JPH10150306A - スタブチューナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用電力の周波数帯が低い場合であっても、
広い整合範囲を保ちつつ、可変長同軸管の全長を短くし
て全体の小型化、軽量化を図れるようにする。 【解決手段】 両端に高周波電源２及び負荷３に接続可
能な入力用端子４及び出力用端子５を有するスタブチュ
ーナ本体１の長手方向の複数箇所に一端が結合された複
数の可変長同軸管６内の先端短絡用電極７をそれぞれ、
正逆転駆動切替可能な一対の巻取りリール１２Ａ，１２
Ｂと反転リール１４及びこれら両リール間に亘って巻回
させた電気絶縁性紐状体１５からなる巻取機構１６を介
して摺動可能に構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高周波電力
を用いてプラズマを発生させてエッチングや薄膜形成、
表面処理などを行なう半導体製造装置あるいは高周波プ
ラズマを用いる各種分析機器等の負荷側のインピーダン
スと高周波電源側の特性インピーダンスとを整合（マッ
チング）させる場合に用いられるスタブチューナに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のスタブチューナは、高周波電源
側の特性インピーダンスと負荷側のインピーダンスとを
整合させることにより、負荷側からの電力の反射をなく
して高周波電源からの入射電力を負荷側において最大限
に消費させるという機能を発揮するものであり、このよ
うな機能を発揮させるスタブチューナとして、従来で
は、図３に示すような構成のものが使用されている。

【０００３】図３は３スタブチューナを例示しており、
同図において、２０はスタブチューナ本体で、芯線部２
０ａと外筒部２０ｂとを有しているとともに、長手方向
の両端には高周波電源２１及びプラズマ発生用容器等の
負荷２２に接続可能な入力用端子２３及び出力用端子２
４を有している。２５は上記スタブチューナ本体２０の
長手方向に等しい間隔（λ／４）を隔てた３箇所に一端
が結合され、かつ、該スタブチューナ２０の長手方向に
対して垂直な方向、すなわち、電界の方向に摺動自在な
先端短絡用電極２６を有する３本の可変長同軸管で、こ
れら可変長同軸管２５も長さ可変の芯線部２５ａと外筒
部２５ｂとを有しスタブを形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の従来のスタ
ブチューナにおいて、使用電力の周波数帯が高い場合は
可変長同軸管２５の長さも短くて済むが、１００ＭＨｚ
〜５００ＭＨｚ程度の低い周波数帯で使用する場合は可
変長同軸管２５が非常に長くなる。特に、整合範囲をス
ミスチャート全域に亘って広くとれるようにするために
は、使用電力周波数の波長をλとしたとき、各可変長同
軸管２５の全長Ｌは最大で２分の１波長（λ／２）に相
当する長さに設定する必要があり、したがって、スタブ
チューナ全体が大型化し、かつ、重量化するという問題
があった。

【０００５】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、使用電力の周波数帯が低い場合であっても、
広い整合範囲を保ちつつ、可変長同軸管の全長を短くし
て全体の小型化、軽量化を図ることができるスタブチュ
ーナを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明に係るスタブチューナは、両
端に高周波電源及び負荷に接続可能な入力用端子及び出
力用端子を有するスタブチューナ本体と、このスタブチ
ューナ本体の長手方向の複数箇所に一端が結合され、か
つ、該スタブチューナ本体の長手方向に対して垂直な方
向に摺動自在な先端短絡用電極を有する複数の可変長同
軸管とを備えてなるスタブチューナにおいて、上記複数
の可変長同軸管の先端短絡用電極をそれぞれ、各可変長
同軸管の管軸線方向の両端部に対向させて配置した正逆
転駆動切替可能な一対の巻取りリールと反転リール及び
これら両リール間に亘って巻回させた電気絶縁性紐状体
からなる巻取機構を介して上記垂直な方向に摺動させる
ように構成していることを特徴とするものである。

【０００７】上記のような構成の請求項１に記載の発明
によれば、複数の可変長同軸管の先端短絡用電極のそれ
ぞれを巻取機構を介して管軸線方向に沿って正逆方向に
摺動させることにより、スタブチューナ本体の芯線部と
短絡用電極までの長さを使用電力周波数の波長λの４分
の１波長（λ／４）に相当する長さに設定したとして
も、変長同軸管の全長は４分の１波長（λ／４）として
入出力用端子にそれぞれ接続される高周波電源と負荷と
のインピーダンスを整合させることが可能となり、した
がって、可変長同軸管の長さは従来の略半分に止めて、
スタブチューナ全体の小型化、軽量化が図れる。

