特許 7383533 高周波電源装置及びその出力制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-10

(45)【発行日】2023-11-20

(54)【発明の名称】高周波電源装置及びその出力制御方法

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20231113BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20231113BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 R

H01L21/302 101B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020045557

(22)【出願日】2020-03-16

(65)【公開番号】P2021150031

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000001292

【氏名又は名称】株式会社京三製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001151

【氏名又は名称】あいわ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】藤原 武

(72)【発明者】

【氏名】安田 祐哉

(72)【発明者】

【氏名】片渕 竜平

(72)【発明者】

【氏名】児島 寛之

【審査官】中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１０３１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１２３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００４７１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同期パルス及びクロックパルスに基づいて対象装置に高周波パルスを出力する高周波電源装置であって、
前記高周波パルスの出力レベル情報及び出力タイミング情報を含む同期パルスを生成する同期パルス生成機構と、前記出力レベル情報に基づいて前記高周波パルスの出力レベルを設定するレベル設定信号を生成する出力レベル設定機構と、前記同期パルスの周期基準信号及び前記レベル設定信号を受信して前記高周波パルスを発振する発振機構と、を備え、
前記同期パルス生成機構は、前記同期パルスを形成する同期パルス形成回路と、前記同期パルスにおける周期基準時刻において周期基準信号を生成する周期基準信号生成器と、前記周期基準信号に基づいて出力停止時間を計時しつつ出力停止信号を前記出力レベル設定機構に発する計時機構と、を含み、
前記出力レベル設定機構は、前記出力レベル情報に応じて前記高周波パルスで設定される出力レベルを判別するレベル判別部と、前記レベル判別部の判別結果を受けて前記レベル設定信号を生成するレベル設定信号生成部と、を含み、
前記発振機構は、前記クロックパルスを生成するクロックパルス生成器と、前記周期基準信号、前記レベル設定信号及び前記クロックパルスを受信して、これらの信号に基づいて前記高周波パルスを形成する発振増幅器と、を含み、
前記出力レベル設定機構は、前記出力停止信号を受信している間は、前記レベル設定信号の発信を停止し、
前記クロックパルス生成器は、前記出力停止信号の発信中のリセット時刻において、前記クロックパルスの発生タイミングを任意の位相に設定する機能を有する
ことを特徴とする高周波電源装置。

【請求項2】

前記レベル設定信号は、前記高周波パルスの第１の出力レベルを規定する第１レベル設定信号と、第２の出力レベルを規定する第２レベル設定信号と、を含み、
前記レベル設定信号生成部は、前記第１レベル設定信号を生成する第１レベル設定信号生成器と、前記第２レベル設定信号を生成する第２レベル設定信号生成器と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波電源装置。

【請求項3】

前記出力レベル設定機構は、前記高周波パルスの振幅値を０とするレベル０信号を生成するレベル０信号生成器をさらに含み、
前記レベル０信号生成器は、前記出力停止信号を受信中に前記レベル０信号を発信し、
前記発振機構は、前記レベル０信号を受信中に前記高周波パルスの出力を０とする
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波電源装置。

【請求項4】

同期パルス及びクロックパルスに基づいて対象装置に高周波パルスを出力する高周波電源装置の出力制御方法であって、
前記同期パルスの波形に含まれる出力レベル情報から前記高周波パルスの出力レベルを設定するレベル設定信号を生成するとともに、出力タイミング情報から周期基準信号を生成し、
前記周期基準信号に基づいて出力停止時間を計時するとともに出力停止信号を生成し、
前記周期基準信号、前記レベル設定信号及び前記クロックパルスを受信して、これらの信号に基づいて前記高周波パルスを形成する際に、
前記出力停止信号を受信している間は、前記レベル設定信号の発信を停止するとともに、前記出力停止信号を発信中のリセット時刻において、前記クロックパルスの発生タイミングを任意の位相に設定する
ことを特徴とする高周波電源装置の出力制御方法。

【請求項5】

前記レベル設定信号は、前記高周波パルスの第１の出力レベルを規定する第１レベル設定信号と、第２の出力レベルを規定する第２レベル設定信号と、を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の高周波電源装置の出力制御方法。

