JPH0688224A - 高周波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マッチングポイント以外の領域でコンデンサ
の回転速度が遅くなるのを防止し、短時間にマッチング
を取ることができる高周波装置を実現する。 【構成】 検出器２によって検出されたインピーダンス
Ｚの信号は、比較増幅器８を介して第１の掛算器１５と
絶対値回路１６に供給される。絶対値回路１６によって
得られたインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜は、第２の掛算
器１７に供給される。検出器２によって検出された位相
差θの信号は、比較増幅器１０を介して第２の掛算器１
７と絶対値回路１８に供給される。絶対値回路１８によ
って得られた位相差の絶対値｜θ｜は、第１の掛算器１
５に供給される。第１の掛算器１５の出力信号がモータ
９に供給され、第２の掛算器１７の出力信号がモータ１
１に供給される。

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
チングを短時間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。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】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、比較増幅器８に供給され基準電圧と
比較される。比較増幅器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。また、検出器２によって検出された位相差θは、
比較増幅器１０に供給され基準電圧と比較される。比較
増幅器１１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１１に
よりマッチング可変コンデンサ５が調整される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図２はマッチングボッ
クス３への入力インピーダンスの軌跡Ｉ_Z を示してお
り、チューニング可変コンデンサ５を固定状態とし、マ
ッチング可変コンデンサ４を可変としたものである。検
出器２によって求められたインピーダンスＺがマッチン
グポイントインピーダンス（５０Ω）より大きいか小さ
いかに応じてマッチング可変コンデンサ４の容量が変え
られる。すなわち、比較増幅器８の基準電圧は５０Ωに
対応した値とされている。

【０００７】その結果、検出インピーダンスＺが５０Ω
より大きい場合には、コンデンサ４の容量が増加する方
向に駆動される。また、検出インピーダンスＺが５０Ω
より小さい場合には、コンデンサ４の容量が減少する方
向に駆動される。このようにしてマッチング可変コンデ
ンサ４を調整し、マッチングポイントＡにインピーダン
スが到達した段階でマッチング可変コンデンサ４の調整
が終了する。

【０００８】しかしながら、マッチング可変コンデンサ
４の調整の過程で、インピーダンスがＢ点の付近では、
比較増幅器８の出力は０に近いので、コンデンサ４の回
転速度が著しく遅くなり、結果としてマッチング可変コ
ンデンサの調整に時間が掛かる。

【０００９】図３はマッチングボックス３への入力イン
ピーダンスの軌跡Ｉθを示しており、チューニング可変
コンデンサ５を可変とし、マッチング可変コンデンサ４
を固定状態としたものである。検出器２によって検出さ
れた位相θに応じてチューニング可変コンデンサ５の容
量が変えられる。すなわち、比較増幅器１０の基準電圧
は０とされている。

【００１０】その結果、位相θが正の場合、チユーニン
グコンデンサ５の容量は増加する方向に駆動され、位相
θが負の場合、コンデンサ５の容量が減少する方向に駆
動される。このようにしてチューニング可変コンデンサ
５を調整し、マッチングポイントＣにインピーダンスが
到達した段階でチューニング可変コンデンサ５の調整が
終了する。

【００１１】しかしながら、チューニング可変コンデン
サ５の調整の過程で、インピーダンスがＤ点の付近で
は、比較増幅器１０の出力は０に近いので、コンデンサ
５の回転速度が著しく遅くなり、結果としてチューニン
グ可変コンデンサの調整に時間が掛かる。

【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、マッチングポイント以外の領域で
コンデンサの回転速度が遅くなるのを防止し、短時間に
マッチングを取ることができる高周波装置を実現するに
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装
置は、高周波電源と、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、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基準値とを比較する第１の比
較器と、第１の比較器の出力と位相差の絶対値とを演算
するための第１の演算器と、第１の演算器の出力に応じ
てマッチング可変コンデンサを調整するための手段と、
検出された位相差と基準値とを比較する第２の比較器
と、第２の比較器の出力と入力インピーダンスの絶対値
とを演算するための第２の演算器と、第２の演算器の出
力に応じてチューニング可変コンデンサを調整するため
の手段とを備えたことを特徴としている。

【００１４】

【作用】本発明に基づく高周波装置は、マッチング可変
コンデンサを調整するための信号としてインピーダンス
と位相差の絶対値とを演算、例えば、掛け合わせた信号
を用い、チューニング可変コンデンサの調整のための信
号として位相差と入力インピーダンスの絶対値とを演
算、例えば、掛け合わせた信号を用いる。

【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。図４は本発明の一実施例を示しており、図
１の従来装置と同一番号は同一構成要素を示す。この実
施例で、検出器２によって検出されたインピーダンスＺ
の信号は、比較増幅器８を介して第１の掛算器１５と絶
対値回路１６に供給される。絶対値回路１６によって得
られたインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜は、第２の掛算器
１７に供給される。検出器２によって検出された位相差
θの信号は、比較増幅器１０を介して第２の掛算器１７
と絶対値回路１８に供給される。絶対値回路１８によっ
て得られた位相差の絶対値｜θ｜は、第１の掛算器１５
に供給される。第１の掛算器１５の出力信号がモータ９
に供給され、第２の掛算器１７の出力信号がモータ１１
に供給される。このような構成の動作を次に説明する。

