JP2000512460A - 可変負荷インピーダンスをｒｆ発電装置インピーダンスに整合させる方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 負荷の可変インピーダンスを無線周波数（ＲＦ）発電装置の固定インピーダンスに整合させて最大電力を伝達する方法および装置。このインピーダンス整合回路網はさらに、ＲＦ発電装置が、半導体またはフラット・パネル・プラズマ・ディスプレイの製造プロセスで使用できる負荷、たとえばプラズマ・チャンバに印加される電圧の周波数を変動させることを可能にする。インピーダンス整合回路網はさらに、固定固体構成要素を使用して、発電装置と負荷との間で最大電力が伝達されるように、接続された負荷のインピーダンスを調整する。並列切替えコンデンサ回路網は、固定コンデンサをオンまたはオフにするようにＰＩＮダイオードなどの電気切替え手段によって制御される。負荷のインピーダンスをＲＦ発電装置のインタフェースにミリ秒以内に整合させるために、印加電圧の周波数を変動させる手段が使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 可変負荷インピーダンスをＲＦ発電装置インピーダンスに 整合させる方法および装置 発明の背景 発明の分野 本発明は、インピーダンス整合回路網の分野に関する。詳細には、本発明は、 ＲＦ発電装置によって生成される印加電圧の周波数と負荷のインピーダンスが独 立に変化することのできる、負荷のインピーダンスを無線周波数（ＲＦ）発電装 置の内部インピーダンスに整合させて最大電力を伝達する方法および装置に関す る。関連技術の説明 Federal Communications Commission（ＦＣＣ）は、産業、科学、医療（ＩＳ Ｍ）周波数をそれぞれ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨ ｚに指定している。ＩＳＭ周波数は、他の装置の無線周波数を妨害の心配なしに 装置から大気に放射することができる。プラズマ・エッチング装置製造業者およ びプラズマ堆積装置製造業者は通常、１３．５６ＭＨｚ周波数を使用して、集積 回路およびプラズマ・ディスプレイを製造するプラズマ・チャンバを運転してい る。しかし、ＩＳＭ周波数は、臨界処理ステップを達成する、特に集積回路寸法 を削減するようにプラズマ・チャンバを運転するのに最適な周波数を常に与える わけではない。そのため、装置製造業者は、ある周波数の範囲にわたって動作す ることのできるプラズマ・チャンバを開発している。 しかし、ＩＳＭベースのＲＦ発電装置は一般に、設定されたＩＳＭ周波数、た とえば１３．５６ＭＨｚからの最小偏差を確保するように設計される。これに対 して、可変周波数ＲＦ発電装置（「発電装置」）は負荷、たとえばプラズマ・チ ャンバに、負荷がある電圧周波数の範囲にわたって動作できるように負荷に加え られる電圧の周波数を処理することができるように結合されている。しかし、交 流（ＡＣ）回路では、インピーダンスが印加電圧の周波数の影響を受け、このイ ンピーダンスが発電装置と負荷との間の電力の伝達に影響を与える。さらに、プ ラズマ・チャンバのインピーダンスは、チャンバ圧力、ガス組成、プラズマ点火 などの変数に応じて印加電圧の周波数とは独立に変化することができる。したが って、印加電圧の周波数が変動するのを可能にし、同時に発電装置に対する負荷 のインピーダンスを維持し、すなわち発電装置への入力インピーダンスを維持す るインピーダンス整合回路網が必要である。 当業者に良く知られているように、所与の回路のインピーダンスは、抵抗分と 無効分の両方で構成することができ、抵抗分は誘導分でも、あるいは容量分でも よい。発電装置と、接続された負荷との間の最大電力伝達は、負荷の抵抗が発電 装置の内部抵抗に等しく、負荷と発電装置との間の正味リアクタンスがゼロであ るときに達成される。