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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-06-13
(54)【発明の名称】適応的電荷中和の装置
(51)【国際特許分類】
H05F 3/04 20060101AFI20240606BHJP
【ＦＩ】
H05F3/04 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023574419
(86)(22)【出願日】2022-06-03
(85)【翻訳文提出日】2024-01-22
(86)【国際出願番号】 US2022032101
(87)【国際公開番号】W WO2022256615
(87)【国際公開日】2022-12-08
(31)【優先権主張番号】63/197,213
(32)【優先日】2021-06-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/831,036
(32)【優先日】2022-06-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】591203428
【氏名又は名称】イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(74)【代理人】
【識別番号】100211177
【弁理士】
【氏名又は名称】赤木 啓二
(74)【代理人】
【識別番号】100202740
【弁理士】
【氏名又は名称】増山 樹
(72)【発明者】
【氏名】スティーブン ヘイマン
(72)【発明者】
【氏名】エドワード アンソニー オルディンスキ
(72)【発明者】
【氏名】ジョーセフ カッシオ
(72)【発明者】
【氏名】フアン ゲルレロ
【テーマコード（参考）】
5G067
【Ｆターム（参考）】
5G067AA42
5G067DA18
5G067DA19
(57)【要約】
一例示の電荷中和の装置は、第１のエミッターノズルと、高周波交流（ＡＣ）信号を第１のエミッターノズルに供給するように構成される電源と、制御回路部とを備え、制御回路部は、極性信号を電源に提供してＤＣオフセット信号を生成することであって、高周波ＡＣ信号とＤＣオフセット信号との合成体により、電源は、陽イオン生成パルス又は陰イオン生成パルスを出力することと、電源に陽イオン生成期間及び陰イオン生成期間を提供させるように極性信号を制御することと、第１のエミッターノズルの出力におけるバランス電圧を決定することと、バランス電圧に基づいて、陽イオン生成期間と陰イオン生成期間との相対持続時間を調整するように極性信号を制御することとを行うように構成される。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電荷中和の装置であって、第１のエミッターノズルと、
高周波交流（ＡＣ）信号を前記第１のエミッターノズルに供給するように構成される電源と、
制御回路部と、を備え、
前記制御回路部は、
極性信号を前記電源に提供してＤＣオフセット信号を生成することであって、前記高周波ＡＣ信号と前記ＤＣオフセット信号との合成体により、前記電源は、陽イオン生成パルス又は陰イオン生成パルスを出力することと、
前記電源に陽イオン生成期間及び陰イオン生成期間を提供させるように前記極性信号を制御することと、
前記第１のエミッターノズルの出力におけるバランス電圧を決定することと、
前記バランス電圧に基づいて、前記陽イオン生成期間と前記陰イオン生成期間との相対持続時間を調整するように前記極性信号を制御することと、を行うように構成される、装置。
【請求項2】
前記高周波ＡＣ信号と前記ＤＣオフセット信号との前記合成体は、前記第１のエミッターノズルのコロナ生成閾値電圧よりも高いピーク電圧を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記高周波ＡＣ信号と前記ＤＣオフセット信号との前記合成体により、前記第１のエミッターノズルの電圧は、高周波ＡＣサイクルごとに陽極コロナ生成閾値電圧又は陰極コロナ生成閾値電圧のうちの一方のみを超える、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記制御回路部は、アンテナからのフィードバック信号に基づいて前記バランス電圧を決定するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記アンテナは、イオン化ターゲットに隣接して位置決めされる、請求項４に記載の装置。
【請求項6】
