JP2002190414A - インピーダンス整合装置および可変インダクタ - Google Patents
インピーダンス整合装置および可変インダクタInfo
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/38—Impedance-matching networks
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高効率のインピーダンス整合装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明の装置２００は、高効率高周波
（ＲＦ）インピーダンス整合回路網１０２を備えてい
る。この回路網は、「Ｌ型」インダクタ−コンデンサ
（ＬＣ）回路１１０、１１６を含んでいる。コンデンサ
１１０は、入力ポート１２８からグラウンド１２６に結
合された可変コンデンサである。インダクタ１１６は、
入力ポート１２８から出力ポート１３２に結合された可
変インダクタンスインダクタである。阻止コンデンサ１
２０は、インダクタ１１６と出力ポート１３２との間に
設けられている。セラミックコンデンサ１１２は、可変
コンデンサ１１０に並列に結合されている。インピーダ
ンス整合は、インダクタ１１６及びコンデンサ１１０の
双方の調整要素２３６、２１２を物理的に調節すること
により調整される。
る。 【解決手段】 本発明の装置２００は、高効率高周波
（ＲＦ）インピーダンス整合回路網１０２を備えてい
る。この回路網は、「Ｌ型」インダクタ−コンデンサ
（ＬＣ）回路１１０、１１６を含んでいる。コンデンサ
１１０は、入力ポート１２８からグラウンド１２６に結
合された可変コンデンサである。インダクタ１１６は、
入力ポート１２８から出力ポート１３２に結合された可
変インダクタンスインダクタである。阻止コンデンサ１
２０は、インダクタ１１６と出力ポート１３２との間に
設けられている。セラミックコンデンサ１１２は、可変
コンデンサ１１０に並列に結合されている。インピーダ
ンス整合は、インダクタ１１６及びコンデンサ１１０の
双方の調整要素２３６、２１２を物理的に調節すること
により調整される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波（ＲＦ）信
号源のインピーダンスを負荷のインピーダンスに整合さ
せるインピーダンス整合装置に関し、特に、高効率のイ
ンピーダンス整合装置に関する。
号源のインピーダンスを負荷のインピーダンスに整合さ
せるインピーダンス整合装置に関し、特に、高効率のイ
ンピーダンス整合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高周波（ＲＦ）整合回路網は、実質的に
抵抗性のインピーダンス（例えば５０オーム）を有する
ＲＦソースから複素インピーダンスを有する負荷にＲＦ
電力（例えば１３．５６ＭＨｚ）を結合させるために用
いられる。この整合回路網は、ソースインピーダンスを
負荷インピーダンスに整合させることにより、ＲＦ電力
をソースから負荷に効率良く結合させる。通信システム
内のアンテナにＲＦ電力やマイクロ波電力を結合させた
り、半導体ウェーハ処理システム等のプラズマ反応チャ
ンバ内のプラズマにＲＦ電力を結合させるなどの高出力
用途では、整合回路網は比較的効率のよいものである必
要がある。すなわち、全ループ抵抗への整合回路網の寄
与を、できる限り小さくすべきである。整合回路網の抵
抗は熱を発生させ、回路網を通じて結合される電力の損
失をもたらす。整合回路網の効率が悪いと、整合回路網
内の損失に打ち勝つためにソース電力の追加が必要にな
ったり、整合回路網内で発生する熱を消散させるための
冷却が更に必要となる。逆に言えば、整合回路網の損失
を最適化することにより、より多くの電力が負荷に伝達
されるようになる。このような電力の増加分により、プ
ラズマ半導体ウェーハ処理システム内のエッチングレー
トが高まり、物理気相堆積システムから優れたデポジシ
ョンが得られるなどといった効果がもたらされる。整合
回路網の損失の実験研究が示すところでは、最適な回路
網構成が、ループ抵抗と漂遊容量を最小限に抑えるはず
である。
抵抗性のインピーダンス（例えば５０オーム）を有する
ＲＦソースから複素インピーダンスを有する負荷にＲＦ
電力（例えば１３．５６ＭＨｚ）を結合させるために用
いられる。この整合回路網は、ソースインピーダンスを
負荷インピーダンスに整合させることにより、ＲＦ電力
をソースから負荷に効率良く結合させる。通信システム
内のアンテナにＲＦ電力やマイクロ波電力を結合させた
り、半導体ウェーハ処理システム等のプラズマ反応チャ
ンバ内のプラズマにＲＦ電力を結合させるなどの高出力
用途では、整合回路網は比較的効率のよいものである必
要がある。すなわち、全ループ抵抗への整合回路網の寄
与を、できる限り小さくすべきである。整合回路網の抵
抗は熱を発生させ、回路網を通じて結合される電力の損
失をもたらす。整合回路網の効率が悪いと、整合回路網
内の損失に打ち勝つためにソース電力の追加が必要にな
ったり、整合回路網内で発生する熱を消散させるための
冷却が更に必要となる。逆に言えば、整合回路網の損失
を最適化することにより、より多くの電力が負荷に伝達
されるようになる。このような電力の増加分により、プ
ラズマ半導体ウェーハ処理システム内のエッチングレー
トが高まり、物理気相堆積システムから優れたデポジシ
ョンが得られるなどといった効果がもたらされる。整合
回路網の損失の実験研究が示すところでは、最適な回路
網構成が、ループ抵抗と漂遊容量を最小限に抑えるはず
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、この技術
では、高効率のインピーダンス整合が要望されている。
では、高効率のインピーダンス整合が要望されている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】先行技術に伴う上記の問
題点は、本発明の高電力、高効率の高周波（ＲＦ）イン
ピーダンス整合装置により克服される。本発明の整合装
置は、「Ｌ型」インダクタ−コンデンサ（ＬＣ）回路を
含んでいる。ここで、コンデンサは、入力ポートからグ
ラウンドに結合された可変コンデンサであり、インダク
タは、入力ポートから出力ポートに結合された可変イン
ダクタである。インダクタと出力ポートとの間には阻止
コンデンサが設置されており、また、可変コンデンサに
対して並列にセラミックコンデンサが結合されている。
インピーダンス整合は、インダクタおよびコンデンサの
双方の調整要素を物理的に調節することにより調整され
る。
題点は、本発明の高電力、高効率の高周波（ＲＦ）イン
ピーダンス整合装置により克服される。本発明の整合装
置は、「Ｌ型」インダクタ−コンデンサ（ＬＣ）回路を
含んでいる。ここで、コンデンサは、入力ポートからグ
ラウンドに結合された可変コンデンサであり、インダク
タは、入力ポートから出力ポートに結合された可変イン
ダクタである。インダクタと出力ポートとの間には阻止
コンデンサが設置されており、また、可変コンデンサに
対して並列にセラミックコンデンサが結合されている。
インピーダンス整合は、インダクタおよびコンデンサの
双方の調整要素を物理的に調節することにより調整され
る。
【０００５】より具体的に述べると、上記の可変コンデ
ンサは、コンデンサに電力を最適に結合する高効率スリ
ップリングを含んだ空気可変コンデンサである。具体的
には、このスリップリングは、付勢要素とベベル環を有
しており、この付勢要素は、ベベル環の頂部を回転子の
コンタクト部分、例えば銅ナット、に接触した状態に維
持する。この銅ナットは、可調整コンデンサの導電性回
転子シャフトにねじ込まれている。このため、ＲＦ電力
は、付勢要素、ベベル環、ナットおよび回転子シャフト
を介して回転子極板に到るように結合される。このベベ
ルスリップリングは、コンデンサに電力を効率良く結合
させる。
