JP2003302431A - インピーダンス整合器の出力端特性解析方法、およびインピーダンス整合器、ならびにインピーダンス整合器の出力端特性解析システム - Google Patents
インピーダンス整合器の出力端特性解析方法、およびインピーダンス整合器、ならびにインピーダンス整合器の出力端特性解析システムInfo
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- JP2003302431A JP2003302431A JP2002158980A JP2002158980A JP2003302431A JP 2003302431 A JP2003302431 A JP 2003302431A JP 2002158980 A JP2002158980 A JP 2002158980A JP 2002158980 A JP2002158980 A JP 2002158980A JP 2003302431 A JP2003302431 A JP 2003302431A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造コストが安価でしかも出力端の電気的特
性を高精度に解析できるインピーダンス整合器を提供す
る。 【解決手段】 入力端１ａに接続される高周波電源から
の高周波電力に関する情報を検出する入力側検出器２
と、その検出情報に基づいて可変キャパシタＶＣ３，Ｖ
Ｃ４を調整することにより高周波電源と出力端１ｂに接
続される負荷とのインピーダンスを整合させる制御部３
と、予め測定された可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の可
変値に対する出力インピーダンスＺｏ（出力端の電気的
特性）の関係を示す特性を記憶するＥＥＥＲＯＭ１５
と、制御部３により可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４が高
周波電源と負荷とのインピーダンスを整合させる値に調
整されると、その調整値とＥＥＥＲＯＭ１５に記憶され
た特性とに基づいて出力端１ｂにおける出力インピーダ
ンスＺｏなどの電気的特性を解析する解析部とを備え
た。
性を高精度に解析できるインピーダンス整合器を提供す
る。 【解決手段】 入力端１ａに接続される高周波電源から
の高周波電力に関する情報を検出する入力側検出器２
と、その検出情報に基づいて可変キャパシタＶＣ３，Ｖ
Ｃ４を調整することにより高周波電源と出力端１ｂに接
続される負荷とのインピーダンスを整合させる制御部３
と、予め測定された可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の可
変値に対する出力インピーダンスＺｏ（出力端の電気的
特性）の関係を示す特性を記憶するＥＥＥＲＯＭ１５
と、制御部３により可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４が高
周波電源と負荷とのインピーダンスを整合させる値に調
整されると、その調整値とＥＥＥＲＯＭ１５に記憶され
た特性とに基づいて出力端１ｂにおける出力インピーダ
ンスＺｏなどの電気的特性を解析する解析部とを備え
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波電源と負荷
との間に介装されて高周波電源のインピーダンスと負荷
のインピーダンスとを整合させるインピーダンス整合
器、およびその出力端の電気的特性を解析するインピー
ダンス整合器の出力端特性解析方法、ならびにインピー
ダンス整合器の出力端特性解析システムに関する。
との間に介装されて高周波電源のインピーダンスと負荷
のインピーダンスとを整合させるインピーダンス整合
器、およびその出力端の電気的特性を解析するインピー
ダンス整合器の出力端特性解析方法、ならびにインピー
ダンス整合器の出力端特性解析システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体やフラットパネルディスプレイな
どを製造する際のプロセスのうち最も重要なプロセスの
一つとして、プラズマプロセスがある。
どを製造する際のプロセスのうち最も重要なプロセスの
一つとして、プラズマプロセスがある。
【０００３】このプラズマプロセスに用いるプラズマプ
ロセスチャンバーには、プラズマを生成するためのエネ
ルギー源として電極に直流電圧やマイクロ波電圧を印加
するタイプのものも一部には存在するが、多くのプラズ
マプロセスチャンバーでは１００ｋＨｚ〜３００ＭＨｚ
の無線周波帯域の高周波電圧を電極に印加する。
ロセスチャンバーには、プラズマを生成するためのエネ
ルギー源として電極に直流電圧やマイクロ波電圧を印加
するタイプのものも一部には存在するが、多くのプラズ
マプロセスチャンバーでは１００ｋＨｚ〜３００ＭＨｚ
の無線周波帯域の高周波電圧を電極に印加する。
【０００４】このように無線周波帯域の高周波電圧を用
いるプラズマプロセスチャンバーにおいては、高周波電
源のインピーダンスと負荷としてのプラズマプロセスチ
ャンバーのインピーダンス（以下、負荷インピーダンス
という。）とを整合させることにより、プラズマプロセ
スチャンバーから高周波電源への反射電力を最小にして
プラズマプロセスチャンバーへの供給電力を最大にする
ために、図１８に示すように、高周波電源５１とプラズ
マプロセスチャンバー５２との間にインピーダンス整合
器５３が介装される。
いるプラズマプロセスチャンバーにおいては、高周波電
源のインピーダンスと負荷としてのプラズマプロセスチ
ャンバーのインピーダンス（以下、負荷インピーダンス
という。）とを整合させることにより、プラズマプロセ
スチャンバーから高周波電源への反射電力を最小にして
プラズマプロセスチャンバーへの供給電力を最大にする
ために、図１８に示すように、高周波電源５１とプラズ
マプロセスチャンバー５２との間にインピーダンス整合
器５３が介装される。
【０００５】図１８に示すインピーダンス整合器５３に
は、入力側検出器６１、出力側検出器６２、制御部６
３、インダクタＬ１、および可変リアクタンス素子とし
ての可変キャパシタＶＣ１，ＶＣ２が設けられている。
は、入力側検出器６１、出力側検出器６２、制御部６
３、インダクタＬ１、および可変リアクタンス素子とし
ての可変キャパシタＶＣ１，ＶＣ２が設けられている。
【０００６】インピーダンス整合器５３において、高周
波電源５１からインピーダンス整合器５３の入力端５３
ａに入力される無線周波電圧Ｖｉ、無線周波電流Ｉｉ、
および無線周波電圧Ｖｉと無線周波電流Ｉｉとの位相差
θｉが、入力側検出器６１により検出される。この検出
結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉは、制御部６３に入力される。
波電源５１からインピーダンス整合器５３の入力端５３
ａに入力される無線周波電圧Ｖｉ、無線周波電流Ｉｉ、
および無線周波電圧Ｖｉと無線周波電流Ｉｉとの位相差
θｉが、入力側検出器６１により検出される。この検出
結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉは、制御部６３に入力される。
【０００７】制御部６３は、マイクロコンピュータを備
えており、入力側検出器６１からの検出結果Ｖｉ，Ｉ
ｉ，θｉに基づいて、下記数式１によりインピーダンス
整合器５３の入力インピーダンスＺｉ、すなわちインピ
ーダンス整合器５３の入力端５３ａからプラズマプロセ
スチャンバー５２側を見たインピーダンスＺｉを演算す
る。ただし、数式１において、Ｒｉは入力インピーダン
スＺｉのレジスタンス成分、Ｘｉは入力インピーダンス
Ｚｉのリアクタンス成分である。
えており、入力側検出器６１からの検出結果Ｖｉ，Ｉ
ｉ，θｉに基づいて、下記数式１によりインピーダンス
整合器５３の入力インピーダンスＺｉ、すなわちインピ
ーダンス整合器５３の入力端５３ａからプラズマプロセ
スチャンバー５２側を見たインピーダンスＺｉを演算す
る。ただし、数式１において、Ｒｉは入力インピーダン
スＺｉのレジスタンス成分、Ｘｉは入力インピーダンス
Ｚｉのリアクタンス成分である。
【０００８】そして、この入力インピーダンスＺｉと高
周波電源５１の出力インピーダンスＺｇとを整合させる
ように、可変キャパシタＶＣ１，ＶＣ２のキャパシタン
スを可変させる。具体的には高周波電源５１の出力イン
ピーダンスＺｇの公称値は、一般に５０Ωであるから、
例えば入力インピーダンスＺｉの絶対値｜Ｚｉ｜が所定
の基準値Ｒの範囲内に入るように、または５０Ωを特性
インピーダンスＺｃとした入力端５３ａにおける反射係
数Γｉ＝（Ｚｉ−Ｚｃ）／（Ｚｉ＋Ｚｃ）の絶対値｜Γ
ｉ｜が所定の閾値｜Γｉ｜以下となるように、可変キャ
パシタＶＣ１，ＶＣ２のキャパシタンスが調整される。
周波電源５１の出力インピーダンスＺｇとを整合させる
ように、可変キャパシタＶＣ１，ＶＣ２のキャパシタン
スを可変させる。具体的には高周波電源５１の出力イン
ピーダンスＺｇの公称値は、一般に５０Ωであるから、
例えば入力インピーダンスＺｉの絶対値｜Ｚｉ｜が所定
の基準値Ｒの範囲内に入るように、または５０Ωを特性
インピーダンスＺｃとした入力端５３ａにおける反射係
数Γｉ＝（Ｚｉ−Ｚｃ）／（Ｚｉ＋Ｚｃ）の絶対値｜Γ
ｉ｜が所定の閾値｜Γｉ｜以下となるように、可変キャ
パシタＶＣ１，ＶＣ２のキャパシタンスが調整される。
【０００９】
【数１】
【００１０】このような動作は整合動作と呼ばれてお
り、整合動作が完了した時点では、インピーダンス整合
器５３の入力端５３ａにおける反射電力が最小になる。
すなわちプラズマプロセスチャンバー５２に最大の電力
を供給することができる。
り、整合動作が完了した時点では、インピーダンス整合
器５３の入力端５３ａにおける反射電力が最小になる。
すなわちプラズマプロセスチャンバー５２に最大の電力
を供給することができる。
【００１１】プラズマプロセスチャンバー５２のインピ
ーダンスＺｌは、プラズマの状況などに応じて変化する
ので、その変化に応じて入力側検出器６１による検出信
号が変化し、それに応じて制御部６３が可変キャパシタ
ＶＣ１，ＶＣ２のキャパシタンスを可変させることによ
り、整合状態が維持される。
ーダンスＺｌは、プラズマの状況などに応じて変化する
ので、その変化に応じて入力側検出器６１による検出信
号が変化し、それに応じて制御部６３が可変キャパシタ
ＶＣ１，ＶＣ２のキャパシタンスを可変させることによ
り、整合状態が維持される。
【００１２】なお、可変キャパシタＶＣ１，ＶＣ２は、
制御部６３によって駆動制御されるステッピングモータ
によって各々たとえば１００段階にキャパシタンスが可
変できるようになっている。すなわち、インピーダンス
整合器５３によって負荷インピーダンスＺｌを１００×
１００＝１００００通りのインピーダンスに変換するこ
とができるようになっている。
制御部６３によって駆動制御されるステッピングモータ
によって各々たとえば１００段階にキャパシタンスが可
変できるようになっている。すなわち、インピーダンス
整合器５３によって負荷インピーダンスＺｌを１００×
１００＝１００００通りのインピーダンスに変換するこ
とができるようになっている。
【００１３】ところで、プラズマプロセスチャンバー５
２に入力される無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、
および無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏとの位相差
θｏは、プラズマプロセスの状態を知る上で特に重要で
ある。
２に入力される無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、
および無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏとの位相差
θｏは、プラズマプロセスの状態を知る上で特に重要で
ある。
【００１４】そこで、従来のインピーダンス整合器５３
には、上記の整合動作とは関係しない出力側検出器６２
がインダクタＬ１と出力端５３ｂとの間に設けられてい
た。
には、上記の整合動作とは関係しない出力側検出器６２
がインダクタＬ１と出力端５３ｂとの間に設けられてい
た。
【００１５】すなわち、出力側検出器６２は、インピー
ダンス整合器５３の出力端５３ｂにおける無線周波電圧
Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無
線周波電流Ｉｏとの位相差θｏを検出し、検出結果Ｖ
ｏ，Ｉｏ，θｏを制御部６３に入力する。制御部６３
は、出力側検出器６２からの検出結果Ｖｏ，Ｉｏ，θｏ
に基づいて、下記数式２によりインピーダンス整合器５
３の出力インピーダンスＺｏを演算し、検出結果Ｖｏ，
Ｉｏ，θｏと出力インピーダンスＺｏもしくはプラズマ
プロセスチェンバー５２のインピーダンスＺｌとを外部
のディスプレイあるいはプリンタなどに出力する。ただ
し、数式２において、Ｒｏは出力インピーダンスＺｏの
レジスタンス成分、Ｘｏは出力インピーダンスＺｏのリ
アクタンス成分である。
ダンス整合器５３の出力端５３ｂにおける無線周波電圧
Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無
線周波電流Ｉｏとの位相差θｏを検出し、検出結果Ｖ
ｏ，Ｉｏ，θｏを制御部６３に入力する。制御部６３
は、出力側検出器６２からの検出結果Ｖｏ，Ｉｏ，θｏ
に基づいて、下記数式２によりインピーダンス整合器５
３の出力インピーダンスＺｏを演算し、検出結果Ｖｏ，
Ｉｏ，θｏと出力インピーダンスＺｏもしくはプラズマ
プロセスチェンバー５２のインピーダンスＺｌとを外部
のディスプレイあるいはプリンタなどに出力する。ただ
し、数式２において、Ｒｏは出力インピーダンスＺｏの
レジスタンス成分、Ｘｏは出力インピーダンスＺｏのリ
アクタンス成分である。
【００１６】
【数２】
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のイ
ンピーダンス整合器５３では、出力側検出器６２が設け
られていたので、製作コストが高価であり、しかも出力
側検出器６２の検出精度を十分に高くできないという課
題があった。
ンピーダンス整合器５３では、出力側検出器６２が設け
られていたので、製作コストが高価であり、しかも出力
側検出器６２の検出精度を十分に高くできないという課
題があった。
【００１８】すなわち、インピーダンス整合器５３の出
力端５３ｂは、プラズマプロセスチャンバー５２のイン
ピーダンスＺｌに依存して高電圧が発生したり大電流が
流れるため、出力側検出器６２が大型化するとともに高
耐圧が要求され、高価になる。
力端５３ｂは、プラズマプロセスチャンバー５２のイン
ピーダンスＺｌに依存して高電圧が発生したり大電流が
流れるため、出力側検出器６２が大型化するとともに高
耐圧が要求され、高価になる。
【００１９】また、プラズマプロセスチャンバー５２の
インピーダンスＺｌが変化したときに、インピーダンス
整合器５３の出力端５３ｂにおける無線周波電圧Ｖｏお
よび無線周波電流Ｉｏのレベルが大きく変化するため、
出力側検出器６２の検出精度が低下し、結果として得ら
れる出力インピーダンスＺｏの精度が低下する。この問
題は、出力側検出器６２の検出レンジを十分に広くかつ
高精度にすることができれば、ある程度解消可能であ
る。しかし、これを実現するためには極めて大型でかつ
高価な出力側検出器６２を製作する必要があり、インピ
ーダンス整合器５３の容積と製造コストの大部分を出力
側検出器６２が占めてしまう結果となって、あまりにも
非現実的である。出力側検出器６２はインピーダンス整
合器５３の整合動作に寄与しないことを考慮すると、イ
ンピーダンス整合器５３から出力側検出器６２を除いて
インピーダンス整合器５３の小型化および低コスト化が
特に要望されるのである。
インピーダンスＺｌが変化したときに、インピーダンス
整合器５３の出力端５３ｂにおける無線周波電圧Ｖｏお
よび無線周波電流Ｉｏのレベルが大きく変化するため、
出力側検出器６２の検出精度が低下し、結果として得ら
れる出力インピーダンスＺｏの精度が低下する。この問
題は、出力側検出器６２の検出レンジを十分に広くかつ
高精度にすることができれば、ある程度解消可能であ
る。しかし、これを実現するためには極めて大型でかつ
高価な出力側検出器６２を製作する必要があり、インピ
ーダンス整合器５３の容積と製造コストの大部分を出力
側検出器６２が占めてしまう結果となって、あまりにも
非現実的である。出力側検出器６２はインピーダンス整
合器５３の整合動作に寄与しないことを考慮すると、イ
ンピーダンス整合器５３から出力側検出器６２を除いて
インピーダンス整合器５３の小型化および低コスト化が
特に要望されるのである。
【００２０】なお、入力側検出器６１による検出結果Ｖ
ｉ，Ｉｉ，θｉから制御部６３により演算された入力イ
ンピーダンスＺｉと、可変キャパシタＶＣ１，ＶＣ２の
キャパシタンスＣ１，Ｃ２およびインダクタＬ１のイン
ダクタンスＬ１と、高周波電源５１からの無線周波電力
の角周波数ωとを用いて、下記数式３により制御部６３
で出力インピーダンスＺｏを演算することも理論上は考
えられる。
ｉ，Ｉｉ，θｉから制御部６３により演算された入力イ
ンピーダンスＺｉと、可変キャパシタＶＣ１，ＶＣ２の
キャパシタンスＣ１，Ｃ２およびインダクタＬ１のイン
ダクタンスＬ１と、高周波電源５１からの無線周波電力
の角周波数ωとを用いて、下記数式３により制御部６３
で出力インピーダンスＺｏを演算することも理論上は考
えられる。
【００２１】
【数３】
【００２２】しかしこの場合、インピーダンス整合器５
３内部のリアクタンス成分は、可変キャパシタＶＣ１，
ＶＣ２およびインダクタＬ１以外に、これらの部品とケ
ースとの間の浮遊容量や、これらの部品同士を接続する
ための銅板あるいは導波管などの部品のインダタグンス
成分が存在するため、出力インピーダンスＺｏを正確に
演算することは困難であり、精度が低い。
３内部のリアクタンス成分は、可変キャパシタＶＣ１，
ＶＣ２およびインダクタＬ１以外に、これらの部品とケ
ースとの間の浮遊容量や、これらの部品同士を接続する
ための銅板あるいは導波管などの部品のインダタグンス
成分が存在するため、出力インピーダンスＺｏを正確に