【００１６】上記した構成で、高周波発振器１からの高
周波電力は、負荷７に印加されるが、その際、高周波発
振器と負荷側のインピーダンスを整合させ、効率よく高
周波を負荷７に供給するため、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、チューニング可変コン
デンサ５を調整し、インピーダンスマッチングを行う。

【００１７】以下、この実施例におけるインピーダンス
マッチングの動作を説明する。まず、マッチング可変コ
ンデンサ４の調整動作について説明する。検出器２によ
って検出されたインピーダンスＺの信号は、図１の従来
の方式と同様に、比較増幅器８において基準電圧と比較
される。比較増幅器８の出力は、第１の掛算器１５に供
給され、絶対値回路１８からの位相差の絶対値の信号｜
θ｜と掛け合わされる。

【００１８】ここで、図２のインピーダンスの軌跡Ｉ_Z
において、Ａ点ではインピーダンスＺの値は０となり、
また、位相差θの値も０となる。また、Ｂ点では、イン
ピーダンスＺの値は０となるものの、位相差θの値はあ
る値を有することになる。

【００１９】その結果、Ｂ点付近では、インピーダンス
Ｚの値は０に近づくものの、位相差｜θ｜の値はある大
きさを有していることから、第１の掛算器１５の出力値
もある大きさを有することになる。従って、コンデンサ
４はＢ点の近傍でも回転速度が遅くなることはなく、Ｂ
点を早い速度で通過してＡ点に近づくことになる。

【００２０】Ａ点では、インピーダンスＺの値も位相差
｜θ｜の値も０となるので、第１の掛算器１５の出力は
Ａ点に近づくにしたがって０に近くなり、コンデンサ４
の回転速度は著しく遅くなり、Ａ点でコンデンサ４の回
転が停止して、マッチング可変コンデンサ４のマッチン
グが取られる。

【００２１】なお、理論的にはＢ点でインピーダンスの
値が０となるため、第１の掛算器１５の出力も０となる
が、Ｂ点の近傍での第１の掛算器１５の出力値は比較的
大きな値を取ることから、コンデンサ４はＢ点に止まる
ことなく通過する。

【００２２】次に、チューニング可変コンデンサ５の調
整動作について説明する。検出器２によって検出された
位相差θの信号は、図１の従来の方式と同様に、比較増
幅器１０において基準電圧と比較される。比較増幅器１
０の出力は、第２の掛算器１７に供給され、絶対値回路
１６からのインピーダンスの絶対値の信号｜Ｚ｜と掛け
合わされる。

【００２３】ここで、図３のインピーダンスの軌跡Ｉθ
において、Ｃ点では位相差θの値は０となり、また、イ
ンピーダンスＸの値も０となる。また、Ｄ点では、位相
差θの値は０となるものの、インピーダンスＺの値はあ
る値を有することになる。

【００２４】その結果、Ｄ点付近では、位相差θの値は
０に近づくものの、インピーダンス｜Ｚ｜の値はある大
きさを有していることから、第２の掛算器１７の出力値
もある大きさを有することになる。従って、コンデンサ
５はＤ点の近傍でも回転速度が遅くなることはなく、Ｄ
点を早い速度で通過してＣ点に近づくことになる。

【００２５】Ｃ点では、位相差θの値もインピーダンス
｜Ｚ｜の値も０となるので、第２の掛算器１７の出力は
Ｃ点に近づくにしたがって０に近くなり、コンデンサ５
の回転速度は著しく遅くなり、Ｃ点でコンデンサ５の回
転が停止して、マッチング可変コンデンサ５のマッチン
グが取られる。

【００２６】なお、理論的にはＤ点で位相差θの値が０
となるため、第１の掛算器１７の出力も０となるが、Ｄ
点の近傍での第２の掛算器１７の出力値は比較的大きな
値を取ることから、コンデンサ５はＤ点に止まることな
く通過する。

【００２７】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、インピーダンス
の値と位相差の値を掛け合わせるようにしたが、両信号
を加算しても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく高
周波装置は、マッチング可変コンデンサを調整するため
の信号としてインピーダンスと位相差の絶対値とを演
算、例えば、掛け合わせた信号を用い、チューニング可
変コンデンサの調整のための信号として位相差と入力イ
ンピーダンスの絶対値とを演算、例えば、掛け合わせた
信号を用いるようにしたので、マッチングポイント以外
の領域でコンデンサの回転速度が遅くなるのを防止し、
短時間にマッチングを取ることができる。

【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】インピーダンスの軌跡を示す図である。

【図３】インピーダンスの軌跡を示す図である。

【図４】本発明に基づく高周波装置の概略を示す図であ
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 ８，１０ 比較増幅器 ９，１１ モータ １５，１７ 掛算器 １６，１８ 絶対値回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波電源と、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、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基準値とを比較す
   る第１の比較器と、第１の比較器の出力と位相差の絶対
   値とを演算するための第１の演算器と、第１の演算器の
   出力に応じてマッチング可変コンデンサを調整するため
   の手段と、検出された位相差と基準値とを比較する第２
   の比較器と、第２の比較器の出力と入力インピーダンス
   の絶対値とを演算するための第２の演算器と、第２の演
   算器の出力に応じてチューニング可変コンデンサを調整
   するための手段とを備えた高周波装置。