power when the reflected wave power detection value increases is started Information indicating the correspondence relationship between the load state information and the reflection protection threshold value is stored in advance when the threshold value of the reflected wave power detection value is determined as the reflection protection threshold value. The appropriate reflection protection threshold value setting means for outputting the reflection protection threshold value corresponding to the current load state information as the appropriate reflection protection threshold value,
In order to perform reflection protection control only when the appropriate reflection protection threshold value and the reflected wave power detection value are input and the value obtained by subtracting the reflection wave power detection value from the appropriate reflection protection threshold value is negative, the reflection protection threshold value is set. And a reflection protection control means for outputting an output suppression signal (positive value) according to the difference between the reflected wave power detection value and the reflected wave power detection value;
Output setting means for setting an output set value of traveling wave power to be output from the traveling wave power output means;
When the output suppression signal output from the reflection protection control means is a positive value, a value obtained by subtracting the output suppression signal from the output setting value set by the output setting means is treated as an output setting value during reflection protection control. The traveling wave power output means is controlled so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value during the reflection protection control, and the output suppression signal output from the reflection protection control means is not a positive value. Output power control means for controlling the traveling wave power output means so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value set by the output setting means,
A high-frequency power supply device.
直流電源、増幅素子及び発振部を内部に有し、前記発振部から出力する高周波信号を、前記直流電源から出力される直流電力を用いて前記増幅素子によって増幅し、進行波電力として出力する進行波電力出力手段と、
前記進行波電力出力手段と負荷との間に挿入されて、前記進行波電力出力手段から出力される進行波電力の情報を含む進行波検出信号及び前記負荷で反射された反射波電力の情報を含む反射波検出信号を検出する電力情報検出手段と、
前記進行波検出信号に基づいて進行波電力検出値を演算する進行波電力値演算手段と、
前記反射波検出信号に基づいて反射波電力検出値を演算する反射波電力値演算手段と、
前記進行波電力検出値および前記反射波電力検出値に基づいて、現時点の反射係数の絶対値を演算する反射係数演算手段と、
反射波電力検出値が大きくなったときに進行波電力を抑制する反射保護制御を実行開始するか否かの反射波電力検出値の閾値を反射保護閾値として定義したときに、反射係数の絶対値と前記反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶した記憶手段と、
前記現時点の反射係数の絶対値に対応する反射保護閾値を前記記憶手段から読み出して、適正反射保護閾値として出力する適正閾値設定手段と、
前記適正反射保護閾値と前記反射波電力検出値とを入力し、前記適正反射保護閾値から反射波電力検出値を減算した値が負の場合にのみ、反射保護制御を行うために、反射保護閾値と反射波電力検出値との差分の大きさに応じた出力抑制信号（正の値）を出力する反射保護制御手段と、
前記進行波電力出力手段から出力させる進行波電力の出力設定値を設定する出力設定手段と、
前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値の場合は、前記出力設定手段で設定された出力設定値から出力抑制信号を減算した値を反射保護制御時の出力設定値として扱い、前記進行波電力検出値が前記反射保護制御時の出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御し、前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値でない場合は、前記進行波電力検出値が前記出力設定手段で設定された出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御する出力電力制御手段と、
を備えた高周波電源装置。 In a high frequency power supply device that outputs traveling wave power toward a load,
A DC power source, an amplifying element, and an oscillating unit, and a high-frequency signal output from the oscillating unit is amplified by the amplifying element using DC power output from the DC power source and output as traveling wave power Wave power output means;
A traveling wave detection signal including information on traveling wave power that is inserted between the traveling wave power output means and the load and is output from the traveling wave power output means, and information on reflected wave power reflected by the load. Power information detection means for detecting a reflected wave detection signal including;
Traveling wave power value calculating means for calculating a traveling wave power detection value based on the traveling wave detection signal;
Reflected wave power value calculation means for calculating a reflected wave power detection value based on the reflected wave detection signal;
Reflection coefficient calculation means for calculating the absolute value of the current reflection coefficient based on the traveling wave power detection value and the reflected wave power detection value;
The absolute value of the reflection coefficient when the threshold value of the reflected wave power detection value for determining whether to start executing the reflection protection control for suppressing the traveling wave power when the reflected wave power detection value becomes large is defined as the reflection protection threshold value. And storage means for storing in advance information indicating the correspondence between the reflection protection threshold value and the reflection protection threshold value;
An appropriate threshold value setting means for reading out the reflection protection threshold value corresponding to the absolute value of the current reflection coefficient from the storage means and outputting it as an appropriate reflection protection threshold value;
In order to perform reflection protection control only when the appropriate reflection protection threshold value and the reflected wave power detection value are input and the value obtained by subtracting the reflection wave power detection value from the appropriate reflection protection threshold value is negative, the reflection protection threshold value is set. And a reflection protection control means for outputting an output suppression signal (positive value) according to the difference between the reflected wave power detection value and the reflected wave power detection value;
Output setting means for setting an output set value of traveling wave power to be output from the traveling wave power output means;
When the output suppression signal output from the reflection protection control means is a positive value, a value obtained by subtracting the output suppression signal from the output setting value set by the output setting means is treated as an output setting value during reflection protection control. The traveling wave power output means is controlled so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value during the reflection protection control, and the output suppression signal output from the reflection protection control means is not a positive value. Output power control means for controlling the traveling wave power output means so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value set by the output setting means,
A high-frequency power supply device.