演算することは困難であり、精度が低い。
【００２３】
【発明の開示】本発明は、上記した事情のもとで考え出
されたものであって、製造コストが安価でしかも出力端
の電気的特性を高精度に解析できるインピーダンス整合
器、およびその出力端特性解析方法、ならびに出力端特
性解析システムを提供することを、その課題とする。
されたものであって、製造コストが安価でしかも出力端
の電気的特性を高精度に解析できるインピーダンス整合
器、およびその出力端特性解析方法、ならびに出力端特
性解析システムを提供することを、その課題とする。
【００２４】上記の課題を解決するため、本発明では、
次の技術的手段を講じている。
次の技術的手段を講じている。
【００２５】本発明の第１の側面によれば、入力端と出
力端との間に少なくとも１の可変リアクタンス素子を含
むリアクタンス回路からなり、前記可変リアクタンス素
子の値を変化させることにより、前記入力端に接続され
る高周波電源と前記出力端に接続される負荷とのインピ
ーダンスを整合させるインピーダンス整合器の前記出力
端における電気的特性を解析するインピーダンス整合器
の出力端特性解析方法であって、前記インピーダンス整
合器の入力端に前記高周波電源を接続した状態と同一も
しくは等価な状態で前記可変リアクタンス素子の可変値
に対する前記インピーダンス整合器の出力端におけるイ
ンピーダンスに関する情報の関係を示すデータを予め取
得しておき、前記入力端に前記高周波電源を接続すると
ともに前記出力端に前記負荷を接続した状態で、前記高
周波電源から前記入力端に入力される高周波電力の少な
くとも電圧および電流を検出し、この検出情報に基づい
て前記可変リアクタンス素子のリアクタンス値が前記高
周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整合させる値
に調整されると、そのリアクタンス値と予め取得された
前記データとに基づいて、前記インピーダンス整合器の
出力端における電気的特性を解析することを特徴とする
インピーダンス整合器の出力解析方法が提供される（請
求項１）。
力端との間に少なくとも１の可変リアクタンス素子を含
むリアクタンス回路からなり、前記可変リアクタンス素
子の値を変化させることにより、前記入力端に接続され
る高周波電源と前記出力端に接続される負荷とのインピ
ーダンスを整合させるインピーダンス整合器の前記出力
端における電気的特性を解析するインピーダンス整合器
の出力端特性解析方法であって、前記インピーダンス整
合器の入力端に前記高周波電源を接続した状態と同一も
しくは等価な状態で前記可変リアクタンス素子の可変値
に対する前記インピーダンス整合器の出力端におけるイ
ンピーダンスに関する情報の関係を示すデータを予め取
得しておき、前記入力端に前記高周波電源を接続すると
ともに前記出力端に前記負荷を接続した状態で、前記高
周波電源から前記入力端に入力される高周波電力の少な
くとも電圧および電流を検出し、この検出情報に基づい
て前記可変リアクタンス素子のリアクタンス値が前記高
周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整合させる値
に調整されると、そのリアクタンス値と予め取得された
前記データとに基づいて、前記インピーダンス整合器の
出力端における電気的特性を解析することを特徴とする
インピーダンス整合器の出力解析方法が提供される（請
求項１）。
【００２６】なお、前記データは、前記可変リアクタン
ス素子の変更可能な全ての値を順次変化させつつ、各可
変値における前記インピーダンス整合器の出力端におけ
るインピーダンスに関する情報を測定することにより取
得すると良い（請求項２）。
ス素子の変更可能な全ての値を順次変化させつつ、各可
変値における前記インピーダンス整合器の出力端におけ
るインピーダンスに関する情報を測定することにより取
得すると良い（請求項２）。
【００２７】あるいは、前記データは、前記可変リアク
タンス素子の変更可能な値のうちの一部をサンプリング
し、そのサンプリング値を順次変化させつつ、各サンプ
リング可変値における前記インピーダンス整合器の出力
端におけるインピーダンスに関する情報を測定し、その
測定結果を用いて補間演算によりサンプリングされなか
った前記可変リアクタンス素子の残りの可変値に対する
前記インピーダンス整合器の出力端におけるインピーダ
ンスを算出することにより取得してもよい（請求項
３）。さらに、予め取得される前記データは、前記可変
リアクタンス素子の変更可能な値の一部をサンプリング
し、そのサンプリング値を順次変化させつつ、各サンプ
リング可変値における前記インピーダンス整合器の出力
端におけるインピーダンスに関する情報を測定したもの
で、前記インピーダンス整合器の出力端における電気的
特性は、前記可変リアクタンス素子の前記高周波電源と
前記負荷とのインピーダンスを整合させるリアクタンス
値と予め取得された前記データと、この取得済のデータ
を用いて補間演算により算出されるサンプリングされな
かった前記可変リアクタンス素子の残りの可変値に対す
る前記インピーダンス整合器の出力端におけるインピー
ダンスに関する情報のデータとに基づいて、解析される
ようにしてもよい（請求項４）。この場合、前記補間演
算は、補間すべき可変リアクタンス素子の可変値に隣接
する少なくとも２個のサンプリング可変値のインピーダ
ンス測定値を用いて比例計算により、前記補間すべき可
変リアクタンス素子の可変値に対するインピーダンスを
算出するとよい（請求項５）。
タンス素子の変更可能な値のうちの一部をサンプリング
し、そのサンプリング値を順次変化させつつ、各サンプ
リング可変値における前記インピーダンス整合器の出力
端におけるインピーダンスに関する情報を測定し、その
測定結果を用いて補間演算によりサンプリングされなか
った前記可変リアクタンス素子の残りの可変値に対する
前記インピーダンス整合器の出力端におけるインピーダ
ンスを算出することにより取得してもよい（請求項
３）。さらに、予め取得される前記データは、前記可変
リアクタンス素子の変更可能な値の一部をサンプリング
し、そのサンプリング値を順次変化させつつ、各サンプ
リング可変値における前記インピーダンス整合器の出力
端におけるインピーダンスに関する情報を測定したもの
で、前記インピーダンス整合器の出力端における電気的
特性は、前記可変リアクタンス素子の前記高周波電源と
前記負荷とのインピーダンスを整合させるリアクタンス
値と予め取得された前記データと、この取得済のデータ
を用いて補間演算により算出されるサンプリングされな
かった前記可変リアクタンス素子の残りの可変値に対す
る前記インピーダンス整合器の出力端におけるインピー
ダンスに関する情報のデータとに基づいて、解析される
ようにしてもよい（請求項４）。この場合、前記補間演
算は、補間すべき可変リアクタンス素子の可変値に隣接
する少なくとも２個のサンプリング可変値のインピーダ
ンス測定値を用いて比例計算により、前記補間すべき可
変リアクタンス素子の可変値に対するインピーダンスを
算出するとよい（請求項５）。
【００２８】また、前記インピーダンス整合器の出力端
における電気的特性は、前記インピーダンス整合器の出
力端における出力インピーダンス、電圧、電流、当該電
圧と電流との位相差、および前記負荷のインピーダンス
のうちの少なくとも１を含むとよい（請求項６）。
における電気的特性は、前記インピーダンス整合器の出
力端における出力インピーダンス、電圧、電流、当該電
圧と電流との位相差、および前記負荷のインピーダンス
のうちの少なくとも１を含むとよい（請求項６）。
【００２９】この明細書において、「解析」とは、目的
の情報の絶対的あるいは相対的な数値を、与えられた各
種の情報に検索や演算などの各種の処理を施すことによ
り得ることをいう。
の情報の絶対的あるいは相対的な数値を、与えられた各
種の情報に検索や演算などの各種の処理を施すことによ
り得ることをいう。
【００３０】この明細書において、「可変リアクタンス
素子のリアクタンス情報」とは、可変リアクタンス素子
のリアクタンス値の他、可変リアクタンス素子のリアク
タンス値を可変させるための各種モータの位置情報な
ど、可変リアクタンス素子のリアクタンス値を直接ある
いは間接に特定可能な情報をいう。
素子のリアクタンス情報」とは、可変リアクタンス素子
のリアクタンス値の他、可変リアクタンス素子のリアク
タンス値を可変させるための各種モータの位置情報な
ど、可変リアクタンス素子のリアクタンス値を直接ある
いは間接に特定可能な情報をいう。
【００３１】この明細書において、「インピーダンス整
合器の出力インピーダンスに関する情報」とは、インピ
ーダンス整合器の出力インピーダンス値の他、インピー
ダンス整合器の出力端から負荷側を見たインピーダンス
値など、インピーダンス整合器の出力インピーダンス値
を直接あるいは間接に特定可能な情報をいう。
合器の出力インピーダンスに関する情報」とは、インピ
ーダンス整合器の出力インピーダンス値の他、インピー
ダンス整合器の出力端から負荷側を見たインピーダンス
値など、インピーダンス整合器の出力インピーダンス値
を直接あるいは間接に特定可能な情報をいう。
【００３２】本発明の第２の側面によれば、入力端と出
力端との間に少なくとも１の可変リアクタンス素子を含
むリアクタンス回路からなり、前記可変リアクタンス素
子の値を変化させることにより、前記入力端に接続され
る高周波電源と前記出力端に接続される負荷とのインピ
ーダンスを整合させるインピーダンス整合器であって、
前記高周波電源から前記入力端に入力される高周波電力
の少なくとも電圧および電流を検出する入力側検出器
と、前記入力側検出器からの検出情報に基づいて前記可
リアクタンス素子のリアクタンス値を調整することによ
り前記高周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整合
させる制御部と、前記入力端に前記高周波電源を接続し
た状態と同一もしくは等価な状態で、予め測定された前
記可変リアクタンス素子の可変値に対する前記出力端に
おけるインピーダンスに関する情報の関係を示すデータ
を記憶する記憶部と、前記入力端に前記高周波電源を接
続するとともに前記出力端に前記負荷を接続した状態
で、前記可変リアクタンス素子のリアクタンス値が前記
高周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整合させる
値に調整されると、そのリアクタンス値と前記記憶部の
記憶されたデータとに基づいて、前記インピーダンス整
合器の出力端における電気的特性を解析する解析部とを
備えたことを特徴とする、インピーダンス整合器が提供
される（請求項７）。
力端との間に少なくとも１の可変リアクタンス素子を含
むリアクタンス回路からなり、前記可変リアクタンス素
子の値を変化させることにより、前記入力端に接続され
る高周波電源と前記出力端に接続される負荷とのインピ
ーダンスを整合させるインピーダンス整合器であって、
前記高周波電源から前記入力端に入力される高周波電力
の少なくとも電圧および電流を検出する入力側検出器
と、前記入力側検出器からの検出情報に基づいて前記可
リアクタンス素子のリアクタンス値を調整することによ
り前記高周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整合
させる制御部と、前記入力端に前記高周波電源を接続し
た状態と同一もしくは等価な状態で、予め測定された前
記可変リアクタンス素子の可変値に対する前記出力端に
おけるインピーダンスに関する情報の関係を示すデータ
を記憶する記憶部と、前記入力端に前記高周波電源を接
続するとともに前記出力端に前記負荷を接続した状態
で、前記可変リアクタンス素子のリアクタンス値が前記
高周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整合させる
値に調整されると、そのリアクタンス値と前記記憶部の
記憶されたデータとに基づいて、前記インピーダンス整
合器の出力端における電気的特性を解析する解析部とを
備えたことを特徴とする、インピーダンス整合器が提供
される（請求項７）。
【００３３】本発明の第３の側面によれば、入力端と出
力端との間に少なくとも１の可変リアクタンス素子を含
むリアクタンス回路からなり、前記可変リアクタンス素
子の値を変化させることにより、前記入力端に接続され
る高周波電源と前記出力端に接続される負荷とのインピ
ーダンスを整合させるインピーダンス整合器であって、
前記高周波電源から前記入力端に入力される高周波電力
の少なくとも電圧および電流を検出する入力側検出器
と、前記入力側検出器からの検出情報に基づいて前記可
リアクタンス素子のリアクタンス値を調整することによ
り前記高周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整合
させる制御部と、前記入力端に前記高周波電源を接続し
た状態と同一もしくは等価な状態で、予め測定された前
記可変リアクタンス素子の可変値に対する前記出力端に
おけるインピーダンスに関する情報の関係を示すデータ
を入力する入力部と、前記入力端に前記高周波電源を接
続するとともに前記出力端に前記負荷を接続した状態
で、前記可変リアクタンス素子のリアクタンス値が前記
高周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整合させる
値に調整されると、そのリアクタンス値と前記入力部か
ら入力されるデータとに基づいて、前記インピーダンス
整合器の出力端における電気的特性を解析する解析部と
を備えたことを特徴とするインピーダンス整合器が提供
される（請求項８）。
力端との間に少なくとも１の可変リアクタンス素子を含
むリアクタンス回路からなり、前記可変リアクタンス素
子の値を変化させることにより、前記入力端に接続され
る高周波電源と前記出力端に接続される負荷とのインピ
ーダンスを整合させるインピーダンス整合器であって、
前記高周波電源から前記入力端に入力される高周波電力
の少なくとも電圧および電流を検出する入力側検出器
と、前記入力側検出器からの検出情報に基づいて前記可
リアクタンス素子のリアクタンス値を調整することによ
り前記高周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整合
させる制御部と、前記入力端に前記高周波電源を接続し
た状態と同一もしくは等価な状態で、予め測定された前
記可変リアクタンス素子の可変値に対する前記出力端に
おけるインピーダンスに関する情報の関係を示すデータ
を入力する入力部と、前記入力端に前記高周波電源を接
続するとともに前記出力端に前記負荷を接続した状態
で、前記可変リアクタンス素子のリアクタンス値が前記
高周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整合させる
値に調整されると、そのリアクタンス値と前記入力部か
ら入力されるデータとに基づいて、前記インピーダンス
整合器の出力端における電気的特性を解析する解析部と
を備えたことを特徴とするインピーダンス整合器が提供
される（請求項８）。
【００３４】なお、前記データは、前記可変リアクタン
ス素子の変更可能な全ての値を順次変化させつつ、各可
変値における前記インピーダンス整合器の出力端におけ
るインピーダンスに関する情報を測定することにより取
得すると良い（請求項９）。
ス素子の変更可能な全ての値を順次変化させつつ、各可
変値における前記インピーダンス整合器の出力端におけ
るインピーダンスに関する情報を測定することにより取
得すると良い（請求項９）。
【００３５】あるいは、前記データは、前記可変リアク
タンス素子の変更可能な値のうちの一部をサンプリング
し、そのサンプリング値を順次変化させつつ、各サンプ
リング可変値における前記インピーダンス整合器の出力
端におけるインピーダンスに関する情報を測定し、その
測定結果を用いて補間演算によりサンプリングされなか
った前記可変リアクタンス素子の残りの可変値に対する
前記インピーダンス整合器の出力端におけるインピーダ
ンスを算出することにより取得してもよい（請求項１
０）。さらに、予め取得される前記データは、前記可変
リアクタンス素子の変更可能な値の一部をサンプリング
し、そのサンプリング値を順次変化させつつ、各サンプ
リング可変値における前記インピーダンス整合器の出力
端におけるインピーダンスに関する情報を測定したもの
で、前記取得済のデータを用いて補間演算によりサンプ
リングされなかった前記可変リアクタンス素子の残りの
可変値に対する前記インピーダンス整合器の出力端にお
けるインピーダンスに関する情報を算出する補間演算部
をさらに備え、前記解析部は、前記可変リアクタンス素
子の前記高周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整
合させるリアクタンス値と予め取得された前記データ
と、この取得済のデータを用いて補間演算により算出さ
れるサンプリングされなかった前記可変リアクタンス素
子の残りの可変値に対する前記インピーダンス整合器の
出力端におけるインピーダンスに関する情報のデータと
に基づいて、前記インピーダンス整合器の出力端におけ
る電気的特性を解析するようにしてもよい（請求項１
１）。この場合、前記補間演算は、補間すべき可変リア
クタンス素子の可変値に隣接する少なくとも２個のサン
プリング可変値のインピーダンス測定値を用いて比例計
算により、前記補間すべき可変リアクタンス素子の可変
値に対するインピーダンスを算出するとよい（請求項１
２）。
タンス素子の変更可能な値のうちの一部をサンプリング
し、そのサンプリング値を順次変化させつつ、各サンプ
リング可変値における前記インピーダンス整合器の出力
端におけるインピーダンスに関する情報を測定し、その
測定結果を用いて補間演算によりサンプリングされなか
った前記可変リアクタンス素子の残りの可変値に対する
前記インピーダンス整合器の出力端におけるインピーダ
ンスを算出することにより取得してもよい（請求項１
０）。さらに、予め取得される前記データは、前記可変
リアクタンス素子の変更可能な値の一部をサンプリング
し、そのサンプリング値を順次変化させつつ、各サンプ
リング可変値における前記インピーダンス整合器の出力
