JP4467463B2 - High frequency generator - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマプロセス用に使用される高周波発生装置に関するものであって、この高周波発生装置における制御手段に関するものである。 The present invention relates to a high frequency generator used for a plasma process, and to a control means in the high frequency generator.
従来の高周波発生装置を図２に示す。この高周波発生装置は高周波発振源１と、この高周波発振源１の出力信号と高周波発生装置の出力からフィードバック制御された信号とを掛算する掛算器２と、この掛算器２より得られた信号を入力する高周波アンプ３と、この高周波アンプ３の電力を検出する高周波出力電力検出部４とを備えてある。
A conventional high frequency generator is shown in FIG. The high-frequency generator includes a high-frequency oscillation source 1, a multiplier 2 that multiplies an output signal of the high-frequency oscillation source 1 and a signal feedback-controlled from the output of the high-frequency generator, and a signal obtained from the multiplier 2. An input high-
この従来例は、第二の高周波発振源１３と第二の高周波アンプ１４とを備えたローカル発振器１２を備えてある。高周波出力電力検出部４から得られた高周波出力電力検出信号とローカル発振器１２より発振されたローカル発振信号とを掛算器５で掛算し、これをローパスフィルタ６で差分のみ取り出し、検波器７で検波して、誤差増幅器８で基準電圧９と比較して高周波アンプ３の入力にフィードバック制御することにより、差周波数成分を得ることができる。これにより、高周波出力を安定化させていた。なお、この方式をヘテロダイン方式と呼んでいる（例えば、非特許文献１参照）。
しかし、ローカル発振器１２の出力は第二の高周波アンプ１４の温度安定度や検波器７に供給される電源電圧変動の影響を受け、不安定なレベルとなるおそれがある。また、ローカル発振器１２の出力レベルが変化して、その変化量がそのまま検出信号の変化となって現れる。ローカル発振器１２の出力が不安定になると掛算後の信号も不安定となり、その結果、高周波出力も不安定なものになる。
However, the output of the
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高周波出力を安定化させる高周波発生装置を提供する。 This invention is made | formed in view of the said problem, and provides the high frequency generator which stabilizes a high frequency output.
上記課題を解決するために、本発明に係る高周波発生装置は、高周波発振源と、この高周波発振源の出力信号に基づく高周波出力電力を検出する高周波出力電力検出部とを備え、さらに、前記高周波発振源とは別である第二の高周波発振源を有し、この第二の高周波発振源から発する高周波を増幅してローカル発振信号を出力するローカル発振器を備えてあり、前記高周波出力電力検出部から得られた高周波出力電力検出信号と、前記ローカル発振器より発振されたローカル発振信号とを掛算し、この掛算信号を平滑して前記高周波発振源と前記高周波出力電力検出部との間に設けた高周波アンプの入力にフィードバック制御をかけるフィードバック制御回路を備えた高周波発生装置であって、前記ローカル発振器は、前記第二の高周波発振源と、この第二の高周波発振源の出力信号に基づく高周波出力電力を検出する第二の高周波出力電力検出部とを備えてあることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a high-frequency generator according to the present invention includes a high-frequency oscillation source and a high-frequency output power detection unit that detects high-frequency output power based on an output signal of the high-frequency oscillation source, and further A high- frequency output power detector that has a second high-frequency oscillation source that is separate from the oscillation source, a local oscillator that amplifies a high-frequency wave emitted from the second high-frequency oscillation source and outputs a local oscillation signal; The high frequency output power detection signal obtained from the signal is multiplied by the local oscillation signal oscillated from the local oscillator, and the multiplication signal is smoothed and provided between the high frequency oscillation source and the high frequency output power detection unit. a high-frequency generator having a feedback control circuit for applying a feedback control to the input of the RF amplifier, the local oscillator, the second high-frequency oscillator When, characterized in that are provided with a second high-frequency output power detector for detecting an RF output power based on the output signal of the second high-frequency oscillation source.
前記ローカル発振器は、前記第二の高周波発振源の出力信号とこのローカル発振器の出力からフィードバック制御された信号とを掛算する掛算器を備えてあることを特徴とする。
また、前記ローカル発振器は、前記掛算器より得られた信号を入力し、前記第二の高周波出力電力検出部に電力信号を出力する高周波アンプを備えてあることを特徴とする。
The local oscillator includes a multiplier that multiplies an output signal of the second high-frequency oscillation source and a signal feedback-controlled from the output of the local oscillator.