【請求項6】

前記出力停止信号を受信中に前記高周波パルスの振幅値が０となるレベル０信号を生成し、
前記レベル０信号を受信中に前記高周波パルスの出力を０とする
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の高周波電源装置の出力制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ発生装置等に適用される高周波電源装置に関し、特に、同期パルス及びクロックパルスに基づいて対象装置に高周波パルスを出力する高周波電源装置及びその出力制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

高周波電源装置は、超音波発振や誘導電力の発生あるいはプラズマの発生等の電源として適用されており、高周波パルスの出力周期を決定する同期パルスと、発振される高周波成分のパルス周期を決定するクロックパルスと、を組み合わせることにより、所定の周期及び振幅値で高周波成分を含む高周波パルスを出力可能とされた電源装置である。特に、プラズマ発生装置に適用される高周波電源としては、１つの発振周期の中にハイレベル（第１レベル）とローレベル（第２レベル）の振幅値を含むスイッチ方式高周波電源装置が知られている。

【0003】

このようなスイッチ方式高周波電源装置が適用されるプラズマ処理装置として、例えば特許文献１には、エッチングガスが充填されて被処理体である半導体ウェハが収容される処理室内に、被処理体を挟んで上部電極と下部電極とを対向させ、これら上部電極及び下部電極に高周波電源からの高周波電圧を印加して、上部電極及び下部電極間の放電によりエッチングガスをプラズマ化して被処理体をエッチング処理するプラズマエッチング装置が開示されている。こうした装置では、被処理体の全面で均一な処理を行うために、高周波電源からの印加電圧が安定していることが求められる。

【0004】

プラズマエッチング装置において、プラズマを安定して発生されることを意図して、例えば特許文献２には、高周波発生器とプラズマ処理チャンバとの間に、伝送路終端から見たプラズマの複素インピーダンスを高周波発生器の公称インピーダンスに変換するマッチングネットワークが接続され、プラズマ処理チャンバに高周波電力を供給する誘導コイルの電圧をフィードバック制御する技術が開示されている。この制御技術によれば、マッチングネットワークにより、誘導コイルに印加される電力波形の位相をフィードバック制御により揃えることが可能となるため、基板処理を安定化できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１１－２１４３６３号公報

【文献】特開２００７－５１４３００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記したとおり、従来から知られている高周波電源装置では、同期パルスを生成する同期パルス用生成器とクロックパルスを生成するクロックパルス用生成器とが通常別体として構成されており、両者はそれぞれ独立して動作するため、同期パルスに基づくタイミングで出力される高周波パルスにおけるクロックパルスに基づいて生成される出力波形の位相は、当該高周波パルスの出力レベルの切り替え時において不揃いとなることが避けられない。その結果として、連続して発振される複数の高周波パルス間において、第１レベルの振幅によるパルス数と第２レベルの振幅によるパルス数とがバラバラとなってしまい、ジッタ発生の原因となっていた。

【0007】

このような高周波電源装置の発振構造に起因する不安定な出力波形による問題を解決するべく、例えば上記した特許文献２のような技術が適用されているが、プラズマ処理装置と高周波電源装置との間に追加的な構成（マッチングネットワーク等）を付加することが必須であり、電源制御も複雑にならざるを得ない。また、マッチングネットワークの応答速度よりも高速で高周波パルスの出力波形に変動が生じてしまうと対応できないという事象が発生するため、スイッチ方式の高周波電源装置を適用する際に生じる問題の根本的な解決となっていない。