端におけるインピーダンスに関する情報を測定したもの
で、前記取得済のデータを用いて補間演算によりサンプ
リングされなかった前記可変リアクタンス素子の残りの
可変値に対する前記インピーダンス整合器の出力端にお
けるインピーダンスに関する情報を算出する補間演算部
をさらに備え、前記解析部は、前記可変リアクタンス素
子の前記高周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整
合させるリアクタンス値と予め取得された前記データ
と、この取得済のデータを用いて補間演算により算出さ
れるサンプリングされなかった前記可変リアクタンス素
子の残りの可変値に対する前記インピーダンス整合器の
出力端におけるインピーダンスに関する情報のデータと
に基づいて、前記インピーダンス整合器の出力端におけ
る電気的特性を解析するようにしてもよい（請求項１
１）。この場合、前記補間演算は、補間すべき可変リア
クタンス素子の可変値に隣接する少なくとも２個のサン
プリング可変値のインピーダンス測定値を用いて比例計
算により、前記補間すべき可変リアクタンス素子の可変
値に対するインピーダンスを算出するとよい（請求項１
２）。
【００３６】好ましい実施の形態によれば、請求項７な
いし１２のいずれかに記載のインピーダンス整合器にお
いて、前記解析部で解析されたインピーダンス整合器の
出力端における電気的特性を外部に出力する出力部をさ
らに備えるとよい（請求項１３）。また、前記インピー
ダンス整合器の出力端における電気的特性は、前記イン
ピーダンス整合器の出力端における出力インピーダン
ス、電圧、電流、当該電圧と電流との位相差、および前
記負荷のインピーダンスのうちの少なくとも１を含むと
よい（請求項１４）。
いし１２のいずれかに記載のインピーダンス整合器にお
いて、前記解析部で解析されたインピーダンス整合器の
出力端における電気的特性を外部に出力する出力部をさ
らに備えるとよい（請求項１３）。また、前記インピー
ダンス整合器の出力端における電気的特性は、前記イン
ピーダンス整合器の出力端における出力インピーダン
ス、電圧、電流、当該電圧と電流との位相差、および前
記負荷のインピーダンスのうちの少なくとも１を含むと
よい（請求項１４）。
【００３７】本発明の第４の側面によれば、高周波電源
が接続される入力端と、負荷が接続される出力端と、前
記入力端と出力端との間に設けられ、前記高周波電源と
前記負荷とのインピーダンスを整合させるための少なく
とも１の可変リアクタンス素子と、前記高周波電源から
前記入力端に入力される高周波電力の少なくとも電圧お
よび電流を検出する入力側検出器と、前記高周波電源と
前記負荷とのインピーダンスを整合させるべく、前記入
力側検出器からの検出情報に基づいて、前記可変リアク
タンス素子のリアクタンス値を調整する制御部と、前記
制御部により調整された前記可変リアクタンス素子のリ
アクタンス値の情報を外部に出力する出力部とを備えた
インピーダンス整合器と、前記インピーダンス整合器の
入力端に前記高周波電源を接続した状態と同一もしくは
等価な状態で、予め測定された前記可変リアクタンス素
子の可変値に対する前記出力端におけるインピーダンス
に関する情報の関係を示すデータを記憶する記憶部と、
前記インピーダンス整合器の出力部から出力されるリア
クタンス値の情報を入力する入力部と、前記入力部から
入力されるリアクタンス値の情報と前記記憶部に記憶さ
れたデータとに基づいて、前記インピーダンス整合器の
出力端における電気的特性を解析する解析部とを備えた
出力端特性解析器とからなることを特徴とする、インピ
ーダンス整合器の出力端特性解析システムが提供される
（請求項１５）。
が接続される入力端と、負荷が接続される出力端と、前
記入力端と出力端との間に設けられ、前記高周波電源と
前記負荷とのインピーダンスを整合させるための少なく
とも１の可変リアクタンス素子と、前記高周波電源から
前記入力端に入力される高周波電力の少なくとも電圧お
よび電流を検出する入力側検出器と、前記高周波電源と
前記負荷とのインピーダンスを整合させるべく、前記入
力側検出器からの検出情報に基づいて、前記可変リアク
タンス素子のリアクタンス値を調整する制御部と、前記
制御部により調整された前記可変リアクタンス素子のリ
アクタンス値の情報を外部に出力する出力部とを備えた
インピーダンス整合器と、前記インピーダンス整合器の
入力端に前記高周波電源を接続した状態と同一もしくは
等価な状態で、予め測定された前記可変リアクタンス素
子の可変値に対する前記出力端におけるインピーダンス
に関する情報の関係を示すデータを記憶する記憶部と、
前記インピーダンス整合器の出力部から出力されるリア
クタンス値の情報を入力する入力部と、前記入力部から
入力されるリアクタンス値の情報と前記記憶部に記憶さ
れたデータとに基づいて、前記インピーダンス整合器の
出力端における電気的特性を解析する解析部とを備えた
出力端特性解析器とからなることを特徴とする、インピ
ーダンス整合器の出力端特性解析システムが提供される
（請求項１５）。
【００３８】好ましい実施の形態によれば、請求項１５
に記載のインピーダンス整合器の出力端特性解析システ
ムにおいて、前記解析器は、前記解析部で解析された結
果をモニタ出力する出力部をさらに備えるとよい（請求
項１６）。
に記載のインピーダンス整合器の出力端特性解析システ
ムにおいて、前記解析器は、前記解析部で解析された結
果をモニタ出力する出力部をさらに備えるとよい（請求
項１６）。
【００３９】本発明によれば、インピーダンス整合器の
入力端に高周波電源を接続するとともに、出力端に負荷
を接続し、高周波電源から高周波電力が出力されると、
入力端に入力される高周波電力の少なくとも電圧および
電流が検出され、この検出情報に基づいて可変リアクタ
ンス素子のリアクタンス値が高周波電源と負荷とのイン
ピーダンスを整合させるように調整される。そして、そ
の調整されたリアクタンス値と記憶部に記憶されたデー
タとに基づいて、インピーダンス整合器の出力端におけ
る電気的特性（インピーダンス整合器の出力端における
出力インピーダンス、電圧、電流および当該電圧と電流
との位相差、負荷のインピーダンスなどの電気的特性）
が解析される。そして、その解析結果は外部にモニタ出
力される。これにより従来のインピーダンス整合器の出
力端の電気的特性を検出するための出力側検出器が削減
可能になり、製造コストが安価でしかも出力端の電気的
特性を高精度に解析できるインピーダンス整合器、およ
びその出力端特性解析方法、ならびに出力端特性解析シ
ステムを実現することができる。
入力端に高周波電源を接続するとともに、出力端に負荷
を接続し、高周波電源から高周波電力が出力されると、
入力端に入力される高周波電力の少なくとも電圧および
電流が検出され、この検出情報に基づいて可変リアクタ
ンス素子のリアクタンス値が高周波電源と負荷とのイン
ピーダンスを整合させるように調整される。そして、そ
の調整されたリアクタンス値と記憶部に記憶されたデー
タとに基づいて、インピーダンス整合器の出力端におけ
る電気的特性（インピーダンス整合器の出力端における
出力インピーダンス、電圧、電流および当該電圧と電流
との位相差、負荷のインピーダンスなどの電気的特性）
が解析される。そして、その解析結果は外部にモニタ出
力される。これにより従来のインピーダンス整合器の出
力端の電気的特性を検出するための出力側検出器が削減
可能になり、製造コストが安価でしかも出力端の電気的
特性を高精度に解析できるインピーダンス整合器、およ
びその出力端特性解析方法、ならびに出力端特性解析シ
ステムを実現することができる。
【００４０】本発明のその他の特徴および利点は、添付
図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明
らかとなろう。
図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明
らかとなろう。
【００４１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を、図面を参照して具体的に説明する。
態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００４２】図１は、本発明に係るインピーダンス整合
器の回路ブロック図の一例である。このインピーダンス
整合器１は、入力側検出器２、制御部３、インダクタＬ
２、および可変リアクタンス素子としての可変キャパシ
タＶＣ３，ＶＣ４を備えている。
器の回路ブロック図の一例である。このインピーダンス
整合器１は、入力側検出器２、制御部３、インダクタＬ
２、および可変リアクタンス素子としての可変キャパシ
タＶＣ３，ＶＣ４を備えている。
【００４３】制御部３は、マイクロコンピュータを主要
構成要素としており、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ
１３、入出力インターフェイス回路１４、およびＥＥＰ
ＲＯＭ１５を備えている。これらＣＰＵ１１、ＲＯＭ１
２、ＲＡＭ１３、入出力インターフェイス回路１４、お
よびＥＥＰＲＯＭ１５は、相互にバス接続されている。
構成要素としており、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ
１３、入出力インターフェイス回路１４、およびＥＥＰ
ＲＯＭ１５を備えている。これらＣＰＵ１１、ＲＯＭ１
２、ＲＡＭ１３、入出力インターフェイス回路１４、お
よびＥＥＰＲＯＭ１５は、相互にバス接続されている。
【００４４】インピーダンス整合器１は、高周波電源の
インピーダンスＺｇとプラズマプロセスチャンバーのイ
ンピーダンスＺｌとを整合させる。またインピーダンス
整合器１は、プラズマプロセスチャンバーのインピーダ
ンスＺｌやプラズマプロセスチャンバーに供給される無
線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、無線周波電圧Ｖｏ
と無線周波電流Ｉｏとの位相差θｏなどをモニタ出力す
る。
インピーダンスＺｇとプラズマプロセスチャンバーのイ
ンピーダンスＺｌとを整合させる。またインピーダンス
整合器１は、プラズマプロセスチャンバーのインピーダ
ンスＺｌやプラズマプロセスチャンバーに供給される無
線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、無線周波電圧Ｖｏ
と無線周波電流Ｉｏとの位相差θｏなどをモニタ出力す
る。
【００４５】入力側検出器２は、高周波電源から入力端
１ａに入力される無線周波電圧Ｖｉ、無線周波電流Ｉ
ｉ、および無線周波電圧Ｖｉと無線周波電流Ｉｉとの位
相差θｉを検出し、検出結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉを制御部
３に入力する。
１ａに入力される無線周波電圧Ｖｉ、無線周波電流Ｉ
ｉ、および無線周波電圧Ｖｉと無線周波電流Ｉｉとの位
相差θｉを検出し、検出結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉを制御部
３に入力する。
【００４６】制御部３は、入力側検出器２の検出結果Ｖ
ｉ，Ｉｉ，θｉに基づいてインピーダンス整合器１の入
力インピーダンスＺｉを演算し、例えば入力インピーダ
ンスＺｉの絶対値｜Ｚｉ｜が所定の基準値Ｒ（例えば５
０±５Ω）の範囲内に入るように、または５０Ωを特性
インピーダンスＺｃとした入力端１ａにおける反射係数
Γｉ＝（Ｚｉ−Ｚｃ）／（Ｚｉ＋Ｚｃ）の絶対値｜Γｉ
｜が所定の閾値｜Γｉ｜（例えば０．２等）以下となる
ように、あるいは入力端１ａにおける定在波比ρ＝（１
＋｜Γｉ｜）／（１−｜Γｉ｜）が所定の閾値ρｒ（例
えば１．１等）以下となるように、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４を制御する。さらに制御部３は、ＥＥＰＲＯ
Ｍ１５に記憶されているデータ（可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ４と高周波電源か
ら高周波電力を供給しているときのインピーダンス整合
器１の出力インピーダンスＺｏとの関係を示すデータ。
このデータについては後述する。）と、可変キャパシタ
ＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ４とから、プ
ラズマプロセスチャンバーのインピーダンスＺｌ、イン
ピーダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏ、インピ
ーダンス整合器１の出力端１ｂにおける無線周波電圧Ｖ
ｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無線
周波電流Ｉｏとの位相差θｏなどの電気的特性を演算
し、演算結果をインピーダンス整合器１の外部に出力す
る。
ｉ，Ｉｉ，θｉに基づいてインピーダンス整合器１の入
力インピーダンスＺｉを演算し、例えば入力インピーダ
ンスＺｉの絶対値｜Ｚｉ｜が所定の基準値Ｒ（例えば５
０±５Ω）の範囲内に入るように、または５０Ωを特性
インピーダンスＺｃとした入力端１ａにおける反射係数
Γｉ＝（Ｚｉ−Ｚｃ）／（Ｚｉ＋Ｚｃ）の絶対値｜Γｉ
｜が所定の閾値｜Γｉ｜（例えば０．２等）以下となる
ように、あるいは入力端１ａにおける定在波比ρ＝（１
＋｜Γｉ｜）／（１−｜Γｉ｜）が所定の閾値ρｒ（例
えば１．１等）以下となるように、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４を制御する。さらに制御部３は、ＥＥＰＲＯ
Ｍ１５に記憶されているデータ（可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ４と高周波電源か
ら高周波電力を供給しているときのインピーダンス整合
器１の出力インピーダンスＺｏとの関係を示すデータ。
このデータについては後述する。）と、可変キャパシタ
ＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ４とから、プ
ラズマプロセスチャンバーのインピーダンスＺｌ、イン
ピーダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏ、インピ
ーダンス整合器１の出力端１ｂにおける無線周波電圧Ｖ
ｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無線
周波電流Ｉｏとの位相差θｏなどの電気的特性を演算
し、演算結果をインピーダンス整合器１の外部に出力す
る。
【００４７】ＣＰＵ（central processing unit ）１１
は、ＲＯＭ１２に格納されているプログラムに基づいて
動作し、制御部３の全体を制御する。
は、ＲＯＭ１２に格納されているプログラムに基づいて
動作し、制御部３の全体を制御する。
【００４８】ＲＯＭ（read only memory）１２は、ＣＰ
Ｕ１１を動作させるためのプログラムや、このプログラ
ムを実行する際に必要な固定のデータなどを記憶してい
る。
Ｕ１１を動作させるためのプログラムや、このプログラ
ムを実行する際に必要な固定のデータなどを記憶してい
る。
【００４９】ＲＡＭ（random access memory）１３は、
ＣＰＵ１１にワークエリアを提供し、前記プログラムの
実行によって生成される各種のデータを一時記憶する。
ＣＰＵ１１にワークエリアを提供し、前記プログラムの
実行によって生成される各種のデータを一時記憶する。
【００５０】入出力インターフェイス回路１４は、ＣＰ
Ｕ１１に対するデータの入出力を制御する。ＣＰＵ１１
は、高周波電源と負荷であるプラズマプロセスチャンバ
ーとのインピーダンスマッチングを取るために、入出力
インターフェイス回路１４を介して可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４に制御信号を出力する。可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４は、この制御信号に基づいて対向電極の面積
を変化させ、キャパシタンスＣ３，Ｃ４を所定の制御値
に設定する。本実施形態では、可変キャパシタンスＶＣ
３，ＶＣ4のキャパシタンスは、それぞれ１００段階に
ステップ状に可変になっている。可変キャパシタンスＶ
Ｃ３，ＶＣ４にはキャパシタンス変更用の駆動部材とし
てステッピングモータが設けられ、ＣＰＵ１１はそのス
テッピングモータの回転量を制御することにより、可変
キャパシタンスＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，
Ｃ４を変更する。また、ＣＰＵ１１は、インピーダンス
整合器１の出力端１ｂにおける電気的特性の解析結果で
あるプラズマプロセスチャンバーのインピーダンスＺ
ｌ、インピーダンス整合器１の出力インピーダンスＺ
ｏ、インピーダンス整合器１の出力端１ｂにおける無線
周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧
Ｖｏと無線周波電流Ｉｏとの位相差θｏなどを入出力イ
ンターフェイス回路１４を介して外部のモニタ装置（図
略）に出力する。
Ｕ１１に対するデータの入出力を制御する。ＣＰＵ１１
は、高周波電源と負荷であるプラズマプロセスチャンバ
ーとのインピーダンスマッチングを取るために、入出力
インターフェイス回路１４を介して可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４に制御信号を出力する。可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４は、この制御信号に基づいて対向電極の面積
を変化させ、キャパシタンスＣ３，Ｃ４を所定の制御値
に設定する。本実施形態では、可変キャパシタンスＶＣ
３，ＶＣ4のキャパシタンスは、それぞれ１００段階に
ステップ状に可変になっている。可変キャパシタンスＶ
Ｃ３，ＶＣ４にはキャパシタンス変更用の駆動部材とし
てステッピングモータが設けられ、ＣＰＵ１１はそのス
テッピングモータの回転量を制御することにより、可変
キャパシタンスＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，