前記制御回路部は、閉ループコントローラーからのフィードバック信号に基づいて前記バランス電圧を決定するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記電源は、前記高周波ＡＣ信号と前記ＤＣオフセット信号との前記合成体に基づいて得られた信号を前記第１のエミッターノズルに印加し、前記得られた信号により、前記第１のエミッターノズルの電圧は、陽極コロナ生成閾値電圧又は陰極コロナ生成閾値電圧を超える、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
前記制御回路部が、前記電源において前記ＤＣオフセットを生成しないように前記極性信号を制御するとき、前記高周波ＡＣ信号は、前記陽極コロナ生成閾値電圧又は陰極コロナ生成閾値電圧のいずれも超えない、請求項７に記載の装置。
【請求項9】
エミッター尖端は、シリコンベース又はチタンベースである、請求項１に記載の装置。
【請求項10】
前記第１のエミッターノズルを含む複数のエミッターノズルを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項11】
前記制御回路部は、前記陽イオン生成パルス又は前記陰イオン生成パルスのデューティサイクルを制御するために、前記バランス電圧に基づいて前記極性信号を変調するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項12】
前記制御回路部は、アンテナからのフィードバック信号に基づいて前記バランス電圧を決定するように構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項13】
前記第１のエミッターノズルは、ステンレス鋼スリーブ内に保持されるエミッター尖端を備え、前記電源は、前記スリーブに対して、前記高周波ＡＣ信号と前記ＤＣオフセット信号との前記合成体を前記エミッター尖端に印加するように構成される、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、包括的には、イオン化に関し、より詳細には、適応的電荷中和の方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電荷中和装置のイオンエミッターは、陽イオン及び陰イオンの両方を生成して、周囲の空気又はガス媒体内に供給する。ガスイオンを生成するために、印加される電圧の振幅は、イオン化セルとして配置される少なくとも２つの電極間のコロナ放電を生み出すように十分に高くなければならない。イオン化セルにおいて、少なくとも１つの電極がイオンエミッターであり、もう１つは基準電極とすることができる。
【発明の概要】
【0003】
適応的電荷中和の方法及び装置が、特許請求の範囲においてより完全に記載されるように、実質的に、図面のうちの少なくとも１つによって示され、これに関連して説明されるように開示される。
【0004】
本開示のこれらの特徴、態様、及び利点並びに他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明が添付図面を参照して読まれるとより良好に理解され、図面を通して同様の参照符号は同様の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】本開示の態様に係る、バランス電圧フィードバックに基づいてイオン化出力を制御するように構成される一例示のＡＣ電荷中和システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
図面は、必ずしも正確な縮尺ではない。適切な場合は、同様の又は同一の参照番号を使用して、同様の又は同一の構成要素を指す。
【0007】
イオナイザー、又は電荷中和装置は、陽イオン及び／又は陰イオンを放出して、製造施設等の中の表面又は基板上に存在し得る静電気を放電する。開示される例示の電荷中和の方法及び装置は、クラス１クリーンルーム生産環境において使用することができ、半導体チップ製造に特に有用である。
【0008】
従来の電荷中和装置は、所定のバランスの陽イオン及び陰イオンを放出し、所定のバランスは、ソフトウェア及び／又は入力デバイスを介してオペレーターによって調整することができる。しかしながら、従来の電荷中和装置は、所定のバランスが、動作中にターゲットに存在する電荷に対して適切であるかどうかを正確に判定するためのフィードバック機構を欠いている。
【0009】