したがって、正味リアクタンス・ゼロを達成するように発 電装置と負荷との間のリアクタンスの釣り合いをとると有利である。負荷のイン ピーダンスが発電装置の内部インピーダンスと共役であるときに発電装置と負荷 との間で正味リアクタンス・ゼロが生じる。したがって、発電装置が誘導リアク タンスを有する場合、大きさが等しく位相が逆の容量リアクタンスを有する負荷 によって、発電装置と負荷とを備える回路の正味リアクタンスはゼロになり、そ の逆も同様である。発電装置から負荷に印加される電圧の周波数が変化し、かつ ／あるいは負荷のインピーダンスが変化したとき、インピーダンス整合回路網は 、発電装置の内部インピーダンスと共役である入力インピーダンスを発電装置と 負荷との間で最大電力が伝達されるように維持することができる。 第１図を参照すると、従来技術のインピーダンス整合回路網１００が示されて いる。ＲＦ発電装置がＲＦ入力１２０に結合される。プラズマ・チャンバなどの 負荷がＲＦ出力１３０に結合される。インピーダンス整合回路網１００（「回路 網」）は位相検出器１０１を備えている。この位相検出器１０１は、伝送線１０ ８を固定インピーダンス、たとえば５０オームでサンプリングし、信号を生成し 、回線１１２を介して制御ボード１１０へ送る。次いで、制御ボード１１０はサ ーボ・モータ１０７に、たとえばプラズマ・チャンバ内の点火プラズマ条件の下 で 行われるのと同様に負荷の非線形インピーダンスのために生じる入力ＲＦ電圧と 入力ＲＦ電流との間の移相の極性に応じて可変キャパシタ１０６を切り替えさせ る。 また、大きさ検出器１０９は、伝送線１０８上のインピーダンス、たとえば５ ０オームからの偏差をサンプリングし、それに基づいて信号を生成し、線１１１ を介して制御ボード１１０へ送る。制御ボード１１０は次いで、サーボ・モータ １０３に可変キャパシタ１０２を切り替えさせる。キャパシタ１０２から与えら れるキャパシタンスも、ＲＦ電圧とＲＦ電流との間の移相の極性にそれほど依存 しない。大きさ検出器１０９は特性インピーダンス、たとえば５０オームからの 偏差を検出する。線１０８のインピーダンスが５０オームよりも高い場合は、線 １１１を介して送られる信号は正になり、線１０８のインピーダンスが５０オー ムよりも低い場合、線１１１を介して送られる信号は負になる。図からわかるよ うに、発電装置のインピーダンスを負荷のインピーダンスに整合させるために、 サーボ・モータ１０３および１０７がそれぞれ、キャパシタ１０２および１０６ を切り替えるのに時間が必要なために従来技術のインピーダンス整合回路網１０ ０は比較的低速である。さらに、回路網１００では、発電装置が必要に応じ、負 荷に応じて印加電圧の周波数を変更することはできない。 現在、半導体およびフラット・パネル・プラズマ・ディスプレイの製造プロセ ス時間が短縮されており、したがってＲＦ発電装置と（動作周波数およびインピ ーダンスが変動する）プラズマ・チャンバとの間の整合インピーダンスを確立す るために必要な時間は製造ライン上のスループットに影響を与える制限因子であ る。発電装置が負荷、たとえばプラズマ・チャンバに印加される電圧の周波数を 変化させるのを可能にし、かつ固定固体構成要素を使用して、負荷への最大電力 伝達を維持するように接続された負荷の入力インピーダンスを迅速にかつ正確に 調整する、負荷に発電装置を結合するインピーダンス整合回路網が必要である。 開示の概要 本発明は、インピーダンス整合回路網の分野に関する。詳細には、本発明は、 ＲＦ発電装置によって生成される印加電圧の周波数と負荷のインピーダンスが独 立に変化することのできる、負荷のインピーダンスを無線周波数（ＲＦ）発電装 置（「発電装置」）の内部インピーダンスに整合させて最大電力を伝達する方法 および装置に関する。