【0008】

本発明は、上記した従来の問題点を解決するためになされたものであって、同期パルスとクロックパルスとを別々に生成する構造であっても、出力される高周波パルスの位相を常に揃えることが可能となる高周波電源装置及びその出力制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するために、本発明の代表的な態様の１つは、同期パルス及びクロックパルスに基づいて対象装置に高周波パルスを出力する高周波電源装置であって、前記高周波パルスの出力レベル情報及び出力タイミング情報を含む同期パルスを生成する同期パルス生成機構と、前記出力レベル情報に基づいて前記高周波パルスの出力レベルを設定する出力レベル信号を生成する出力レベル設定機構と、前記同期パルスの周期基準信号及び前記出力レベル信号を受信して前記高周波パルスを発振する発振機構と、を備え、前記同期パルス生成機構は、前記同期パルスを形成する同期パルス形成回路と、前記同期パルスにおける周期基準時刻において周期基準信号を生成する周期基準信号生成器と、前記周期基準信号に基づいて出力停止時間を計時しつつ出力停止信号を前記出力レベル設定機構に発する計時機構と、を含み、前記出力レベル設定機構は、前記出力レベル信号に応じて前記高周波パルスで設定される出力レベルを判別するレベル判別部と、前記レベル判別部の判別結果を受けてレベル設定信号を生成するレベル設定信号生成部と、を含み、前記発振機構は、前記クロックパルスを生成するクロックパルス生成器と、前記周期基準信号、前記レベル設定信号及び前記クロックパルスを受信して、これらの信号に基づいて前記高周波パルスを形成する発振増幅器と、を含み、前記出力レベル設定機構は、前記出力停止信号を受信している間は、前記レベル設定信号の発信を停止することを特徴とする。

【0010】

また、本発明の別の態様の１つは、同期パルス及びクロックパルスに基づいて対象装置に高周波パルスを出力する高周波電源装置の出力制御方法であって、前記同期パルスの波形に含まれる出力レベル情報から前記高周波パルスの出力レベルを設定する出力レベル信号を生成するとともに、出力タイミング情報から周期基準信号を生成し、前記出力レベル信号に基づいてレベル設定信号を生成するとともに、前記周期基準信号に基づいて出力停止時間を計時するとともに出力停止信号を生成し、前記周期基準信号、前記レベル設定信号及び前記クロックパルスを受信して、これらの信号に基づいて前記高周波パルスを形成する際に、前記出力停止信号を受信している間は、前記レベル設定信号の発信を停止することを特徴とする。

【0011】

このような構成を備えた本発明によれば、同期パルスに基づく周期基準信号、レベル設定信号及びクロックパルスを受信して、これらの信号に基づいて高周波パルスを形成する際に、周期基準信号に基づいて出力停止時間を計時するとともに出力停止信号を生成し、当該出力停止信号を受信している間はレベル設定信号の発信を停止するように構成したため、同期パルスとクロックパルスとを別々に生成する構造であっても、出力される高周波パルスの位相を常に揃えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の代表的な一例である実施例１による高周波電源装置の概要を示すブロック図である。

【図2】実施例１による同期パルス生成機構の具体的な構成の一例を示すブロック図である。

【図3】実施例１による出力レベル設定機構の具体的な構成の一例を示すブロック図である。

【図4】実施例１による発振機構の具体的な構成の一例を示すブロック図である。

【図5】実施例１による高周波電源装置の出力制御方法で得られる出力波形の一例を示すグラフである。

【図6】実施例１による高周波電源装置の出力制御方法で得られる出力波形の変形例を示すグラフである。

【図7】実施例２による高周波電源装置の概要を示すブロック図である。

【図8】実施例２による出力レベル設定機構の具体的な構成の一例を示すブロック図である。

【図9】実施例２による発振機構の具体的な構成の一例を示すブロック図である。

【図10】実施例２による高周波電源装置の出力制御方法で得られる出力波形の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明による高周波電源装置及びその出力制御方法の代表的な具体例を図１～図１０を用いて説明する。

【0014】

＜実施例１＞
図１は、本発明の代表的な一例である実施例１による高周波電源装置の概要を示すブロック図である。図１に示すように、実施例１による高周波電源装置１００は、その一例として、出力する高周波パルスＰＯの出力レベル情報及び出力タイミング情報を含む同期パルスＰ１を生成する同期パルス生成機構１１０と、同期パルスＰ１の出力レベル情報に基づいて高周波パルスＰＯの出力レベルを設定する出力レベル信号Ｓ_Ｌ１、Ｓ_Ｌ２を生成する出力レベル設定機構１２０と、同期パルスＰ１の出力タイミング情報に基づく周期基準信号Ｓ_Ｓ及び上記した出力レベル信号Ｓ_Ｌ１、Ｓ_Ｌ２を受信して高周波パルスＰＯを発振する発振機構１３０と、を備える。高周波電源装置１００から出力された高周波パルスＰＯは、プラズマやレーザ発生装置、誘導加熱装置、あるいは超音波発振装置等の対象装置１０に供給される。