開示される例示の電荷中和の方法及び装置は、バランス電圧フィードバックに基づいて出力イオンバランスを適応させる。本明細書に開示される例示の電荷中和の方法及び装置は、陽イオン及び陰イオンの生成を制御するように、ＤＣオフセット信号を使用して高電圧高周波ＡＣ信号を変調する。出力イオンバランスを適応させることにより、ターゲットにおいて得られるバランス電圧の精度を高めるために、開示される例示の電荷中和の方法及び装置は、高電圧高周波ＡＣ信号の変調を適応させるようにＤＣオフセット信号のデューティサイクルを増減させる。開示される例示の電荷中和の方法及び装置は、従来の電荷中和装置と比べて、バランス電圧をより正確にし、スイング電圧を実質的に低減することが可能である。いくつかの開示される電荷中和の方法及び装置は、＋／－５Ｖのスイング電圧を達成し、半導体製造等、電圧の影響及び電荷の影響を受けやすい用途に対して大幅な利点を有する。
【0010】
本明細書において使用される場合、閾値電圧を「超える」ことは、正の方向（例えば、閾値よりも正）又は負の方向（例えば、閾値よりも負）において生じ得る。
【0011】
本明細書において使用される場合、「バランス電圧」は、エミッターによるイオン化が生む正味電圧を指す。
【0012】
「イオン化」及び「電荷中和」という用語は、本明細書において区別なく使用される。
【0013】
開示される例示の電荷中和の装置は、第１のエミッターノズルと、高周波交流（ＡＣ）信号を第１のエミッターノズルに供給するように構成される電源と、制御回路部とを備え、制御回路部は、極性信号を電源に提供してＤＣオフセット信号を生成することであって、高周波ＡＣ信号とＤＣオフセット信号との合成体により、電源は、陽イオン生成パルス又は陰イオン生成パルスを出力することと、電源に陽イオン生成期間及び陰イオン生成期間を提供させるように極性信号を制御することと、第１のエミッターノズルの出力におけるバランス電圧を決定することと、バランス電圧に基づいて、陽イオン生成期間と陰イオン生成期間との相対持続時間を調整するように極性信号を制御することとを行うように構成される。
【0014】
いくつかの例示の装置において、高周波ＡＣ信号とＤＣオフセット信号との合成体は、第１のエミッターノズルのコロナ生成閾値電圧よりも高いピーク電圧を有する。いくつかの例示の装置において、高周波ＡＣ信号とＤＣオフセット信号との合成体により、第１のエミッターノズルの電圧は、高周波ＡＣサイクルごとに陽極コロナ生成閾値電圧又は陰極コロナ生成閾値電圧のうちの一方のみを超える。
【0015】
いくつかの例示の装置において、制御回路部は、アンテナからのフィードバック信号に基づいてバランス電圧を決定するように構成される。いくつかの例示の装置において、アンテナは、イオン化ターゲットに隣接して位置決めされる。いくつかの例示の装置において、制御回路部は、閉ループコントローラーからのフィードバック信号に基づいてバランス電圧を決定するように構成される。
【0016】
いくつかの例示の装置において、電源は、高周波ＡＣ信号とＤＣオフセット信号との合成体に基づいて得られた信号を第１のエミッターノズルに印加し、得られた信号により、第１のエミッターノズルの電圧は、陽極コロナ生成閾値電圧又は陰極コロナ生成閾値電圧を超える。いくつかの例示の装置において、制御回路部が、電源においてＤＣオフセットを生成しないように極性信号を制御するとき、高周波ＡＣ信号は、陽極コロナ生成閾値電圧又は陰極コロナ生成閾値電圧のいずれも超えない。
【0017】
いくつかの例示の装置において、エミッター尖端は、シリコンベース又はチタンベースである。いくつかの例示の装置は、第１のエミッターノズルを含む複数のエミッターノズルを備える。いくつかの例示の装置において、制御回路部は、陽イオン生成パルス又は陰イオン生成パルスのデューティサイクルを制御するために、バランス電圧に基づいて極性信号を変調するように構成される。いくつかの例示の装置において、制御回路部は、アンテナからのフィードバック信号に基づいてバランス電圧を決定するように構成される。いくつかの例示の装置において、第１のエミッターノズルは、ステンレス鋼スリーブ内に保持されるエミッター尖端を備え、電源は、スリーブに対して、高周波ＡＣ信号とＤＣオフセット信号との合成体をエミッター尖端に印加するように構成される。
【0018】
図１は、バランス電圧フィードバックに基づいてイオン化出力を制御するように構成される一例示のＡＣ電荷中和システム１００を示している。例示のＡＣ電荷中和システム１００は、陽イオン及び陰イオン１０２を出力して、ターゲットデバイス又は基板１０４上の電荷を中和する。
【0019】
イオン１０２を生成するために、例示のシステム１００は、１つ以上のイオンエミッターノズル１０６を備え、イオンエミッターノズル１０６は、イオン１０２の生成のために高電圧高周波ＡＣ信号を提供する１つ以上の電源に結合される。システム１００は、イオン１０２をターゲットデバイス又は基板１０４の所望の領域又はサイズに分散させるために任意の数のエミッターノズル１０６を備えることができる。陽イオンと陰イオンとを交互に生じることによって、例示のシステム１００は、イオン１０２によるターゲットデバイス又は基板１０４の帯電を低減又は回避しながら、ターゲットデバイス又は基板１０４上に存在する静電荷を有効に中和する。