このインピーダンス整合回路網は、負荷、たとえば半導体 またはフラット・パネル・ブラズマ・ディスプレイの製造プロセスで使用される プラズマ・チャンバに印加する電圧の周波数を発電装置が変化させることができ るようにする。インピーダンス整合回路網はさらに、固定固体構成要素を使用し て、負荷への最大電力伝達を達成するように接続された負荷の入力インピーダン スをミリ秒単位内で調整する。印加電圧の周波数を変化させる手段と、負荷の入 力インピーダンスを非常に迅速に発電装置のインピーダンスに整合させる並列切 替えキャパシタ回路網が使用される。 本発明によって使用できるインピーダンス整合回路網の目的は、インピーダン ス整合収束時間を短縮することによって従来技術のインピーダンス整合回路網の 性能を向上させ、チャンバ取付けが容易になるようにインピーダンス整合回路網 の回路寸法を縮小し、インピーダンス負荷独立を可能にすることである。 本発明の他の目的は、固体構成要素を有する電子制御インピーダンス整合回路 網のために可変真空管キャパシタやサーボ・モータなどの機械可動部品をなくし 、それによって従来技術のインピーダンス整合回路網に関連する保守要件および 較正要件をなくすことによって、インピーダンス整合回路網の信頼性を向上させ ることである。 図面の簡単な説明 本発明を以下の図面で例示するが、本発明はこれらに限らない。同じ参照符号 は同様な要素を示す。 第１図は、発電装置のインピーダンスを、接続された負荷に整合させるために 、ＲＦ発電装置によって使用できる従来技術のインピーダンス整合回路網の実施 形態を示す図である。 第２図は、本発明の実施形態のブロック図である。 第３図は、本発明の実施形態の電気表現を示す概略図である。 第４図は、第３図の回路に関する入力インピーダンスと可変負荷インピーダン スのシミュレーションのグラフィカル分析を示す図である。 第５図は、負荷に印加される電圧の周波数の変動を示す図である。 第６図は、本発明の好ましい実施形態を示す図である。 第７図は、第６図のＰＩＮダイオード・ドライバの回路図である。 発明の実施形態の詳細な説明 本明細書では、発電装置が、負荷に印加される電圧の周波数を変動させる、負 荷の可変インピーダンスを無線周波数（ＲＦ）発電装置（「発電装置」）の固定 インピーダンスに整合させ発電装置から負荷に最大電力を伝達する方法および装 置について説明する。以下の説明では、本発明を完全に理解していただくために 多数の特定の詳細および例について述べる。しかし、当業者には、この特定の情 報なしにこの分野または関連分野で本発明を実施できることが明らかになろう。 他の例では、本発明を不必要に曖昧にしないように周知の回路、構成要素、技術 は示されていない。 本発明の実施形態の概要 現在および将来の発電プラズマ処理要件がますます複雑になっており、この分 野で使用される無線周波数（ＲＦ）発電装置および関連インピーダンス整合回路 網の性能要件が著しくこの影響を受けている。プラズマ処理装置製造業者は、ス ループットを増加させ、一貫した生産を行い、信頼できる性能を与えるために、 引き続き処理時間を短縮し、プラズマ・チャンバ圧力およびガス組成を修正し、 プラズマ・チャンバ・クリーニング・サイクル時間を短縮している。この目的の ために、従来技術のモータ駆動インピーダンス整合回路網が、より高速の電子制 御インピーダンス整合回路網と交換されている。第２図のブロック図に示したよ うに、本発明の実施形態は、可動電気部品や可動機械部品を使用せずに、たとえ ば５０オームの入力インピーダンスを維持し、ＲＦ発電装置２１０（「発電装置 ２１０」）が印加電圧の周波数を基本周波数の前後に変化させることを可能にし 、特にプラズマ処理チャンバ２３０（「プラズマ・チャンバ」）内でプラズマ点 火を起こす固体インピーダンス整合回路網２２０（「回路網２２０」）を提供す る。 