【0015】

図２は、実施例１による同期パルス生成機構の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、実施例１による同期パルス生成機構１１０は、上記した同期パルスＰ１を形成する同期パルス形成回路１１２と、同期パルスＰ１における周期基準時刻において周期基準信号Ｓ_Ｓを生成する周期基準信号生成器１１４と、周期基準信号Ｓ_Ｓに基づいて出力停止時間を計時しつつ出力停止信号Ｓ_Ｔを出力レベル設定機構１２０に発する計時機構１１６と、を含む。また、同期パルス形成回路１１２から発せられた同期パルスＰ１は、後述する出力レベル設定機構１２０にも供給される。

【0016】

同期パルス形成回路１１２は、その一例として、出力レベル情報（振幅値）と出力タイミング情報（振幅の切り替えタイミング）とを含み、横軸の時間経過に対して縦軸の２つの出力レベルＬ１、Ｌ２を規定する略矩形の周期的なパルス波形を出力する。なお、図２においては、出力レベルをハイレベルＬ１とローレベルＬ２とした場合を例示したが、周期的な略矩形波であれば３つ以上の出力レベルによるパルス波形としてもよい。

【0017】

また、同期パルスＰ１は、矩形波に限定されるものでなく、出力レベル情報と出力タイミング情報とを含むものであれば正弦波や極短パルス等の任意の波形を含んでもよい。さらに、同期パルスＰ１は複数の信号波形から構成されてもよい。このような例として、複数の信号波形についてＡＮＤ処理を行うことで、出力レベルと出力タイミングを得る手法等が例示できる。

【0018】

周期基準信号生成器１１４は、同期パルス形成回路１１２から受信した同期パルスＰ１に基づいて、その同期パルスＰ１の特徴の１つとしての周期の時刻基準である出力タイミング情報を特定し、その特定したタイミングで周期基準信号Ｓ_Ｓを出力する。このとき、周期の時刻基準の一例としては、例えばローレベルＬ２からハイレベルＬ１に切り替わる（立ち上がる）時刻等が挙げられる。また、周期基準信号Ｓ_Ｓは１周期中に１つだけに限定されるものではなく、例えば上記したローレベルＬ２からハイレベルＬ１への立ち上がり時刻に加えて、ハイレベルＬ１からローレベルＬ２への切り替え（立ち下がり）時刻を採用してもよい。

【0019】

計時機構１１６は、その一例として、周期基準信号生成器１１４からの周期基準信号Ｓ_Ｓを受けて、その受信時から所定の出力停止時間が経過するまでの間、後述する出力レベル設定機構１２０に出力停止信号Ｓ_Ｔを発信し続けるような構成を備えている。このとき、計時機構１１６は、所定の出力停止時間が後述するクロックパルス生成器１３２（図４参照）のクロック周期に対して任意のタイミングを選択できるように構成されている。これにより、出力停止信号Ｓ_Ｔの発信が停止するタイミングを任意に選択することが可能となる。

【0020】

図３は、実施例１による出力レベル設定機構の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、実施例１による出力レベル設定機構１２０は、同期パルスＰ１の振幅値（出力レベル情報）に応じて第１レベル設定指令Ｓ_１又は第２レベル設定指令Ｓ_２を発するレベル判別部１２２と、出力停止信号Ｓ_Ｔ並びに第１レベル設定指令Ｓ_１及び第２レベル設定指令Ｓ_２を受けてレベル設定信号（第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１及び第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２）を生成するレベル設定信号生成部１２４と、を含む。そして、レベル設定信号生成部１２４は、第１レベル設定指令Ｓ_１を受信中に第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１を生成する第１レベル設定信号生成器１２６と、第２レベル設定指令Ｓ_２を受信中に第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２を生成する第２レベル設定信号生成器１２８と、をさらに含む。

