JPH04239211A - Ｒｆ発生装置のマッチング制御回路 - Google Patents
Ｒｆ発生装置のマッチング制御回路Info
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- JPH04239211A JPH04239211A JP3069567A JP6956791A JPH04239211A JP H04239211 A JPH04239211 A JP H04239211A JP 3069567 A JP3069567 A JP 3069567A JP 6956791 A JP6956791 A JP 6956791A JP H04239211 A JPH04239211 A JP H04239211A
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＲＦ発生装置の出力イン
ピーダンスを一定値に保持する様に後段のマッチングボ
ックスのバリアブルコンデンサを制御する制御回路に関
するものである。
ピーダンスを一定値に保持する様に後段のマッチングボ
ックスのバリアブルコンデンサを制御する制御回路に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来は出力インピーダンス制御を行うバ
リアブルコンデンサＣ１、Ｃ２の可変をアナログ制御方
式、デジタル制御方式個別に行っていた。
リアブルコンデンサＣ１、Ｃ２の可変をアナログ制御方
式、デジタル制御方式個別に行っていた。
【０００３】アナログ制御方式のみの場合、バリアブル
コンデンサＣ１、Ｃ２の値がマッチング点より著しくず
れている場合、アナログ制御回路はその回路定数によっ
ては暴走し、バリアブルコンデンサＣ１、Ｃ２は最大値
又は最小値に移動してしまう場合が生ずる。又センサ精
度が充分でない場合は、マッチング点までバリアブルコ
ンデンサＣ１、Ｃ２を制御出来ない欠点がある。
コンデンサＣ１、Ｃ２の値がマッチング点より著しくず
れている場合、アナログ制御回路はその回路定数によっ
ては暴走し、バリアブルコンデンサＣ１、Ｃ２は最大値
又は最小値に移動してしまう場合が生ずる。又センサ精
度が充分でない場合は、マッチング点までバリアブルコ
ンデンサＣ１、Ｃ２を制御出来ない欠点がある。
【０００４】デジタル制御方式では、反射電力の大きさ
に依存されるので、バリアブルコンデンサＣ１、Ｃ２の
変化移動をつかさどる検出値の変化量が一つである為、
マッチング点への制御が直線的でなく試行動作の繰返し
となる。この為、制御所要時間がアナログ制御方式に比
較して大となる欠点がある。
に依存されるので、バリアブルコンデンサＣ１、Ｃ２の
変化移動をつかさどる検出値の変化量が一つである為、
マッチング点への制御が直線的でなく試行動作の繰返し
となる。この為、制御所要時間がアナログ制御方式に比
較して大となる欠点がある。
【０００５】
【従来技術を解決すべき課題】ＲＦ発生装置の出力イン
ピーダンスを一定に保ち、反射電力をゼロにした時、負
荷への供給電力は最大となり、電源の供給電力がすべて
負荷への電力となり安定状態となる。従ってマッチング
がとれるまでの時間を短縮し、常にマッチング状態を維
持する事は、スパッタリング等半導体製造装置の用に供
しては、生産性の向上及び品質の安定化に寄与し重要な
ことである。本発明はこれらの問題を改善する為になさ
れたものである。
ピーダンスを一定に保ち、反射電力をゼロにした時、負
荷への供給電力は最大となり、電源の供給電力がすべて
負荷への電力となり安定状態となる。従ってマッチング
がとれるまでの時間を短縮し、常にマッチング状態を維
持する事は、スパッタリング等半導体製造装置の用に供
しては、生産性の向上及び品質の安定化に寄与し重要な
ことである。本発明はこれらの問題を改善する為になさ
れたものである。
【０００６】
【課題を解決する為の本発明の手段】本発明は、従来ア
ナログ制御系とデジタル制御系を個別に行っていたもの
を、インピーダンスマッチングの最適な制御が出来る様
に、アナログ制御系とデジタル制御系を任意に切替える
事によって前記従来の欠点の解決を図ったものである。 次に本発明を実施例によって説明する。
ナログ制御系とデジタル制御系を個別に行っていたもの
を、インピーダンスマッチングの最適な制御が出来る様
に、アナログ制御系とデジタル制御系を任意に切替える
事によって前記従来の欠点の解決を図ったものである。 次に本発明を実施例によって説明する。
【０００７】
【実施例】図１は電力系の主回路構成を示す。１ＡはＲ