第３図は、ＲＦ発電装間２１０と、インピーダンス整合回路網２２０と、発電 装置２１０を回路網２２０に接続するコネクタ２１５と、回路網２２０に結合さ れたプラズマ処理チャンバ２３０を表わす電気該略図である。発電装置２１０は 、交流電源３０１と内部インピーダンス３０２とを備えている。発電装置２１０ から与えられる電力は、０ｋＷ〜５ｋＷで変化することができる。発電装置の基 本周波数は任意である。しかし、半導体業界では、ＩＳＭ周波数１３．５６ＭＨ ｚを使用するのが一般的である。発電装置の内部インピーダンス３０２は一般に は５０オームであるが、回路網２２０に電力を供給するケーブル３０３が同じ特 性インピーダンスを有するがぎり任意の値でよい。 インピーダンス整合回路網２２０内では、ＲＦ変圧器３０５を使用してもしな くてもよい。変圧器３０５の目的は、入力インピーダンスを５０オームからより 低い値、たとえば１２．５オームに変換し、それによって変圧器３０５の右側に 位置するインピーダンス整合回路網の部分をより低いインピーダンス・レベルで 動作させることである。 キャパシタンス３０６は、少なくとも１つの固定値コンデンサ３１２を備えて いる。一実施形態では、コンデンサ３１３で示したように、コンデンサ３１２に 並列にいくつかの追加のコンデンサを結合することができる。たとえば、８個、 １６個、またはそれ以上の離散値を与えるのに十分なコンデンサをコンデンサ３ 12に並列に結合することができる。コンデンサは、スイッチ回路３０４内のそれ ぞれのスイッチによって電気的にかつ個別に切り替えられる。一実施形態では、 以下でＰＩＮダイオードと呼ばれる、ｐドープ半導体領域とｎドープ半導体領域 の間に大きな真性領域を有するダイオードを使用して、切替え機能を実行するこ とができる。第２の実施形態では、スイッチ回路３０４はＲＦリレーで構成され る。インダクタンス３０７も固定値である。抵抗３０９の値は、プラズマ点火な し条件の下でのキャパシタンス３０６の放電を維持するように選択される。キャ パシタンス３０６と、インダクション３０７と、キャパシタンス３０８とで構成 された回路網２２０の部分は、典型的なＬ型インピーダンス整合回路網構成であ る。プラズマ・チャンバ２３０に関しては、容量分３１０および抵抗分３１１は 、点火されたときのプラズマ・チャンバを表わす等価キャパシタンスおよび抵抗 で ある。 第４図は、第３図の回路についての入力インピーダンスと可変負荷インピーダ ンスのシミュレーションのグラフィカル分析を与える図であり、一定の入力イン ピーダンス、すなわち、発電装置２１０の負荷側から見たときのインピーダンス は、回路網２２０によって負荷インピーダンス範囲１オームないし１００オーム に維持されることが示されている（プラズマ・チャンバ内の点火プラズマ条件に 関する典型的な抵抗負荷は１オームないし１００オームである）」。垂直軸４０ １は入力インピーダンスを表わし、それに対して水平軸は印加電圧の周波数を表 わす。シミュレーションでは、印加電圧の周波数と抵抗負荷分３１１が共に変化 される。容量負荷分３１０は一定に保たれる。 抵抗負荷の値にかかわらず、第４図のすべての曲線は点４０３を通過する。点 ４０３では、入力インピー・ダンスは５０オームであり、印加電圧の周波数は１ ３．５６ＭＨｚである。負荷がプラズマ・チャンバである場合、これらのインピ ーダンス条件および周波数条件が満たされるようにインピーダンス整合回路網２ ２０内のキャパシタンス３０６、インダクタンス３０７、キャパシタンス３０８ の値を選択すると有利である。しかし、当業者には、インピーダンス整合回路網 ２２０に結合される負荷の種類に応じて、インダクタンスおよびキャパシタンス の他の値を選択できることが良く理解されよう。 