【0021】

レベル判別部１２２は、同期パルス形成回路１１２からの同期パルスＰ１を受信し、当該同期パルスＰ１の出力レベルがどのレベルにあるかに応じて所定の設定指令をリアルタイムで発信するように構成されている。その一例として、実施例１では、レベル判別部１２２は、同期パルスＰ１がハイレベルＬ１の間は第１レベル設定指令Ｓ_１を発信し、同期パルスＰ１がローレベルＬ２に切り替わると第２レベル設定指令Ｓ_２を発信する。

【0022】

第１レベル設定信号生成器１２６は、レベル判別部１２２から第１レベル設定指令Ｓ_１を受信すると第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１を生成する。同様に、第２レベル設定信号生成器１２８は、レベル判別部１２２から第２レベル設定指令Ｓ_２を受信すると第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２を生成する。このとき、レベル設定信号生成部１２４は、同期パルス生成機構１１０から出力停止信号Ｓ_Ｔを受信している間は、第１レベル設定信号生成器１２６で生成された第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１あるいは第２レベル設定信号生成器１２８で生成された第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２を発振機構１３０に出力しないように構成される。

【0023】

図４は、実施例１による発振機構の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図４に示すように、実施例１による発振機構１３０は、所定の高周波範囲のクロックパルスＰ２を生成するクロックパルス生成器１３２と、同期パルス生成機構１１０からの周期基準信号Ｓ_Ｓ、出力レベル設定機構１２０からの第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１及び第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２、並びに上記クロックパルスＰ２を受信して、これらの信号に基づいて高周波パルスＰＯを形成する発振増幅器１３４と、を含む。

【0024】

クロックパルス生成器１３２は、高周波パルスＰＯの出力に応じた高周波（数百ｋＨｚ～数十ＭＨｚ）のクロックパルスＰ２を発生する手段であって、例えば１３．５６ＭＨｚのクロックパルスＰ２を発生する。また、クロックパルス生成器１３２は、上記した所定の高周波での等間隔のクロックパルスＰ２を発生するとともに、任意の時刻ｔ_ｒｓｔ（図５又は図６参照）でクロックパルスＰ２の発生タイミングをリセット（任意の位相に設定）する機能を有する。そして、発振増幅器１３４は、周期基準信号Ｓ_Ｓに基づいて高周波パルスＰＯの発振タイミングを決定するとともに、第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１及び第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２に基づいてクロックパルスＰ２の振幅値を増幅することにより、高周波パルスＰＯを生成する。

【0025】

図５は、実施例１による高周波電源装置の出力制御方法で得られる出力波形の一例を示すグラフである。実施例１による高周波電源装置の出力制御方法では、その一例として、まず図５（ａ）に示すように、同期パルス生成機構１１０の同期パルス形成回路１１２で形成された同期パルスＰ１は、時間Ｔ_Ｌ１の区間中はハイレベルＬ１となり、時間Ｔ_Ｌ２の区間中はローレベルＬ２となる周期的なパルス信号として形成される。そして、当該同期パルスＰ１から、上述のとおり、例えばパルス１周期の時刻基準であるハイレベルＬ１への立ち上がり時刻が抽出され、周期基準信号生成器１１４が当該立ち上がり時刻ごとに周期基準信号Ｓ_Ｓを発信する。

【0026】

一方、同期パルスＰ１は出力レベル設定機構１２０にも供給されて、当該出力レベル設定機構１２０のレベル判別部１２２で時刻ごとの出力レベルが設定され、第１レベル設定信号生成器１２６あるいは第２レベル設定信号生成器１２８から第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１又は第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２が発振機構１３０に発信される。すなわち、図５（ａ）を参照すれば、時間Ｔ_Ｌ１の区間では第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１が発信され、時間Ｔ_Ｌ２の区間では第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２が発信されることになる。

【0027】

続いて、発振機構１３０の発振増幅器１３４において、受信した第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１あるいは第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２に応じて、クロックパルスＰ２の振幅値が増幅される。すなわち、第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１を連続的に受信した場合、図５（ｂ）に示すように、クロックパルスＰ２の平均高さがハイレベルＬ１となる連続パルスが出力される。一方、第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２を連続的に受信した場合、図５（ｃ）に示すように、クロックパルスＰ２の平均高さがローレベルＬ２となる連続パルスが出力される。

