JPH03252212A - 高周波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高周波電源側と負荷側のインピーダンス整合が
短時間で自動的に行われる様に成した高周波装置に関す
る。

（従来の技術） 例えば、高周波イオンブレーティング装置等では、高周
波電源からチャンバー内に設けられた電極に高周波電力
を供給して該チャンバー内にプラズマを発生させ、蒸発
粒子をイオン化して基板に膜を形成している。さて、こ
の様な高周波装置においては、高周波電源側と負荷側の
インピーダンスの整合を行うことによって、効率良く高
周波電源からの高周波電力を負荷に供給している。若し
、この様なインピーダンス整合が充分に行なわれなけれ
ば、反射電力が増し、高周波電源からの高周波電力の供
給が効率的に行われなくなり、前記イオンブレーティン
グを例にあげると、膜形成に支障を来たすことになる。

第３図はこの様なインピーダンス整合を行う装置を具備
した高周波装置の概略図である。

図中１は高周波電源で、該電源からの高周波電力は第１
容量可変手段２Ａ（以後チューニングバリコンと称す）
と第２容量可変手段２Ｂ（以後マツチングバリコンと称
す）とインダクタンス素子２Ｃから成る整合回路２を介
して負荷３に供給される。４は前記高周波電源１からの
高周波電流と高周波電圧の位相差と夫々の絶対値の比を
検出する検出回路である。

この様な装置において、インピーダンス整合は検出回路
４て検出した高周波電流と高周波電圧の位相差に基づい
て前記整合回路２のチューニングバリコン２Ａを制御し
て容量を変化させ、又、検出した高周波電流と高周波電
圧の絶対値の比に基づいて前記整合回路２のマツチング
バリコン２Ｂを制御して容量を変化させる事により行っ
ている（詳細は特願昭５８−２４２７１４参照）。即ち
、検出した高周波電流と高周波電圧の位相差が零になる
ようにチューニングバリコン２Ａの容量を変化させ、又
、高周波電流と高周波電圧の絶対値の比が高周波電源側
の特性インピーダンスに等しくなるようにマツチングバ
リコン２Ｂの容量を変化させている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記チューニングバリコン２人とマツチ
ングバリコン２Ｂは相互作用がある為、例えば、高周波
電流と高周波電圧の位相差が零になるようにチューニン
グバリコン２Ａの容量を設定しても、次に高周波電流と
高周波電圧の絶対値の比が高周波電源側の特性インピー
ダンスに等しくなるようにマツチングバリコン２Ｂの容
量を変えると、前記位相差が零である状態がくずれる。

その為、インピーダンス整合を行うには、何度かチュー
ニングバリコン２Ａとマツチングバリコン２Ｂの容量設
定操作を行わなければならない。

この様な操作は厄介なものであり、又、この様な操作に
は時間がかかる。

本発明はこの様な問題を解決する事を目的としたもので
ある。

（課題を解決するための手段） その為に本発明は、高周波電源、該電源から高周波電力
が供給される負荷、前記高周波電源からの高周波電流と
高周波電圧の位相差および夫々の絶対値の比を検出する
検出回路、第１容量可変手段と第２容量可変手段を有す
る整合回路及び前記位相差、絶対値の比、第１容量可変
手段の容量第２容量可変手段の容量、前記高周波電源側
の特性インピーダンスの値及び前記高周波電源の周波数
の値に基づいて、前記第１容量可変手段の容量と第２容
量可変手段の容量を制御する手段を具備した。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示した高周波装置の概略図
である。

図中前記第３図と同一番号を付したものは同一構成要素
で、５は制御装置である。該制御装置５は、位相差及び
絶対値比算出回路５Ａ、コンダクタンス及びサセプタン
ス算出回路５Ｂ、容量制御回路５Ｃ，５Ｄ、及び演算回
路５Ｅから成る。