第５図は、第３図のインビーダンス整合回路網２２０に結合されたプラズマ・ チャンバ内のプラズマ点火のシミュレーションを示す図であり、この場合、印加 電圧の周波数は１３．５６ＭＨｚをわずかに超える値に増加し、次いで処理サイ クル中のミリ秒期間内に１３．５６ＭＨｚに戻る。垂直軸５０１は第３図の容量 分３１０および抵抗負荷分３１１に対する印加電圧を表わし、それに対して水平 軸５０２は印加電圧の周波数を表わす。 印加電圧が、要件どおりに、１３．５６ＭＨｚをわずかに超える値で、プラズ マを点火できるほど高いレベルでピークに達することをこの分析は示している。 図を見ればわかるように、印加電圧の周波数は１３．５６ＭＨｚを超える値で電 圧ピークに掃引され、この点でプラズマが点火され、その後、印加電圧の周波数 は自動的に１３．５６ＭＨｚに戻る。 このグラフは、様々なプラズマ・チャンバ・インピーダンスに関する一連の曲 線を示す。第３図の抵抗負荷分３１１はプラズマ・チャンバ化学反応の特性イン ピーダンスを示す。本発明を理解するために、様々なチャンバについて完全に説 明する必要はないが、一般に、印加電圧の周波数を変化させるこの方法はすべて のプラズマ・チャンバに有効である。インピーダンス整合回路網２２０がプラズ マ処理サイクルの開始時に高電圧を生成することに留意されたい。この高電圧は 、イオン化を開始し、したがって、第５図に示した電圧ピークとしてプラズマ点 火を開始するために必要である。プラズマ処理サイクルは、プラズマが点火され る経過時間である。典型的な時間は数秒であるが、いくつかの場合には、これよ りも長くなる。以下で詳しく論じるように、第３図の回路網２２０のインピーダ ンス整合機能は、印加電圧の周波数を変化させ、それに応答してインピーダンス 整合回路網２２０のキャパシタンスを固体構成要素を介して変化させることによ って達成される。 本発明の実施形態の詳細な説明 本発明によって具体化できるインピーダンス整合回路網は、ＲＦ発電装置と負 荷、たとえば、プラズマ・チャンバとの間で最大電力を伝達する。このインピー ダンス整合回路網は、ＲＦ発電装置の内部インピーダンス、通常は５０オームに 整合する入力インピーダンスを与え、同時にプラズマ・チャンバの可変インピー ダンスに整合するインピーダンスをプラズマ・チャンバに与える。 プラズマ・チャンバのインピーダンスは、プラズマ・チャンバが動作している 段階に応じて変化する。たとえば、プラズマ・チャンバのインピーダンスは、プ ラズマ点火の前には１０メガオーム程度であるが、点火後には約２オームになる 。プラズマがまだ点火されでいないとき、プラズマ・チャンバは基本的に真空チ ャンバであり、プラズマを点火するには高電圧が必要であり、したがって、高イ ンピーダンスが必要である。さらに、インピーダンスは動作中に、プラズマ・チ ャンバの寸法、ガスの化学反応、ガス圧を含めいくつかの因子に応じて変化する 。プロセス・サイクル中のある点で、ガスの化学混合物がプラズマ・チャンバに 押し込まれる。このガスは、プラズマ・チャンバ内のターゲット材料をエッチン グ し、堆積させ、あるいは洗浄するために使用することができる。プラズマ・チャ ンバ内部のイオン化ガスは、プラズマ・チャンバにＲＦ電力を供給しているイン ピーダンス整合回路網２２０に低インピーダンスを与える。発電装置とプラズマ ・チャンバとの間の電力伝達を最大にするには、インピーダンス整合回路網がプ ラズマ・チャンバ内のインピーダンス変化にできるだけ短時間で、たとえば、１ ００ミリ秒以下で応答する必要がある。 インピーダンス整合回路網２２０の出力は、インピーダンスを整合させるため に負荷に共役インピーダンスを与える直列共振回路である。本発明は、低域構成 のＬ型インピーダンス整合回路網を使用する。第６図を参照するとわかるように 、この回路網は、分流キャパシタンス３０６と直列インダクタンス３０７とを備 える。