【0020】
図１のシステム１００は、陽イオン期間及び陰イオン期間を出力するようにノズル１０６の出力電圧を制御することによって、陽イオン及び陰イオンを交互に生じる。陽イオン期間と陰イオン期間との相対持続時間は、所望のバランスに基づいて制御することができる。従来の電荷中和システムとは対照的に、例示のシステム１００は、アンテナ１０８を介してバランス電圧を測定し、測定値に基づいてイオンバランスを調整することによって、＋／－５Ｖ以内のバランス電圧を達成する。例えば、システム１００は、出力バランスを調整するように陽イオン期間と陰イオン期間との相対持続時間を調整することができる。アンテナ１０８は、アンテナ１０８がシステム１００の出力を示すバランス電圧を測定するように、ターゲット１０４付近に位置決めすることができる。アンテナ１０８からのフィードバックを使用して、システム１００は、陽イオン生成期間と陰イオン生成期間との相対バランスを繰り返し（例えば、絶え間なく）調整する。
【0021】
図２は、図１のＡＣ電荷中和システム１００の一例示の実施態様のブロック図である。図２の例は、高電圧高周波（ＨＶＨＦ）電源２０２を有するインラインイオナイザー２００を備え、電源２０２は、複数のエミッター２０６を有するエミッターアセンブリ２０４にＨＶＨＦ信号を出力する。いくつかの例において、エミッター２０６は、シリコンベース又はチタンベースである。電源２０２からのＨＶＨＦ信号に基づいて、エミッター２０６は、陽イオン及び陰イオンを発生させて出力する。
【0022】
ＨＶＨＦ電源２０２は、ＤＣ－ＤＣコンバーター２０８と、ＡＣ ＨＶインバーター２１０と、ＤＣオフセット生成器２１２と、ＡＣ ＨＶ増幅器２１４とを備える。ＤＣ－ＤＣコンバーター２０８は、ＤＣ信号をインバーター２１０に出力し、インバーター２１０は、ＡＣ信号を生成する。ＤＣオフセット生成器２１２は、極性制御信号２１６、２１８に基づいてＤＣオフセット信号を選択的に生成する。正極性制御信号２１６がアクティブである場合、ＤＣオフセット生成器２１２は、正のＤＣオフセットを生成する。逆に、負極性制御信号２１８がアクティブである場合、ＤＣオフセット生成器２１２は、負のＤＣオフセットを生成する。極性制御信号２１６、２１８がいずれもアクティブでない場合、ＤＣオフセット生成器２１２は、ＤＣオフセットを生成しない。ＤＣオフセット電圧は、正負を問わず、ＡＣ ＨＶインバーター２１０によって出力されたＡＣ信号と合成され、合成信号を生成する。
【0023】
ＡＣ ＨＶ増幅器２１４は、ＤＣオフセット生成器２１２によって出力された合成信号の電圧を増幅する。
【0024】
例示のイオナイザー２００は、ＨＶＨＦ電源２０２を制御する制御回路部２２０を備える。例示の制御回路部２２０は、汎用マイクロプロセッサ、マイクロコントローラー、システムオンチップ（ＳｏＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及び／又は他の任意のタイプのデジタル及び／又はアナログ回路部を含むことができる。
【0025】
制御回路部２２０は、イオナイザー２００の動作を制御する少なくとも１つのコントローラー又はプロセッサを備える。制御回路部２２０は、システムの性能及び需要に関連する複数の入力を受信して処理する。制御回路部２２０は、１つ以上のマイクロプロセッサ、例えば、１つ以上の「汎用」マイクロプロセッサ、１つ以上の専用マイクロプロセッサ及び／又はＡＳＩＣ、及び／又は他の任意のタイプの処理デバイスを備えることができる。例えば、制御回路部２２０は、１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を備えることができる。
【0026】
例示の制御回路部２２０は、１つ以上のストレージデバイス及び１つ以上のメモリデバイスを備えることができる。ストレージデバイス（複数の場合もある）（例えば、不揮発性ストレージ）は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードドライブ、及び／又は他の任意の好適な光媒体、磁気媒体、及び／又はソリッドステートストレージ媒体、及び／又はそれらの組合せを含むことができる。ストレージデバイスは、データ（例えば、イオン化構成データ）、命令、及び／又は他の任意の適切なデータを記憶する。メモリデバイス（複数の場合もある）は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の揮発性メモリ、及び／又はリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）等の不揮発性メモリを含むことができる。メモリデバイス（複数の場合もある）及び／又はストレージデバイス（複数の場合もある）は、多様な情報を記憶することができ、様々な目的に使用することができる。例えば、メモリデバイス（複数の場合もある）及び／又はストレージデバイス（複数の場合もある）は、制御回路部２２０が実行するプロセッサ実行可能命令（例えば、ファームウェア又はソフトウェア）を記憶することができる。