Ｆ電源で電力検出器ＰＤを通常は内蔵している。２Ａは
マッチングボックスで図２に示す構成でバリアブルコン
デンサＣ１、Ｃ２はマッチングボックスに内蔵されてい
るモータＭ１、Ｍ２に接続され（直結又はカム接続、モ
ータの右回転（ＣＷ方向）又は左回転（ＣＣＷ）により
コンデンサ容量を可変することができる。Ｚφセンサー
Ｓはマッチングボックス入力部に取付けられており、又
内蔵する事も可能である。
Ｆ電源で電力検出器ＰＤを通常は内蔵している。２Ａは
マッチングボックスで図２に示す構成でバリアブルコン
デンサＣ１、Ｃ２はマッチングボックスに内蔵されてい
るモータＭ１、Ｍ２に接続され（直結又はカム接続、モ
ータの右回転（ＣＷ方向）又は左回転（ＣＣＷ）により
コンデンサ容量を可変することができる。Ｚφセンサー
Ｓはマッチングボックス入力部に取付けられており、又
内蔵する事も可能である。
【０００８】図３は上記電源の検出信号（Ｐｉ、Ｐｒ、
Ｚ、φ）を検出して図２に示すバリアブルコンデンサＣ
１、Ｃ２を制御する回路例である。図３において、２は
センサ１の信号を検出し、図４に示すマッチングポイン
トＭまでＣ１、Ｃ２を直線的に制御することができるア
ナログ制御回路であり、その出力信号Ａは切替回路３の
入力に接続されている。図４で横軸はデジタル、アナロ
グの制御範囲、たて軸は反射電力係数を示す。
Ｚ、φ）を検出して図２に示すバリアブルコンデンサＣ
１、Ｃ２を制御する回路例である。図３において、２は
センサ１の信号を検出し、図４に示すマッチングポイン
トＭまでＣ１、Ｃ２を直線的に制御することができるア
ナログ制御回路であり、その出力信号Ａは切替回路３の
入力に接続されている。図４で横軸はデジタル、アナロ
グの制御範囲、たて軸は反射電力係数を示す。
【０００９】８は図１に示す検出器ＰＤからの信号Ｐｉ
、Ｐｒを検出し、△Ｐｒ／△Ｐｉ＝△Ｋｒを出力する演
算回路で、反射電力Ｐｒの変化（△Ｐｒ）に対し、その
時の実効電力（△Ｐｉ）の変化に対する比をとることに
より、反射電力係数△Ｋｒを出力している。即ち、同じ
△Ｐｒの変化値でも、△Ｐｉの大小により重みが異なる
ので、出力の大小に関係なく一定の変化量を検出するた
めの回路である。このＫｒ信号をＡ／Ｄ変化器１１に入
力し、ＣＰＵ９により大小を判定しＩ／Ｏポートにより
バリアブルコンデンサＣ１の右回転（ＣＷ）及び左回転
（ＣＣＷ）とＣ２の右回転（ＣＷ）及び左回転（ＣＣＷ
）の４つの信号を表すＤ信号により、前記の切替回路３
の入力に接続されている。同時にＩ／Ｏポート１２には
前記切替回路３の入力Ａ、Ｄのいづれかを選択するＣＮ
Ｔ信号を出力している。
、Ｐｒを検出し、△Ｐｒ／△Ｐｉ＝△Ｋｒを出力する演
算回路で、反射電力Ｐｒの変化（△Ｐｒ）に対し、その
時の実効電力（△Ｐｉ）の変化に対する比をとることに
より、反射電力係数△Ｋｒを出力している。即ち、同じ
△Ｐｒの変化値でも、△Ｐｉの大小により重みが異なる
ので、出力の大小に関係なく一定の変化量を検出するた
めの回路である。このＫｒ信号をＡ／Ｄ変化器１１に入
力し、ＣＰＵ９により大小を判定しＩ／Ｏポートにより
バリアブルコンデンサＣ１の右回転（ＣＷ）及び左回転
（ＣＣＷ）とＣ２の右回転（ＣＷ）及び左回転（ＣＣＷ
）の４つの信号を表すＤ信号により、前記の切替回路３
の入力に接続されている。同時にＩ／Ｏポート１２には
前記切替回路３の入力Ａ、Ｄのいづれかを選択するＣＮ
Ｔ信号を出力している。
【００１０】４は５、６のモータＭ１、Ｍ２のドライバ
ー回路であり、Ｍ１、Ｍ２の各ＣＷ、ＣＣＷを駆動し、
いづれも動作していない時はストップ信号ＳＴＰを上記
Ｉ／Ｏポート１２に入力している。
ー回路であり、Ｍ１、Ｍ２の各ＣＷ、ＣＣＷを駆動し、
いづれも動作していない時はストップ信号ＳＴＰを上記
Ｉ／Ｏポート１２に入力している。
【００１１】７はモータＭ１、Ｍ２と適当なカム比で接
続されている位置検出器（ボリウム等）であり、Ｉ／Ｏ
ポート１２の出力信号Ｄにより動作したモータの制御量
、即ちＣ１、Ｃ２の位置（アドレス）を検出しＡ／Ｄ変
換器１１に入力されている。
続されている位置検出器（ボリウム等）であり、Ｉ／Ｏ
ポート１２の出力信号Ｄにより動作したモータの制御量
、即ちＣ１、Ｃ２の位置（アドレス）を検出しＡ／Ｄ変
換器１１に入力されている。
【００１２】図３の回路構成における動作例を図４に示
す。Ｃ１、Ｃ２のマッチング点からの位置ずれが大きく
、反射電力係数Ｋｒが著しく高いＫｒ（０）点において
は、センサの信号Ｚ、φはマッチングポイントへの動作
方向と回転が反転しているケースが多く、アナログ制御
回路は暴走を生ずる。このような場合、Ｉ／Ｏポート１