さて、第２図は前記検出回路４の入力アドミタンス９を
＜ｉ−ｃ＋　ｊＢ）とした、前記第１図に示す高周波装
置の等価整合回路である。図中マ・ソチングバリコン２
Ｂの容量をＣＩ、チューニングバリコン２Ａの容量をＣ
２、インダクタンス素子２ＣのインダクタンスをＬ１負
荷３のインピーダンスをＺｓ　　（Ｚｓ　　−ＲＪ　　
＋　ｊＸｌ　）とした。

さて、この様な等価整合回路の検出回路４と負荷ｉ、の
中間、例えば、マツチングバリコン２Ｂとチューニング
バリコン２Ａの中間に設けられた境界ラインＯから見た
左右のインピーダンスは次の通りである。先ず、０から
電源側を見たインピーダンスＺＬは、 ＺＬ　−１／　（Ｇ−ｊ　Ｂ＋ｊωｃｔ　）−（Ｇ−ｊ
（ωＣ，−Ｂ）ｌ　／ ｆＧ２＋　（ωＣ，−Ｂ）　２）　　・・・（１）で表
される。又、０から負荷側を見たインピーダンスＺＲは
、 れ−Ｒ４＋ｊＸ１＋ｊωＬ＋１／　（ｊωＣｚ）・・・
（２） で表される。所で、該等価整合回路において、Ｚｌとム
にはＺ　ｔ　−Ｚ　Ｈの関係があるので、（Ｇ＋ｊ（ω
ｃｉ−Ｂ）ｌ　／　（Ｇ２＋　（ωＣ１−Ｂ）　２）＝
Ｒ，＋　ｊＸ、＋ｊ（ＪＪＬ＋１／　（ｊωＣ２）　　
　　　　　　　　　　　　・・・（３）の関係が成り立
つ。

ここで、上記（３）式の実数部と虚数部を比較すると、 Ｇ／　（Ｇ２＋　（ωＣ＋　　　Ｂ）　２）−Ｒｓ（４
） （ωＣ＋−Ｂ）／　（Ｇ２＋　（ωＣ＋　　　Ｂ）２１
−ｍＸ、　　＋ωＬ−１／　（ωＣ２）　　　　　・・
・（５）の関係が成り立つ。

さて、今、電源側と負荷側のインピーダンス整合がとれ
ている時、マツチングバリコン２Ｂの容量かＣｌＯｓチ
ューニングバリコン２Ａの容量が０２０Ｓ前記検出回路
４の入力アドミタンスＹの虚数部Ｂが０、実数部が６゜
（つまり、高周波電源側の特性インピーダンスが１／Ｇ
ｏ）であるとするば、前記（４）、（５）式は、 Ｇｏ　／　（Ｇｏ　２＋　（（ＬＩＣＬＯ）　２）　−
Ｒｓ（６） ωＣ１゜／　（Ｇｏ　２＋（ωＣ１゜）　２）　−Ｘｓ
　＋ωＬ　　　１／　（ωｃ２ｏ）　　　　　　　　　
　Ｈ・・　（７）の関係が成り立つ。

そして、前記（４）、（６）式より、 Ｇ／　（Ｇ’　＋　（ωＧ、−Ｂ）’１−Ｇｏ　／　（
Ｇｏ　”　＋　（ωｃ１ｏ）　２１　　−　（８）の関
係が成り立ち、又、前記（５）、（７）式より、 （ωＣ，−Ｂ）　／　（Ｇ２＋（ωＣ１−Ｂ）２）十１
／　（（ＬＩＣ２）　−（ａ）Ｃ＋ｏ／　（ｃｏ”　＋
　（ＣＩＪ（、＋ｏ）　２）＋１／　（ωｃ２ｏ）　　
　　　　＋＋　（９）の関係が成り立つ。又、（８）、
（９）式をＣＩＯ＋Ｃ２０を求める式に書き直すと、 Ｃ１ｏ−（Ｇｏ　／ω）’　Ｊ−（（Ｇ２＋　（ωｃｔ
−Ｂ”　））／　（ＧＧｏ　）−１） （１０） Ｃ２゜−（（ω・　（ωＣ，−Ｂ）／　（Ｇ２＋　（ω
Ｃｒ　　　Ｂ）　２）＋１／Ｃ２ （（Ｌ）２ＣＩＯ）　／　（Ｇｏ　２＋　（（Ｌ）ＣＩ
Ｏ）　”））　−１・・・（１１） となる。