【0027】
例示の制御回路部２２０は、ターゲット電圧レベル信号をＤＣ－ＤＣコンバーター２０８に出力して、ＡＣ ＨＶインバーター２１０へのＤＣ出力電圧を制御し、ＤＣオフセット生成器２１２への極性信号２１６、２１８を制御して出力を制御する。極性信号２１６、２１８を制御することによって、例示の制御回路部２２０は、エミッター２０４によって出力される陽イオン及び陰イオンのバランスを制御することができる。
【0028】
例示の制御回路部２２０は、さらに、図１のアンテナ１０８等の遠隔イオンバランスセンサーからバランス電圧入力２２２を受信する。例示の制御回路部２２０は、イオン化ターゲット付近に位置するアンテナに接続されるバランス検出器を更に備えることができ、又はバランス検出器からの入力を受信することができる。バランス検出器は、Ｓｉｍｃｏ－Ｉｏｎ（商標）Ｎｏｖｘベースの制御システム、例えば、Ｎｏｖｘ ３３５２ Ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ Ｉｏｎｉｚｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ又はＮｏｖｘ ３３６２ Ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ Ｉｏｎｉｚｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒを使用して実装することができる。他の例において、制御回路部２２０又はイオナイザー２００は、アンテナ１０８から直接フィードバック信号を受信するバランス検出器を備えることができる。
【0029】
例示の制御回路部２２０は、ＰＩＤコントローラー、及び／又は他のタイプのフィルターを実行して、アンテナ１０８を介して受信されたバランス電圧測定値をフィルタリングすることができる。いくつかの例において、バランス電圧入力２２２は、アンテナ１０８からの入力信号を受信するように構成されるアナログ－デジタルコンバーター（ＡＤＣ）回路を使用して決定され、制御回路部２２０は、１つ以上のフィルター及び／又は制御ループをバランス電圧入力２２２に適用して、極性信号２１６、２１８を制御するバランス値を調整する。制御回路部２２０は、定期的に、ＡＤＣ又は他の回路がバランス電圧入力２２２をサンプリングして送達し得るのと同じ頻度で、１つ以上のイベントタイプに応答して、及び／又は他の任意の時に、バランス電圧入力２２２を受信する。
【0030】
空気流又はガス流を発生させるために、入口を介して加圧空気源、加圧窒素源、又は加圧アルゴン源をインラインイオナイザー２００に接続することができる。他の例において、エミッターアセンブリ２０４により、周辺空気流は、イオンをエミッターアセンブリ２０４の出力に向かって搬送することができる。空気流又はガス流は、存在する場合、陽イオン及び陰イオンを同伴し、イオナイザー出口を通じてイオンをターゲット（例えば、図１のターゲット１０４）に向かって搬送する。
【0031】
図３は、ＤＣオフセット信号を介して陽イオン及び陰イオンの出力を制御する、図２の電源２０２に対する例示の入力信号を示している。例示の制御回路部２２０は、カウント信号３０２を、バランス設定点及びバランス電圧入力２２２に基づいて制御回路部２２０によって設定されるバランス値３０４と比較する。例示の制御回路部２２０は、一貫したタイミングを維持するために、制御回路部２２０のクロック信号に基づいて増量及び減量するようにカウント信号を制御することができる。カウント信号３０２がバランス値３０４よりも小さいとき、制御回路部２２０は、負極性信号２１８をアクティブにし、正極性信号２１６を非アクティブにするように制御する。逆に、カウント信号がバランス値３０４よりも大きいとき、制御回路部２２０は、負極性信号２１８を非アクティブにし、正極性信号２１６をアクティブにするように制御する。したがって、正極性信号２１６は、バランス値が減少する（例えば、測定される正のバランス値が小さくなる又は負のバランス値が大きくなる）につれて長くアクティブとなり、負極性信号２１８は、バランス値が上昇する（例えば、測定される正のバランス値が大きくなる又は負のバランス値が小さくなる）につれて長くアクティブとなる。