【0028】

ここで、図５（ｄ）に示すように、計時機構１１６から出力停止時間Ｔ_ｓｔとなる出力停止信号Ｓ_Ｔが発信された場合、当該出力停止時間Ｔ_ｓｔの期間中の任意の時刻ｔ_ｒｓｔ（この時刻を「リセット時刻ｔ_ｒｓｔ」と定義する）において、クロックパルス生成器１３２から生成されるクロックパルスＰ２がリセットされる。そして、これらの動作を、同期パルスＰ１の生成から時間変化に伴い連続的に実行されると、図５（ｅ）に示すように、発振機構１３０が周期基準信号Ｓ_Ｓを受信した時刻から高周波パルスＰＯの出力が開始され、時間Ｔ_Ｌ１の区間ではハイレベルＬ１の連続パルスが出力される。同様に、時間Ｔ_Ｌ２の区間ではローレベルＬ２の連続パルスが出力される。

【0029】

このとき、上述のように、出力レベル設定機構１２０において、出力停止信号Ｓ_Ｔを受信している間は第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１を発信しないように構成されているため、時間Ｔ_Ｌ１の区間の開始から出力停止時間Ｔ_ｓｔが経過するまでは、ハイレベルＬ１による連続パルスが出力されないこととなる。ここで、このとき、リセット時刻ｔ_ｒｓｔのタイミングは、出力停止時間Ｔ_ｓｔの終了後に最初に出力される高周波パルスＰＯの位相θ_ｓｔに応じて決定される。すなわち、クロックパルスＰ２の位相をリセット時刻ｔ_ｒｓｔにおいてリセットすることにより、出力停止時間Ｔ_ｓｔ経過後の高周波パルスＰＯの位相が常に同位相となる。

【0030】

図６は、実施例１による高周波電源装置の出力制御方法で得られる出力波形の変形例を示すグラフである。図６に示す変形例による高周波電源装置の出力制御方法では、まず図６（ａ）に示すように、同期パルス生成機構１１０の同期パルス形成回路１１２で形成された同期パルスＰ１から、図５に示した場合と同様に、例えばパルス１周期の時刻基準であるハイレベルＬ１への立ち上がり時刻が抽出され、周期基準信号生成器１１４が当該立ち上がり時刻ごとに周期基準信号Ｓ_Ｓを発信する。そして、出力レベル設定機構１２０では、時間Ｔ_Ｌ１の区間では第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１が発信され、時間Ｔ_Ｌ２の区間では第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２が発振機構１３０に発信される。

【0031】

続いて、図５に示した場合と同様に、発振機構１３０の発振増幅器１３４において、受信した第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１あるいは第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２に応じて、クロックパルスＰ２の振幅値が増幅される。そして、図６（ｂ）に示すようなクロックパルスＰ２の平均高さがハイレベルＬ１となる連続パルスと、図６（ｃ）に示すようなクロックパルスＰ２の平均高さがローレベルＬ２となる連続パルスが出力される。

【0032】

ここで、図６（ｄ）に示すように、計時機構１１６から出力停止時間Ｔ_ｓｔとなる出力停止信号Ｓ_Ｔが発信されると、図５に示した場合と同様に、出力停止時間Ｔ_ｓｔの期間中の任意の時刻ｔ_ｒｓｔ（この時刻を「リセット時刻ｔ_ｒｓｔ」と定義する）において、クロックパルス生成器１３２から生成されるクロックパルスＰ２がリセットされる。そして、出力レベル設定機構１２０において、出力停止信号Ｓ_Ｔを受信している間は第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１を発信しないように構成されているため、同期パルスＰ１の生成から時間変化に伴い連続的に実行されると、図６（ｅ）に示すように、発振機構１３０が周期基準信号Ｓ_Ｓを受信した時刻から高周波パルスＰＯの出力が開始され、時間Ｔ_Ｌ１の区間ではハイレベルＬ１の連続パルスが出力される。同様に、時間Ｔ_Ｌ２の区間ではローレベルＬ２の連続パルスが出力される。