キャパシタンス３０６は負荷２３０の誘導インピーダンスを低減し、それ に対してインダクタンス３０７は、負荷に存在する容量無効分と共振し、すなわ ち、この成分を取り消す。一実施形態では、入力インピーダンスの大きさが発電 装置２１０の内部インピーダンス、たとえば５０オームから逸脱したときに、キ ャパシタンス３０６（負荷キャパシタンスとも呼ばれる）をＰＩＮダイオード制 御スイッチ回路３０４を介して電子的に変動させることができる。第２の実施形 態では、ＲＦリレー（図示せず）によってスイッチ回路３０４を制御することが できる。 大きさ検出器６０２は、伝送線６０３上のインピーダンスをたとえば、５０オ ームでサンプリングし、負荷に応じて変化する入力インピーダンスの大きさに応 じて、キャパシタンス３０６を備える１つまたは複数の分流コンデンサをそれぞ れのＰＩＮダイオードを介してオンに切り替える信号６０４を生成する。この信 号の極性は、分流キャパシタンス３０６が増加するか、それとも減少するかを支 配する。いずれの場合も、直列インダクタンス３０７から与えられるインダクタ ンスは変化しない。 キャパシタンス３０６は２つの固定分流コンデンサＣ１およびＣ２を有するキ ャパシタンスとして示されているが、並列された任意の数のコンデンサを使用す ることができる。コンデンサの数が多ければ多いほど、入力インピーダンスを負 荷インピーダンスに整合させる際の調整が正確になる。しかし、実際的な観点か らは、にキャパシタンスの数をある数、たとえば８または１６よりも多くして全 範囲の離散値を得ることには何の理由もない。切り替え中のコンデンサ、たとえ ばＣ１およびＣ２はそれぞれ、その前のコンデンサの値の半分の値を有する。た とえば、Ｃ１＝４００ｐＦである場合、Ｃ２＝２００ｐＦであり、コンデンサＣ （ｎ）はコンデンサＣ（ｎ−１）のキャパシタンスの半分であり、以下同様であ る。 位相検出器および大きさ検出器は方向性結合器６０７に結合される。方向性結 合器６０７は２つの信号６０９および６１０を出力し、これらの信号は入射パワ ーと反射パワーの両方を表わす。これらの信号はコントローラ６０８に結合され る。コントローラ６０８は、マルチプライヤ／ディバイダ・チップ、比較器、ア ナログ・デジタル変換器、バッファなど周知の装置を含む。コントローラ６０８ は、信号、したがって入力を評価し、それを基準信号と比較し、ＰＩＮダイオー ド・ドライバ回路６１１を駆動する制御電圧を生成する。ＰＩＮダイオード・ド ライバ回路６１１は、スイッチ回路３０４内のスイッチング・デバイス、すなわ ちＰＩＮダイオードを線６１２および６１３を介してイネーブルする。ＰＩＮダ イオードは、ＰＩＮダイオード・ドライバ回路６１１から受け取った信号に応じ て切り替えられ、ＰＩＮダイオード・ドライバ回路６１１はコントローラ６０８ によって制御される。ＰＩＮダイオードは、信号を受け取らない場合は、カット オフ状態、すなわち非導電状態にバイアスされる。オンに切り替えられるコンデ ンサの組合せは、ＲＦ発電装置２１０と負荷２３０との間のインピーダンス整合 が最適になるように選択される。 第７図にはＰＩＮダイオード・ドライバが示されており、この場合、たとえば ＰＩＮダイオード６２３がオンにされ、したがって、コンデンサ６２４が低抵抗 ＰＩＮダイオードを介してグラウンドに接続される。ＰＩＮダイオード６２３を オンにするために、コントローラ６０８によって駆動される制御線６２０は、ゼ ロ電圧または論理ゼロを伝送する。トランジスタ６２１をオンにすると、ＰＩＮ ダイオード６２３が電流（好ましい実施形態では０．５Ａの直流）によって順方 向にバイアスされる。抵抗器６２２はＤＣバイアス電流を制御する。この順方向 高ＤＣ電流で、ＰＩＮダイオード６２３は非常に低い動的抵抗（好ましい実施形 態では約０．