【０００８】上記請求項１に記載の発明に係るスタブチ
ューナにおいて、請求項２に記載したように、上記巻取
機構による先端短絡用電極の現在摺動位置を検出表示す
る表示装置を備えた構成とする場合は、上記巻取機構の
作動及び停止をリモコンなどによる遠隔操作によって簡
便に行なえるものとしたときも、表示装置により先端短
絡用電極の現在摺動位置を遠隔位置で確認しつつ所定の
インピーダンス整合機能を容易正確に行なうことが可能
である。

【０００９】また、上記請求項１または２に記載の発明
に係るスタブチューナにおいて、上記巻取機構における
電気絶縁性紐状体として、請求項３に記載したように、
高周波成分の吸収性が低く、かつ、無伸縮性のポリプロ
ピレン系またはポリエチレン系樹脂を主成分とする材料
から構成されたものを使用することによって、高周波成
分のロスを抑制できるととともに、紐状体の伸縮に伴っ
て整合機能が経時的に変動することがなく、長期間使用
によっても所定の整合機能を安定よく保つことができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明に係るスタブチュ
ーナの一例となる３スタブチューナの縦断側面図、図２
は一部切欠き底面図であり、同図において、１はスタブ
チューナ本体で、芯線部１ａと外筒部１ｂとを有してい
るとともに、長手方向の両端には高周波電源２及びプラ
ズマ発生用容器等の負荷３に接続可能な入力用端子４及
び出力用端子５を有している。６は上記スタブチューナ
本体１の長手方向に等しい間隔を隔てた３箇所に一端が
結合され、かつ、該スタブチューナ１の長手方向に対し
て垂直な方向、すなわち、電界の方向に摺動自在なリン
グ状の先端短絡用電極７を有する３本の可変長同軸管
で、これら可変長同軸管６も芯線部６ａと外筒部６ｂと
を有しスタブを形成しており、上記先端短絡用電極７の
摺動により芯線部６ａと外筒部６ｂとを管軸線方向の任
意の位置で短絡する。

【００１１】上記３本の可変長同軸管６の隣接間隔Ｌ１
及び管軸線方向の長さＬ２は、整合範囲がスミスチャー
ト全域に亘るようにするために、使用周波数の波長λの
４分の１波長（λ／４）に相当する長さに設定されてい
る。８は上記スタブチューナ本体１の出力用端子５側に
設けたバンドパスフィルタで、負荷３に入力される高周
波電力がバイアス用電源２Ａに入るのを阻止する。

【００１２】９は上記各可変長同軸管６の一端が結合さ
れていない側の上記スタブチューナ本体１の周壁部に固
定設置されたケース体で、このケース体９内で上記各可
変長同軸管６の管軸線方向の一端部に対向する位置には
それぞれモータ１０及びギア列１１を介して正逆転駆動
切替え可能な一対の巻取りリール１２Ａ，１２Ｂが軸支
されている。１３は上記各可変長同軸管６の管軸線方向
の他端部に固定された支持部材で、これら支持部材１３
の上記一対の巻取りリール１２Ａ，１２Ｂに対向する位
置にはそれぞれプーリ状反転リール１４が自由回転自在
に軸支されている。これら反転リール１４と上記一対の
巻取りリール１２Ａ，１２Ｂとの間に亘って電気絶縁性
紐状体１５が巻回されているとともに、これら電気絶縁
性紐状体１５の途中に上記先端短絡用電極７が固定され
ており、上記モータ１０、ギア列１１、巻取りリール１
２Ａ，１２Ｂ、反転リール１４及び電気絶縁性紐状体１
５からなる巻取機構１６を介して上記先端短絡用電極７
を各可変長同軸管６の管軸線方向に摺動させるように構
成している。

【００１３】１７は上記巻取機構１６による先端短絡用
電極７の現在摺動位置を検出するためのポテンショメー
タで、ギア１８を介して上記一対の巻取りリール１２
Ａ，１２Ｂに連動されているとともに、このポテンショ
メータ１７により検出される先端短絡用電極７の現在摺
動位置を％表示する表示装置（図示省略）が設けられて
いる。なお、上記巻取機構１６における電気絶縁性紐状
体１５は、高周波成分の吸収性が低く、かつ、無伸縮性
のポリプロピレン系またはポリエチレン系樹脂を主成分
とする材料から構成されている。