ンサは、コンデンサに電力を最適に結合する高効率スリ
ップリングを含んだ空気可変コンデンサである。具体的
には、このスリップリングは、付勢要素とベベル環を有
しており、この付勢要素は、ベベル環の頂部を回転子の
コンタクト部分、例えば銅ナット、に接触した状態に維
持する。この銅ナットは、可調整コンデンサの導電性回
転子シャフトにねじ込まれている。このため、ＲＦ電力
は、付勢要素、ベベル環、ナットおよび回転子シャフト
を介して回転子極板に到るように結合される。このベベ
ルスリップリングは、コンデンサに電力を効率良く結合
させる。
【０００６】更に、コンデンサを介した電力の効率の良
い結合を促進するため、コンデンサの極板は、組立ての
前に、新規な洗浄プロセスを用いて洗浄される。この洗
浄プロセスでは、極板を温かいアルカリ性界面活性剤中
で脱脂し、水洗し、水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、
水洗し、希釈硝酸中に浸漬し、水洗し、水に浸漬し、最
後に、乾燥した窒素または空気を吹き付けて乾燥する。
このプロセスにより、ともすればコンデンサの効率を低
下させかねない表面汚染物質がほとんど全て除去され
る。
い結合を促進するため、コンデンサの極板は、組立ての
前に、新規な洗浄プロセスを用いて洗浄される。この洗
浄プロセスでは、極板を温かいアルカリ性界面活性剤中
で脱脂し、水洗し、水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、
水洗し、希釈硝酸中に浸漬し、水洗し、水に浸漬し、最
後に、乾燥した窒素または空気を吹き付けて乾燥する。
このプロセスにより、ともすればコンデンサの効率を低
下させかねない表面汚染物質がほとんど全て除去され
る。
【０００７】可変インダクタは、改良型調整要素と、調
整要素およびインダクタ中の電流の流れを最適化する改
良型コイルと、を含んでいる。可変インダクタは、多重
巻きコイルを含むとともに、コイルの巻きの間に散在す
るように回転可能シャフトに取り付けられた複数の調整
要素を含んでいる。更に具体的に述べると、インダクタ
コイルは長方形の断面を有しており、この断面の長辺
は、調整要素に対して平行である。このような長方形断
面は、調整要素がインダクタコイルにかみ合っていると
き、および調整要素がインダクタコイルから外れている
とき、の双方の場合にインダクタの損失を最小限に抑え
る。更に述べると、コイルは、表面の汚染物質を除去す
るとともに組立て後の再汚染を避けるため、ブライトエ
ッチングが施され、エポキシでシールされる。更に、調
整要素は、回転可能シャフトにエポキシ系接着剤で接着
された銅クラッドガラス繊維プレートである。このた
め、これらの要素は、インダクタンスの調整に効果的で
あり、また質量が小さいのでインダクタンスを迅速に調
整することができる。更に、調整要素は、調整要素内の
電流効率が最適になるように三日月形の平面形状を有し
ている。
整要素およびインダクタ中の電流の流れを最適化する改
良型コイルと、を含んでいる。可変インダクタは、多重
巻きコイルを含むとともに、コイルの巻きの間に散在す
るように回転可能シャフトに取り付けられた複数の調整
要素を含んでいる。更に具体的に述べると、インダクタ
コイルは長方形の断面を有しており、この断面の長辺
は、調整要素に対して平行である。このような長方形断
面は、調整要素がインダクタコイルにかみ合っていると
き、および調整要素がインダクタコイルから外れている
とき、の双方の場合にインダクタの損失を最小限に抑え
る。更に述べると、コイルは、表面の汚染物質を除去す
るとともに組立て後の再汚染を避けるため、ブライトエ
ッチングが施され、エポキシでシールされる。更に、調
整要素は、回転可能シャフトにエポキシ系接着剤で接着
された銅クラッドガラス繊維プレートである。このた
め、これらの要素は、インダクタンスの調整に効果的で
あり、また質量が小さいのでインダクタンスを迅速に調
整することができる。更に、調整要素は、調整要素内の
電流効率が最適になるように三日月形の平面形状を有し
ている。
【０００８】整合の効率を更に高めるために、本装置
は、優れたエンクロージャ内部仕上げ、例えば硬質黒色
陽極酸化仕上げ、を利用したり、漂遊容量を低減する様
々な回路最適化技術を利用する。
は、優れたエンクロージャ内部仕上げ、例えば硬質黒色
陽極酸化仕上げ、を利用したり、漂遊容量を低減する様
々な回路最適化技術を利用する。
【０００９】本発明は、整合回路網に従来から伴う損失
を大きく低減する。本発明を用いてプラズマ半導体ウェ
ーハエッチングシステムを駆動すると、エッチングレー
トが従来技術の整合回路網、例えばApplied Materials
社製のＰ５０００整合回路網、よりも５〜２５パーセン
ト高まる。
を大きく低減する。本発明を用いてプラズマ半導体ウェ
ーハエッチングシステムを駆動すると、エッチングレー
トが従来技術の整合回路網、例えばApplied Materials
社製のＰ５０００整合回路網、よりも５〜２５パーセン
ト高まる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の内容は、添付図面ととも
に以下の詳細な説明を考察することにより容易に理解す
ることができる。
に以下の詳細な説明を考察することにより容易に理解す
ることができる。
【００１１】理解を容易にするため、図面に共通の同一
要素には可能な限り同一の参照番号を使用している。
要素には可能な限り同一の参照番号を使用している。
【００１２】図１は、高周波（ＲＦ）電力をＲＦソース
１００から負荷１０４へ結合させるＲＦインピーダンス
整合回路網１０２の概略図を表している。整合回路網の
効率のよい動作を達成するためには、回路網の整合抵抗
と漂遊容量を共に最小限に抑えなければならない。この
ような最小化は、ＲＦ電力を様々な回路素子に効率よく
結合させ、構成要素に新規な被覆と仕上げを施し、イン
ダクタ調整要素の設計を改良して電流の流れを改善する
ことにより達成される。本発明の改良点を良く理解する
ために、新規な整合回路網の特定の発明要素を開示する
前に回路網の基本について簡単に述べる。
１００から負荷１０４へ結合させるＲＦインピーダンス
整合回路網１０２の概略図を表している。整合回路網の
効率のよい動作を達成するためには、回路網の整合抵抗
と漂遊容量を共に最小限に抑えなければならない。この
ような最小化は、ＲＦ電力を様々な回路素子に効率よく
結合させ、構成要素に新規な被覆と仕上げを施し、イン
ダクタ調整要素の設計を改良して電流の流れを改善する
ことにより達成される。本発明の改良点を良く理解する
ために、新規な整合回路網の特定の発明要素を開示する
前に回路網の基本について簡単に述べる。
【００１３】ＲＦソース１００は、固定抵抗インピーダ
ンス、例えば５０オーム、を有している。このため、Ｒ
Ｆソースは、直列抵抗１０８に接続されたＡＣ信号源１
０６としてモデル化される。負荷１０４は、例えば、半
導体ウェーハ処理システムのプラズマ反応チャンバ内の
プラズマのような時変複素インピーダンスである。瞬時
負荷インピーダンスは、直列抵抗１２４に接続されたコ
ンデンサ１２２としてモデル化される。整合回路網１０
２は、先行技術の整合回路網に伴う損失に比べて実質的
に低い損失でソースインピーダンスを負荷インピーダン
スに整合させる。本発明の整合回路網は、負荷インピー
ダンスの変化に応じて最適な整合を維持するように機械
的に調整することができる。
ンス、例えば５０オーム、を有している。このため、Ｒ
Ｆソースは、直列抵抗１０８に接続されたＡＣ信号源１
０６としてモデル化される。負荷１０４は、例えば、半
導体ウェーハ処理システムのプラズマ反応チャンバ内の
プラズマのような時変複素インピーダンスである。瞬時
負荷インピーダンスは、直列抵抗１２４に接続されたコ
ンデンサ１２２としてモデル化される。整合回路網１０
２は、先行技術の整合回路網に伴う損失に比べて実質的
に低い損失でソースインピーダンスを負荷インピーダン