１オーム）を示し、それによってコンデンサ６２４をグラウンドに 短絡させる。コントローラ６０８によって制御線２０がハイに、たとえば５Ｖに 駆動されると、トランジスタ６２１はオフ状態になり、順方向にＤＣ電流は流れ なくなる。同時に、ＰＩＮダイオード６２３のｐ−側に負の電圧（好ましい実施 形態では−５００ボルト）が現われ、ＰＩＮダイオードがオフ状態になる。ＲＦ 周波数、たとえば１３．５６ＭＨｚで共振し、ＲＦ信号が電源６１４に到達する のを妨げるフィルタとして、ＬＣ回路網６２５および６２６は動作する。 第６図にさらに、位相検出器６０１が示されている。第１図に示した従来技術 では、位相検出器を使用してキャパシタンスを制御したが、本発明の好ましい実 施形態は、印加電圧の周波数を制御するためだけに位相検出器を使用する。位相 検出器６０１は伝送線６０３上でインピーダンスを５０オームでサンプリングし 、周波数シンセサイザ回路６０６を制御する信号６０５を生成する。周波数シン セサイザ回路６０６は、負荷のインピーダンスを整合させるために、位相検出器 信号６０５に応じてＲＦ発電装置２１０から与えられる印加電圧の周波数を線６ ２０を介して調整する。通常のプラズマ・チャンバ動作時の印加電圧の周波数変 化は通常、１ＭＨｚ未満である。したがって、ＲＦ発電装置の周波数変化を同一 基準の上限および下限に制限することができる。周波数をそのように制限するの が望ましいのは、インピーダンス整合回路網内のフィルタおよびその他の回路が 特定の周波数範囲向けに最適化されるからである。さらに、１ＭＨｚ限界の範囲 内で、全範囲の受け入れられるインピーダンス負荷変動を有することが可能であ る。 もちろん、当業者なら理解できる前述の実施形態の代替実施形態がある。本発 明は、以下に提示する請求の範囲によってのみ制限されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 シツェック，アンドリュー アメリカ合衆国・08052・ニュージャージ ー州・メイプル シェイド・アンドレア プレイス・67 (72)発明者 スタッチ，ジョセフ アメリカ合衆国・08055・ニュージャージ ー州・メドフォード・ウィルトシャー コ ート・４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．無線周波数発電装置（ＲＦＰＧ）を負荷に結合するインピーダンス整合回路 網であって、 前記ＲＦＰＧから与えられる電圧と電流の移相を検出するために前記ＲＦＰＧ に結合された位相検出器と、 前記負荷のインピーダンスの大きさを検出するために前記ＲＦＰＧに結合され た大きさ検出器と、 前記負荷と並列に結合された第１のキャパシタンスと、 前記負荷と直列に結合されたインダクタンスと、 前記負荷と直列に結合された第２のキャパシタンスと、 前記大きさ検出器によって検出された前記負荷のインピーダンスの大きさに応 じて前記第１のキャパシタンスをグラウンドに結合し、かつ前記第１のキャパシ タンスとグラウンドとの結合を解除するために前記大きさ検出器に結合されたス イッチング回路と を備えることを特徴とするインピーダンス整合回路網。 ２．前記第１のキャパシタンスがさらに、負荷に並列に結合された複数のコンデ ンサを備えることを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス整合回路網。 ３．前記複数のコンデンサが少なくとも８つのコンデンサに等しいことを特徴と する請求項２に記載のインピーダンス整合回路網。 ４．前記複数のコンデンサが少なくとも１６個のコンデンサに等しいことを特徴 とする請求項２に記載のインピーダンス整合回路網。 ５．前記複数のコンデンサのそれぞれが固定キャパシタンス値を有することを特 徴とする請求項２に記載のインピーダンス整合回路網。 ６．