Ｃ４を変更する。また、ＣＰＵ１１は、インピーダンス
整合器１の出力端１ｂにおける電気的特性の解析結果で
あるプラズマプロセスチャンバーのインピーダンスＺ
ｌ、インピーダンス整合器１の出力インピーダンスＺ
ｏ、インピーダンス整合器１の出力端１ｂにおける無線
周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧
Ｖｏと無線周波電流Ｉｏとの位相差θｏなどを入出力イ
ンターフェイス回路１４を介して外部のモニタ装置（図
略）に出力する。
【００５１】ＥＥＰＲＯＭ１５は、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ４に基づいて、プ
ラズマプロセスチャンバーのインピーダンスＺｌ、イン
ピーダンス整合器１の出力端１ｂにおける無線周波電圧
Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無
線周波電流Ｉｏとの位相差θｏなどを演算するのに必要
なデータ（高周波電源をインピーダンス整合器１に接続
した状態における可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の各調
整位置でのインピーダンス整合器１の出力インピーダン
スＺｏのデータ。以下、出力インピーダンス算出用デー
タという。）を格納するものである。なお、出力インピ
ーダンス算出用データは、ＥＥＰＲＯＭ15に代えてフラ
ッシュメモリなどの他の不揮発性メモリに記憶させるよ
うにしてもよい。
３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ４に基づいて、プ
ラズマプロセスチャンバーのインピーダンスＺｌ、イン
ピーダンス整合器１の出力端１ｂにおける無線周波電圧
Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無
線周波電流Ｉｏとの位相差θｏなどを演算するのに必要
なデータ（高周波電源をインピーダンス整合器１に接続
した状態における可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の各調
整位置でのインピーダンス整合器１の出力インピーダン
スＺｏのデータ。以下、出力インピーダンス算出用デー
タという。）を格納するものである。なお、出力インピ
ーダンス算出用データは、ＥＥＰＲＯＭ15に代えてフラ
ッシュメモリなどの他の不揮発性メモリに記憶させるよ
うにしてもよい。
【００５２】従って、ＥＥＰＲＯＭ１５は、本発明に係
るインピーダンス整合器での記憶部として機能するもの
であり、制御部３は、本発明に係るインピーダンス整合
器での制御部と解析部として機能するものであり、イン
ターフェイス回路１４は本発明に係るインピーダンス整
合器での入力部と出力部として機能するものである。
るインピーダンス整合器での記憶部として機能するもの
であり、制御部３は、本発明に係るインピーダンス整合
器での制御部と解析部として機能するものであり、イン
ターフェイス回路１４は本発明に係るインピーダンス整
合器での入力部と出力部として機能するものである。
【００５３】図２は、出力インピーダンス算出用データ
を取得するための測定回路の第１の実施形態の構成を示
す図である。
を取得するための測定回路の第１の実施形態の構成を示
す図である。
【００５４】同図に示す測定回路は、インピーダンス整
合器１の入力端１ａに抵抗器２１を接続し、出力端１ｂ
にインピーダンス測定器２２を接続し、制御部３の入出
力インターフェイス回路１４にパーソナルコンピュータ
２３を接続したものである。インピーダンス整合器１の
入力端１ａに接続される抵抗器２１は、実際に接続され
る高周波電源の出力インピーダンス（公称値）や同軸ケ
ーブルの特性インピーダンスに相当するもので、入力端
１ａを抵抗器２１で終端することにより、等価的にイン
ピーダンス整合器１の入力端１ａに高周波電源や同軸ケ
ーブルを接続した状態とするものである。従って、高周
波電源の出力インピーダンス（公称値）や同軸ケーブル
の特性インピーダンスが例えば７５Ωなどの５０Ω以外
の値であれば、抵抗器２１の抵抗値はその値に設定され
る。
合器１の入力端１ａに抵抗器２１を接続し、出力端１ｂ
にインピーダンス測定器２２を接続し、制御部３の入出
力インターフェイス回路１４にパーソナルコンピュータ
２３を接続したものである。インピーダンス整合器１の
入力端１ａに接続される抵抗器２１は、実際に接続され
る高周波電源の出力インピーダンス（公称値）や同軸ケ
ーブルの特性インピーダンスに相当するもので、入力端
１ａを抵抗器２１で終端することにより、等価的にイン
ピーダンス整合器１の入力端１ａに高周波電源や同軸ケ
ーブルを接続した状態とするものである。従って、高周
波電源の出力インピーダンス（公称値）や同軸ケーブル
の特性インピーダンスが例えば７５Ωなどの５０Ω以外
の値であれば、抵抗器２１の抵抗値はその値に設定され
る。
【００５５】この測定回路では、以下の手順で出力イン
ピーダンス算出用データが取得される。
ピーダンス算出用データが取得される。
【００５６】先ず、インピーダンス整合器１の入力端１
ａに抵抗器２１を接続し、入力端１ａを例えば５０Ωで
終端する。次に、インピーダンス整合器１の出力端１ｂ
にインピーダンス測定器２２を接続し、制御部３により
可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，
Ｃ４を順次変化させながら、インピーダンス整合器１の
出力インピーダンスＺｏを測定する。なお、可変キャパ
シタＶＣ３，ＶＣ４は、上述したように多段階に調整可
能になされており、インピーダンス整合器１の出力イン
ピーダンスＺｏは、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の調
整位置をそれぞれ１段ずつ変化させながらインピーダン
ス測定器２２にて測定される。このとき測定するデータ
は、Ｚｏ＝Ｒｏ＋ｊＸｏであるが、Ｚｏ＝｜Ｚｏ｜，θ
ｏの形式であってもよい。この場合、Ｒｏ＝｜Ｚｏ｜・
ｃｏｓ（θｏ）、Ｘｏ＝｜Ｚｏ｜・ｓｉｎ（θｏ）とい
う式を用いて抵抗分Ｒｏとリアクタンス分Ｘｏとに変換
することができる。
ａに抵抗器２１を接続し、入力端１ａを例えば５０Ωで
終端する。次に、インピーダンス整合器１の出力端１ｂ
にインピーダンス測定器２２を接続し、制御部３により
可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，
Ｃ４を順次変化させながら、インピーダンス整合器１の
出力インピーダンスＺｏを測定する。なお、可変キャパ
シタＶＣ３，ＶＣ４は、上述したように多段階に調整可
能になされており、インピーダンス整合器１の出力イン
ピーダンスＺｏは、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の調
整位置をそれぞれ１段ずつ変化させながらインピーダン
ス測定器２２にて測定される。このとき測定するデータ
は、Ｚｏ＝Ｒｏ＋ｊＸｏであるが、Ｚｏ＝｜Ｚｏ｜，θ
ｏの形式であってもよい。この場合、Ｒｏ＝｜Ｚｏ｜・
ｃｏｓ（θｏ）、Ｘｏ＝｜Ｚｏ｜・ｓｉｎ（θｏ）とい
う式を用いて抵抗分Ｒｏとリアクタンス分Ｘｏとに変換
することができる。
【００５７】データの収集数は、最大で、インピーダン
ス整合器１に設けられた可変リアクタンス素子、すなわ
ち可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の調整範囲の全組み合
わせ数になる。本実施形態では、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４の各可変数が１００個であるから、１万組
（１００×１００組）のデータが取得される。
ス整合器１に設けられた可変リアクタンス素子、すなわ
ち可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の調整範囲の全組み合
わせ数になる。本実施形態では、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４の各可変数が１００個であるから、１万組
（１００×１００組）のデータが取得される。
【００５８】このようなデータの収集には、パーソナル
コンピュータ２３を利用し、可変キャパシタＶＣ３，Ｖ
Ｃ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ４と出力インピーダンス
Ｚｏとを１組とする多数組のデータを制御部３のＥＥＰ
ＲＯＭ１５に順次格納する。もちろん、可変キャパシタ
ＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ４に代えて、
可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，
Ｃ４を可変させるためのステッピングモータの位置情報
をＥＥＰＲＯＭ１５に記憶させてもよい。もちろん、ス
テッピングモータに代えてサーボモータなどを使用する
場合、そのサーボモータなどの位置情報をＥＥＰＲＯＭ
１５記憶させてもよい。
コンピュータ２３を利用し、可変キャパシタＶＣ３，Ｖ
Ｃ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ４と出力インピーダンス
Ｚｏとを１組とする多数組のデータを制御部３のＥＥＰ
ＲＯＭ１５に順次格納する。もちろん、可変キャパシタ
ＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ４に代えて、
可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，
Ｃ４を可変させるためのステッピングモータの位置情報
をＥＥＰＲＯＭ１５に記憶させてもよい。もちろん、ス
テッピングモータに代えてサーボモータなどを使用する
場合、そのサーボモータなどの位置情報をＥＥＰＲＯＭ
１５記憶させてもよい。
【００５９】かくしてＥＥＰＲＯＭ１５には、図３に示
すようなデータが格納される。もちろん、実際には１万
組のデータが格納されるのであるが、理解を容易にする
ために、図３では可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャ
パシタンスＣ３，Ｃ４がそれぞれ６段階に変化する例に
ついて図示している。なお、図３において、可変キャパ
シタＶＣ３，ＶＣ４の欄の０〜５の数字は、各可変キャ
パシタＶＣ３，ＶＣ４に設けられた６段階の調整位置に
割り当てられた番号である。各調整位置に対してキャパ
シタンスＣ３，Ｃ４が既知であれば、上述のようにその
値をテーブルのデータに用いても良い。
すようなデータが格納される。もちろん、実際には１万
組のデータが格納されるのであるが、理解を容易にする
ために、図３では可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャ
パシタンスＣ３，Ｃ４がそれぞれ６段階に変化する例に
ついて図示している。なお、図３において、可変キャパ
シタＶＣ３，ＶＣ４の欄の０〜５の数字は、各可変キャ
パシタＶＣ３，ＶＣ４に設けられた６段階の調整位置に
割り当てられた番号である。各調整位置に対してキャパ
シタンスＣ３，Ｃ４が既知であれば、上述のようにその
値をテーブルのデータに用いても良い。
【００６０】従って、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の
キャパシタンスＣ３，Ｃ４やそれらに代わるステッピン
グモータやサーボモータなどの位置情報などは、本発明
に係る「可変リアクタンス素子の可変値に対する出力端
におけるインピーダンスに関する情報」の「インピーダ
ンスに関する情報」に相当するものである。
キャパシタンスＣ３，Ｃ４やそれらに代わるステッピン
グモータやサーボモータなどの位置情報などは、本発明
に係る「可変リアクタンス素子の可変値に対する出力端
におけるインピーダンスに関する情報」の「インピーダ
ンスに関する情報」に相当するものである。
【００６１】図４は、出力インピーダンス算出用データ
を取得するための測定回路の第２の実施形態の構成を示
す図である。
を取得するための測定回路の第２の実施形態の構成を示
す図である。
【００６２】同図に示す測定回路は、図２に示す測定回
路において、インピーダンス整合器の入力端１ａに抵抗
器２１に代えて高周波電源３１を電力計２４を介して接
続し、インピーダンス整合器の出力端１ｂにスイッチ２
５を介設し、このスイッチ２５にダミーロード２６とイ
ンピーダンス測定器２２を接続したものである。電力計
２４の測定データはパーソナルコンピュータ２３に入力
され、高周波電源３１の出力はパーソナルコンピュータ
２３で制御される。スイッチ２５は、ダミーロード２６
の接続をインピーダンス整合器１の出力端１ｂとインピ
ーダンス測定器の入力端とに切り換えるもので、その切
換えはパーソナルコンピュータ２３で制御される。
路において、インピーダンス整合器の入力端１ａに抵抗
器２１に代えて高周波電源３１を電力計２４を介して接
続し、インピーダンス整合器の出力端１ｂにスイッチ２
５を介設し、このスイッチ２５にダミーロード２６とイ
ンピーダンス測定器２２を接続したものである。電力計
２４の測定データはパーソナルコンピュータ２３に入力
され、高周波電源３１の出力はパーソナルコンピュータ
２３で制御される。スイッチ２５は、ダミーロード２６
の接続をインピーダンス整合器１の出力端１ｂとインピ
ーダンス測定器の入力端とに切り換えるもので、その切
換えはパーソナルコンピュータ２３で制御される。
【００６３】ダミーロード２６は、プラズマプロセスチ
ャンバーの負荷インピーダンスに相当するものである。
ダミーロード２６は、インダクタＬ３と可変リアクタン
ス素子である可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６をＴ型接続
したもので、可変キャパシタＶＣ６の終端は５０Ωの抵
抗Ｒ１で終端されている。なお、終端抵抗Ｒ１を５０Ω
にしているのは、測定系の特性インピーダンスが５０Ω
であるからである。可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６のキ
ャパシタンスＣ５，Ｃ６は、パーソナルコンピュータ２
３により制御されるようになっている。可変キャパシタ
ＶＣ５，ＶＣ６のキャパシタンスＣ５，Ｃ６も可変キャ
パシタＶＣ３，ＶＣ４と同様にステップ状に変化可能
で、例えば１００段階に調整することができるようにな
っている。可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６のキャパシタ
ンスＣ５，Ｃ６を変化させることで、プラズマプロセス
チャンバーの負荷インピーダンスを擬似的に生成するこ
とができるようになっている。
ャンバーの負荷インピーダンスに相当するものである。
ダミーロード２６は、インダクタＬ３と可変リアクタン
ス素子である可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６をＴ型接続
したもので、可変キャパシタＶＣ６の終端は５０Ωの抵
抗Ｒ１で終端されている。なお、終端抵抗Ｒ１を５０Ω
にしているのは、測定系の特性インピーダンスが５０Ω
であるからである。可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６のキ
ャパシタンスＣ５，Ｃ６は、パーソナルコンピュータ２
３により制御されるようになっている。可変キャパシタ
ＶＣ５，ＶＣ６のキャパシタンスＣ５，Ｃ６も可変キャ
パシタＶＣ３，ＶＣ４と同様にステップ状に変化可能
で、例えば１００段階に調整することができるようにな
っている。可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６のキャパシタ
ンスＣ５，Ｃ６を変化させることで、プラズマプロセス
チャンバーの負荷インピーダンスを擬似的に生成するこ
とができるようになっている。
【００６４】この測定回路では、以下の手順で出力イン
ピーダンス算出用データ取得される。
ピーダンス算出用データ取得される。
【００６５】まず、インピーダンス整合器１の出力端１
ｂにダミーロード２６が接続されるように、スイッチ２
５が設定される。次に、インピーダンス整合器１内の可
変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ
４が１番目の組み合わせの値に設定される。キャパシタ
ンスＣ３，Ｃ４がステップ状に可変される可変キャパシ
タＶＣ３，ＶＣ４の調整位置に順番に０，１，２，…を
付し、初期位置を「０番」とすると、可変キャパシタＶ
Ｃ３，ＶＣ４の調整位置が初期位置（０，０）に設定さ
れる。同様に、可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６の調整位
置にも順番に０，１，２，…を付し、初期位置を「０
番」とすると、可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６の調整位
置も初期位置（０，０）に設定される。
ｂにダミーロード２６が接続されるように、スイッチ２
５が設定される。次に、インピーダンス整合器１内の可
変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ
４が１番目の組み合わせの値に設定される。キャパシタ
ンスＣ３，Ｃ４がステップ状に可変される可変キャパシ
タＶＣ３，ＶＣ４の調整位置に順番に０，１，２，…を
付し、初期位置を「０番」とすると、可変キャパシタＶ
Ｃ３，ＶＣ４の調整位置が初期位置（０，０）に設定さ
れる。同様に、可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６の調整位
置にも順番に０，１，２，…を付し、初期位置を「０
番」とすると、可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６の調整位
置も初期位置（０，０）に設定される。
【００６６】次に、高周波電源３１から所定の高周波電
