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公開番号2025171353
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2024076572
出願日2024-05-09
発明の名称パルス電源装置
出願人株式会社京三製作所
代理人あいわ弁理士法人
主分類H02M 3/155 20060101AFI20251113BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電流源を用いることなく負の電圧勾配を得ることができる勾配電源を備えたパルス電源装置を提供する。
【解決手段】
本発明のパルス電源装置は、一定電圧の直流電圧とランプ波形電圧とを重畳することにより所定の電圧勾配を有した台形波形を有したパルスを生成する。パルス電源装置は、接地電位から所定の電圧変化率dv/dtで直線状に時間変化する電圧勾配を有した電圧であるランプ波形電圧をインバータ制御で生成するとともに、直流電圧とランプ波形電圧とを重畳して台形波形電圧を生成し、台形波形電圧からパルス波形を生成し、電流源を用いることなく電圧勾配を有したパルスを生成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流電圧の第１電圧を生成する第１直流電源と、
台形波形電圧を生成する勾配電源と、
接地電位と前記勾配電源の台形波形電圧との切り替えによりパルス波形を生成し、前記パルス波形を所定周期で繰り返してパルスを出力するスイッチ部と、
を備え、
前記勾配電源は、インバータ制御により接地電位から所定の電圧変化率ｄｖ／ｄｔで直線状に時間変化するランプ波形電圧を生成し、当該ランプ波形電圧と前記第１電圧とを重畳し、前記第１電圧から所定の電圧変化率ｄｖ／ｄｔで直線状に電圧が時間変化する台形波形電圧を生成する、
パルス電源装置。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記勾配電源は、
第２直流電源と、
前記第２直流電源の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、
前記第１直流電源の出力と前記整流回路の出力とを重畳する電圧重畳回路と、
を備え、
前記インバータ回路は、直流交流電圧変換において交流電圧の電圧変化率ｄｖ／ｄｔを調整し、
前記整流回路は、前記インバータ回路の出力を整流し、接地電位から直線状に時間変化するランプ波形電圧を生成し、
前記電圧重畳回路は、前記第１直流電源の出力の前記第１電圧と前記整流回路の出力のランプ波形電圧とを電圧重畳して、前記第１直流電源の前記第１電圧から所定の電圧変化率ｄｖ／ｄｔで直線状に時間変化する台形波形電圧を生成する、
請求項１に記載のパルス電源装置。
【請求項３】
前記電圧重畳回路は、前記整流回路に設けられ、
前記第１直流電源の出力端は、前記整流回路の一方の出力端に接続される、
請求項２に記載のパルス電源装置。
【請求項４】
前記インバータ回路と前記整流回路との間に変圧器を備え、
前記電圧重畳回路は前記変圧器に設けられ、
前記第１直流電源の出力端は、前記変圧器の二次側の一方の端部に接続される、
請求項２に記載のパルス電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の傾斜で電圧が直線的に変化する勾配波形を含むパルス出力を生成するパルス電源装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
パルス電源装置が生成するパルス出力は、成膜処理やエッチング処理等のプラズマ処理に用いられる他、プラズマ処理に限らず種々の産業用装置に適用することができる。例えば、半導体デバイスのエッチング処理において、導体をプラズマ処理する際に基板の表面全体にわたって実質的に均一な負電圧を生成するために、接地に対して負の電圧が基板に印加される。
【０００３】
プラズマエッチングや堆積の処理において、エッチングフェーズでの広い負のパルスと、放電フェーズでの短い正のパルスとを備えるパルス波形のバイアスが使用されることが知られている。
【０００４】
エッチングや堆積フェーズにおいて、誘電体基板へのイオン堆積効果を補償するためにパルス波形のバイアスを適用されることが知られている。パルス波形は、エッチングや堆積フェーズでの基盤電位の上昇を補償するために減少する負の電圧勾配と、放電フェーズでの電荷バイアスを維持するために電子を引き付けるための正の電圧パルスで構成される。スイッチモード電源に電流源などのイオン電流補償を組み込むことによって負の電圧勾配を生成する構成が知られている（特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第７２１４０４６号公報
特許第６１８１７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板電圧を一定電圧に維持するイオン電流を供給するには、所定の負の電圧勾配の設定が求められる。上記した従来のパルス電源装置は、負の電圧勾配とイオン電流との間は所定の関数で関係付けられていることから、負の電圧勾配を実現するために電流源などのイオン電流補償電流源が用いられる。
【０００７】
しかしながら、高抵抗を備える電流源では、分布容量の影響を受けて電流源を構成する回路の時定数が大きくなり、高速応答性が低いという課題がある。この高速応答性の課題は、高周波のパルス周波数ではより顕著となる。
【０００８】
電流源には、上記した高速応答性の課題の他に考慮すべき点がある。一般に、電流源は内部抵抗や温度変動の影響を受けるため温度補償やフィードバック補償が必要となり、パルス電源装置の構成要素のコストが上昇する要因となる。上記したように、電流源を用いた高周波のパルスを出力するパルス電源装置では、電流源を用いることによる高速応答性やコスト等の課題がある。
【０００９】
本発明は、上記した従来の課題を解決し、電流源を用いることなく負の電圧勾配を得ることができる勾配電源を備えたパルス電源装置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】
【００１０】
本発明のパルス電源装置は、一定電圧の直流電圧とランプ波形電圧とを重畳することにより所定の電圧勾配を有した台形波形のパルスを生成する。ランプ波形電圧は接地電位から所定の電圧変化率ｄｖ／ｄｔで直線状に時間変化する電圧勾配を有した電圧である。本発明のパルス電源装置は、このランプ波形電圧をインバータ制御で生成し、直流電圧とランプ波形電圧とを重畳して台形波形電圧を生成し、台形波形電圧からパルス波形を生成することにより、電流源を用いることなく電圧勾配を有したパルスを生成する。
（【００１１】以降は省略されています）

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