いくつかの例において、制御回路部２２０は、電源２０２を制御するパルス信号３０６を更に実装することができる。例えば、パルス信号３０６を使用して、ＡＣ高周波信号をオンオフするようにＡＣ ＨＶインバーター２１０の出力を制御することができる。極性信号２１６、２１８が所与の時点にアクティブであり得る間、パルス信号３０６のロー値（例えば、オフ）により、パルス信号３０６がハイ値（例えば、オン）に変更されるまで、電源２０２の出力がオフになる。パルス信号３０６を使用することで、減衰時間要件及びスイング電圧要件の両方の達成が困難であるいくつかのタイプの用途において、減衰時間に大きく影響することなくイオン化スイング電圧を低減することができる。加えて又は代替的に、パルス信号３０６を使用してイオン再結合を抑制することができる。
【0032】
図３の例において、パルス信号３０６は、制御回路部２２０のクロック信号に基づいて制御することができる特定の期間及びデューティサイクルを有する。しかしながら、他の例において、パルス信号３０６の期間及び／又はデューティサイクルは、特定のイオン化率を達成するため等、所望に応じて調整することができる。
【0033】
いくつかの例において、制御回路部２２０は、バランス値３０４が上限値又は下限値に達する及び／又はこれを維持する場合、警告又はアラートを出力することができる。そのような場合、バランス電圧測定値に誤差があり得る、及び／又はイオナイザー２００は、用途に対して十分なイオン化を提供することができない。
【0034】
図４Ａは、パルス出力（例えば、図３のパルス信号３０６）がオフにされた状態の、陽イオン及び陰イオンを出力してバランス電圧を制御する、図２の電源２０２からエミッター２０６への一例示の出力信号４００を示している。図４Ｂは、高周波を示す出力信号４００の一部のより詳細な図を示している。図４Ａの例において、出力信号４００は、定義されたエミッター期間４０２を有し、エミッター期間４０２は、負の部分４０４と、正の部分４０６と、１つ以上のオフ部分４０８とを含む。オフ部分４０８は、電源２０２がスイッチングを行うのに十分な時間を提供するために、順番式の負の部分と正の部分との間、エミッター期間４０２の開始時、及び／又はエミッター期間４０２の終了時に生じる１つ以上の所定の期間を含むことができる。
【0035】
負の部分４０４の間、負極性信号２１８がアクティブであり、エミッター２０６は、陰イオンを生成してターゲット１０４に向かって発射する。正の部分４０６の間、正極性信号２１６がアクティブであり、エミッター２０６は、陽イオンを生成してターゲット１０４に向かって発射する。オフ部分４０８の間、極性信号２１６、２１８がいずれもアクティブでなく、エミッター２０６は、陰イオンを生成しない。なぜなら、電源２０２から生成される出力信号４００は、正閾値電圧４１０も負閾値電圧４１２も超えるのに十分でないからである。正の部分４０６及び／又は負の部分４０４は、エミッター期間４０２に対するそれぞれのデューティサイクルを有することができる。
【0036】
バランス電圧入力２２２に応答して、例示の制御回路部２２０は、図３のバランス信号３０４を調整することによって負の部分４０４及び／又は正の部分４０６のデューティサイクルを調整することができ、これにより、極性信号２１６、２１８を調整する。
【0037】
制御回路部２２０は、負の部分４０４及び／又は正の部分４０６の対応する持続時間を決定することによって、バランス値３０４の変化に応答することができる。
【0038】
図５Ａは、パルス出力（例えば、図３のパルス信号３０６）がオンにされた状態の、陽イオン及び陰イオンを出力してバランス電圧を制御する、図２の電源２０２からエミッター２０６への一例示の出力信号５００を示している。図５Ｂは、高周波を示す出力信号５００の一部のより詳細な図を示している。例示の出力信号５００は、図４Ａの出力信号４００と同様であるが、ただし、エミッター２０４へのＨＶ出力信号がパルス信号３０６に基づいてオフにされている。
【0039】
【0040】
ブロック６０２において、例示のＨＶＨＦ電源２０２は、高電圧高周波ＡＣ信号を生成する。例えば、ＤＣ－ＤＣコンバーター２０８及びＡＣ高電圧インバーター２１０は、高電圧高周波ＡＣ信号を生成する。ブロック６０４において、制御回路部２２０は、所望のイオン出力バランスに基づいてバランス値を設定する。例えば、制御回路部２２０は、負の部分４０４及び／又は正の部分４０６を制御するバランス入力に基づいて初期バランス値３０４を設定することができる。
【0041】