【0033】

このとき、図６に示す変形例では、リセット時刻ｔ_ｒｓｔのタイミングが、出力停止時間Ｔ_ｓｔの終了後に最初に出力される高周波パルスＰＯの位相θ_ｓｔが常に位相０となるように設定される。これにより、クロックパルスＰ２の位相をリセット時刻ｔ_ｒｓｔにおいてリセットすることにより、出力停止時間Ｔ_ｓｔ経過後の高周波パルスＰＯの位相が常に位相０となるように安定して出力可能となるが、一方で、図６（ｅ）に示すように、出力位相を位相０に揃えるための待機時間αだけ出力が遅れることになる。

【0034】

上記のような構成を備えることにより、実施例１による高周波電源装置及びその出力制御方法は、同期パルスＰ１に基づく周期基準信号Ｓ_Ｓ、第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１、第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２及びクロックパルスＰ２を受信して、これらの信号に基づいて高周波パルスＰＯを形成する際に、周期基準信号Ｓ_Ｓに基づいて計時される出力停止時間Ｔ_ｓｔをクロックパルスＰ２のクロック周期の整数倍となるように設定し、出力停止信号Ｓ_Ｔを受信している間は、出力レベル設定機構が第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１又は第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２の発信を停止するように構成したため、同期パルスとクロックパルスとを別々に生成する構造であっても、出力される高周波パルスの位相を常に揃えることが可能となる。

【0035】

＜実施例２＞
図７は、実施例２による高周波電源装置の概要を示すブロック図である。ここで、実施例２による高周波電源装置２００において、実施例１と同一あるいは同様の構成を備えるものについては、実施例１と同一の符号を付して再度の説明を省略する。

【0036】

図７に示すように、実施例２による高周波電源装置２００は、同期パルス生成機構１１０と、出力レベル設定機構１２０と、発振機構１３０と、を備える。実施例２による高周波電源装置２００においては、出力レベル設定機構１２０から発振機構１３０にレベル０信号Ｓ_Ｌ０を発信する点で、実施例１による高周波電源装置１００と異なる。

【0037】

図８は、実施例２による出力レベル設定機構の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図８に示すように、実施例２による出力レベル設定機構１２０は、出力停止信号Ｓ_Ｔ及び同期パルスＰ１を受信し、同期パルスＰ１の振幅値（出力レベル）に応じて第１レベル設定指令Ｓ_１又は第２レベル設定指令Ｓ_２を発するレベル判別部１２２と、出力停止信号Ｓ_Ｔ並びに第１レベル設定指令Ｓ_１及び第２レベル設定指令Ｓ_２を受けてレベル設定信号（レベル０信号Ｓ_Ｌ０、第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１及び第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２）を生成するレベル設定信号生成部１２４と、を含む。そして、レベル設定信号生成部１２４は、出力停止信号ＳＴに基づいてレベル０信号Ｓ_Ｌ０を生成するレベル０信号生成器２２３と、実施例１と同様の第１レベル設定信号生成器１２６及び第２レベル設定信号生成器１２８と、をさらに含む。

【0038】

レベル判別部１２２は、実施例１の場合と同様に、同期パルス形成回路１１２からの同期パルスＰ１を受信して、当該同期パルスＰ１の出力レベルがどのレベルにあるかに応じて、同期パルスＰ１がハイレベルＬ１の間は第１レベル設定指令Ｓ_１を発信し、同期パルスＰ１がローレベルＬ２に切り替わると第２レベル設定指令Ｓ_２を発信する。

【0039】

レベル０信号生成器２２３は、レベル設定信号生成部１２４が出力停止信号Ｓ_Ｔを受信している間に起動し、当該出力停止信号Ｓ_Ｔを受信している間に高周波パルスＰＯの振幅値を０とするレベル０信号Ｓ_Ｌ０を発信するように構成されている。一方、第１レベル設定信号生成器１２６及び第２レベル設定信号生成器１２８は、実施例１の場合と同様に、レベル判別部１２２からの第１レベル設定指令Ｓ_１又は第２レベル設定指令Ｓ_２を受信すると、発振機構１３０に第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１又は第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２を発信するように構成されている。これにより、レベル設定信号生成部１２４は、同期パルス生成機構１１０から出力停止信号Ｓ_Ｔを受信している間は、レベル０信号Ｓ_Ｌ０のみを発振機構１３０に出力し、第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１あるいは第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２は出力しない。