直流電源、増幅素子及び発振部を内部に有し、前記発振部から出力する高周波信号を、前記直流電源から出力される直流電力を用いて前記増幅素子によって増幅し、進行波電力として出力する進行波電力出力手段と、
前記進行波電力出力手段と負荷との間に挿入されて、前記進行波電力出力手段から出力される進行波電力の情報を含む進行波検出信号及び前記負荷で反射された反射波電力の情報を含む反射波検出信号を検出する電力情報検出手段と、
前記進行波検出信号に基づいて進行波電力検出値を演算する進行波電力値演算手段と、
前記反射波検出信号に基づいて反射波電力検出値を演算する反射波電力値演算手段と、
前記進行波検出信号および前記反射波検出信号に基づいて、現時点の反射係数の絶対値を演算する反射係数演算手段と、
反射波電力検出値が大きくなったときに進行波電力を抑制する反射保護制御を実行開始するか否かの反射波電力検出値の閾値を反射保護閾値として定義したときに、反射係数の絶対値と前記反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶した記憶手段と、
前記現時点の反射係数の絶対値に対応する反射保護閾値を前記記憶手段から読み出して、適正反射保護閾値として出力する適正閾値設定手段と、
前記適正反射保護閾値と前記反射波電力検出値とを入力し、前記適正反射保護閾値から反射波電力検出値を減算した値が負の場合にのみ、反射保護制御を行うために、反射保護閾値と反射波電力検出値との差分の大きさに応じた出力抑制信号（正の値）を出力する反射保護制御手段と、
前記進行波電力出力手段から出力させる進行波電力の出力設定値を設定する出力設定手段と、
前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値の場合は、前記出力設定手段で設定された出力設定値から出力抑制信号を減算した値を反射保護制御時の出力設定値として扱い、前記進行波電力検出値が前記反射保護制御時の出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御し、前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値でない場合は、前記進行波電力検出値が前記出力設定手段で設定された出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御する出力電力制御手段と、
を備えた高周波電源装置。 In a high frequency power supply device that outputs traveling wave power toward a load,
A DC power source, an amplifying element, and an oscillating unit, and a high-frequency signal output from the oscillating unit is amplified by the amplifying element using DC power output from the DC power source and output as traveling wave power Wave power output means;
A traveling wave detection signal including information on traveling wave power that is inserted between the traveling wave power output means and the load and is output from the traveling wave power output means, and information on reflected wave power reflected by the load. Power information detection means for detecting a reflected wave detection signal including;
Traveling wave power value calculating means for calculating a traveling wave power detection value based on the traveling wave detection signal;
Reflected wave power value calculation means for calculating a reflected wave power detection value based on the reflected wave detection signal;
Based on the traveling wave detection signal and the reflected wave detection signal, reflection coefficient calculation means for calculating the absolute value of the current reflection coefficient;
The absolute value of the reflection coefficient when the threshold value of the reflected wave power detection value for determining whether to start executing the reflection protection control for suppressing the traveling wave power when the reflected wave power detection value becomes large is defined as the reflection protection threshold value. And storage means for storing in advance information indicating the correspondence between the reflection protection threshold value and the reflection protection threshold value;
An appropriate threshold value setting means for reading out the reflection protection threshold value corresponding to the absolute value of the current reflection coefficient from the storage means and outputting it as an appropriate reflection protection threshold value;
In order to perform reflection protection control only when the appropriate reflection protection threshold value and the reflected wave power detection value are input and the value obtained by subtracting the reflection wave power detection value from the appropriate reflection protection threshold value is negative, the reflection protection threshold value is set. And a reflection protection control means for outputting an output suppression signal (positive value) according to the difference between the reflected wave power detection value and the reflected wave power detection value;
Output setting means for setting an output set value of traveling wave power to be output from the traveling wave power output means;
When the output suppression signal output from the reflection protection control means is a positive value, a value obtained by subtracting the output suppression signal from the output setting value set by the output setting means is treated as an output setting value during reflection protection control. The traveling wave power output means is controlled so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value during the reflection protection control, and the output suppression signal output from the reflection protection control means is not a positive value. Output power control means for controlling the traveling wave power output means so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value set by the output setting means,
A high-frequency power supply device.