ブロック６０６において、制御回路部２２０は、バランス値３０４に基づいて陽イオンデューティサイクル（例えば、エミッター期間４０２の正の部分４０６）及び陰イオンデューティサイクル（例えば、エミッター期間４０２の負の部分４０４）を決定する。例えば、制御回路部２２０は、（所定の範囲内の）バランス値３０４及び所定のオフ時間４０８に基づいて陽イオンデューティサイクル及び陰イオンデューティサイクルを計算することができる。いくつかの他の例において、制御回路部２２０は、陽イオンデューティサイクル及び陰イオンデューティサイクルを計算せず、代わりに、カウント信号３０２とのバランス値３０４の比較に基づいて（例えば、リアルタイムに）極性信号を制御する。
【0042】
ブロック６０８において、制御回路部２２０は、陽イオンデューティサイクル及び陰イオンデューティサイクルに基づいて、電源２０２によるイオン出力を制御する。ブロック６０８を実施する一例示の方法が図７を参照して以下に開示される。
【0043】
ブロック６１０において、制御回路部２２０は、バランス電圧を測定する。例えば、制御回路部２２０は、バランス電圧を示すバランス電圧入力２２２を受信することができる。ブロック６１２において、制御回路部２２０は、測定されたバランス電圧及びバランス設定点に基づいてバランス値３０４を更新する。例えば、制御回路部２２０は、測定されたバランス電圧及びバランス設定点をＰＩＤコントローラーに適用してバランス値３０４を調整することができる。ＰＩＤコントローラー、又は他の制御ループは、測定されたバランス電圧とバランス設定点との間の差に基づいて、指令バランス値３０４を調整する。
【0044】
バランス値を更新した（ブロック６１２）後、制御はブロック６０６に戻り、陽イオンデューティサイクル及び陰イオンデューティサイクルの更新と、エミッター２０６へのＨＶＨＦ信号の出力とを続ける。
【0045】
図７は、図２の電源２０２等のイオナイザー電源によるイオン出力を制御する一例示の方法７００を示すフローチャートである。例示の方法７００を図２の制御回路部２２０によって行って、図６のブロック６０８を実施することができる。方法７００を行う前、例示の制御回路部２２０は、バランス信号３０４に基づいて陽イオンデューティサイクル及び陰イオンデューティサイクルを決定済である。
【0046】
ブロック７０２において、制御回路部２２０は、陽イオンデューティサイクルに基づいて正極性制御信号２１６を生成して、（例えば、ＤＣオフセット生成器２１２の）ＤＣオフセットを制御する。例えば、制御回路部２２０は、陽イオンデューティサイクルの持続時間にわたって、正極性制御信号２１６をアクティブ（例えば、オン）に、負極性制御信号２１８を非アクティブ（例えば、オフ）に保持することができる。
【0047】
ブロック７０４において、ＤＣオフセット生成器２１２は、（例えば、ＡＣ ＨＶインバーター２１０からの）高電圧高周波ＡＣ信号をＤＣオフセットと合成して、イオン出力バランスを制御する。例えば、ＤＣオフセット生成器２１２は、高電圧高周波ＡＣ信号を、正極性制御信号２１６に基づいて生成されたＤＣオフセットと合成する。例えば、ＡＣ ＨＶ増幅器２１４は、エミッター２０６に出力される合成ＤＣオフセット及びＡＣ ＨＶＨＦ信号を増幅する。
【0048】
ブロック７０６において、電源２０２は、合成信号を出力して、陽イオンデューティサイクルの持続時間にわたって陽イオンを生成する。例えば、ＤＣオフセット生成器２１２が正極性信号２１６に基づいて正のＤＣオフセットを生成する間、エミッター２０６は陽イオンを生成する。
【0049】
陽イオンデューティサイクル（例えば、ブロック７０２～７０６）に続いて、ブロック７０８において、制御回路部２２０は、陰イオンデューティサイクルに基づいて負極性制御信号２１６を生成して、（例えば、ＤＣオフセット生成器２１２の）ＤＣオフセットを制御する。例えば、制御回路部２２０は、陰イオンデューティサイクルの持続時間にわたって、負極性制御信号２１８をアクティブ（例えば、オン）に、正極性制御信号２１６を非アクティブ（例えば、オフ）に保持することができる。
【0050】
ブロック７１０において、ＤＣオフセット生成器２１２は、（例えば、ＡＣ ＨＶインバーター２１０からの）高電圧高周波ＡＣ信号をＤＣオフセットと合成して、イオン出力バランスを制御する。例えば、ＤＣオフセット生成器２１２は、高電圧高周波ＡＣ信号を、負極性制御信号２１８に基づいて生成されたＤＣオフセットと合成する。例えば、ＡＣ ＨＶ増幅器２１４は、エミッター２０６に出力される合成ＤＣオフセット及びＡＣ ＨＶＨＦ信号を増幅する。
【0051】
ブロック７１２において、電源２０２は、合成信号を出力して、陰イオンデューティサイクルの持続時間にわたって陰イオンを生成する。例えば、ＤＣオフセット生成器２１２が負極性信号２１８に基づいて負のＤＣオフセットを生成する間、エミッター２０６は陰イオンを生成する。