力が出力される。この高周波電力の入力端１ａにおける
反射電力は、電力計２４で測定され、その測定結果はパ
ーソナルコンピュータ２３に入力される。パーソナルコ
ンピュータ２３は、電力計２４で測定される反射電力を
モニタしながら、可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６のキャ
パシタンスＣ５，Ｃ６を変化させ、その反射電力が最小
となるように可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６のキャパシ
タンスＣ５，Ｃ６を調整する。すなわち、インピーダン
ス整合器１の可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４を初期調整
位置のキャパシタンスＣ３，Ｃ４に設定したとき、この
インピーダンス整合器１で高周波電源３１に整合される
負荷インピーダンスにダミーロード２６のインピーダン
スが調整される。
力が出力される。この高周波電力の入力端１ａにおける
反射電力は、電力計２４で測定され、その測定結果はパ
ーソナルコンピュータ２３に入力される。パーソナルコ
ンピュータ２３は、電力計２４で測定される反射電力を
モニタしながら、可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６のキャ
パシタンスＣ５，Ｃ６を変化させ、その反射電力が最小
となるように可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６のキャパシ
タンスＣ５，Ｃ６を調整する。すなわち、インピーダン
ス整合器１の可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４を初期調整
位置のキャパシタンスＣ３，Ｃ４に設定したとき、この
インピーダンス整合器１で高周波電源３１に整合される
負荷インピーダンスにダミーロード２６のインピーダン
スが調整される。
【００６７】可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６のキャパシ
タンスＣ５，Ｃ６の全ての組み合わせのスキャンが、例
えば可変キャパシタＶＣ５を初期位置（初段の位置）に
設定した状態で、可変キャパシタＶＣ６を初期位置から
順番に１段ずつ変化させていき、全段数の変化が終了す
ると、可変キャパシタＶＣ５を２段目の位置に変化させ
て、同じように可変キャパシタＶＣ６を初期位置から順
番に１段ずつ変化させていき、以下、同様の方法を繰り
返して変化させて実行されるとすると、パーソナルコン
ピュータ２３は、可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６の調整
位置を（０，０），（０，１），（０，２），…（１０
０，９９），（１００，１００）の順にスキャンして入
力端１ａの反射電力が最小となる可変キャパシタＶＣ
５，ＶＣ６の調整位置（ｈ，ｋ）を検出し、その後、可
変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６の調整位置を（ｈ，ｋ）に
設定する。
タンスＣ５，Ｃ６の全ての組み合わせのスキャンが、例
えば可変キャパシタＶＣ５を初期位置（初段の位置）に
設定した状態で、可変キャパシタＶＣ６を初期位置から
順番に１段ずつ変化させていき、全段数の変化が終了す
ると、可変キャパシタＶＣ５を２段目の位置に変化させ
て、同じように可変キャパシタＶＣ６を初期位置から順
番に１段ずつ変化させていき、以下、同様の方法を繰り
返して変化させて実行されるとすると、パーソナルコン
ピュータ２３は、可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６の調整
位置を（０，０），（０，１），（０，２），…（１０
０，９９），（１００，１００）の順にスキャンして入
力端１ａの反射電力が最小となる可変キャパシタＶＣ
５，ＶＣ６の調整位置（ｈ，ｋ）を検出し、その後、可
変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６の調整位置を（ｈ，ｋ）に
設定する。
【００６８】なお、反射電力が予め設定された所定の基
準反射電力値以下になる調整位置（ｈ’，ｋ’）が見つ
かると、その時点で可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６の調
整位置のスキャンを停止し、可変キャパシタＶＣ５，Ｖ
Ｃ６を調整位置（ｈ’，ｋ’）に設定するようにしても
良い。この方法では、常に全ての調整位置をスキャンす
ることがないので、ダミーロード２６のインピーダンス
調整を迅速に行うことができる利点がある。
準反射電力値以下になる調整位置（ｈ’，ｋ’）が見つ
かると、その時点で可変キャパシタＶＣ５，ＶＣ６の調
整位置のスキャンを停止し、可変キャパシタＶＣ５，Ｖ
Ｃ６を調整位置（ｈ’，ｋ’）に設定するようにしても
良い。この方法では、常に全ての調整位置をスキャンす
ることがないので、ダミーロード２６のインピーダンス
調整を迅速に行うことができる利点がある。
【００６９】ダミーロード２６のインピーダンス調整が
終了すると、高周波電源３１からの高周波電力の出力が
停止され、インピーダンス測定器２２の入力端にダミー
ロード２６が接続されるように、スイッチ２５が切り換
えられる。そして、インピーダンス測定器２２によりダ
ミーロード２６のインピーダンスが測定され、その測定
結果がパーソナルコンピュータ２３に入力される。パー
ソナルコンピュータ２３では、そのダミーロード２６の
インピーダンス測定値が、インピーダンス整合器１の可
変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の調整位置において整合す
る負荷インピーダンスとして記録される。これは、図３
において、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の調整位置
（ｈ”，ｋ”）＝（０，０）におけるインピーダンス値
に相当するものである。尤も、図３に示すインピーダン
ス値は、インピーダンス整合器１の出力インピーダンス
Ｚｏ（出力端１ｂから高周波電源側を見たインピーダン
ス）であったが、図４に示す測定回路では、プラズマプ
ロセスチャンバー５２のインピーダンスＺｌに相当する
負荷インピーダンスが測定されるので、正確には図３に
示すインピーダンス値と共役なインピーダンス値に相当
するものである。従って、インピーダンス測定器２２で
の測定値の共役インピーダンスをテーブルに用いれば、
図３のテーブルと同一の特性データとすることができ
る。
終了すると、高周波電源３１からの高周波電力の出力が
停止され、インピーダンス測定器２２の入力端にダミー
ロード２６が接続されるように、スイッチ２５が切り換
えられる。そして、インピーダンス測定器２２によりダ
ミーロード２６のインピーダンスが測定され、その測定
結果がパーソナルコンピュータ２３に入力される。パー
ソナルコンピュータ２３では、そのダミーロード２６の
インピーダンス測定値が、インピーダンス整合器１の可
変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の調整位置において整合す
る負荷インピーダンスとして記録される。これは、図３
において、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の調整位置
（ｈ”，ｋ”）＝（０，０）におけるインピーダンス値
に相当するものである。尤も、図３に示すインピーダン
ス値は、インピーダンス整合器１の出力インピーダンス
Ｚｏ（出力端１ｂから高周波電源側を見たインピーダン
ス）であったが、図４に示す測定回路では、プラズマプ
ロセスチャンバー５２のインピーダンスＺｌに相当する
負荷インピーダンスが測定されるので、正確には図３に
示すインピーダンス値と共役なインピーダンス値に相当
するものである。従って、インピーダンス測定器２２で
の測定値の共役インピーダンスをテーブルに用いれば、
図３のテーブルと同一の特性データとすることができ
る。
【００７０】図４に示す測定回路では、上述した手順を
繰り返してインピーダンス整合器１の可変キャパシタＶ
Ｃ３，ＶＣ４を各調整位置において整合するダミーロー
ド２６のインピーダンス値を測定し、その測定結果が図
３に示すテーブルと同様の形式で、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４を調整位置もしくは調整キャパシタンスＣ
３，Ｃ４に対応付けられて記録される。
繰り返してインピーダンス整合器１の可変キャパシタＶ
Ｃ３，ＶＣ４を各調整位置において整合するダミーロー
ド２６のインピーダンス値を測定し、その測定結果が図
３に示すテーブルと同様の形式で、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４を調整位置もしくは調整キャパシタンスＣ
３，Ｃ４に対応付けられて記録される。
【００７１】図５は、実際の使用時におけるインピーダ
ンス整合器１の接続状態を説明する説明図である。
ンス整合器１の接続状態を説明する説明図である。
【００７２】インピーダンス整合器１の入力端１ａに
は、高周波電源３１が接続される。インピーダンス整合
器１の出力端１ｂには、プラズマプロセスチャンバー３
２が接続される。
は、高周波電源３１が接続される。インピーダンス整合
器１の出力端１ｂには、プラズマプロセスチャンバー３
２が接続される。
【００７３】次にインピーダンス整合器１の動作を説明
する。
する。
【００７４】先ずインピーダンス整合器１が、整合動作
を行なう。この整合動作は、図１８に示す従来のインピ
ーダンス整合器５３による整合動作と同様である。すな
わち入力側検出器２が、インピーダンス整合器１の入力
端１ａに入力される高周波電源３１からの無線周波電圧
Ｖｉ、無線周波電流Ｉｉ、および無線周波電圧Ｖｉと無
線周波電流Ｉｉとの位相差θｉとを検出し、検出結果Ｖ
ｉ，Ｉｉ，θｉを制御部３に入力する。これにより制御
部３が、上記数式１を用いて入力インピーダンスＺｉを
演算し、この入力インピーダンスＺｉの絶対値｜Ｚｉ｜
＝√（｜Ｒｉ｜ 2＋｜Ｘｉ｜2）が所定の基準値Ｒの範囲
（例えば５０±５Ω）内となるように、あるいは入力端
１ａにおける反射係数Γｉ＝（Ｚｉ−Ｚｃ）／（Ｚｉ＋
Ｚｃ）（Ｚｃは特性インピーダンス）の絶対値｜Γｉ｜
が所定の閾値｜Γｉ｜（例えば０．２等）以下となるよ
うに、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンス
Ｃ３，Ｃ４を可変させる。
を行なう。この整合動作は、図１８に示す従来のインピ
ーダンス整合器５３による整合動作と同様である。すな
わち入力側検出器２が、インピーダンス整合器１の入力
端１ａに入力される高周波電源３１からの無線周波電圧
Ｖｉ、無線周波電流Ｉｉ、および無線周波電圧Ｖｉと無
線周波電流Ｉｉとの位相差θｉとを検出し、検出結果Ｖ
ｉ，Ｉｉ，θｉを制御部３に入力する。これにより制御
部３が、上記数式１を用いて入力インピーダンスＺｉを
演算し、この入力インピーダンスＺｉの絶対値｜Ｚｉ｜
＝√（｜Ｒｉ｜ 2＋｜Ｘｉ｜2）が所定の基準値Ｒの範囲
（例えば５０±５Ω）内となるように、あるいは入力端
１ａにおける反射係数Γｉ＝（Ｚｉ−Ｚｃ）／（Ｚｉ＋
Ｚｃ）（Ｚｃは特性インピーダンス）の絶対値｜Γｉ｜
が所定の閾値｜Γｉ｜（例えば０．２等）以下となるよ
うに、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンス
Ｃ３，Ｃ４を可変させる。
【００７５】なお、入力インピーダンスＺｉの高周波電
源３１の出力インピーダンス（公称値）もしくは同軸ケ
ーブルの特性インピーダンスＺｃに対する定在波比ρが
所定の範囲内（例えば１．１以下など）になるように、
可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，
Ｃ４を可変させてもよい。定在波比ρは、高周波電源３
１の出力インピーダンス（公称値）もしくは同軸ケーブ
ルの特性インピーダンスＺｃをＲ０Ωとすると、入力端
１ａでの反射係数ΓｉはΓｉ＝（Ｚｉ−Ｚｃ）／（Ｚｉ
＋Ｚｃ）＝（Ｚｉ−Ｒ０）／（Ｚｉ＋Ｒ０）＝[（Ｒｉ
−Ｒ０）＋ｊＸｉ]／[（Ｒｉ＋Ｒ０）＋ｊＸｉ]で算出
され、この反射係数Γｉからρ＝（１＋｜Γｉ｜）／
（１−｜Γｉ｜）の式により算出される。
源３１の出力インピーダンス（公称値）もしくは同軸ケ
ーブルの特性インピーダンスＺｃに対する定在波比ρが
所定の範囲内（例えば１．１以下など）になるように、
可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，
Ｃ４を可変させてもよい。定在波比ρは、高周波電源３
１の出力インピーダンス（公称値）もしくは同軸ケーブ
ルの特性インピーダンスＺｃをＲ０Ωとすると、入力端
１ａでの反射係数ΓｉはΓｉ＝（Ｚｉ−Ｚｃ）／（Ｚｉ
＋Ｚｃ）＝（Ｚｉ−Ｒ０）／（Ｚｉ＋Ｒ０）＝[（Ｒｉ
−Ｒ０）＋ｊＸｉ]／[（Ｒｉ＋Ｒ０）＋ｊＸｉ]で算出
され、この反射係数Γｉからρ＝（１＋｜Γｉ｜）／
（１−｜Γｉ｜）の式により算出される。
【００７６】次に制御部３のＣＰＵ１１が、ＥＥＰＲＯ
Ｍ１５に格納されているデータを検索し、整合動作を完
了した時点における可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキ
ャパシタンスに対応する出力インピーダンスＺｏを読み
出す。例えば図３の例において、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４の調整位置がそれぞれ「１」と「５」であっ
た場合、「２１−ｊ２５」が出力インピーダンスＺｏと
して読み出される。
Ｍ１５に格納されているデータを検索し、整合動作を完
了した時点における可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキ
ャパシタンスに対応する出力インピーダンスＺｏを読み
出す。例えば図３の例において、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４の調整位置がそれぞれ「１」と「５」であっ
た場合、「２１−ｊ２５」が出力インピーダンスＺｏと
して読み出される。
【００７７】次に制御部３のＣＰＵ１１が、出力インピ
ーダンスＺｏと互いに共役関係にあるインピーダンス
を、プラズマプロセスチャンバー３２のインピーダンス
Ｚｌとして演算する。上記の例では、Ｚｏ＝２１−ｊ２
５であるから、プラズマプロセスチャンバー３２のイン
ピーダンスＺｌは２１＋ｊ２５となる。もちろん、出力
インピーダンスＺｏ（＝Ｒｏ＋ｊＸｏ）に代えて、出力
インピーダンスＺｏと互いに共役関係にあるインピーダ
ンス、すなわち、プラズマプロセスチャンバー３２のイ
ンピーダンスＺｌ（＝Ｒｏ−ｊＸｏ）を予めＥＥＰＲＯ
Ｍ１５に格納しておいてもよい。
ーダンスＺｏと互いに共役関係にあるインピーダンス
を、プラズマプロセスチャンバー３２のインピーダンス
Ｚｌとして演算する。上記の例では、Ｚｏ＝２１−ｊ２
５であるから、プラズマプロセスチャンバー３２のイン
ピーダンスＺｌは２１＋ｊ２５となる。もちろん、出力
インピーダンスＺｏ（＝Ｒｏ＋ｊＸｏ）に代えて、出力
インピーダンスＺｏと互いに共役関係にあるインピーダ
ンス、すなわち、プラズマプロセスチャンバー３２のイ
ンピーダンスＺｌ（＝Ｒｏ−ｊＸｏ）を予めＥＥＰＲＯ
Ｍ１５に格納しておいてもよい。
【００７８】さらに、制御部３のＣＰＵ１１が、演算し
たプラズマプロセスチャンバー３２のインピーダンスＺ
ｌと入力側検出器２からの検出結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉと
を用いて、インピーダンス整合器１の出力端１ｂにおけ
る無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周
波電圧と無線周波電流との位相差θｏを演算する。以
下、この演算の手順を説明する。
たプラズマプロセスチャンバー３２のインピーダンスＺ
ｌと入力側検出器２からの検出結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉと
を用いて、インピーダンス整合器１の出力端１ｂにおけ
る無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周
波電圧と無線周波電流との位相差θｏを演算する。以
下、この演算の手順を説明する。
【００７９】先ず制御部３のＣＰＵ１１が、入力側検出
器２からの検出結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉを用いて、インピ
ーダンス整合器１の入力端１ａにおける無線周波電力Ｐ
ｉ＝（Ｖｉ・Ｉｉ）ｃｏｓ（θｉ）を演算する。このＰ
ｉは、インピーダンス整合器１の内部損失を無視する
と、インピーダンス整合器１の出力端１ｂにおける無線
周波電力Ｐｏとして用いることができる。
器２からの検出結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉを用いて、インピ
ーダンス整合器１の入力端１ａにおける無線周波電力Ｐ
ｉ＝（Ｖｉ・Ｉｉ）ｃｏｓ（θｉ）を演算する。このＰ
ｉは、インピーダンス整合器１の内部損失を無視する
と、インピーダンス整合器１の出力端１ｂにおける無線
周波電力Ｐｏとして用いることができる。
【００８０】次に制御部３のＣＰＵ１１が、無線周波電
力Ｐｏ（＝Ｐｉ）とプラズマプロセスチャンバー３２の
インピーダンスＺｌ（＝Ｒｏ−ｊＸｏ）とを用いて、下
記数式４により無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、
および無線周波電圧と無線周波電流との位相差θｏを演
算する。
力Ｐｏ（＝Ｐｉ）とプラズマプロセスチャンバー３２の
インピーダンスＺｌ（＝Ｒｏ−ｊＸｏ）とを用いて、下
記数式４により無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、
および無線周波電圧と無線周波電流との位相差θｏを演
算する。
【００８１】
