JPH07146320A - 高周波出力検出装置および高周波装置 - Google Patents

高周波出力検出装置および高周波装置

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JPH07146320A
JPH07146320A JP27023893A JP27023893A JPH07146320A JP H07146320 A JPH07146320 A JP H07146320A JP 27023893 A JP27023893 A JP 27023893A JP 27023893 A JP27023893 A JP 27023893A JP H07146320 A JPH07146320 A JP H07146320A
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JP
Japan
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signal
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voltage
current
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JP27023893A
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English (en)
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Youzou Kindaichi
要三 金田一
Tadayoshi Nagafune
忠義 長船
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で高周波出力に応じた信号を得る
ことができる高周波装置における高周波出力検出装置を
実現する。 【構成】 検出器2はカレントトランス15を含む電流
信号Vの検出部16と、電圧信号Vの検出部17と
から構成されている。この電流信号Vと電圧信号V
との差が端子18から得られる。この端子18からの信
号がマッチングボックス内の可変コンデンサのモータ駆
動のために用いられる。電流信号検出器16からの電流
信号Vは、インバータ20によって反転され、加算回
路21に供給される。加算回路21には電圧信号検出部
17からの電圧信号Vも供給されており、両信号が加
算され、V+Vの信号が加算回路21から得られ
る。この加算回路21の出力は、高周波出力に応じた強
度の信号となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インピーダンスのマッ
チングを正確に行うことができる高周波スパッタリング
装置やエッチング装置などの高周波装置に用いられる高
周波出力検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高周波スパッタリング装置では、2枚の
電極間に高周波を印加し、一方の電極(試料)をスパッ
タリングし、試料表面のクリーニングなどを行ってい
る。また、別の高周波装置では、2枚の電極間に高周波
を印加し、一方の電極からスパッタされた粒子を電極に
接近して配置された基板上に付着させるようにしてい
る。図1はこのような高周波装置の概略を示しており、
1は高周波発振器である。高周波発振器1からの高周波
は、検出器2を介してマッチングボックス3に供給され
る。マッチングボックス3はマッチング可変コンデンサ
4、チューニング可変コンデンサ5、コイル6から構成
されている。マッチングボックス3からの高周波は、負
荷7に供給される。なお、検出器2は、マッチングボッ
クス3に入力する高周波の電圧,電流,電圧と電流の位
相差θを検出している。
【0003】このような構成において、検出器2によっ
て検出された電圧,電流,位相に基づいてインピーダン
スと位相とを求め、インピーダンスの値に基づいてマッ
チングボックス3内のマッチング可変コンデンサ4の容
量を変え、位相差に基づいてチューニング可変コンデン
サ5の容量を変えている。すなわち、検出器2によって
検出されたインピーダンスZは、第1の制御回路8に供
給され、この回路内で基準電圧と比較される。第1の制
御回路8は、基準電圧と供給されるインピーダンスZの
値とを比較し、その差電圧を出力する。第1の制御回路
8の出力は、マッチング可変コンデンサ4を駆動するモ
ータ9に供給される。その結果、インピーダンスZの値
が基準電圧と等しくなるようにモータ9によりマッチン
グ可変コンデンサ4が調整される。
【0004】また、検出器2によって検出された位相差
θは、第2の制御回路10に供給され基準電圧と比較さ
れる。第2の制御回路10は、基準電圧と供給される位
相差θの値とを比較し、その差電圧を出力する。第2の
制御回路器10の出力は、チューニング可変コンデンサ
5を駆動するモータ11に供給される。その結果、位相
差θの値が基準電圧(0)と等しくなるようにモータ1
1によりマッチング可変コンデンサ5が調整される。
【0005】なお、第1と第2の制御回路8,10は、
それぞれ内部にAD変換器とDA変換器と、マイクロプ
ロセッサを備えており、供給される信号と内部の基準信
号との比較や両信号の差信号の出力を行っている。ま
た、この制御回路8,10には、マッチング可変コンデ