スに整合させる。本発明の整合回路網は、負荷インピー
ダンスの変化に応じて最適な整合を維持するように機械
的に調整することができる。
【００１４】具体的には、整合回路網１０２は、ソース
１００と負荷１０４との間に接続された「Ｌ型」ＲＦ回
路である。このＬ型ＲＦ回路は、可変インダクタ１１６
に接続された空気可変コンデンサ１１０を主として含ん
でいる。更に具体的に述べると、空気可変コンデンサ１
１０は、ソース１００に並列に接続、例えば入力端子１
２８からグラウンド１２６に接続されている。ＲＦ信号
を１３．５６ＭＨｚで半導体ウェーハ処理システムの反
応チャンバに整合させるために、空気可変コンデンサ
は、３０〜１３３０ｐＦの範囲の容量を有し、可変イン
ダクタは、１〜２μＨの範囲のインダクタンスを有して
いる。固定セラミックコンデンサ１１２（例えば、４５
０ｐＦ）は、空気可変コンデンサ１１０に並列に接続さ
れている。整合抵抗、すなわちループ抵抗１１４（この
抵抗は、物理的な構成要素ではなく、回路網内の全ての
構成回路中の累積抵抗損失、およびこの損失のエンクロ
ージャとの相互作用を表している）は、ソース１００と
直列に接続されている。特に、この抵抗は、入力端子１
２８に接続された第１端子を有するものとしてモデル化
される。抵抗１１４の第２端子は、可調整インダクタ１
１６の第１端子に結合されている。インダクタ１１６の
第２端子は、阻止コンデンサ１２０（例えば、２１０ｐ
Ｆ）に結合される。ここで、阻止コンデンサは、負荷１
０４に接続されている。コンデンサ１１８は、回路網内
の漂遊容量および寄生容量を表しており、インダクタ１
１６の第２端子から接地１２６に接続されている。矢印
１３０は、回路網内を循環する瞬時電流を表している。
１００と負荷１０４との間に接続された「Ｌ型」ＲＦ回
路である。このＬ型ＲＦ回路は、可変インダクタ１１６
に接続された空気可変コンデンサ１１０を主として含ん
でいる。更に具体的に述べると、空気可変コンデンサ１
１０は、ソース１００に並列に接続、例えば入力端子１
２８からグラウンド１２６に接続されている。ＲＦ信号
を１３．５６ＭＨｚで半導体ウェーハ処理システムの反
応チャンバに整合させるために、空気可変コンデンサ
は、３０〜１３３０ｐＦの範囲の容量を有し、可変イン
ダクタは、１〜２μＨの範囲のインダクタンスを有して
いる。固定セラミックコンデンサ１１２（例えば、４５
０ｐＦ）は、空気可変コンデンサ１１０に並列に接続さ
れている。整合抵抗、すなわちループ抵抗１１４（この
抵抗は、物理的な構成要素ではなく、回路網内の全ての
構成回路中の累積抵抗損失、およびこの損失のエンクロ
ージャとの相互作用を表している）は、ソース１００と
直列に接続されている。特に、この抵抗は、入力端子１
２８に接続された第１端子を有するものとしてモデル化
される。抵抗１１４の第２端子は、可調整インダクタ１
１６の第１端子に結合されている。インダクタ１１６の
第２端子は、阻止コンデンサ１２０（例えば、２１０ｐ
Ｆ）に結合される。ここで、阻止コンデンサは、負荷１
０４に接続されている。コンデンサ１１８は、回路網内
の漂遊容量および寄生容量を表しており、インダクタ１
１６の第２端子から接地１２６に接続されている。矢印
１３０は、回路網内を循環する瞬時電流を表している。
【００１５】図２は、図１で概略図示されたＲＦ整合回
路網１０２を含む可調整ＲＦ整合システム２００の斜視
図を示している。この整合回路網は、図１の概略図に示
されるように相互接続された構成要素を含んでいる。図
１の回路要素に加えて、システム２００は、インダクタ
調整要素２０６および空気可変コンデンサの回転子２０
８にそれぞれ結合された一対の調整用モータ２０２およ
び２０４（ＤＣサーボモータ）を含んでいる。
路網１０２を含む可調整ＲＦ整合システム２００の斜視
図を示している。この整合回路網は、図１の概略図に示
されるように相互接続された構成要素を含んでいる。図
１の回路要素に加えて、システム２００は、インダクタ
調整要素２０６および空気可変コンデンサの回転子２０
８にそれぞれ結合された一対の調整用モータ２０２およ
び２０４（ＤＣサーボモータ）を含んでいる。
【００１６】具体的には、空気可変コンデンサ２０８
は、複数の固定（固定子）要素２１０（即ち、アルミニ
ウム翼）、複数の調整（回転子）要素２１２（即ち、可
動アルミニウム翼）、上部フレーム２２６、下部フレー
ム２２８、シャフト２１４、導電性固定子バス２２２、
およびスリップリング２１８を含んでいる。複数の固定
子素子２１０は、互いに平行に離間するように導電性固
定子バス２２２に締結されている。バス２２２は、これ
らの固定子要素２１０を相互に導電結合させる。バス２
２２は、絶縁体２２３（例えば、Ｇ−１０スペーサ）に
よって下部フレーム２２８から絶縁されている。固定子
バス２２２は、固定子コンタクト２２７を介して接地エ
ンクロージャ２２４に取り付けられる。バス２２２は上
部フレーム２２６に取り付けられているが、このバス
は、上部フレーム２２６から電気絶縁されており、ＲＦ
信号を伝搬させる導体として上部フレームを使用できる
ようになっている。
は、複数の固定（固定子）要素２１０（即ち、アルミニ
ウム翼）、複数の調整（回転子）要素２１２（即ち、可
動アルミニウム翼）、上部フレーム２２６、下部フレー
ム２２８、シャフト２１４、導電性固定子バス２２２、
およびスリップリング２１８を含んでいる。複数の固定
子素子２１０は、互いに平行に離間するように導電性固
定子バス２２２に締結されている。バス２２２は、これ
らの固定子要素２１０を相互に導電結合させる。バス２
２２は、絶縁体２２３（例えば、Ｇ−１０スペーサ）に
よって下部フレーム２２８から絶縁されている。固定子
バス２２２は、固定子コンタクト２２７を介して接地エ
ンクロージャ２２４に取り付けられる。バス２２２は上
部フレーム２２６に取り付けられているが、このバス
は、上部フレーム２２６から電気絶縁されており、ＲＦ
信号を伝搬させる導体として上部フレームを使用できる
ようになっている。
【００１７】容量性調整要素（回転翼）２１２は、固定
翼２１０の各対の間に散在している。従来の方式で、固
定翼の上に重なる各回転翼の面積を増減することによ
り、空気可変コンデンサ１１０の容量が変わる。このコ
ンデンサは、例えば３０ｐＦから１３３０ｐＦまで変化
させることができる。回転翼２１２の各々は、互いに平
行に離間した状態でシャフト２１４に取り付けられてい
る。調整は、シャフト２１４を回転させることにより行
なわれる。シャフト２１４は、下部フレーム２２８によ
って保持される従来のボールピボット２１６により第１
の端部が支持され、新規なスリップリング２１８により
第２の端部が支持されている。このシャフトは、上部ハ
ウジングを貫通して、モータ２０４により駆動される第
１のピニオンギヤ装置２２０まで延在する。このため、
モータ２０４の回転がシャフトを回転させ、回転子要素
を固定子要素の間に正確に位置決めする。
翼２１０の各対の間に散在している。従来の方式で、固
定翼の上に重なる各回転翼の面積を増減することによ
り、空気可変コンデンサ１１０の容量が変わる。このコ
ンデンサは、例えば３０ｐＦから１３３０ｐＦまで変化
させることができる。回転翼２１２の各々は、互いに平
行に離間した状態でシャフト２１４に取り付けられてい
る。調整は、シャフト２１４を回転させることにより行
なわれる。シャフト２１４は、下部フレーム２２８によ
って保持される従来のボールピボット２１６により第１
の端部が支持され、新規なスリップリング２１８により
第２の端部が支持されている。このシャフトは、上部ハ
ウジングを貫通して、モータ２０４により駆動される第
１のピニオンギヤ装置２２０まで延在する。このため、
モータ２０４の回転がシャフトを回転させ、回転子要素
を固定子要素の間に正確に位置決めする。
【００１８】入力端子１２８（例えば、整合回路網の後
に位置するＮ型コネクタ）は、上部フレーム２２６を介
してスリップリング２１８に結合されている。このスリ