【数４】
【００８２】すなわち、無線周波電力Ｐｏおよび出力イ
ンピーダンスＺｏと、無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流
Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏとの
位相差θｏとの間には、下記数式５が成立することが知
られている。この数式５を解くことにより、上記数式４
が得られる。
ンピーダンスＺｏと、無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流
Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏとの
位相差θｏとの間には、下記数式５が成立することが知
られている。この数式５を解くことにより、上記数式４
が得られる。
【００８３】
【数５】
【００８４】次に制御部３のＣＰＵ１１が、演算したプ
ラズマプロセスチャンバー３２のインピーダンスＺｌ
（＝Ｒｏ−ｊＸｏ）と、無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電
流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏと
の位相差θｏとを、インピーダンス整合器１の外部のデ
ィスプレイやプリンタなどに出力する。もちろん、アナ
ログ信号の形式で波形表示機能を有する外部の各種装置
に出力してもよいし、シリアル通信などにより外部の情
報処理装置などに出力してもよい。
ラズマプロセスチャンバー３２のインピーダンスＺｌ
（＝Ｒｏ−ｊＸｏ）と、無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電
流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏと
の位相差θｏとを、インピーダンス整合器１の外部のデ
ィスプレイやプリンタなどに出力する。もちろん、アナ
ログ信号の形式で波形表示機能を有する外部の各種装置
に出力してもよいし、シリアル通信などにより外部の情
報処理装置などに出力してもよい。
【００８５】このように、インピーダンス整合器１に出
力側検出器を設けることなく、プラズマプロセスチャン
バー３２のインピーダンスＺｌやインピーダンス整合器
１から出力される無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉ
ｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏとの位
相差θｏなどの出力端１ｂにおける電気的特性を出力で
きるので、インピーダンス整合器１の製造コストを良好
に低減できると同時に、インピーダンス整合器１の小型
化を図ることができる。
力側検出器を設けることなく、プラズマプロセスチャン
バー３２のインピーダンスＺｌやインピーダンス整合器
１から出力される無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉ
ｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏとの位
相差θｏなどの出力端１ｂにおける電気的特性を出力で
きるので、インピーダンス整合器１の製造コストを良好
に低減できると同時に、インピーダンス整合器１の小型
化を図ることができる。
【００８６】したがって、プラズマプロセスチャンバー
３２における異常電圧の発生などの異常検出を精度良く
行なうことができる。さらには、プラズマプロセスチャ
ンバー３２のインピーダンスＺｌや、インピーダンス整
合器１から出力される無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流
Ｉｏ、あるいは無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏと
の位相差θｏなどを一定の値に保つべく、プラズマプロ
セスチャンバー３２に供給される無線周波電力、ガス流
量、ガス圧力などのプロセスパラメータを制御すること
により、プラズマプロセスチャンバー３２におけるプラ
ズマプロセスが良好に安定化し、再現性の良いプラズマ
プロセスを確保できる可能性がある。
３２における異常電圧の発生などの異常検出を精度良く
行なうことができる。さらには、プラズマプロセスチャ
ンバー３２のインピーダンスＺｌや、インピーダンス整
合器１から出力される無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流
Ｉｏ、あるいは無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏと
の位相差θｏなどを一定の値に保つべく、プラズマプロ
セスチャンバー３２に供給される無線周波電力、ガス流
量、ガス圧力などのプロセスパラメータを制御すること
により、プラズマプロセスチャンバー３２におけるプラ
ズマプロセスが良好に安定化し、再現性の良いプラズマ
プロセスを確保できる可能性がある。
【００８７】また、インピーダンス測定器２２を用いて
取得したデータは、図６に示すように、インピーダンス
整合器１によるプラズマプロセスチャンバー３２のイン
ピーダンスＺｌの調整範囲の限界を表すデータとしても
利用できる。すなわち、図６における黒丸印がインピー
ダンス測定器２２による測定点であり、この測定点の分
布範囲（図６ではｒ，ｘはそれぞれ０〜０．５の範囲と
なっている）が、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャ
パシタンスＣ３，Ｃ４を可変させることによる、インピ
ーダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏの可変範囲
である。
取得したデータは、図６に示すように、インピーダンス
整合器１によるプラズマプロセスチャンバー３２のイン
ピーダンスＺｌの調整範囲の限界を表すデータとしても
利用できる。すなわち、図６における黒丸印がインピー
ダンス測定器２２による測定点であり、この測定点の分
布範囲（図６ではｒ，ｘはそれぞれ０〜０．５の範囲と
なっている）が、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャ
パシタンスＣ３，Ｃ４を可変させることによる、インピ
ーダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏの可変範囲
である。
【００８８】図７は、上記実施形態における制御部３の
機能ブロック図である。すなわち、上記実施形態におけ
る制御部３は、機能の観点からは、マッチング制御部３
３、記憶部３４、解析部３５、演算部３５ａ、および出
力部３６を備えている。マッチング制御部３３は、入力
側検出器２からの検出結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉに基づい
て、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ
３，Ｃ４を可変させることにより、高周波電源３１のイ
ンピーダンスＺｇとプラズマプロセスチャンバー３２の
インピーダンスＺｌとを整合させる。記憶部３４は、予
め測定された、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパ
シタンスＣ３，Ｃ４とインピーダンス整合器１の出力イ
ンピーダンスＺｏもしくは負荷インピーダンスＺｌとの
関係を記憶する。もちろん、この場合のキャパシタンス
Ｃ３，Ｃ４はインピーダンス情報の一例であって、キャ
パシタンスＣ３，Ｃ４に代えて、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４のキャパシタンス値を可変させるためのステ
ッピングモータなどの位置情報を採用してもよい。解析
部３５は、マッチング制御部３３による整合動作が完了
したときに、そのときの可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４
のキャパシタンスＣ３，Ｃ４と記憶部３４の記憶内容と
に基づいて、プラズマプロセスチャンバー３２のインピ
ーダンスＺｌを解析する。演算部３５ａは、入力側検出
器２による検出結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉとインピーダンス
整合器１の出力インピーダンスＺｏとに基づいて、イン
ピーダンス整合器１から出力される無線周波電圧Ｖｏ、
無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無線周波
電流Ｉｏとの位相差θｏを演算する。出力部３６は、解
析部３５による負荷インピーダンスＺｌの解析結果と演
算部３５ａによるプラズマプロセスチャンバー３２への
出力電力の演算結果とを外部に出力する。マッチング制
御部３３、解析部３５、および演算部３５ａは、ＣＰＵ
１１により実現される。出力部３６は、入出力インター
フェイス回路１４により実現される。記憶部３４は、Ｅ
ＥＰＲＯＭ１５により実現される。なお、演算部３５ａ
を設けずに、解析部３５による解析結果だけを出力部３
６から出力するように構成してもよい。
機能ブロック図である。すなわち、上記実施形態におけ
る制御部３は、機能の観点からは、マッチング制御部３
３、記憶部３４、解析部３５、演算部３５ａ、および出
力部３６を備えている。マッチング制御部３３は、入力
側検出器２からの検出結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉに基づい
て、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ
３，Ｃ４を可変させることにより、高周波電源３１のイ
ンピーダンスＺｇとプラズマプロセスチャンバー３２の
インピーダンスＺｌとを整合させる。記憶部３４は、予
め測定された、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパ
シタンスＣ３，Ｃ４とインピーダンス整合器１の出力イ
ンピーダンスＺｏもしくは負荷インピーダンスＺｌとの
関係を記憶する。もちろん、この場合のキャパシタンス
Ｃ３，Ｃ４はインピーダンス情報の一例であって、キャ
パシタンスＣ３，Ｃ４に代えて、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４のキャパシタンス値を可変させるためのステ
ッピングモータなどの位置情報を採用してもよい。解析
部３５は、マッチング制御部３３による整合動作が完了
したときに、そのときの可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４
のキャパシタンスＣ３，Ｃ４と記憶部３４の記憶内容と
に基づいて、プラズマプロセスチャンバー３２のインピ
ーダンスＺｌを解析する。演算部３５ａは、入力側検出
器２による検出結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉとインピーダンス
整合器１の出力インピーダンスＺｏとに基づいて、イン
ピーダンス整合器１から出力される無線周波電圧Ｖｏ、
無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無線周波
電流Ｉｏとの位相差θｏを演算する。出力部３６は、解
析部３５による負荷インピーダンスＺｌの解析結果と演
算部３５ａによるプラズマプロセスチャンバー３２への
出力電力の演算結果とを外部に出力する。マッチング制
御部３３、解析部３５、および演算部３５ａは、ＣＰＵ
１１により実現される。出力部３６は、入出力インター
フェイス回路１４により実現される。記憶部３４は、Ｅ
ＥＰＲＯＭ１５により実現される。なお、演算部３５ａ
を設けずに、解析部３５による解析結果だけを出力部３
６から出力するように構成してもよい。
【００８９】図８は、他の実施形態における制御部３の
機能ブロック図である。同図に示すブロック構成図は、
予め取得した出力インピーダンス算出用データをインピ
ーダンス整合器１が保持せず、電気的特性を解析する際
に外部から入力させるようにしたものである。すなわ
ち、予め取得した出力インピーダンス算出用データは外
部接続されるパーソナルコンピュータ２３が保持してお
り、解析部３７が、マッチング制御部３３による整合動
作が完了したときに、パーソナルコンピュータ２３から
可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，
Ｃ４と出力インピーダンスＺｏとの関係を示すデータ
（出力インピーダンス算出用データ）を入力し、そのデ
ータと整合動作完了時の可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４
のキャパシタンスＣ３，Ｃ４とに基づいて、プラズマプ
ロセスチャンバー３２のインピーダンスＺｌを解析する
ように構成したものである。
機能ブロック図である。同図に示すブロック構成図は、
予め取得した出力インピーダンス算出用データをインピ
ーダンス整合器１が保持せず、電気的特性を解析する際
に外部から入力させるようにしたものである。すなわ
ち、予め取得した出力インピーダンス算出用データは外
部接続されるパーソナルコンピュータ２３が保持してお
り、解析部３７が、マッチング制御部３３による整合動
作が完了したときに、パーソナルコンピュータ２３から
可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，
Ｃ４と出力インピーダンスＺｏとの関係を示すデータ
（出力インピーダンス算出用データ）を入力し、そのデ
ータと整合動作完了時の可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４
のキャパシタンスＣ３，Ｃ４とに基づいて、プラズマプ
ロセスチャンバー３２のインピーダンスＺｌを解析する
ように構成したものである。
【００９０】なお、同図には図示していないが、この実
施形態ではインピーダンス整合器１に入出力インターフ
ェイス回路１４を介してパーソナルコンピュータ２３が
外部接続され、この入出力インターフェイス回路１４を
介して通信によりパーソナルコンピュータ２３から出力
インピーダンス算出用データがインピーダンス整合器１
に入力される。また、この実施形態においても、予め測
定されてパーソナルコンピュータ２３から供給されるキ
ャパシタンスＣ３，Ｃ４はインピーダンス情報の一例で
あって、キャパシタンスに代えて、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４のキャパシタンス値を可変させるためのステ
ッピングモータなどの位置情報を採用してもよい。演算
部３７ａの動作は、図７の演算部３５ａと同様である。
この場合、パーソナルコンピュータ２３が出力インピー
ダンス算出用データを記憶しているので、記憶部３４は
不要であり、ＥＥＰＲＯＭ１５を設ける必要がない。な
お、解析部３７および演算部３７ａは、ＣＰＵ１１によ
り実現される。また、演算部３７ａを設けずに、解析部
３７による解析結果だけを出力部３６から出力するよう
に構成してもよい。
施形態ではインピーダンス整合器１に入出力インターフ
ェイス回路１４を介してパーソナルコンピュータ２３が
外部接続され、この入出力インターフェイス回路１４を
介して通信によりパーソナルコンピュータ２３から出力
インピーダンス算出用データがインピーダンス整合器１
に入力される。また、この実施形態においても、予め測
定されてパーソナルコンピュータ２３から供給されるキ
ャパシタンスＣ３，Ｃ４はインピーダンス情報の一例で
あって、キャパシタンスに代えて、可変キャパシタＶＣ
３，ＶＣ４のキャパシタンス値を可変させるためのステ
ッピングモータなどの位置情報を採用してもよい。演算
部３７ａの動作は、図７の演算部３５ａと同様である。
この場合、パーソナルコンピュータ２３が出力インピー
ダンス算出用データを記憶しているので、記憶部３４は
不要であり、ＥＥＰＲＯＭ１５を設ける必要がない。な
お、解析部３７および演算部３７ａは、ＣＰＵ１１によ
り実現される。また、演算部３７ａを設けずに、解析部
３７による解析結果だけを出力部３６から出力するよう
に構成してもよい。
【００９１】図９は、本発明のインピーダンス整合器の
出力端特性解析システムの一例を示す機能ブロック図で
ある。すなわち、図９のように、制御部３の出力部３８
が、マッチング制御部３３による整合動作が完了したと
きに、そのときの可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャ
パシタンスＣ３，Ｃ４と、入力側検出器２による検出結
果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉとをパーソナルコンピュータ２３に
出力するように構成してもよい。この場合、パーソナル
コンピュータ２３が、本発明に係るインピーダンス整合
器の出力端特性解析システムにおける出力端特性解析器
として機能している。パーソナルコンピュータ２３は出
力インピーダンス算出用データを記憶しており、かつ目
的のデータを解析および演算するので、記憶部３４、解
析部３５、および演算部３５ａは不要である。すなわち
パーソナルコンピュータ２３は、予め測定された、可変
キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ４
とインピーダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏと
の関係（出力インピーダンス算出用データ）を記憶する
記憶部４１と、インピーダンス整合器１の出力部３８か
ら出力される可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシ
タンスＣ３，Ｃ４と記憶部４１の記憶内容とに基づいて
出力インピーダンスＺｏを解析する解析部４２と、入力
側検出器２による検出結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉとインピー
ダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏとに基づい
て、インピーダンス整合器１から出力される無線周波電
圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと
無線周波電流Ｉｏとの位相差θｏを演算する演算部４３
とを実現している。もちろん、記憶部４１に記憶されて
いるキャパシタンスＣ３，Ｃ４はインピーダンス情報の
一例であって、キャパシタンスＣ３，Ｃ４に代えて、可
変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンス値を可変
させるためのステッピングモータなどの位置情報を採用
してもよい。この場合、インピーダンス整合器１の出力
インピーダンスＺｏあるいはプラズマプロセスチャンバ
ー３２のインピーダンスＺｌ、インピーダンス整合器１
から出力される無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、
および無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏとの位相差
θｏなどの出力端１ｂにおける電気的特性の情報を、パ
ーソナルコンピュータ２３のディスプレイの表示画面
に、波形図やディジタル数値などの各種の形式で表示で
きる。
出力端特性解析システムの一例を示す機能ブロック図で
ある。すなわち、図９のように、制御部３の出力部３８
が、マッチング制御部３３による整合動作が完了したと
きに、そのときの可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャ
パシタンスＣ３，Ｃ４と、入力側検出器２による検出結
果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉとをパーソナルコンピュータ２３に
出力するように構成してもよい。この場合、パーソナル
コンピュータ２３が、本発明に係るインピーダンス整合
器の出力端特性解析システムにおける出力端特性解析器
として機能している。パーソナルコンピュータ２３は出
力インピーダンス算出用データを記憶しており、かつ目
的のデータを解析および演算するので、記憶部３４、解
析部３５、および演算部３５ａは不要である。すなわち
パーソナルコンピュータ２３は、予め測定された、可変
キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンスＣ３，Ｃ４
とインピーダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏと
の関係（出力インピーダンス算出用データ）を記憶する
記憶部４１と、インピーダンス整合器１の出力部３８か
ら出力される可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシ
タンスＣ３，Ｃ４と記憶部４１の記憶内容とに基づいて
出力インピーダンスＺｏを解析する解析部４２と、入力
側検出器２による検出結果Ｖｉ，Ｉｉ，θｉとインピー
ダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏとに基づい
て、インピーダンス整合器１から出力される無線周波電
圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと
無線周波電流Ｉｏとの位相差θｏを演算する演算部４３
とを実現している。もちろん、記憶部４１に記憶されて
いるキャパシタンスＣ３，Ｃ４はインピーダンス情報の
一例であって、キャパシタンスＣ３，Ｃ４に代えて、可
変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４のキャパシタンス値を可変
させるためのステッピングモータなどの位置情報を採用
してもよい。この場合、インピーダンス整合器１の出力
インピーダンスＺｏあるいはプラズマプロセスチャンバ
ー３２のインピーダンスＺｌ、インピーダンス整合器１
から出力される無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、
および無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏとの位相差
θｏなどの出力端１ｂにおける電気的特性の情報を、パ
ーソナルコンピュータ２３のディスプレイの表示画面
に、波形図やディジタル数値などの各種の形式で表示で
きる。
【００９２】なお、上記実施形態においては、出力イン
ピーダンス算出用データを取得する際、インピーダンス
整合器１の可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の全ての調整
位置について、インピーダンス整合器１の出力インピー
ダンスＺｏもしくは負荷インピーダンスＺｌを測定する
ようにしていたが、この方法は、高精度のデータが得ら
れる反面、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の調整数が多
くなると、測定回数が膨大になり、出力インピーダンス
算出用データを取得するための測定時間が長時間になる
とともに、データ記録用のメモリ容量も増大するという
問題が生じる。
ピーダンス算出用データを取得する際、インピーダンス
整合器１の可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の全ての調整
位置について、インピーダンス整合器１の出力インピー
ダンスＺｏもしくは負荷インピーダンスＺｌを測定する
ようにしていたが、この方法は、高精度のデータが得ら
れる反面、可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の調整数が多
くなると、測定回数が膨大になり、出力インピーダンス
算出用データを取得するための測定時間が長時間になる
とともに、データ記録用のメモリ容量も増大するという
問題が生じる。
【００９３】そこで、かかる問題を軽減するため、イン
ピーダンス整合器１の可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の
一部の調整位置についてのみインピーダンス整合器１の
出力インピーダンスＺｏもしくは負荷インピーダンスＺ
ｌを測定し、他の調整位置は、測定データを用いて補間
演算により補間すると良い。この場合、データ取得時に
測定と補間演算とにより可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４
の全ての可変値に対するインピーダンス整合器１の出力
インピーダンスＺｏもしくは負荷インピーダンスＺｌを
取得するようにしてもよく、図７または図８のブロック
構成図において、インピーダンス測定器１に補間演算部
を追加し、データ取得時には測定により可変キャパシタ
ＶＣ３，ＶＣ４の一部の可変値に対してだけインピーダ
ンス整合器１の出力インピーダンスＺｏもしくは負荷イ
ンピーダンスＺｌを取得するようにし、解析部３５，３
７による電気的特性の解析時に、測定により取得されて
いない可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の可変値に対する
インピーダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏもし
くは負荷インピーダンスＺｌを補間演算部で算出するよ
うにしても良い。前者の場合はデータ取得のための測定
時間を低減することができる効果があるが、後者の場合
は、その効果に加えて取得データを記憶するメモリの容
量を低減できる効果がある。
ピーダンス整合器１の可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の
一部の調整位置についてのみインピーダンス整合器１の
出力インピーダンスＺｏもしくは負荷インピーダンスＺ
ｌを測定し、他の調整位置は、測定データを用いて補間
演算により補間すると良い。この場合、データ取得時に
測定と補間演算とにより可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４
の全ての可変値に対するインピーダンス整合器１の出力
インピーダンスＺｏもしくは負荷インピーダンスＺｌを
取得するようにしてもよく、図７または図８のブロック
構成図において、インピーダンス測定器１に補間演算部
を追加し、データ取得時には測定により可変キャパシタ
ＶＣ３，ＶＣ４の一部の可変値に対してだけインピーダ
ンス整合器１の出力インピーダンスＺｏもしくは負荷イ
ンピーダンスＺｌを取得するようにし、解析部３５，３
７による電気的特性の解析時に、測定により取得されて
いない可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４の可変値に対する
インピーダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏもし
くは負荷インピーダンスＺｌを補間演算部で算出するよ
うにしても良い。前者の場合はデータ取得のための測定
時間を低減することができる効果があるが、後者の場合
は、その効果に加えて取得データを記憶するメモリの容
量を低減できる効果がある。
【００９４】図１０は、補間演算の方法を説明するため
の図である。同図に示す補間演算は、比例計算によりデ
ータを補間するものである。
の図である。同図に示す補間演算は、比例計算によりデ
ータを補間するものである。
【００９５】同図において、横軸は可変キャパシタＶＣ
３の調整位置であり、縦軸は可変キャパシタＶＣ４の調
整位置である。また、黒丸の調整位置Ｐ１〜Ｐ４はイン
ピーダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏもしくは
負荷インピーダンスＺｌが測定された点であり、白丸の
調整位置Ｐ５は、出力インピーダンスＺｏもしくは負荷
インピーダンスＺｌを補間すべき点である。
３の調整位置であり、縦軸は可変キャパシタＶＣ４の調
整位置である。また、黒丸の調整位置Ｐ１〜Ｐ４はイン
ピーダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏもしくは
負荷インピーダンスＺｌが測定された点であり、白丸の
調整位置Ｐ５は、出力インピーダンスＺｏもしくは負荷
インピーダンスＺｌを補間すべき点である。
【００９６】調整位置Ｐ５の出力インピーダンスＺｏも
しくは負荷インピーダンスＺｌの抵抗分Ｒ５は、以下の
手順により比例計算によって補間される。すなわち、点
Ｐ１と点Ｐ５とを結ぶ直線Ｍと、点Ｐ２と点Ｐ３とを結
ぶ直線Ｎの交点Ｐ６の抵抗分Ｒ６を点Ｐ２の抵抗分Ｒ２
（測定値）と点Ｐ３の抵抗分Ｒ３（測定値）を用いて比
例計算により算出し、交点Ｐ６の抵抗分Ｒ６と点Ｐ１の
抵抗分Ｒ１（測定値）を用いて比例計算により補間すべ
き点Ｐ５の抵抗分Ｒ５を算出する。
しくは負荷インピーダンスＺｌの抵抗分Ｒ５は、以下の
手順により比例計算によって補間される。すなわち、点
Ｐ１と点Ｐ５とを結ぶ直線Ｍと、点Ｐ２と点Ｐ３とを結
ぶ直線Ｎの交点Ｐ６の抵抗分Ｒ６を点Ｐ２の抵抗分Ｒ２
（測定値）と点Ｐ３の抵抗分Ｒ３（測定値）を用いて比
例計算により算出し、交点Ｐ６の抵抗分Ｒ６と点Ｐ１の
抵抗分Ｒ１（測定値）を用いて比例計算により補間すべ
き点Ｐ５の抵抗分Ｒ５を算出する。
【００９７】図１１は、測定値である抵抗分Ｒ１〜Ｒ３
と比例計算によって算出される抵抗分Ｒ５，Ｒ６との関
係を三次元で示した図である。同図において、高さ方向
は、抵抗分のレベルを示している。
と比例計算によって算出される抵抗分Ｒ５，Ｒ６との関
係を三次元で示した図である。同図において、高さ方向
は、抵抗分のレベルを示している。
【００９８】同図に示すように、点Ｐ２と点Ｐ３間の距
離に対する点Ｐ２と点Ｐ６間の距離の比率をｍ（＜１）
とし、点Ｐ１と点Ｐ６間の距離に対する点Ｐ１と点Ｐ５
間の距離の比率をｎ（＜１）とすると、点Ｐ６の抵抗分
Ｒ６は、Ｒ６＝Ｒ２＋ｍ・（Ｒ３−Ｒ２）で算出され、
点Ｐ５の抵抗分Ｒ５は、Ｒ５＝Ｒ１＋ｎ・（Ｒ６−Ｒ
１）で算出される。従って、両式から、点Ｐの抵抗分Ｒ
５は、Ｒ５＝（１−ｎ）・Ｒ１＋ｎ・（１−ｍ）・Ｒ２
＋ｎ・ｍ・Ｒ３で算出される。図１０，図１１の例で
は、ｍ＝４／１０＝０．４、ｎ＝５／１０＝０．５、Ｒ
１＝２０、Ｒ２＝５０、Ｒ３＝１００であるから、補間
すべき点Ｐ５の抵抗分Ｒ５は、Ｒ５＝（１−０．５）・
２０＋０．５・０．６・５０＋０．５・０．４・１００
＝４５となる。
離に対する点Ｐ２と点Ｐ６間の距離の比率をｍ（＜１）
とし、点Ｐ１と点Ｐ６間の距離に対する点Ｐ１と点Ｐ５
間の距離の比率をｎ（＜１）とすると、点Ｐ６の抵抗分
Ｒ６は、Ｒ６＝Ｒ２＋ｍ・（Ｒ３−Ｒ２）で算出され、
点Ｐ５の抵抗分Ｒ５は、Ｒ５＝Ｒ１＋ｎ・（Ｒ６−Ｒ
１）で算出される。従って、両式から、点Ｐの抵抗分Ｒ
５は、Ｒ５＝（１−ｎ）・Ｒ１＋ｎ・（１−ｍ）・Ｒ２
＋ｎ・ｍ・Ｒ３で算出される。図１０，図１１の例で
は、ｍ＝４／１０＝０．４、ｎ＝５／１０＝０．５、Ｒ
１＝２０、Ｒ２＝５０、Ｒ３＝１００であるから、補間
すべき点Ｐ５の抵抗分Ｒ５は、Ｒ５＝（１−０．５）・
２０＋０．５・０．６・５０＋０．５・０．４・１００
＝４５となる。
【００９９】なお、図１０の例では、補間すべき点Ｐ５
が点Ｐ１〜点Ｐ４で囲まれる四角形内の点Ｐ１〜点Ｐ３
で囲まれる三角形の領域に含まれるので、点Ｐ１〜点Ｐ
３の測定値Ｒ１〜Ｒ３を用いて点Ｐ５の抵抗分Ｒ５を算
出したが、補間すべき点Ｐ５が点Ｐ１〜点Ｐ４で囲まれ
る四角形内の点Ｐ１，点Ｐ３，点Ｐ４で囲まれる三角形
の領域に含まれる場合は、図１２に示すように、点Ｐ
１，点Ｐ３，点Ｐ４の測定値Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４を用いて
点Ｐ５の抵抗分Ｒ５が算出される。
が点Ｐ１〜点Ｐ４で囲まれる四角形内の点Ｐ１〜点Ｐ３
で囲まれる三角形の領域に含まれるので、点Ｐ１〜点Ｐ
３の測定値Ｒ１〜Ｒ３を用いて点Ｐ５の抵抗分Ｒ５を算
出したが、補間すべき点Ｐ５が点Ｐ１〜点Ｐ４で囲まれ
る四角形内の点Ｐ１，点Ｐ３，点Ｐ４で囲まれる三角形
の領域に含まれる場合は、図１２に示すように、点Ｐ
１，点Ｐ３，点Ｐ４の測定値Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４を用いて
点Ｐ５の抵抗分Ｒ５が算出される。
【０１００】また、図１０の例では、補間すべき点Ｐ５
は正方形もしくは長方形に配置された測定点Ｐ１〜Ｐ４
の内部に位置していたが、図１３に示すように、補間す
べき点Ｐ５が平行四辺形に配置された測定点Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ７，Ｐ８の内部に位置する場合でも、上述した方
法と同様の考え方で交点Ｐ６の抵抗分Ｒ６を算出し、こ
の抵抗分Ｒ６と抵抗分Ｒ１（測定値）とを用いて比例計
算により補間すべき点Ｐ５の抵抗分Ｒ５を算出すること
ができる。
は正方形もしくは長方形に配置された測定点Ｐ１〜Ｐ４
の内部に位置していたが、図１３に示すように、補間す
べき点Ｐ５が平行四辺形に配置された測定点Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ７，Ｐ８の内部に位置する場合でも、上述した方
法と同様の考え方で交点Ｐ６の抵抗分Ｒ６を算出し、こ
の抵抗分Ｒ６と抵抗分Ｒ１（測定値）とを用いて比例計
算により補間すべき点Ｐ５の抵抗分Ｒ５を算出すること
ができる。
【０１０１】上記説明では、抵抗分Ｒ５について説明し
たが、同様の方法で、点Ｐ５のリアクタンス分Ｘ５も補
間することができる。
たが、同様の方法で、点Ｐ５のリアクタンス分Ｘ５も補
間することができる。
【０１０２】なお、上記各実施形態においては、可変リ
アクタンス素子として可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４を
用いたが、図１４〜図１７に示すように、可変キャパシ
タＶＣに代えて可変インダクタＶＬを用いてもよく、そ
れらの回路構成もＴ型、π型など、自由に採用できる。
さらには、可変リアクタンス素子の設置個数も２個に限
定されるものではなく、１個もしくは３個以上の任意の
個数にすることができる。
アクタンス素子として可変キャパシタＶＣ３，ＶＣ４を
用いたが、図１４〜図１７に示すように、可変キャパシ
タＶＣに代えて可変インダクタＶＬを用いてもよく、そ
れらの回路構成もＴ型、π型など、自由に採用できる。
さらには、可変リアクタンス素子の設置個数も２個に限
定されるものではなく、１個もしくは３個以上の任意の
個数にすることができる。
【０１０３】また、上記各実施形態においては、インピ
ーダンス整合器１の内部損失が無いものと仮定してイン
ピーダンス整合器１の出力端１ｂにおける無線周波電圧
Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無
線周波電流Ｉｏとの位相差θｏを演算したが、インピー
ダンス整合器１の内部損失を演算するためのプログラム
を採用してもよい。このようにすれば、より一層高い精
度で無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線
周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏとの位相差θｏなどを
モニタできる。
ーダンス整合器１の内部損失が無いものと仮定してイン
ピーダンス整合器１の出力端１ｂにおける無線周波電圧
Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無
線周波電流Ｉｏとの位相差θｏを演算したが、インピー
ダンス整合器１の内部損失を演算するためのプログラム
を採用してもよい。このようにすれば、より一層高い精
度で無線周波電圧Ｖｏ、無線周波電流Ｉｏ、および無線
周波電圧Ｖｏと無線周波電流Ｉｏとの位相差θｏなどを
モニタできる。
【０１０４】また、インピーダンス整合器１内部の各素
子の抵抗分を予め測定しておき、出力端１ｂにおける無
線周波電流Ｉｏからインピーダンス整合器１の内部損失
を推定するように構成してもよい。この場合、出力端１