【0052】
陽イオンデューティサイクル及び陰イオンデューティサイクルは、オフ期間（例えば、オフ期間４０８）によって分離することができ、及び／又は図３のパルス信号３０６に基づく周期パルスによって中断することができる。
【0053】
本方法及びシステムは、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はハードウェア及びソフトウェアの組合せで実現することができる。本方法及び／又はシステムは、少なくとも１つのコンピューティングシステムにおいて集中的に、又はいくつかの相互接続されたコンピューティングシステムにわたって異なる要素が分散される分散的に、実現することができる。本明細書に記載した方法を実行するように適合された任意の種類のコンピューティングシステム又は他の装置が適している。ハードウェア及びソフトウェアの典型的な組合せは、汎用コンピューティングシステムを、ロードされ実行されるとコンピューティングシステムを本明細書に記載した方法を実行するように制御するプログラム又は他のコードとともに、含むことができる。別の典型的な実施態様は、特定用途向け集積回路又はチップを含むことができる。いくつかの実施態様は、非一時的機械可読（例えば、コンピューター可読）媒体（例えば、フラッシュドライブ、光ディスク、磁気記憶ディスク等）を含むことができ、そうした非一時的機械可読媒体は、機械によって実行可能なコードの１つ以上のラインを記憶し、それにより、機械に、本明細書に記載したようなプロセスを実施させる。本明細書において使用される場合、「非一時的機械可読媒体」という用語は、全てのタイプの機械可読記憶媒体を含み、伝播信号を排除するように定義される。
【0054】
本明細書において使用される場合、「回路」及び「回路部」という用語は、物理的な電子構成要素（すなわち、ハードウェア）と、ハードウェアを構成することができ、ハードウェアが実行することができ、及び／又は他の方法でハードウェアに関連付けることができる、任意のソフトウェア及び／又はファームウェア（「コード」）とを指す。本明細書において使用される場合、例えば特定のプロセッサ及びメモリは、コードの第１の１つ以上のラインを実行しているとき、第１の「回路」を含むことができ、コードの第２の１つ以上のラインを実行しているとき、第２の「回路」を含むことができる。本明細書において使用される場合、「及び／又は」は、「及び／又は」によって連結されるリストにおける項目のうちの任意の１つ以上の項目を意味する。一例として、「ｘ及び／又はｙ」は、３つの要素の組｛（ｘ），（ｙ），（ｘ，ｙ）｝のうちの任意の要素を意味する。言い換えれば、「ｘ及び／又はｙ」は、「ｘ及びｙのうちの一方又は両方」を意味する。別の例として、「ｘ、ｙ及び／又はｚ」は、７つの要素の組｛（ｘ），（ｙ），（ｚ），（ｘ，ｙ），（ｘ，ｚ），（ｙ，ｚ），（ｘ，ｙ，ｚ）｝のうちの任意の要素を意味する。言い換えれば、「ｘ、ｙ及び／又はｚ」は、「ｘ、ｙ及びｚのうちの１つ以上」を意味する。本明細書において使用される場合、「例示的な」という用語は、非限定的な例、事例又は例証としての役割を果たすことを意味する。本明細書において使用される場合、「例えば」という用語は、１つ以上の非限定的な例、事例又は例証のリストを開始する。本明細書において使用される場合、回路部は、或る機能を実施するために必要なハードウェア及びコード（いずれかが必要である場合）を含む場合はいつでも、その機能の実施が（例えば、ユーザーが構成可能な設定、工場トリム等により）無効にされる又は有効にされていないか否かにかかわらず、回路部はその機能を実行するように「動作可能」である。
【0055】
本方法及び／又はシステムを、或る特定の実施態様を参照して記載してきたが、当業者であれば、本方法及び／又はシステムの範囲から逸脱することなく、種々の変更を行うことができること及び均等物に置き換えることができることを理解するであろう。例えば、開示した例のブロック及び／又は構成要素を、組み合わせ、分割し、再配置し、及び／又は他の方法で変更することができる。加えて、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の教示に対して特定の状況又は材料を適合させるように多くの改変を行うことができる。したがって、本方法及び／又はシステムは、開示されている特定の実施態様に限定されない。代わりに、本方法及び／又はシステムは、字義どおりにでも均等論のもとにおいても、添付の特許請求の範囲内に入る全ての実施態様を含む。
【図1】
【図2-1】
【図2-2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】