ップリングは、ソース信号をコンデンサの回転翼に結合
する。この信号は、可調整空気可変コンデンサ１１０を
介してグラウンドに結合される。スリップリング２１８
の発明構造については、図３および図４を参照して詳細
に後述する。
に位置するＮ型コネクタ）は、上部フレーム２２６を介
してスリップリング２１８に結合されている。このスリ
ップリングは、ソース信号をコンデンサの回転翼に結合
する。この信号は、可調整空気可変コンデンサ１１０を
介してグラウンドに結合される。スリップリング２１８
の発明構造については、図３および図４を参照して詳細
に後述する。
【００１９】回転翼および固定翼の表面上の表面汚染物
質は、コンデンサの効率を劣化させる。従って、このよ
うな汚染物質は、コンデンサの組立ての前に翼から除去
しなければならない。新規な洗浄プロセスを用いて、実
質的に全ての表面汚染物質を除去する。まず、これらの
翼を、水切れのない状態が得られるまで温かい（１０４
゜Ｆ／４０゜Ｃ）アルカリ性界面活性剤（例えば、Oaki
te 61B）中に浸漬することにより脱脂する。次に、これ
らの翼を、空気攪拌を行った冷たい水道水に入れて徹底
的に水洗する。水洗が終わったら、残油やその他の異質
な汚染物質の有無を検査する。更に洗浄が必要なとき
は、翼を界面活性剤に再浸漬する。残油が残っていない
ときは、翼を、１２０〜１３０゜Ｆ／４９〜５４゜Ｃの
水酸化ナトリウム水溶液（１ガロン当たり３〜５オン
ス、または３．４リットル当たり８０〜１４０グラム）
に１５〜２０秒間、浸漬する。次に、翼を、空気攪拌を
行った冷たい水道水に入れて３分間水洗する。更に、翼
を、脱イオン（ＤＩ）水で希釈した硝酸（１０〜３０
％）中における３０秒間の浸漬および攪拌により洗浄す
る。この後、翼を冷たいＤＩ水中で３０秒間水洗し、次
いで翼を温かい（１１０〜１１５゜Ｆ／４５゜Ｃ）ＤＩ
水に３分間浸漬して置く。水温が１１５゜Ｆ／４５゜Ｃ
を超えないように注意しなければならない。最後に、
０．１ミクロン濾過を行った乾燥窒素または乾燥空気を
翼に吹き付けて乾燥させる。この時点で、翼は十分に清
浄であり、組立ての準備ができている。
質は、コンデンサの効率を劣化させる。従って、このよ
うな汚染物質は、コンデンサの組立ての前に翼から除去
しなければならない。新規な洗浄プロセスを用いて、実
質的に全ての表面汚染物質を除去する。まず、これらの
翼を、水切れのない状態が得られるまで温かい（１０４
゜Ｆ／４０゜Ｃ）アルカリ性界面活性剤（例えば、Oaki
te 61B）中に浸漬することにより脱脂する。次に、これ
らの翼を、空気攪拌を行った冷たい水道水に入れて徹底
的に水洗する。水洗が終わったら、残油やその他の異質
な汚染物質の有無を検査する。更に洗浄が必要なとき
は、翼を界面活性剤に再浸漬する。残油が残っていない
ときは、翼を、１２０〜１３０゜Ｆ／４９〜５４゜Ｃの
水酸化ナトリウム水溶液（１ガロン当たり３〜５オン
ス、または３．４リットル当たり８０〜１４０グラム）
に１５〜２０秒間、浸漬する。次に、翼を、空気攪拌を
行った冷たい水道水に入れて３分間水洗する。更に、翼
を、脱イオン（ＤＩ）水で希釈した硝酸（１０〜３０
％）中における３０秒間の浸漬および攪拌により洗浄す
る。この後、翼を冷たいＤＩ水中で３０秒間水洗し、次
いで翼を温かい（１１０〜１１５゜Ｆ／４５゜Ｃ）ＤＩ
水に３分間浸漬して置く。水温が１１５゜Ｆ／４５゜Ｃ
を超えないように注意しなければならない。最後に、
０．１ミクロン濾過を行った乾燥窒素または乾燥空気を
翼に吹き付けて乾燥させる。この時点で、翼は十分に清
浄であり、組立ての準備ができている。
【００２０】コンデンサのスリップリング２１８は、セ
ラミックコンデンサ１１２の第１端子に導電結合されて
いる。セラミックコンデンサ１１２のおおよその静電容
量は、４５０ｐＦである。コンデンサ１１２の第２端子
は、接地エンクロージャ２２４に接続されている。
ラミックコンデンサ１１２の第１端子に導電結合されて
いる。セラミックコンデンサ１１２のおおよその静電容
量は、４５０ｐＦである。コンデンサ１１２の第２端子
は、接地エンクロージャ２２４に接続されている。
【００２１】コンデンサ１１２の第２端子は、可変イン
ダクタ１１６に結合されている。インダクタ１１６は、
第１および第２の絶縁スタンドオフ２３０および２３２
によってエンクロージャから離間されている。スタンド
オフの詳細については、図８を参照して後述する。
ダクタ１１６に結合されている。インダクタ１１６は、
第１および第２の絶縁スタンドオフ２３０および２３２
によってエンクロージャから離間されている。スタンド
オフの詳細については、図８を参照して後述する。
【００２２】可変インダクタ１１６は、コイル２３４、
複数の調整要素２３６、およびシャフト２３８を含んで
いる。このコイルは、ブライトエッチングおよびエポキ
シ被膜が施された無酸素高伝導銅（ＯＦＨＣ）から製造
されている。１３．５６ＭＨｚでのＲＦ表皮効果によ
り、電流は、コイルの銅の深さ０．７ミルまでに集中す
るようになる。このような浅い表皮深さでは、表面汚染
物質を除去する必要があり、これをしないと汚染物質が
電流の流れを阻害することになる。このため、コイル
は、ブライトエッチングを施すことにより汚染物質が除
去された後、エポキシ被覆が施され、組立て後、銅の表
面に汚染物質が再び堆積しないようになっている。
複数の調整要素２３６、およびシャフト２３８を含んで
いる。このコイルは、ブライトエッチングおよびエポキ
シ被膜が施された無酸素高伝導銅（ＯＦＨＣ）から製造
されている。１３．５６ＭＨｚでのＲＦ表皮効果によ
り、電流は、コイルの銅の深さ０．７ミルまでに集中す
るようになる。このような浅い表皮深さでは、表面汚染
物質を除去する必要があり、これをしないと汚染物質が
電流の流れを阻害することになる。このため、コイル
は、ブライトエッチングを施すことにより汚染物質が除
去された後、エポキシ被覆が施され、組立て後、銅の表
面に汚染物質が再び堆積しないようになっている。
【００２３】インダクタの効率を更に高めるため、中心
線に面するコイルの内側垂直面を拡大し、また、コイル
の水平面、すなわち調整要素に対向する表面を拡大する
ことにより、コイル表面における抵抗が低減されてい
る。このため、コイルは、実質的に長方形の断面を有し
ている。シャフト２３８は、第１の端部２４２において
回転自在に支持されている。シャフト２３８の第２の端
部２４４は、ブッシュ２４６を通って第２ピニオンギヤ
装置２４０まで延在している。このピニオンギヤ装置
は、モータ２０２によって駆動され、シャフト２３８を
回転させる。本発明の可変インダクタ１１６の詳細につ
いては、図５、６および７を参照して以下で開示する。
線に面するコイルの内側垂直面を拡大し、また、コイル
の水平面、すなわち調整要素に対向する表面を拡大する
ことにより、コイル表面における抵抗が低減されてい
る。このため、コイルは、実質的に長方形の断面を有し
ている。シャフト２３８は、第１の端部２４２において
回転自在に支持されている。シャフト２３８の第２の端
部２４４は、ブッシュ２４６を通って第２ピニオンギヤ
装置２４０まで延在している。このピニオンギヤ装置
は、モータ２０２によって駆動され、シャフト２３８を
回転させる。本発明の可変インダクタ１１６の詳細につ
いては、図５、６および７を参照して以下で開示する。
【００２４】スタンドオフ２３２は、出力端子１３２に
コイルを結合する。導体２５０は、コイルの端部に重な
ってボルト締めされている。このため、ＲＦ信号は、コ
イルから導体２５０に結合される。導体２５０は、出力
回路および出力端子１３２に信号を結合させる。この出
力回路は、順方向電力および反射電力をモニタしたり、
あるいは他の診断測定を行うことができる。この回路
は、本発明のいずれの部分も形成しない。
コイルを結合する。導体２５０は、コイルの端部に重な
ってボルト締めされている。このため、ＲＦ信号は、コ
イルから導体２５０に結合される。導体２５０は、出力
回路および出力端子１３２に信号を結合させる。この出