The local oscillator includes a high-frequency amplifier that inputs a signal obtained from the multiplier and outputs a power signal to the second high-frequency output power detection unit.
前記ローカル発振器は、前記第二の高周波出力電力検出部から得られた第二の高周波出力電力検出信号を検波する検波器と、この検波器により出力される信号と基準電圧信号とを比較誤差増幅する誤差増幅器とを備え、この誤差増幅信号を前記掛算器に出力するようにしてあることを特徴とする。 The local oscillator detects a second high-frequency output power detection signal obtained from the second high-frequency output power detection unit, compares the signal output from the detector with a reference voltage signal, and amplifies the error. And an error amplifier for outputting the error amplified signal to the multiplier .
本発明によれば、ローカル発振器にフィードバック制御回路を設けたことにより、ローカル発振器からの出力の変動が少なくなった分、ローカル発振器の出力が安定化し、その結果高周波出力が安定化する効果がある。 According to the present invention, since the feedback control circuit is provided in the local oscillator, the output of the local oscillator is stabilized by the amount of fluctuation in the output from the local oscillator, and as a result, the high-frequency output is stabilized. .
発明を実施するための最良の形態の回路図を図１に示す。図１図示の高周波発生装置は、この高周波発生装置は高周波発振源１と、この高周波発振源１の出力信号と高周波発生装置の出力からフィードバック制御された信号とを掛算する掛算器２と、この掛算器２より得られた信号を入力する高周波アンプ３と、この高周波アンプ３の電力を検出する高周波出力電力検出部４とを備えてある。
A circuit diagram of the best mode for carrying out the invention is shown in FIG. The high frequency generator shown in FIG. 1 includes a high frequency oscillation source 1, a multiplier 2 that multiplies an output signal of the high frequency oscillation source 1 and a signal feedback-controlled from the output of the high frequency generation device, A high-
本実施例の高周波発生装置は、高周波出力電力検出部４から得られた高周波出力電力検出信号とローカル発振器２２より発振されたローカル発振信号に基づいて掛算器２にフィードバック制御をかけるフィードバック制御回路を備えてある。 The high frequency generator of the present embodiment includes a feedback control circuit that performs feedback control on the multiplier 2 based on the high frequency output power detection signal obtained from the high frequency output power detection unit 4 and the local oscillation signal oscillated from the local oscillator 22. I have it.
この実施例は、高周波出力電力検出部４から得られた高周波出力電力検出信号と前記ローカル発振器２２より発振されたローカル発振信号とを掛算器５で掛算し、これをローパスフィルタ６で差分のみ取り出し、検波器７で検波して、誤差増幅器８で基準電圧９と比較して高周波アンプ３の入力にフィードバック制御するように構成してある。
In this embodiment, the high frequency output power detection signal obtained from the high frequency output power detection unit 4 and the local oscillation signal oscillated from the local oscillator 22 are multiplied by the
本発明はローカル発振器２２に特徴を有し、本実施例に係るローカル発振器２２は、第二の高周波発振源１３と、この高周波発振源１３の出力信号とこのローカル発振器２２の出力からフィードバック制御された信号とを掛算する掛算器２１と、この掛算器２１より得られた信号を入力する高周波アンプ１４と、この高周波アンプ１４の電力を検出する高周波出力電力検出部１５とを備えてある。
The present invention is characterized by a local oscillator 22. The local oscillator 22 according to the present embodiment is feedback-controlled from the second high-
また、ローカル発振器２２は、高周波出力電力検出部１５から得られた第二の高周波出力電力検出信号を検波器１６で検波し、誤差増幅器１７で基準電圧１８と比較し、このフィードバック制御信号と第二の高周波発振源１３から発する高周波とを掛算器２１で掛算して、高周波アンプ１４の入力にフィードバック制御するように構成してある。
The local oscillator 22 detects the second high-frequency output power detection signal obtained from the high-frequency output power detection unit 15 with the