２の出力信号ＣＮＴによりＤ入力に切替り、デイジタル
制御により、位置検出器７の信号でＣ１、Ｃ２の可変範
囲の中点にバリアブルコンデンサを移動してやることに
より、一般的にはＫｒの値をＫｒ（１）まで低下させる
ことができる。
す。Ｃ１、Ｃ２のマッチング点からの位置ずれが大きく
、反射電力係数Ｋｒが著しく高いＫｒ（０）点において
は、センサの信号Ｚ、φはマッチングポイントへの動作
方向と回転が反転しているケースが多く、アナログ制御
回路は暴走を生ずる。このような場合、Ｉ／Ｏポート１
２の出力信号ＣＮＴによりＤ入力に切替り、デイジタル
制御により、位置検出器７の信号でＣ１、Ｃ２の可変範
囲の中点にバリアブルコンデンサを移動してやることに
より、一般的にはＫｒの値をＫｒ（１）まで低下させる
ことができる。
【００１３】その後、前記ＣＮＴ信号を反転し、切替回
路３の入力をＡに切替えアナログ制御回路をアクティブ
にすることにより、Ｋｒをほゞ直線的に減少させること
ができる。この間のデイジタル制御回路（９〜１２）は
位置検出器７の出力信号ＶＣ１、ＶＣ２を短い一定サイ
クル時間△ｔでモニタすることにより第４図のＫｒ（１
）、Ｋｒ（２）…Ｋｒ（ｎ−１）、Ｋｒ（ｎ）を検出し
バリアブルコンデンサＣ１、Ｃ２の移動方向を知ること
ができる。
路３の入力をＡに切替えアナログ制御回路をアクティブ
にすることにより、Ｋｒをほゞ直線的に減少させること
ができる。この間のデイジタル制御回路（９〜１２）は
位置検出器７の出力信号ＶＣ１、ＶＣ２を短い一定サイ
クル時間△ｔでモニタすることにより第４図のＫｒ（１
）、Ｋｒ（２）…Ｋｒ（ｎ−１）、Ｋｒ（ｎ）を検出し
バリアブルコンデンサＣ１、Ｃ２の移動方向を知ること
ができる。
【００１４】前記アナログ制御回路２の出力信号により
制御されるモータＭ１、Ｍ２が図４に示すマッチング点
Ｍまで移動する場合は問題ないが、もしセンサ精度、負
荷インピーダンス変化等により、Ｋｒ（ｎ）点で停止し
てしまった場合、Ｉ／Ｏポート１２はそのＳＴＰ信号を
検出し、ＣＮＴ出力をＤ入力に切替え、デイジタル回路
にてＫｒ（ｎ−１）、Ｋｒ（ｎ）を信号直線上に信号Ｄ
を変化させＭ１、Ｍ２制御することにより、Ｍ点を検出
することができる。
制御されるモータＭ１、Ｍ２が図４に示すマッチング点
Ｍまで移動する場合は問題ないが、もしセンサ精度、負
荷インピーダンス変化等により、Ｋｒ（ｎ）点で停止し
てしまった場合、Ｉ／Ｏポート１２はそのＳＴＰ信号を
検出し、ＣＮＴ出力をＤ入力に切替え、デイジタル回路
にてＫｒ（ｎ−１）、Ｋｒ（ｎ）を信号直線上に信号Ｄ
を変化させＭ１、Ｍ２制御することにより、Ｍ点を検出
することができる。
【００１５】即ち、デイジタル回路はアナログ制御系で
の動作を監視することにより、Ｃ１、Ｃ２の移動方向を
知ることが出来、切替回路３がデイジタル信号入力に切
替えられた時は、Ｋｒ（ｎ−１）、Ｋｒ（ｎ）を通る近
似された一次式にてＭ１、Ｍ２を制御することにより、
アナログ系による制御の延長線にマッチング点を検出す
ることができる。
の動作を監視することにより、Ｃ１、Ｃ２の移動方向を
知ることが出来、切替回路３がデイジタル信号入力に切
替えられた時は、Ｋｒ（ｎ−１）、Ｋｒ（ｎ）を通る近
似された一次式にてＭ１、Ｍ２を制御することにより、
アナログ系による制御の延長線にマッチング点を検出す
ることができる。
【００１６】Ｋｒ演算回路８の出力信号ＥＱは、負荷側
の変動により、図４のＭ点からＮ点にづれた時、ＥＱ信
号を検出し、再びＭ′点に戻すための判別信号であり、
ＣＰＵ９が前記ＥＱ信号を検出した時Ｉ／Ｏポート１２
の出力信号Ｄを微少に変化させることにより、再びマッ
チングポイントＭ′に収束させることができる。
の変動により、図４のＭ点からＮ点にづれた時、ＥＱ信
号を検出し、再びＭ′点に戻すための判別信号であり、
ＣＰＵ９が前記ＥＱ信号を検出した時Ｉ／Ｏポート１２
の出力信号Ｄを微少に変化させることにより、再びマッ
チングポイントＭ′に収束させることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上から明らかな様に、アナログ制御回
路とデジタル制御回路を組合わせ制御する事により、ア
ナログ制御系の反射電力係数Ｋｒの直線的制御による時
間短縮、及びその軌跡をモニターし、マッチング点を検
出する前に停止した場合、デジタル系で追跡する事によ
り、センサ精度を著しく向上させなくても、ほゞ直線的
な制御をデジタル制御系で行うことが可能である。又、
負荷によってセンサの精度向上が不可能であったり、役
立たなくなった場合も、本発明は極めて有効である。