力回路は、順方向電力および反射電力をモニタしたり、
あるいは他の診断測定を行うことができる。この回路
は、本発明のいずれの部分も形成しない。
【００２５】この整合回路網全体は、一対のファン２４
８によって空冷される。これらのファンは、エンクロー
ジャ２２４の片側に取り付けられており、空気がエンク
ロージャを通過するようにする。
８によって空冷される。これらのファンは、エンクロー
ジャ２２４の片側に取り付けられており、空気がエンク
ロージャを通過するようにする。
【００２６】図３はスリップリング２１８の斜視図であ
り、図４はスリップリング２１８の断面図である。本発
明のスリップリングをよく理解するためには、以下の説
明を読むにあたって、図３と図４の双方を同時に参照す
る必要がある。
り、図４はスリップリング２１８の断面図である。本発
明のスリップリングをよく理解するためには、以下の説
明を読むにあたって、図３と図４の双方を同時に参照す
る必要がある。
【００２７】スリップリング２１８は、取付けフランジ
３００および３０２、ライザ３０８および３１０、支持
部材３０６、ベベル環（beveled annulus）３１２、お
よび開口部３１４を含んでいる。このスリップリング
は、ベリリウム−銅（Ｂｅ−Ｃｕ）シート材から製造さ
れている。このシート材は、開口部３１４および４個の
取付け穴３１８が形成されるように打ち抜かれる。この
後、この打ち抜かれたシート材は、図示の形状にプレス
される。各ライザ３１０および３０８は、それぞれフラ
ンジ３０２および３００を支持部材３０６に接続する。
スリップリングのこれらの構成要素は、ベベル環を回転
子コンタクト要素、例えばシャフト２１４上のシャフト
支持ナット３１６、に押し付けるばね張力（付勢要素）
を共同で提供する。この他に、一部の応用例では、単一
のフランジ３００を支持部材３０６に接続する単一のラ
イザを用いることもできる。更に、他の応用例では、単
一のライザか二つのライザが用いられる場合に、弾性付
勢要素（想像線で示される環状ゴム要素４００）を用い
て、部材３０６を更に支持するとともに、部材３０６を
回転子コンタクト要素に向かって付勢することができ
る。
３００および３０２、ライザ３０８および３１０、支持
部材３０６、ベベル環（beveled annulus）３１２、お
よび開口部３１４を含んでいる。このスリップリング
は、ベリリウム−銅（Ｂｅ−Ｃｕ）シート材から製造さ
れている。このシート材は、開口部３１４および４個の
取付け穴３１８が形成されるように打ち抜かれる。この
後、この打ち抜かれたシート材は、図示の形状にプレス
される。各ライザ３１０および３０８は、それぞれフラ
ンジ３０２および３００を支持部材３０６に接続する。
スリップリングのこれらの構成要素は、ベベル環を回転
子コンタクト要素、例えばシャフト２１４上のシャフト
支持ナット３１６、に押し付けるばね張力（付勢要素）
を共同で提供する。この他に、一部の応用例では、単一
のフランジ３００を支持部材３０６に接続する単一のラ
イザを用いることもできる。更に、他の応用例では、単
一のライザか二つのライザが用いられる場合に、弾性付
勢要素（想像線で示される環状ゴム要素４００）を用い
て、部材３０６を更に支持するとともに、部材３０６を
回転子コンタクト要素に向かって付勢することができ
る。
【００２８】具体的には、ライザは、取付けフランジの
平面よりも約０．３２インチ（０．８１ｃｍ）上方に支
持部材を配置する。ベベル環３１２は、支持部材３０６
の中央に形成される。ベベル環は、開口部３１４に外接
して開口部３１４を画成している。この開口部は、空気
可変コンデンサの回転自在シャフト２１４の直径、例え
ば０．４５５インチ（１．１６ｃｍ）、によって定まる
半径を有している。ベベル環の断面は、三角形を形成し
ている。この三角形は、７４度で傾斜した辺を有すると
ともに、三角形の頂部に半径０．０１５０インチ（０．
０４ｃｍ）の丸み３１３を有している。もちろん、この
ベベルは、半円、半楕円などを含む他の任意の断面形状
を有していてもよい。ベベルの頂部は、丸み３１３にお
いて、回転子コンタクト要素、例えば導電性ナット３１
６、と接触する。このナットは、一般に、Ｏｉｌｙｔｅ
として知られる材料から製造され、シャフト２１４にね
じ込まれている。このため、ナットと頂部との接触によ
り、ＲＦ電力がソースから空気可変コンデンサの回転子
に結合される。比較的小さな半径の丸みにより、ナット
とスリップリングとの間の摩擦が最小限に抑えられるの
で、滑らかな調整動作が可能になる。更に、この小さな
半径により、コンデンサ中へのＲＦ電力の効率のよい結
合が促進され、ナットとベベル環との間の接合部に汚染
物質が形成されてＲＦ結合を妨害する可能性も小さくな
る。
平面よりも約０．３２インチ（０．８１ｃｍ）上方に支
持部材を配置する。ベベル環３１２は、支持部材３０６
の中央に形成される。ベベル環は、開口部３１４に外接
して開口部３１４を画成している。この開口部は、空気
可変コンデンサの回転自在シャフト２１４の直径、例え
ば０．４５５インチ（１．１６ｃｍ）、によって定まる
半径を有している。ベベル環の断面は、三角形を形成し
ている。この三角形は、７４度で傾斜した辺を有すると
ともに、三角形の頂部に半径０．０１５０インチ（０．
０４ｃｍ）の丸み３１３を有している。もちろん、この
ベベルは、半円、半楕円などを含む他の任意の断面形状
を有していてもよい。ベベルの頂部は、丸み３１３にお
いて、回転子コンタクト要素、例えば導電性ナット３１
６、と接触する。このナットは、一般に、Ｏｉｌｙｔｅ
として知られる材料から製造され、シャフト２１４にね
じ込まれている。このため、ナットと頂部との接触によ
り、ＲＦ電力がソースから空気可変コンデンサの回転子
に結合される。比較的小さな半径の丸みにより、ナット
とスリップリングとの間の摩擦が最小限に抑えられるの
で、滑らかな調整動作が可能になる。更に、この小さな
半径により、コンデンサ中へのＲＦ電力の効率のよい結
合が促進され、ナットとベベル環との間の接合部に汚染
物質が形成されてＲＦ結合を妨害する可能性も小さくな
る。
【００２９】図５は、インダクタ調整要素２３６の平面
図である。この調整要素は、導電性材料でめっきされた
低質量の絶縁体コアを含んでいる。ＲＦ信号の表皮効果
によってＲＦ信号は調整要素の厚さの数分の１しか侵入
しないので、この素子は、予想される表皮効果よりも深
い厚さまで導電性材料でめっきされる。低質量のコアを
有するこのようなめっき調整要素は、調整要素の慣性モ
ーメントを小さくするので、調整中における迅速かつ正
確な回転が容易になる。
図である。この調整要素は、導電性材料でめっきされた
低質量の絶縁体コアを含んでいる。ＲＦ信号の表皮効果
によってＲＦ信号は調整要素の厚さの数分の１しか侵入
しないので、この素子は、予想される表皮効果よりも深
い厚さまで導電性材料でめっきされる。低質量のコアを
有するこのようなめっき調整要素は、調整要素の慣性モ
ーメントを小さくするので、調整中における迅速かつ正
確な回転が容易になる。
【００３０】具体的には、コア５００は、厚さ約０．０
６３インチ（０．１６ｃｍ）のＦＲ−４ガラスエポキシ
積層体などの低質量材料である。この積層体は、０．５
オンスの銅クラッドで被覆された後、両側面および縁部
を２オンスの銅でめっきされている。調整シャフトへの
調整要素２３６の接着を容易にするために、調整要素２
３６の一端５０２には、被覆もめっきも施さない。この
ため、エポキシがコア材に付着して、調整要素をシャフ
トに固定する。
６３インチ（０．１６ｃｍ）のＦＲ−４ガラスエポキシ
積層体などの低質量材料である。この積層体は、０．５
オンスの銅クラッドで被覆された後、両側面および縁部
を２オンスの銅でめっきされている。調整シャフトへの
調整要素２３６の接着を容易にするために、調整要素２
３６の一端５０２には、被覆もめっきも施さない。この
ため、エポキシがコア材に付着して、調整要素をシャフ
トに固定する。
【００３１】この調整要素は、ＲＦ電力の調整要素への