ｂにおける無線周波電力Ｐｏは、入力端１ａにおける無
線周波電力Ｐｉとインピーダンス整合器１の内部損失と
の差となる。このようにすれば、インピーダンス整合器
１の出力インピーダンスＺｏ、無線周波電圧Ｖｏ、無線
周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流
Ｉｏとの位相差θｏなどの精度はより一層高くなる。
子の抵抗分を予め測定しておき、出力端１ｂにおける無
線周波電流Ｉｏからインピーダンス整合器１の内部損失
を推定するように構成してもよい。この場合、出力端１
ｂにおける無線周波電力Ｐｏは、入力端１ａにおける無
線周波電力Ｐｉとインピーダンス整合器１の内部損失と
の差となる。このようにすれば、インピーダンス整合器
１の出力インピーダンスＺｏ、無線周波電圧Ｖｏ、無線
周波電流Ｉｏ、および無線周波電圧Ｖｏと無線周波電流
Ｉｏとの位相差θｏなどの精度はより一層高くなる。
【０１０５】また、上記各実施形態においては、高周波
電源３１やプラズマプロセスチャンバー３２とインピー
ダンス整合器１との間の伝送路のインピーダンスを無視
したが、これらを予め測定しておき、補正データとして
採用してもよい。このようにすれば、モニタの精度がよ
り一層向上し、たとえばプラズマプロセスチャンバー３
２の電極に印加される無線周波電圧などを精度良く測定
できる。
電源３１やプラズマプロセスチャンバー３２とインピー
ダンス整合器１との間の伝送路のインピーダンスを無視
したが、これらを予め測定しておき、補正データとして
採用してもよい。このようにすれば、モニタの精度がよ
り一層向上し、たとえばプラズマプロセスチャンバー３
２の電極に印加される無線周波電圧などを精度良く測定
できる。
【０１０６】また、上記各実施形態においては、入力側
検出器２によりＶｉ，Ｉｉ，θｉの全てを検出したが、
入力側検出器２によりＶｉ，Ｉｉを検出し、このＶｉ，
Ｉｉを用いて制御部３によりθｉを演算するように構成
してもよい。
検出器２によりＶｉ，Ｉｉ，θｉの全てを検出したが、
入力側検出器２によりＶｉ，Ｉｉを検出し、このＶｉ，
Ｉｉを用いて制御部３によりθｉを演算するように構成
してもよい。
【０１０７】また、上記各実施形態においては、プラズ
マプロセスチャンバー３２のインピーダンスＺｌを直接
モニタするように構成したが、これと共役関係にあるイ
ンピーダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏをモニ
タするように構成してもよい。
マプロセスチャンバー３２のインピーダンスＺｌを直接
モニタするように構成したが、これと共役関係にあるイ
ンピーダンス整合器１の出力インピーダンスＺｏをモニ
タするように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインピーダンス整合器の回路ブロ
ック図の一例である。
ック図の一例である。
【図２】出力インピーダンス算出用データを取得するた
めの測定回路の第１の実施形態の構成を示す図である。
めの測定回路の第１の実施形態の構成を示す図である。
【図３】ＥＥＰＲＯＭに格納されるデータの説明図であ
る。
る。
【図４】出力インピーダンス算出用データを取得するた
めの測定回路の第２の実施形態の構成を示す図である。
めの測定回路の第２の実施形態の構成を示す図である。
【図５】実際の使用時におけるインピーダンス整合器の
接続状態を説明する説明図である。
接続状態を説明する説明図である。
【図６】インピーダンス整合器によるプラズマプロセス
チャンバーのインピーダンスの調整範囲の限界を表す説
明図である。
チャンバーのインピーダンスの調整範囲の限界を表す説
明図である。
【図７】制御部の機能ブロック図である。
【図８】他の実施形態における制御部の機能ブロック図
である。
である。
【図９】本発明のインピーダンス整合器の出力端特性解
析システムの一例を示す機能ブロック図である。
析システムの一例を示す機能ブロック図である。
【図１０】補間演算の方法を説明するための図である。
【図１１】測定値である抵抗分Ｒ１〜Ｒ３と比例計算に
よって算出される抵抗分Ｒ５，Ｒ６との関係を三次元で
示した図である。
よって算出される抵抗分Ｒ５，Ｒ６との関係を三次元で
示した図である。
【図１２】測定値である抵抗分Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４と比例
計算によって算出される抵抗分Ｒ５，Ｒ６との関係を三
次元で示した図である。
計算によって算出される抵抗分Ｒ５，Ｒ６との関係を三
次元で示した図である。
【図１３】補間演算の方法の変形例を説明するための図
である。
である。
【図１４】他の実施形態における可変リアクタンス素子
の回路図である。
の回路図である。
【図１５】さらに他の実施形態における可変リアクタン
ス素子の回路図である。
ス素子の回路図である。
【図１６】さらに他の実施形態における可変リアクタン
ス素子の回路図である。
ス素子の回路図である。
【図１７】さらに他の実施形態における可変リアクタン
ス素子の回路図である。
ス素子の回路図である。
【図１８】従来のインピーダンス整合器の実際の使用時
における接続状態を説明する説明図である。
における接続状態を説明する説明図である。
１ インピーダンス整合器
１ａ 入力端
１ｂ 出力端
２ 入力側検出器
３ 制御部（解析部，補間演算部）
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ 入出力インターフェイス回路（入力部，出力部）
１５ ＥＥＰＲＯＭ（記憶部）
２１ 抵抗器
２２ インピーダンス測定器
２３ パーソナルコンピュータ（出力端特性解析器）
２４ 電力計
２５ スイッチ
２６ ダミーロード
３１ 高周波電源
３２ プラズマプロセスチャンバー（負荷）
３５，３７，４２ 解析部
３５ａ，３７ａ，４３ 演算部
３６，３８ 出力部
ＶＣ３ 可変キャパシタ（可変リアクタンス素子）
ＶＣ４ 可変キャパシタ（可変リアクタンス素子）
Ｌ２ インダクタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年７月１１日（２００２．７．１
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 水渡 正勝
大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会
社ダイヘン内
(72)発明者 石田 勇二
大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会
社ダイヘン内
Ｆターム(参考） 2G028 AA01 BB10 CG06 CG08
Claims (16)
- 【請求項１】 入力端と出力端との間に少なくとも１の
可変リアクタンス素子を含むリアクタンス回路からな
り、前記可変リアクタンス素子の値を変化させることに
より、前記入力端に接続される高周波電源と前記出力端
に接続される負荷とのインピーダンスを整合させるイン
ピーダンス整合器の前記出力端における電気的特性を解
析するインピーダンス整合器の出力端特性解析方法であ
って、 前記インピーダンス整合器の入力端に前記高周波電源を
接続した状態と同一もしくは等価な状態で前記可変リア
クタンス素子の可変値に対する前記インピーダンス整合
器の出力端におけるインピーダンスに関する情報の関係
を示すデータを予め取得しておき、 前記入力端に前記高周波電源を接続するとともに前記出
力端に前記負荷を接続した状態で、前記高周波電源から
前記入力端に入力される高周波電力の少なくとも電圧お
よび電流を検出し、この検出情報に基づいて前記可変リ
アクタンス素子のリアクタンス値が前記高周波電源と前
記負荷とのインピーダンスを整合させる値に調整される
と、そのリアクタンス値と予め取得された前記データと
に基づいて、前記インピーダンス整合器の出力端におけ
る電気的特性を解析することを特徴とする、インピーダ
ンス整合器の出力端特性解析方法。 - 【請求項２】 前記データは、前記可変リアクタンス素
子の変更可能な全ての値を順次変化させつつ、各可変値
における前記インピーダンス整合器の出力端におけるイ
ンピーダンスに関する情報を測定することにより取得さ
れることを特徴とする、請求項１に記載のインピーダン
ス整合器の出力端特性解析方法。 - 【請求項３】 前記データは、前記可変リアクタンス素
子の変更可能な値の一部をサンプリングし、そのサンプ
リング値を順次変化させつつ、各サンプリング可変値に
おける前記インピーダンス整合器の出力端におけるイン
ピーダンスに関する情報を測定し、その測定結果を用い
て補間演算によりサンプリングされなかった前記可変リ
アクタンス素子の残りの可変値に対する前記インピーダ
ンス整合器の出力端におけるインピーダンスに関する情
報を算出することにより取得され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器の出力端特性解
析方法。 - 【請求項４】 予め取得される前記データは、前記可変
リアクタンス素子の変更可能な値の一部をサンプリング
し、そのサンプリング値を順次変化させつつ、各サンプ
リング可変値における前記インピーダンス整合器の出力
端におけるインピーダンスに関する情報を測定したもの
で、 前記インピーダンス整合器の出力端における電気的特性
は、前記可変リアクタンス素子の前記高周波電源と前記
負荷とのインピーダンスを整合させるリアクタンス値と
予め取得された前記データと、この取得済のデータを用
いて補間演算により算出されるサンプリングされなかっ
た前記可変リアクタンス素子の残りの可変値に対する前
記インピーダンス整合器の出力端におけるインピーダン
スに関する情報のデータとに基づいて、解析されること
を特徴とする、請求項１に記載のインピーダンス整合器
の出力端特性解析方法。 - 【請求項５】 前記補間演算は、補間すべき可変リアク
タンス素子の可変値に隣接する少なくとも２個のサンプ
リング可変値のインピーダンス測定値を用いて比例計算
により、前記補間すべき可変リアクタンス素子の可変値
に対するインピーダンスに関する情報を算出するもので
あることを特徴とする、請求項３または４に記載のイン
ピーダンス整合器の出力端特性解析方法。 - 【請求項６】 前記インピーダンス整合器の出力端にお
ける電気的特性は、前記インピーダンス整合器の出力端
における出力インピーダンス、電圧、電流、当該電圧と
電流との位相差、および前記負荷のインピーダンスのう
ちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１
ないし５のいずれかに記載のインピーダンス整合器の出
力端特性解析方法。 - 【請求項７】 入力端と出力端との間に少なくとも１の
可変リアクタンス素子を含むリアクタンス回路からな
り、前記可変リアクタンス素子の値を変化させることに
より、前記入力端に接続される高周波電源と前記出力端
に接続される負荷とのインピーダンスを整合させるイン
ピーダンス整合器であって、 前記高周波電源から前記入力端に入力される高周波電力
の少なくとも電圧および電流を検出する入力側検出器
と、 前記入力側検出器からの検出情報に基づいて前記可リア
クタンス素子のリアクタンス値を調整することにより前
記高周波電源と前記負荷とのインピーダンスを整合させ
る制御部と、 前記入力端に前記高周波電源を接続した状態と同一もし
くは等価な状態で、予め測定された前記可変リアクタン
ス素子の可変値に対する前記出力端におけるインピーダ
ンスに関する情報の関係を示すデータを記憶する記憶部
と、 前記入力端に前記高周波電源を接続するとともに前記出
力端に前記負荷を接続した状態で、前記可変リアクタン
ス素子のリアクタンス値が前記高周波電源と前記負荷と
のインピーダンスを整合させる値に調整されると、その
リアクタンス値と前記記憶部の記憶されたデータとに基
づいて、前記インピーダンス整合器の出力端における電
気的特性を解析する解析部とを備えたことを特徴とす
る、インピーダンス整合器。 - 【請求項８】 入力端と出力端との間に少なくとも１の
可変リアクタンス素子を含むリアクタンス回路からな
り、前記可変リアクタンス素子の値を変化させることに
より、前記入力端に接続される高周波電源と前記出力端
に接続される負荷とのインピーダンスを整合させるイン
ピーダンス整合器であって、 前記高周波電源から前記入力端に入力される高周波電力
の少なくとも電圧および電流を検出する入力側検出器
と、 前記入力側検出器からの検出情報に基づいて前記可リア
クタンス素子のリアクタンス値を調整することにより前
記高周波供給回路と前記負荷とのインピーダンスを整合
させる制御部と、 前記入力端に前記高周波電源を接続した状態と同一もし
くは等価な状態で予め測定された前記可変リアクタンス
素子の可変値に対する前記出力端におけるインピーダン
スに関する情報の関係を示すデータを入力する入力部
と、 前記入力端に前記高周波電源を接続するとともに前記出
力端に前記負荷を接続した状態で、前記可変リアクタン
ス素子のリアクタンス値が前記高周波電源と前記負荷と
のインピーダンスを整合させる値に調整されると、その
リアクタンス値と前記入力部から入力されるデータとに
基づいて、前記インピーダンス整合器の出力端における
電気的特性を解析する解析部とを備えたことを特徴とす
る、インピーダンス整合器。 - 【請求項９】 前記データは、前記可変リアクタンス素
子の変更可能な全ての値を順次変化させつつ、各可変値
における前記インピーダンス整合器の出力端におけるイ
ンピーダンスに関する情報を測定することにより取得さ
れることを特徴とする、請求項７または８に記載のイン
ピーダンス整合器。 - 【請求項１０】 前記データは、前記可変リアクタンス
素子の変更可能な値の一部をサンプリングし、そのサン
プリング値を順次変化させつつ、各サンプリング可変値
における前記インピーダンス整合器の出力端におけるイ
ンピーダンスに関する情報を測定し、その測定結果を用
いて補間演算によりサンプリングされなかった前記可変
リアクタンス素子の残りの可変値に対する前記インピー
ダンス整合器の出力端におけるインピーダンスに関する
情報を算出することにより取得されることを特徴とす
る、請求項７または８に記載のインピーダンス整合器。 - 【請求項１１】 請求項７に記載のインピーダンス整合
器において、 予め取得される前記データは、前記可変リアクタンス素
子の変更可能な値の一部をサンプリングし、そのサンプ
リング値を順次変化させつつ、各サンプリング可変値に
おける前記インピーダンス整合器の出力端におけるイン
ピーダンスに関する情報を測定したもので、前記取得済
のデータを用いて補間演算によりサンプリングされなか
った前記可変リアクタンス素子の残りの可変値に対する
前記インピーダンス整合器の出力端におけるインピーダ
ンスに関する情報を算出する補間演算部をさらに備え、 前記解析部は、前記可変リアクタンス素子の前記高周波
電源と前記負荷とのインピーダンスを整合させるリアク
タンス値と予め取得された前記データと、この取得済の
データを用いて補間演算により算出されるサンプリング
されなかった前記可変リアクタンス素子の残りの可変値
に対する前記インピーダンス整合器の出力端におけるイ
ンピーダンスに関する情報のデータとに基づいて、前記
インピーダンス整合器の出力端における電気的特性を解
析することを特徴とするインピーダンス整合器。 - 【請求項１２】 前記補間演算は、補間すべき可変リア
クタンス素子の可変値に隣接する少なくとも２個のサン
プリング可変値のインピーダンス測定値を用いて比例計
算により、前記補間すべき可変リアクタンス素子の可変
値に対するインピーダンスに関する情報を算出するもの
であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載
のインピーダンス整合器。 - 【請求項１３】 請求項７ないし１２のいずれかに記載
のインピーダンス整合器において、 前記解析部で解析されたインピーダンス整合器の出力端
における電気的特性を外部に出力する出力部をさらに備
えたことを特徴とする、インピーダンス整合器。 - 【請求項１４】 前記インピーダンス整合器の出力端に
おける電気的特性は、前記インピーダンス整合器の出力
端における出力インピーダンス、電圧、電流、当該電圧
と電流との位相差、および前記負荷のインピーダンスの
うちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項
７ないし１３のいずれかに記載のインピーダンス整合
器。 - 【請求項１５】 高周波電源が接続される入力端と、負
荷が接続される出力端と、前記入力端と出力端との間に
設けられ、前記高周波電源と前記負荷とのインピーダン
スを整合させるための少なくとも１の可変リアクタンス
素子と、前記高周波電源から前記入力端に入力される高
周波電力の少なくとも電圧および電流を検出する入力側
検出器と、前記高周波電源と前記負荷とのインピーダン
スを整合させるべく、前記入力側検出器からの検出情報
に基づいて前記可変リアクタンス素子のリアクタンス値
を調整する制御部と、前記制御部により調整された前記
可変リアクタンス素子のリアクタンス値の情報を外部に
出力する出力部とを備えたインピーダンス整合器と、 前記インピーダンス整合器の入力端に前記高周波電源を
接続した状態と同一もしくは等価な状態で予め測定され
た前記可変リアクタンス素子の可変値に対する前記出力
端におけるインピーダンスに関する情報の関係を示すデ
ータを記憶する記憶部と、前記インピーダンス整合器の
出力部から出力されるリアクタンス値の情報を入力する
入力部と、前記入力部から入力されるリアクタンス値の
情報と前記記憶部に記憶されたデータとに基づいて、前
記インピーダンス整合器の出力端における電気的特性を
解析する解析部とを備えた出力端特性解析器とからなる
ことを特徴とする、インピーダンス整合器の出力端特性
解析システム。 - 【請求項１６】 請求項１５に記載のインピーダンス整
合器の出力端特性解析システムにおいて、前記出力端特
性解析器は、前記解析部で解析された結果をモニタ出力
する出力部をさらに備えることを特徴とする、インピー
ダンス整合器の出力端特性解析システム。
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