直流電源、増幅素子及び発振部を内部に有し、前記発振部から出力する高周波信号を、前記直流電源から出力される直流電力を用いて前記増幅素子によって増幅し、進行波電力として出力する進行波電力出力手段と、
前記進行波電力出力手段と負荷との間に挿入されて、前記進行波電力出力手段から出力される進行波電力の情報を含む進行波検出信号及び前記負荷で反射された反射波電力の情報を含む反射波検出信号を検出する電力情報検出手段と、
前記進行波検出信号に基づいて進行波電力検出値を演算する進行波電力値演算手段と、
前記反射波検出信号に基づいて反射波電力検出値を演算する反射波電力値演算手段と、
反射係数の絶対値及び位相角、又は負荷側インピーダンスを負荷状態情報として定義したときに、前記進行波検出信号および前記反射波検出信号に基づいて、現時点の負荷状態情報を演算する負荷状態情報演算手段と、
反射波電力検出値が大きくなったときに進行波電力を抑制する反射保護制御を実行開始するか否かの反射波電力検出値の閾値を反射保護閾値として定義したときに、前記負荷状態情報と前記反射保護閾値との対応関係を示す情報を予め記憶した記憶手段と、
前記現時点の負荷状態情報に対応する反射保護閾値を前記記憶手段から読み出して、適正反射保護閾値として出力する適正閾値設定手段と、
前記適正反射保護閾値と前記反射波電力検出値とを入力し、前記適正反射保護閾値から反射波電力検出値を減算した値が負の場合にのみ、反射保護制御を行うために、反射保護閾値と反射波電力検出値との差分の大きさに応じた出力抑制信号（正の値）を出力する反射保護制御手段と、
前記進行波電力出力手段から出力させる進行波電力の出力設定値を設定する出力設定手段と、
前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値の場合は、前記出力設定手段で設定された出力設定値から出力抑制信号を減算した値を反射保護制御時の出力設定値として扱い、前記進行波電力検出値が前記反射保護制御時の出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御し、前記反射保護制御手段から出力された出力抑制信号が正の値でない場合は、前記進行波電力検出値が前記出力設定手段で設定された出力設定値と等しくなるように前記進行波電力出力手段を制御する出力電力制御手段と、
を備えた高周波電源装置。 In a high frequency power supply device that outputs traveling wave power toward a load,
A DC power source, an amplifying element, and an oscillating unit, and a high-frequency signal output from the oscillating unit is amplified by the amplifying element using DC power output from the DC power source and output as traveling wave power Wave power output means;
A traveling wave detection signal including information on traveling wave power that is inserted between the traveling wave power output means and the load and is output from the traveling wave power output means, and information on reflected wave power reflected by the load. Power information detection means for detecting a reflected wave detection signal including;
Traveling wave power value calculating means for calculating a traveling wave power detection value based on the traveling wave detection signal;
Reflected wave power value calculation means for calculating a reflected wave power detection value based on the reflected wave detection signal;
Load state information calculation that calculates current load state information based on the traveling wave detection signal and the reflected wave detection signal when the absolute value and phase angle of the reflection coefficient or load side impedance is defined as load state information Means,
When the reflected wave power detection value threshold value for determining whether to start the reflection protection control for suppressing the traveling wave power when the reflected wave power detection value becomes large is defined as the reflection protection threshold value, the load state information and Storage means for storing in advance information indicating a correspondence relationship with the reflection protection threshold;
An appropriate threshold value setting means for reading out the reflection protection threshold value corresponding to the current load state information from the storage means and outputting it as an appropriate reflection protection threshold value;
In order to perform reflection protection control only when the appropriate reflection protection threshold value and the reflected wave power detection value are input and the value obtained by subtracting the reflection wave power detection value from the appropriate reflection protection threshold value is negative, the reflection protection threshold value is set. And a reflection protection control means for outputting an output suppression signal (positive value) according to the difference between the reflected wave power detection value and the reflected wave power detection value;
Output setting means for setting an output set value of traveling wave power to be output from the traveling wave power output means;
When the output suppression signal output from the reflection protection control means is a positive value, a value obtained by subtracting the output suppression signal from the output setting value set by the output setting means is treated as an output setting value during reflection protection control. The traveling wave power output means is controlled so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value during the reflection protection control, and the output suppression signal output from the reflection protection control means is not a positive value. Output power control means for controlling the traveling wave power output means so that the traveling wave power detection value becomes equal to the output set value set by the output setting means,
A high-frequency power supply device.
Wherein between the forward power output means and the power information detecting means, wherein with the output of the traveling-wave power output means further low-pass filter for removing harmonic components, according to any one of claims 2-4 High frequency power supply.
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