路とデジタル制御回路を組合わせ制御する事により、ア
ナログ制御系の反射電力係数Ｋｒの直線的制御による時
間短縮、及びその軌跡をモニターし、マッチング点を検
出する前に停止した場合、デジタル系で追跡する事によ
り、センサ精度を著しく向上させなくても、ほゞ直線的
な制御をデジタル制御系で行うことが可能である。又、
負荷によってセンサの精度向上が不可能であったり、役
立たなくなった場合も、本発明は極めて有効である。
【図１】ＲＦ発生装置の主回路構成図
【図２】マッチングボックス内回路図
【図３】本発明のマッチング制御回路構成図
【図４】本
発明によるマッチング特性図
発明によるマッチング特性図
１Ａ ＲＦ電源
２Ａ マッチングボックス
３Ａ 負荷
Ｌ マッチングボックスのインダクタンスＣ
１ マッチングボックスのバリアブルコンデンサ
Ｃ２ マッチングボックスのバリアブルコンデン
サ１ センサ ２ アナログ制御回路 ３ 切替回路 ４ ドライバー回路 ５ モータＭ１ ６ モータＭ２ ７ 位置検出器 ８ 演算回路 ９ ＣＰＵ １０ メモリー １１ Ａ／Ｄ変換器 １２ Ｉ／Ｏポート １３ デジタル制御回路
１ マッチングボックスのバリアブルコンデンサ
Ｃ２ マッチングボックスのバリアブルコンデン
サ１ センサ ２ アナログ制御回路 ３ 切替回路 ４ ドライバー回路 ５ モータＭ１ ６ モータＭ２ ７ 位置検出器 ８ 演算回路 ９ ＣＰＵ １０ メモリー １１ Ａ／Ｄ変換器 １２ Ｉ／Ｏポート １３ デジタル制御回路
Claims (1)
- 【請求項１】 ＲＦ発生装置の出力インピーダンスと
位相角を検出するセンサにより、前記出力インピーダン
スと位相角を一定値にする様にバリアブルコンデンサＣ
１、Ｃ２を制御するアナログ制御系と、前記ＲＦ発生装
置出力の電力検出器からの反射電力又は反射電力係数を
検出して、前記反射電力又は反射電力係数を減少させる
ように前記バリアブルコンデンサＣ１、Ｃ２を制御する
デジタル制御系と、前記アナログ制御系と前記デジタル
制御系を切替える回路を有するマッチング制御回路にお
いて、前記バリアブルコンデンサＣ１、Ｃ２の初期設定
は前記デジタル制御系で行い、前記センサがアクティブ
領域内ではアナログ制御系に切替えてマッチング点を求
め、前記マッチングが得られない時は再びデジタル制御
系に切替えてマッチング点を求める様にした事を特徴と
するマッチング制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3069567A JP3007435B2 (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | Ｒｆ発生装置のマッチング制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3069567A JP3007435B2 (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | Ｒｆ発生装置のマッチング制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04239211A true JPH04239211A (ja) | 1992-08-27 |
| JP3007435B2 JP3007435B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=13406487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3069567A Expired - Fee Related JP3007435B2 (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | Ｒｆ発生装置のマッチング制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3007435B2 (ja) |
Cited By (15)
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1991
- 1991-01-11 JP JP3069567A patent/JP3007435B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3007435B2 (ja) | 2000-02-07 |
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