効率のよい結合を促す平面形状（三日月形状）を有して
いる。具体的には、調整要素は、半径１．０２５インチ
（２．６ｃｍ）の弧の形状を有する内縁部５０４と、同
様の半径の弧の形状を有する外縁部５０６と、を有して
いる。外縁部５０６は、丸コーナ５０８で内縁部５０４
と交わる。スロット５１０は、調整要素の一端部（コー
ナ５０８の反対側の端部）に切り込んでおり、回転可能
調整シャフトへの取付けを容易にしている（図６を参
照）。
効率のよい結合を促す平面形状（三日月形状）を有して
いる。具体的には、調整要素は、半径１．０２５インチ
（２．６ｃｍ）の弧の形状を有する内縁部５０４と、同
様の半径の弧の形状を有する外縁部５０６と、を有して
いる。外縁部５０６は、丸コーナ５０８で内縁部５０４
と交わる。スロット５１０は、調整要素の一端部（コー
ナ５０８の反対側の端部）に切り込んでおり、回転可能
調整シャフトへの取付けを容易にしている（図６を参
照）。
【００３２】図６は、可変インダクタ１１６の調整シャ
フト２３８を示している。本発明の理解を容易にするた
め、シャフト２３８は、このシャフトに取り付けられる
多数の調整要素２３６、および多数の空の取付けスロッ
ト６００とともに示してある。更に、調整要素に対する
コイルの相対配置を示すために、図６は、コイル２３４
の一部断面を示している。図７は、図６の７−７線に沿
った取付けスロット６００の詳細な図である。本発明を
よく理解するためには、図６と図７を同時に参照する必
要がある。
フト２３８を示している。本発明の理解を容易にするた
め、シャフト２３８は、このシャフトに取り付けられる
多数の調整要素２３６、および多数の空の取付けスロッ
ト６００とともに示してある。更に、調整要素に対する
コイルの相対配置を示すために、図６は、コイル２３４
の一部断面を示している。図７は、図６の７−７線に沿
った取付けスロット６００の詳細な図である。本発明を
よく理解するためには、図６と図７を同時に参照する必
要がある。
【００３３】シャフト２３８は、複数の取付けスロット
６００（例えば、９個のスロット）を有している。これ
らのスロットは、シャフトの回転軸に対して所定の角度
（例えば、６．５８度）でシャフトに切り込んでいる。
この角度は、間に調整要素が散在するコイル２３４の角
度と一致している。このため、調整要素２３６は、コイ
ル２３４の平面と平行になっている。各取付けスロット
６００は、シャフトの両側に切り込んだ一対のスロット
７００および７０２であり、調整要素２３６の各々にお
けるスロット（図５の５１０）がシャフト２３８と嵌合
するようになっている。調整要素は、エポキシを用いて
シャフトに取り付けられる。シャフトは、ガラス繊維Ｇ
−１０から製造されている。これらのスロットは離間さ
れており（例えば、０．５７７インチ間隔）、調整要素
がコイル２３４の個々の巻きの間に延在するようになっ
ている。
６００（例えば、９個のスロット）を有している。これ
らのスロットは、シャフトの回転軸に対して所定の角度
（例えば、６．５８度）でシャフトに切り込んでいる。
この角度は、間に調整要素が散在するコイル２３４の角
度と一致している。このため、調整要素２３６は、コイ
ル２３４の平面と平行になっている。各取付けスロット
６００は、シャフトの両側に切り込んだ一対のスロット
７００および７０２であり、調整要素２３６の各々にお
けるスロット（図５の５１０）がシャフト２３８と嵌合
するようになっている。調整要素は、エポキシを用いて
シャフトに取り付けられる。シャフトは、ガラス繊維Ｇ
−１０から製造されている。これらのスロットは離間さ
れており（例えば、０．５７７インチ間隔）、調整要素
がコイル２３４の個々の巻きの間に延在するようになっ
ている。
【００３４】コイル２３４は、調整要素２３６に平行な
長辺６０２を有する長方形断面、例えば寸法が０、２２
８インチ（０．５８ｃｍ）×０．３２５インチ（０．８
３ｃｍ）の断面、を有している。調整要素がコイルにか
み合った状態では、最大量の電流密度が調整要素に対向
するコイル表面を流れるので、調整要素に対向するコイ
ルの側面６０２の増加により、可変インダクタの効率が
高まる。更に、調整要素がコイルから外された状態で
は、最大量の電流密度がコイルの中心線に面する表面６
０４を流れる。従って、コイル厚の増加により、可変イ
ンダクタの効率が高まる。すなわち、固定抵抗成分が減
少する。長方形のコイル断面が好適であるが、正方形の
断面を使用することもできる。
長辺６０２を有する長方形断面、例えば寸法が０、２２
８インチ（０．５８ｃｍ）×０．３２５インチ（０．８
３ｃｍ）の断面、を有している。調整要素がコイルにか
み合った状態では、最大量の電流密度が調整要素に対向
するコイル表面を流れるので、調整要素に対向するコイ
ルの側面６０２の増加により、可変インダクタの効率が
高まる。更に、調整要素がコイルから外された状態で
は、最大量の電流密度がコイルの中心線に面する表面６
０４を流れる。従って、コイル厚の増加により、可変イ
ンダクタの効率が高まる。すなわち、固定抵抗成分が減
少する。長方形のコイル断面が好適であるが、正方形の
断面を使用することもできる。
【００３５】図８は、コイル（図２の２３４）をエンク
ロージャに取り付けるための絶縁スタンドオフ２３０を
示している。スタンドオフ２３０は、円筒形状であり、
ＵＬＴＥＭ−１０００から製造されている。スタンドオ
フは、第１の端部８００に刻み付き穴８０６を有し、か
つ第２の端部８０２にねじ穴８０４を有するように機械
加工されている。穴８０４は、スタンドオフをエンクロ
ージャに取り付けるボルト（図示せず）と嵌合するよう
にねじが切られている。刻み付き穴８０６には、導電性
インサート８０８が装着される。インサート８０８は、
刻み付き穴８０６に圧入される刻み付き延長部８１０を
有している。フランジ８１２は、この延長部から径方向
に延在し、端部８００に接触している。フランジ中央か
ら延びているのは、ねじ付きピン８１４である。コイル
は、このねじ付きピンの上から挿入され、ナットを用い
て締結される。スタンドオフ内でアーク放電が発生する
可能性を低減するために、刻み付き延長部の端部８１６
は、刻み付き穴８０６の底８１８から０．０１インチ以
内にある。更に、プレート８２０は、穴８０４の底部に
配置される。最大の電界は、円筒形スタンドオフの中心
軸に沿って長手方向に形成される。具体的には、電界
は、刻み付き延長部８０６の底８１６とプレート８２０
との間に形成される。プレートの刻み付き延長部の底に
おけるいかなる実質的なエアギャップも、絶縁破壊を引
き起こしてアーク放電を発生させることになる。このた
め、コイルは、エンクロージャに対して離間された状態
に維持される。
ロージャに取り付けるための絶縁スタンドオフ２３０を
示している。スタンドオフ２３０は、円筒形状であり、
ＵＬＴＥＭ−１０００から製造されている。スタンドオ
フは、第１の端部８００に刻み付き穴８０６を有し、か
つ第２の端部８０２にねじ穴８０４を有するように機械
加工されている。穴８０４は、スタンドオフをエンクロ
ージャに取り付けるボルト（図示せず）と嵌合するよう
にねじが切られている。刻み付き穴８０６には、導電性
インサート８０８が装着される。インサート８０８は、
刻み付き穴８０６に圧入される刻み付き延長部８１０を
有している。フランジ８１２は、この延長部から径方向
に延在し、端部８００に接触している。フランジ中央か
ら延びているのは、ねじ付きピン８１４である。コイル
は、このねじ付きピンの上から挿入され、ナットを用い
て締結される。スタンドオフ内でアーク放電が発生する
可能性を低減するために、刻み付き延長部の端部８１６
は、刻み付き穴８０６の底８１８から０．０１インチ以
内にある。更に、プレート８２０は、穴８０４の底部に
配置される。最大の電界は、円筒形スタンドオフの中心
軸に沿って長手方向に形成される。具体的には、電界
は、刻み付き延長部８０６の底８１６とプレート８２０
との間に形成される。プレートの刻み付き延長部の底に