前記複数のコンデンサのそれぞれが、前記複数のコンデンサ内の前のコンデ ンサのキャパシタンス値のほぼ半分のキャパシタンス値を有することを特徴とす る請求項５に記載のインピーダンス整合回路網。 ７．それぞれ、前記複数のコンデンサのうちの１つをグラウンドに結合し、かつ 前記コンデンサとグラウンドとの結合を解除するために前記複数のコンデンサの うちの前記１つに結合された複数のダイオードを前記スイッチング回路が備える ことを特徴とする請求項２に記載のインピーダンス整合回路網。 ８．前記複数のダイオードのそれぞれが、ｐドープ半導体領域とｎドープ半導体 領域との間に大きな真性領域を有することを特徴とする請求項７に記載のインピ ーダンス整合回路網。 ９．それぞれ、前記複数のコンデンサのうちの１つをグラウンドに結合し、かつ 前記コンデンサとグラウンドとの結合を解除するために前記複数のコンデンサの うちの１つに結合された複数の無線周波数リレーを前記スイッチング回路が備え ることを特徴とする請求項２に記載のインピーダンス整合回路網。 １０．無線周波数発電装置を負荷に結合する伝送線に結合されたインピーダンス 整合回路網であって、 前記伝送線に結合され、前記伝送線上の電圧と電流の移相を検出する位相検出 器と、 前記位相検出器に結合され、前記位相検出器によって検出された前記伝送線上 の前記電圧と電流の移相に応じて電圧の周波数を変化させる周波数シンセサイザ 回路と、 前記伝送線に結合され、前記伝送線上のインピーダンスを検出する大きさ検出 器と、 前記負荷に並列に前記伝送線に結合された複数のコンデンサと、 前記負荷に直列に前記伝送線に結合されたインダクタンスと、 前記負荷に直列に前記伝送線に結合されたキャパシタンスとを備え、前記キャ パシタンス、前記複数のコンデンサと、前記インダクタンスがＬ型インピーダン ス整合回路網を形成し、 前記インピーダンス整合回路網がさらに、 それぞれ、前記複数のキャパシタのうちの１つに結合され、前記大きさ検出器 によって検出された前記伝送線のインピーダンスに応じて複数のコンデンサをグ ラウンドに結合し、かつコンデンサとグラウンドとの結合を解除する複数のスイ ッチと、 前記伝送線上の前記インピーダンスの大きさに応じて前記複数のスイッチを制 御するために前記大きさ検出器および前記複数のスイッチに結合されたコントロ ーラと を備えることを特徴とするインピーダンス整合回路網。 １１．さらに、前記負荷に並列に伝送線に結合され、その伝送線上のインピーダ ンスの大きさに応じて複数のコンデンサを放電状態に維持する抵抗を備えること を特徴とする請求項１０に記載のインピーダンス整合回路網。 １２．前記複数のコンデンサが少なくとも８つのコンデンサに等しいことを特徴 とする請求項１０に記載のインピーダンス整合回路網。 １３．前記複数のコンデンサが少なくとも１６個のコンデンサに等しいことを特 徴とする請求項１０に記載のインピーダンス整合回路網。 １４．前記複数のコンデンサのそれぞれが固定キャパシタンス値を有することを 特徴とする請求項１０に記載のインピーダンス整合回路網。 １５．それぞれ、前記コンデンサをグラウンドに結合し、かつ前記コンデンサと グラウンドとの結合を解除するために複数のコンデンサのうちの１つに結合され た、複数のダイオードを前記スイッチング回路が備えることを特徴とする請求項 １０に記載のインピーダンス整合回路網。 １６．前記複数のダイオードのそれぞれがＰＩＮダイオードであることを特徴と する請求項１５に記載のインピーダンス整合回路網。 １７．それぞれ、前記複数のコンデンサのうちの１つをグラウンドに結合し、か つ前記コンデンサとグラウンドとの結合を解除するために前記コンデンサのうち の前記１つに結合された、複数の無線周波数リレーを前記スイッチング回路が備 えることを特徴とする請求項１０に記載のインピーダンス整合回路網。