以上のように構成してある高周波発生装置についての作用を以下で具体的に説明する。この高周波発生装置は、通常、高周波出力電力検出部４から得られた高周波出力電力検出信号ｖ1とローカル発振器２２より発振されたローカル発振信号ｖ2とを掛算器５で掛算する。なお、高周波出力電力検出信号ｖ1及びローカル発振信号ｖ2は以下のような式で表現できる（式内のＡ，Ｂは振幅、ωは角速度、ｔは時間である。）。
ｖ1＝Ａsin（ω1ｔ） …（１）
ｖ2＝Ｂsin（ω2ｔ） …（２）
The operation of the high frequency generator configured as described above will be specifically described below. This high frequency generator normally multiplies the high frequency output power detection signal v 1 obtained from the high frequency output power detection unit 4 and the local oscillation signal v 2 oscillated from the local oscillator 22 by the
v1 = Asin (ω1t) (1)
v2 = Bsin (ω2t) (2)
掛算器５で前記（１）式と（２）式で乗算することにより、以下のような出力信号ｖ0を得る。
ｖ0＝Ａsin（ω1ｔ）×Ｂsin（ω2ｔ）
＝（１／２）ＡＢcos（ω1−ω2）ｔ−（１／２）ＡＢcos（ω1＋ω2）ｔ …（３）
以上より、掛算器５で乗算して得られた出力信号ｖ0は、高周波発振源１の周波数とローカル発振器２２内の第二の高周波発振源１３の周波数ｆ1（＝ω1／２π），ｆ2（＝ω2／２π）の和と差が混合した信号になる。
The
v0 = Asin (ω1t) × Bsin (ω2t)
= (1/2) ABcos (ω1-ω2) t- (1/2) ABcos (ω1 + ω2) t (3)
From the above, the output signal v0 obtained by multiplication by the
ローカル発振器２２では、高周波出力電力検出部１５から得られた第二の高周波出力を掛算器５に出力するとともに、高周波出力電力検出部１５から得られた第二の高周波出力電力検出信号を検波器１６に出力する。高周波出力電力検出信号をこの検波器１６で検波し、誤差増幅器１７で基準電圧１８と比較する。このフィードバック制御信号と第二の高周波発振源１３から発する高周波とを掛算器２１で掛算して、高周波アンプ１４の入力にフィードバック制御する。フィードバック制御された第二の高周波出力電力検出信号は高周波出力電力検出部１５から掛算器５へ出力される。
The local oscillator 22 outputs the second high-frequency output obtained from the high-frequency output power detection unit 15 to the
以上のようにローカル発振器２２から出力される第二の高周波出力電力検出信号と、高周波出力電力検出部４から出力される高周波出力電力検出信号とを掛算器５で掛算し、これをローパスフィルタ６で差分のみ取り出す。このローパスフィルタ６により、高周波出力電力検出信号に発振器１の周波数の高調波が含まれていたとしても、ローパスフィルタ６の出力にはその高調波に影響されない検出信号が現れる。検波器７で検波して、誤差増幅器８で基準電圧９と比較して高周波アンプ３の入力にフィードバック制御する。
As described above, the second high-frequency output power detection signal output from the local oscillator 22 and the high-frequency output power detection signal output from the high-frequency output power detection unit 4 are multiplied by the
以上の作用により、ローカル発振器２２から出力される第二の高周波出力電力検出信号と、高周波出力電力検出部４から出力される高周波出力電力検出信号とを掛算器５で掛算して得た信号は、ローカル発振器２２の出力変動が従来のローカル発振器１２より減少したことにより、安定化される。その結果、高周波出力電力検出部４から出力される高周波出力も安定化される。
With the above operation, the signal obtained by multiplying the second high frequency output power detection signal output from the local oscillator 22 and the high frequency output power detection signal output from the high frequency output power detection unit 4 by the
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている内容が本発明の技術的範囲に属する。 In addition, this invention is not limited to the said Example, The content as described in the claim belongs to the technical scope of this invention.
本発明によれば、ローカル発振器にフィードバック制御回路を設けたことにより、ローカル発振器からの出力の変動が少なくなった分、ローカル発振器の出力が安定化し、その結果高周波出力が安定化し、産業上利用性を有する。 According to the present invention, by providing the feedback control circuit in the local oscillator, the output of the local oscillator is stabilized by the amount of fluctuation of the output from the local oscillator, and as a result, the high-frequency output is stabilized and is industrially used. Have sex.
１，１３ 高周波発振器
２，５，２１ 掛算器
３，１４ 高周波アンプ
４，１５ 高周波出力電力検出部
６ ローパスフィルタ
７，１６ 検波器
８，１７ 誤差増幅器
９，１８ 基準電圧
１２，２２ ローカル発振器
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