【0040】

図９は、実施例２による発振機構の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図９に示すように、実施例２による発振機構１３０は、クロックパルス生成器１３２と、同期パルス生成機構１１０からの周期基準信号Ｓ_Ｓ、出力レベル設定機構１２０からのレベル０信号Ｓ_Ｌ０、第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１及び第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２、並びに上記クロックパルスＰ２を受信して、これらの信号に基づいて高周波パルスＰＯを形成する発振増幅器２３４と、を含む。

【0041】

実施例２における発振増幅器２３４は、周期基準信号Ｓ_Ｓに基づいて高周波パルスＰＯの発振タイミングを決定するとともに、レベル０信号Ｓ_Ｌ０を受信中は、高周波パルスＰＯの振幅値を０とする。一方、第１レベル設定信号Ｓ_Ｌ１及び第２レベル設定信号Ｓ_Ｌ２を受信中には、これらの信号に基づいてクロックパルスＰ２の振幅値をハイレベルＬ１又はローレベルＬ２に増幅することにより、高周波パルスＰＯを生成する。

【0042】

図１０は、実施例２による高周波電源装置の出力制御方法で得られる出力波形の一例を示すグラフである。実施例２による高周波電源装置の出力制御方法では、図１０（ａ）～図１０（ｄ）に示す同期パルスＰ１及び出力停止信号Ｓ_Ｔと、高周波パルスＰＯのハイレベルＬ１及びローレベルＬ２に関する振幅値の増幅との関係については、実施例１の場合と同様であるため、再度の説明は省略する。

【0043】

一方、実施例２による高周波電源装置の出力制御方法においては、出力停止信号ＳＴが出力されている間には、出力レベル設定機構が出力レベルを０とするレベル０信号Ｓ_Ｌ０を発振機構に出力するよう制御するため、図９（ｅ）に示すように、直前の高周波パルスＰＯの出力区間（時間Ｔ_Ｌ２）の終端において、出力レベルの切り替え（スイッチング）による見かけ上のはね返りパルス（ダンピングパルスＰ_Ｄ）が発生したとしても、実際の出力においては振幅値０として誤ったパルス出力を抑制した制御を行うことができる。

【0044】

なお、上記した実施の形態及びこれらの変形例における記述は、本発明に係る高周波電源装置及びその出力制御方法の一例であって、本発明は各実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形を行うことが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

【0045】

例えば、上記した実施例１及び２では、ハイレベルＬ１の出力当初に出力停止時間Ｔ_ｓｔを設ける場合を例示したが、当該出力停止時間Ｔ_ｓｔをローレベルＬ２の出力当初、あるいはハイレベルＬ１及びローレベルＬ２の両者の出力当初にそれぞれ設けるようにしてもよい。これにより、高周波パルスＰＯの出力時における１周期ごとの波数を一定値に維持する制御が可能となる。

【0046】

また、実施例１及び２で例示した構成は、それぞれ独立した発明の構成ではなく、互いの特徴を組み合わせて１つの高周波電源装置として適用してもよい。

【符号の説明】

【0047】

１０ 対象装置
１００、２００、３００ 高周波電源装置
１１０ 同期パルス生成機構
１１２ 同期パルス形成回路
１１４ 周期基準信号生成器
１１６ 計時機構
１２０ 出力レベル設定機構
１２２ レベル判別部
１２４ レベル設定信号生成部
１２６ 第１レベル設定信号生成器
１２８ 第２レベル設定信号生成器
１３０ 発振機構
１３２ クロックパルス生成器
１３４、２３４ 発振増幅器
２２３ レベル０信号生成器
ＰＯ 高周波パルス
Ｐ１ 同期パルス
Ｐ２ クロックパルス
Ｓ_Ｓ 周期基準信号
Ｓ_Ｔ 出力停止信号
Ｓ_Ｌ０ レベル０信号
Ｓ_Ｌ１ 第１レベル設定信号
Ｓ_Ｌ２ 第２レベル設定信号
Ｔ_ｓｔ 出力停止時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】