さて、制御装置５の位相差及び絶対値比算出回路５Ａは
検出回路４が検出した高周波電流と高周波電圧の位相差
θと、該高周波電流と高周波電圧の絶対値の比１９１を
算出する。又、コンダクタンス及びサセプタンス算出回
路５Ｂは該位相差θと絶対値比ＩＹＩから、コンダクタ
ンスＧ（−１ｎθ）を算出し、これらを表す信号を演算
回路５Ｅに送る。又、容量制御回路５Ｃ，５Ｄは各々マ
ツチングバリコン２Ｂの容量ＣＩ、チューニングバリコ
ン２Ａの容量Ｃ２を表す信号を該演算回路５Ｅに送る。

又、該演算回路５Ｅには、予め、装置固有の高周波電源
側の特性インピーダンス１／Ｇｏと高周波電源の周波数
ωを表す信号が供給されている。そこで、該演算回路５
Ｅは各供給値を使って前記（１０）、（１１）式の演算
をし、電源側と負荷側のインピーダンスが整合する容量
０１０＋　　Ｃ２０を算出する。そして、該演算によっ
て求められたＣＩＯ＋　　Ｃ２゜を夫々前記容量制御回
路５Ｃ。

５Ｄを通じてマツチングバリコン２Ｂ、チューニングバ
リコン２Ａに供給している。

この結果、速やかに且つ自動的に高周波電源側と負荷側
のインピーダンス整合がとれる。

（発明の効果） 本発明は、高周波電源、該電源から高周波電力が供給さ
れる負荷、前記高周波電源からの高周波電流と高周波電
圧の位相差および夫々の絶対値の比を検出する検出回路
、第１容量可変手段と第２容量可変手段を有する整合回
路及び前記位相差。

絶対値の比、第１容量可変手段の容量、第２容量可変手
段の容量、前記高周波電源側の特性インピーダンスの値
及び前記高周波電源の周波数の値に基づいて、前記第１
容量可変手段の容量と第２容量可変手段の容量を制御す
る手段を具備したので、高周波電源側と負荷側のインピ
ーダンス整合が極めて簡単に且つ短時間で自動的に行わ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した高周波装置の概略図
、第２図は本発明の高周波装置の等価整合回路を示した
図、第３図は従来の高周波装置の概略図を示したもので
ある。 １・・・高周波電源、２・・・整合回路、２Ａ・・・チ
ューニングバリコン、２Ｂ・・・マツチングバリコン、
２Ｃ・・・インダクタンス素子、３・・・負荷、４・・
・検出回路、５・・・制御装置、５Ａ・・・位相差及び
絶対値比算出回路、５Ｂ・・・コンダクタンス及びサセ
プタンス算出回路、５Ｃ，５Ｄ・・・容量制御回路、５
Ｅ・・演算回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　高周波電源、該電源から高周波電力が供給される負荷
   、前記高周波電源からの高周波電流と高周波電圧の位相
   差および夫々の絶対値の比を検出する検出回路、第１容
   量可変手段と第２容量可変手段を有する整合回路及び前
   記位相差，絶対値の比，第１容量可変手段の容量，第２
   容量可変手段の容量，前記高周波電源側の特性インピー
   ダンスの値及び前記高周波電源の周波数の値に基づいて
   、前記第１容量可変手段の容量と第２容量可変手段の容
   量を制御する手段を具備した高周波装置。