おけるいかなる実質的なエアギャップも、絶縁破壊を引
き起こしてアーク放電を発生させることになる。このた
め、コイルは、エンクロージャに対して離間された状態
に維持される。
【００３６】整合装置の抵抗を更に低減するため、エン
クロージャはアルミニウム合金で製造されており、内部
全体が硬質黒色陽極酸化されている。従来のクロメート
表面仕上げは、整合回路網の効率に大きな損失を与える
ことが分かっている。この黒色陽極酸化被覆は、高ＲＦ
場に面するエンクロージャ表面に誘電体層を形成する。
清浄な金属／誘電体界面は、損失に寄与する半導体表面
層を最小限に抑える。このような黒色陽極酸化は、整合
回路網の効率を、裸の金属内面を有するエンクロージャ
よりも５〜１０パーセント高くすることが実験研究で明
らかになっている。
クロージャはアルミニウム合金で製造されており、内部
全体が硬質黒色陽極酸化されている。従来のクロメート
表面仕上げは、整合回路網の効率に大きな損失を与える
ことが分かっている。この黒色陽極酸化被覆は、高ＲＦ
場に面するエンクロージャ表面に誘電体層を形成する。
清浄な金属／誘電体界面は、損失に寄与する半導体表面
層を最小限に抑える。このような黒色陽極酸化は、整合
回路網の効率を、裸の金属内面を有するエンクロージャ
よりも５〜１０パーセント高くすることが実験研究で明
らかになっている。
【００３７】本発明の整合回路網は、従来から市販され
ているApplied Materials社製のＰ５０００整合回路網
のループ抵抗よりも相当に低いループ抵抗を有してい
る。具体的には、本発明のループ抵抗が０．３０オーム
と低いのに対し、Ｐ５０００整合回路網のループ抵抗は
約１．３５オームである。抵抗の測定は、整合装置を真
空コンデンサ（Ｃterm）（約５０ｐｆ）で終端し、整合
装置への入力における１ポート反射係数を回路網解析器
を用いて測定することにより行われる。調整要素は、測
定を行うための所望の位置に調整され、共振が得られる
まで周波数が掃引される。次に、反射係数が−５０ｄｂ
未満になるまで整合装置中のコンデンサを調整する。反
射電力が最小のときの周波数（ｆ0）を記録する。この
後、回路網解析器の接続を断ち、整合装置への入力静電
容量（Ｃin）を、ＬＣＲメータを用いて１ＫＨｚで測定
する（すなわち、整合装置インダクタは１ＫＨｚでショ
ートする）。整合回路網のループ抵抗は、以下の式を用
いて計算される。
ているApplied Materials社製のＰ５０００整合回路網
のループ抵抗よりも相当に低いループ抵抗を有してい
る。具体的には、本発明のループ抵抗が０．３０オーム
と低いのに対し、Ｐ５０００整合回路網のループ抵抗は
約１．３５オームである。抵抗の測定は、整合装置を真
空コンデンサ（Ｃterm）（約５０ｐｆ）で終端し、整合
装置への入力における１ポート反射係数を回路網解析器
を用いて測定することにより行われる。調整要素は、測
定を行うための所望の位置に調整され、共振が得られる
まで周波数が掃引される。次に、反射係数が−５０ｄｂ
未満になるまで整合装置中のコンデンサを調整する。反
射電力が最小のときの周波数（ｆ0）を記録する。この
後、回路網解析器の接続を断ち、整合装置への入力静電
容量（Ｃin）を、ＬＣＲメータを用いて１ＫＨｚで測定
する（すなわち、整合装置インダクタは１ＫＨｚでショ
ートする）。整合回路網のループ抵抗は、以下の式を用
いて計算される。
【００３８】
【数１】 低いループ抵抗に加えて効率が高いことも、Ｐ５０００
整合ユニットのコイルが１０５°Ｆで動作し、本発明の
コイルが５１°Ｆで動作するという事実から明らかであ
る。この効率は、整合回路網を用いてＲＦ電力を半導体
ウェーハ処理プラズマに結合させるときの５〜２５パー
セントのエッチングレートの上昇に相当する。更にま
た、このような高い効率は、動作温度の低下、負荷の電
力利用度の増加、信頼性の向上をもたらす。
整合ユニットのコイルが１０５°Ｆで動作し、本発明の
コイルが５１°Ｆで動作するという事実から明らかであ
る。この効率は、整合回路網を用いてＲＦ電力を半導体
ウェーハ処理プラズマに結合させるときの５〜２５パー
セントのエッチングレートの上昇に相当する。更にま
た、このような高い効率は、動作温度の低下、負荷の電
力利用度の増加、信頼性の向上をもたらす。
【００３９】本発明の内容を組み込んだ様々な実施形態
を示して詳細に説明してきたが、当業者であれば、これ
らの内容が依然として組み込まれた他の多くの変形例を
容易に考案することができる。
を示して詳細に説明してきたが、当業者であれば、これ
らの内容が依然として組み込まれた他の多くの変形例を
容易に考案することができる。
【図１】本発明のインピーダンス整合回路網の概略図で
ある。
ある。
【図２】本発明のインピーダンス整合装置の透視図であ
る。
る。
【図３】図２の空気可変コンデンサのスリップリングの
斜視図である。
斜視図である。
【図４】図３の４−４線に沿ったスリップリングの断面
図である。
図である。
【図５】誘電調整要素の平面図である。
【図６】誘電調整要素アセンブリの斜視図である。
【図７】図６の７−７線に沿った調整要素取付けシャフ
トの詳細な透視図である。
トの詳細な透視図である。
【図８】図１のエンクロージャにコイルを取り付けるス
タンドオフを示す図である。
タンドオフを示す図である。
１０２…インピーダンス整合回路網、１０４…負荷、１
０６…信号源、１０８…直列抵抗、１１０…可変コンデ
ンサ、１１６…可変インダクタ、２００…可調整ＲＦ整
合システム、２１０…固定子、２１２…回転子、２１４
…シャフト、２１８…スリップリング、２２４…エンク
ロージャ、２３４…コイル、２３６…インダクタ調整要
素、２３８…シャフト、３００および３０２…フラン
ジ、３０６…支持部材、３０８および３１０…ライザ、
３１２…ベベル環、３１３…丸み、３１４…開口部、３
１６…導電性ナット、３１８…取付け穴。
０６…信号源、１０８…直列抵抗、１１０…可変コンデ
ンサ、１１６…可変インダクタ、２００…可調整ＲＦ整
合システム、２１０…固定子、２１２…回転子、２１４
…シャフト、２１８…スリップリング、２２４…エンク
ロージャ、２３４…コイル、２３６…インダクタ調整要
素、２３８…シャフト、３００および３０２…フラン
ジ、３０６…支持部材、３０８および３１０…ライザ、
３１２…ベベル環、３１３…丸み、３１４…開口部、３
１６…導電性ナット、３１８…取付け穴。
フロントページの続き (72)発明者 リチャード アール． メット アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタクララ ， アンナ ドライヴ 2255 (72)発明者 ロバート ディー． グリーンウェイ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイ ル， イースト ワシント ン アヴェニュー 555， ナンバー2013 (72)発明者 ゲイブリエル ビレク アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ハンティントン ドライヴ 1082 (72)発明者 アジェイ ジョシ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， シルヴァーランド ドライ ヴ 3071 Ｆターム(参考） 5E070 AA20
Claims (9)
- 【請求項１】 第１のインピーダンスを第２のインピー
ダンスに整合させる装置であって、 コンデンサと、 前記コンデンサに結合された可変インダクタであって、
複数の個々のコイル巻きを有するコイルと、複数のイン
ダクタ調整要素を支持するシャフトと、を有する可変イ
ンダクタと、を備え、前記コイルは長方形の断面を有し
ており、このコイルの長辺は前記調整要素の各々に平行
であり、前記インダクタ調整要素の各々が一対のコイル
巻きの間に延在している装置。 - 【請求項２】 前記シャフトは所定の角度で前記調整要
素の各々を支持しており、各前記調整要素の平面が前記