【００１４】上記のように構成された３スタブチューナ
においては、モータ１０、一対の巻取りリール１２Ａ，
１２Ｂ、反転リール１４及び電気絶縁性紐状体１５から
なる巻取機構１６を介して上記先端短絡用電極７を各可
変長同軸管６の管軸線方向に沿って正逆方向に任意に摺
動させることにより、上記各可変長同軸管６の管軸方向
の全長Ｌ２が使用電力周波数の波長λの４分の１波長
（λ／４）に相当する長さに設定されているにもかかわ
らず、スタブチューナ本体１の入力用端子４に接続され
る高周波電源２の出力インピーダンスと出力用端子５に
接続される負荷３の広範囲で変化する負荷インピーダン
スとを整合させて、負荷３側からの高周波電力の反射を
なくして高周波電源２からの入射電力を負荷３側におい
て最大限に消費させることが可能であり、したがって、
各可変長同軸管６の全長Ｌ２を従来の略半分に止めて、
スタブチューナ全体の小型化、軽量化が図れる。

【００１５】また、上記巻取機構１６におけるモータ１
０の作動及び停止をリモコンなどによる遠隔操作式にし
て所定の整合操作の全自動化、簡便化を図りやすいもの
であり、かつ、先端短絡用電極７の現在摺動位置をポテ
ンショメータ１７で検出して表示装置により遠隔位置で
確認することができるので、所定のインピーダンス整合
機能を容易かつ正確に行なうことが可能である。

【００１６】なお、上記実施の形態では、３スタブチュ
ーナに適用したものについて説明したが、負荷３側のイ
ンピーダンス調整領域によっては２スタブチューナにも
適用することが可能で、この場合も上記と同様な効果を
奏する。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、複数の可変長同軸管の先端短絡用電極のそれぞ
れを巻取機構を介して管軸線方向に沿って正逆方向に摺
動させるように構成したので、可変長同軸管の長さを使
用電力周波数の波長λの４分の１波長（λ／４）に相当
する長さに設定しても、広範囲の負荷インピーダンスに
対して入出力用端子にそれぞれ接続される高周波電源と
負荷とのインピーダンスを整合させることができる。し
たがって、使用電力の周波数帯が低い場合であっても、
広い整合範囲を保ちつつ、可変長同軸管の全長を短くし
てスタブチューナ全体の著しい小型化、軽量化を図るこ
とができるという効果を奏する。

【００１８】特に、上記スタブチューナにおいて、請求
項２に記載したように、上記巻取機構による先端短絡用
電極の現在摺動位置を検出表示する表示装置を備えた構
成とする場合は、上記巻取機構の作動及び停止、つま
り、短絡用電極の摺動をリモコンなどによる遠隔操作に
よって全自動化、簡便化しやすい構成としながらも、表
示装置を介して先端短絡用電極の現在摺動位置を遠隔位
置で確認することが可能で、所定のインピーダンス整合
機能を容易かつ正確に行なうことができる。

【００１９】また、請求項３に記載の発明によれば、上
記１または２に記載の発明の効果に加えて、上記巻取機
構における電気絶縁性紐状体による高周波成分の吸収に
伴う高周波成分のロスを抑制できるととともに、紐状体
の伸縮に伴う整合機能の経時的な変動もなくして、長期
間使用によっても所定の整合機能を安定よく保つことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスタブチューナの一例となる３ス
タブチューナの縦断側面図である。

【図２】図１の一部切欠き底面図である。

【図３】従来のスタブチューナの概略構成図である。

【符号の説明】

１ スタブチューナ本体 ２ 高周波電源 ３ 負荷 ４ 入力用端子 ５ 出力用端子 ６ 可変長同軸管 ７ 先端短絡用電極 １２Ａ，１２Ｂ 巻取りリール １４ 反転リール １５ 電気絶縁性紐状体 １６ 巻取機構 １７ ポテンショメータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に高周波電源及び負荷に接続可能な
   入力用端子及び出力用端子を有するスタブチューナ本体
   と、 このスタブチューナ本体の長手方向の複数箇所に一端が
   結合され、かつ、該スタブチューナ本体の長手方向に対
   して垂直な方向に摺動自在な先端短絡用電極を有する複
   数の可変長同軸管とを備えてなるスタブチューナにおい
   て、 上記複数の可変長同軸管の先端短絡用電極をそれぞれ、
   各可変長同軸管の管軸線方向の両端部に対向させて配置
   した正逆転駆動切替可能な一対の巻取りリールと反転リ
   ール及びこれら両リール間に亘って巻回させた電気絶縁
   性紐状体からなる巻取機構を介して上記垂直な方向に摺
   動させるように構成していることを特徴とするスタブチ
   ューナ。
2. 【請求項２】 上記巻取機構による短絡用電極の現在摺
   動位置を検出表示する表示装置が備えられている請求項
   １に記載のスタブチューナ。
3. 【請求項３】 上記巻取機構における電気絶縁性紐状体
   は、高周波成分の吸収性が低く、かつ、無伸縮性のポリ
   プロピレン系またはポリエチレン系樹脂を主成分とする
   材料から構成されている請求項１または２に記載のスタ
   ブチューナ。