ンサ4とチューニング可変コンデンサ5の位置情報が供
給されている。
【0006】上記したような構成により、インピーダン
スのマッチングが自動的に実行され、負荷7には効率良
く高周波電力が供給される。しかしながら、上記構成で
は、高周波出力とは無関係に検出信号を増幅し、その信
号でモータを回転させていた。このような装置では、高
周波出力が大きい時に合致した適切な条件にフィードバ
ックループの設定を行っておくと、高周波出力が小さい
場合には、モータの回転速度が遅くなったり、不完全な
マッチング状態でモータが止まったりする。逆に高周波
出力が小さい時に合致した条件にフィードバックループ
の条件設定を行うと、高周波出力が大きい時には、ルー
プゲインが大きくなり過ぎてハンチングを生じたりす
る。
【0007】このため、図2に示す高周波装置が開発さ
れた。図2において、図1の装置と同一番号は同一構成
要素を示す。この装置で、検出器2からのインピーダン
スZに応じた信号は、第1の乗算器12に供給され、位
相差θに応じた信号は第2の乗算器13に供給される。
第1の乗算器12と第2の乗算器13は、高周波電源1
からの高周波出力に対応した信号が除算器14を介して
供給されている。第1の乗算器12の出力はモータ9に
供給され、マッチング可変コンデンサ4の制御を行い、
第2の乗算器13の出力はモータ11に供給され、マッ
チング可変コンデンサ5の制御を行う。このような構成
の動作を次に説明する。
【0008】高周波電源1からの高周波出力に対応した
信号Pfは、除算器14に供給され1/Pfの信号が得
られ、この信号は第1と第2の乗算器12,13に供給
される。第1の乗算器12にはインピーダンスZに応じ
た信号Szが供給されており、第1の乗算器12からは
Sz/Pfの信号が得られる。この第1の乗算器12の
出力信号Sz/Pfは、モータ9に供給され、モータ9
は信号Sz/Pfによって回転される。また、第2の乗
算器13には位相差θに応じた信号Sθが供給されてお
り、第2の乗算器13からはSθ/Pfの信号が得られ
る。この第2の乗算器12の出力信号Sθ/Pfは、モ
ータ11に供給され、モータ11は信号Sθ/Pfによ
って回転される。
【0009】このように、本実施例では、高周波出力が
大きい時には、インピーダンスZに応じた信号Szと位
相差θに応じた信号Sθの信号強度を抑えるように構成
し、また、高周波出力が小さいときには、両信号Sz,
Sθの信号強度を大きくするように構成している。従っ
て、モータ9,11は常に最適な条件の下で適切に動作
させることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図2の装置において、
高周波出力信号を高周波電源1から得るようにしている
が、そのため、高周波電源からの専用の信号ケーブルが
必要になり、装置が複雑となる。また、この高周波電源
から高周波出力を得る装置は、Pf信号を標準で出力し
ていない高周波電源を用いた場合には使用することはで
きない。
【0011】高周波出力に応じた信号を得るための他の
装置としては、マッチングボックス側でカプラを配置す
ることも考えられるが、インピーダンスと位相差を検出
する検出器2に加えてカプラを配置するとなると、装置
が大型化し、コストもアップする。
【0012】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、簡単な構成で高周波出力に応じた
信号を得ることができる高周波装置における高周波出力
検出装置を実現するにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく高周波出
力検出装置は、高周波電源からの高周波電力をマッチン
グボックスを介して負荷に供給する高周波装置におい
て、高周波出力の供給経路中に高周波電流と電圧を検出
する手段を設け、検出された電流と電圧信号を加算する
ことによって高周波出力に応じた信号を得るように構成
したことを特徴としている。
【0014】
【作用】本発明に基づく高周波出力検出装置は、高周波
電流と電圧を検出し、この両信号を加算することによっ
て高周波出力に応じた信号を得る。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明するが、その前に、本発明の原理について説明す
る。
【0016】図1や図2に示したオートマッチングの検
出器2は、標準的に高周波電力の供給のための同軸経路
の電圧、電流の差を見ている形のものが多い。この検出
器2の具体例を図3に示す。図3において、検出器2は
カレントトランス15を含む電流信号Vの検出部16
と、電圧信号Vの検出部17とから構成されている。
この電流信号Vと電圧信号Vとの差が端子18から
得られる。この端子18からの信号がマッチングボック
ス内の可変コンデンサのモータ駆動のために用いられ
る。
【0017】ところで、高周波伝送線路19により伝送
される高周波電力に応じた信号Pfは、高周波出力の電
圧をV、電流をI、特性インピーダンスをRo、kを比
例定数とすると、次のように表される。
【0018】Pf=|V+RoI|/k …(1) 図3における電流信号Vと電圧信号Vとを、 V=|V|/k, V=Ro|I|/k となるようにしておくと、次式が導かれる。
【0019】 V+V=(|V|+Ro|I|)/k …(2) 上式から明らかなように、電圧信号Vと電流信号V
とを加算した信号は、高周波出力に応じた信号Pfと近
い形(疑似信号)となっている。
【0020】さて、上記(1)式のPf信号と、(2)
式の疑似信号とは、どれ程異なるのかを計算すると、√
(2)倍以上の差にならないことが判明した。この√
(2)倍の差は、図1や図2のPf信号の場合のよう
に、オートゲインのパラメータとして使用する場合、そ
れほど問題となる差ではない。言い換えれば、オートゲ
インのパラメータとしてこの疑似信号が十分使用するこ
とができる。したがって、本発明では、電圧信号V
電流信号Vとを加算した信号を高周波出力として検出
する。
【0021】図4は本発明の一実施例を示しており、図
3の構成と同一部分には同一番号を付しその詳細な説明
は省略する。この実施例で、電流信号検出器16からの
電流信号Vは、インバータ20によって反転され、加
算回路21に供給される。加算回路21には電圧信号検
出部17からの電圧信号Vも供給されており、両信号
が加算され、V+Vの信号が加算回路21から得ら
れる。この加算回路21の出力は、図2の除算器14な
どに供給される。
【0022】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、本発明により検
出された高周波出力に応じた信号は、図2の除算器14
に供給して、インピーダンスや位相差の規格化のために
使用する場合以外にも適宜使用することかできるもので
ある。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく高
周波装置における高周波出力検出装置は、高周波電流と
電圧を検出し、この両信号を加算することによって高周
波出力に応じた信号を得るように構成したので、簡単な
構成により高周波出力に応じた信号を得ることができ
る。また、本発明では、高周波電源からの専用の信号ケ
ーブルを設ける必要はなく、更に、Pf信号を標準で出
力できない電源を用いた場合にも実施することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の高周波装置の概略を示す図である。
【図2】改良された高周波装置の概略を示す図である。
【図3】本発明の原理を説明するための図である。
【図4】本発明の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 高周波発振器 2 検出器 3 マッチングボックス 4 マッチング可変コンデンサ 5 チューニング可変コンデンサ 7 負荷 9,11 モータ 12,13 乗算器 14 除算器 15カレントトランス 16 電流検出部 17 電圧検出部 18 端子 19 高周波伝送線路 20 インバータ 21 加算回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波電源からの高周波電力をマッチン
    グボックスを介して負荷に供給する高周波装置におい
    て、高周波出力の供給経路中に高周波電流と電圧を検出
    する手段を設け、検出された電流と電圧信号を加算する
    ことによって高周波出力に応じた信号を得るように構成
    したことを特徴とする高周波装置における高周波出力検
    出装置。
  2. 【請求項2】 高周波電源からの高周波電力が供給され
    る負荷と、電源と負荷との間に配置され、マッチング可
    変コンデンサとチューニング可変コンデンサとコイルと
    から成るマッチングボックスと、それぞれのコンデンサ
    を調整するためのモータと、マッチングボックスに入力
    する高周波の入力インピーダンスと入力高周波の電圧と
    電流との位相差を検出する検出器と、検出された入力イ
    ンピーダンスと位相差とに基づいてモータを駆動し、マ
    ッチング可変コンデンサとチューニング可変コンデンサ
    を自動的に調整するための調整手段とを備えており、調
    整手段は、検出器の検出信号と高周波出力との比に応じ
    てモータを制御するように構成されている高周波装置に
    おいて、高周波出力の供給経路中に高周波電流と電圧を
    検出する検出手段と、検出された電流と電圧信号を加算
    する加算手段とを設け、高周波出力信号として加算手段
    の出力を用いたことを特徴とする高周波装置。
JP27023893A 1993-10-28 1993-10-28 高周波出力検出装置および高周波装置 Withdrawn JPH07146320A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106376168A (zh) * 2015-07-20 2017-02-01 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 阻抗匹配器、阻抗匹配方法及半导体加工设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106376168A (zh) * 2015-07-20 2017-02-01 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 阻抗匹配器、阻抗匹配方法及半导体加工设备

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Effective date: 20010130