個々のコイル巻きの各々の平面と平行である請求項１記
載の装置。 - 【請求項３】 第１のインピーダンスを第２のインピー
ダンスに整合させる装置であって、 コンデンサと、 前記コンデンサに結合された可変インダクタであって、
複数の個々のコイル巻きを有するコイルと、複数のイン
ダクタ調整要素を支持するシャフトと、を有する可変イ
ンダクタと、を備え、前記コイルはブライトエッチング
およびエポキシ被覆が施されている装置。 - 【請求項４】 第１のインピーダンスを第２のインピー
ダンスに整合させる装置であって、 コンデンサと、 前記コンデンサに結合された可変インダクタであって、
複数の個々のコイル巻きを有するコイルと、複数のイン
ダクタ調整要素を支持するシャフトと、を有する可変イ
ンダクタと、 前記コンデンサおよび前記可変インダクタを囲む導電性
エンクロージャと、 前記エンクロージャの内面に対して離間した状態で前記
コイルを支持する非導電性スタンドオフと、を備え、 前記スタンドオフは第１の端部および第２の端部を有し
ており、前記第１端部は導電性結合器を保持する穴を含
んでおり、前記第２端部は自身の底部にプレートを有す
る第２の穴を含んでいる装置。 - 【請求項５】 前記コンデンサが可変コンデンサである
請求項１〜４のいずれかに記載の装置。 - 【請求項６】 前記可変コンデンサは入力ポートからグ
ラウンドに接続されており、前記可変インダクタは前記
入力ポートから出力ポートに結合されており、前記入力
ポートは前記第１インピーダンスに結合されており、前
記出力ポートは前記第２インピーダンスに結合されてい
る請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 複数の個々のコイル巻きを有するコイル
と、複数のインダクタ調整要素を支持するシャフトと、
を有する可変インダクタであって、 前記コイルは長方形の断面を有しており、このコイルの
長辺は前記調整要素の各々に平行であり、前記インダク
タ調整要素の各々が一対のコイル巻きの間に延在してい
る可変インダクタ。 - 【請求項８】 前記シャフトは所定の角度で前記調整要
素の各々を支持しており、各前記調整要素の平面が前記
個々のコイル巻きの各々の平面と平行である請求項７記
載の可変インダクタ。 - 【請求項９】 複数の個々のコイル巻きを有するコイル
と、複数のインダクタ調整要素を支持するシャフトと、
を有する可変インダクタであって、 前記コイルはブライトエッチングおよびエポキシ被覆が
施されている可変インダクタ。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US3532997P | 1997-01-13 | 1997-01-13 | |
| US08/954376 | 1997-10-20 | ||
| US08/954,376 US5952896A (en) | 1997-01-13 | 1997-10-20 | Impedance matching network |
| US60/035329 | 1997-10-20 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10037889A Division JPH10303675A (ja) | 1997-01-13 | 1998-01-13 | 高効率インピーダンス整合回路網 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002190414A true JP2002190414A (ja) | 2002-07-05 |
Family
ID=26712000
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10037889A Withdrawn JPH10303675A (ja) | 1997-01-13 | 1998-01-13 | 高効率インピーダンス整合回路網 |
| JP2001305712A Withdrawn JP2002190414A (ja) | 1997-01-13 | 2001-10-01 | インピーダンス整合装置および可変インダクタ |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10037889A Withdrawn JPH10303675A (ja) | 1997-01-13 | 1998-01-13 | 高効率インピーダンス整合回路網 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5952896A (ja) |
| EP (1) | EP0853380A3 (ja) |
| JP (2) | JPH10303675A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008251976A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Daihen Corp | インピーダンス整合装置 |
| JP2011134872A (ja) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Fujitsu Ltd | 可変インダクタおよびチューナブル高周波デバイス |
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| JP4286404B2 (ja) * | 1999-10-15 | 2009-07-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 整合器およびプラズマ処理装置 |
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| US8363744B2 (en) | 2001-06-10 | 2013-01-29 | Aloft Media, Llc | Method and system for robust, secure, and high-efficiency voice and packet transmission over ad-hoc, mesh, and MIMO communication networks |
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| JP3960808B2 (ja) | 2001-03-01 | 2007-08-15 | 株式会社ダイヘン | インピーダンス整合器 |
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1997
- 1997-10-20 US US08/954,376 patent/US5952896A/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-01-12 EP EP98300176A patent/EP0853380A3/en not_active Withdrawn
- 1998-01-13 JP JP10037889A patent/JPH10303675A/ja not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-10-01 JP JP2001305712A patent/JP2002190414A/ja not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5952896A (en) | 1999-09-14 |
| JPH10303675A (ja) | 1998-11-13 |
| EP0853380A3 (en) | 1999-09-08 |
| EP0853380A2 (en) | 1998-07-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |