JPH07153599A - プラズマ発生用マイクロ波回路の自動チューニング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマ発生用マイクロ波回路においてコン
トローラからの信号でＥ面スタブ、Ｈ面スタブを駆動し
負荷とのインピーダンスを整合させる。 【構成】 マイクロ波発生器と負荷との間に設置した方
向性結合器で常時入射電力と反射電力を計測し、コント
ローラで反射率を計算し、設定反射率との偏差を見て、
一定以上の値であれば現在位置からＥ面スタブ及びＨ面
スタブをその周辺に所定量移動して反射電力をサンプリ
ングしてその反射率を計算する。その反射率から設定反
射率を得ることの可能な方向とそこまでの移動量を計算
しステッピングモータに信号を送ってＥ面スタブ及びＨ
面スタブを駆動し、設定反射率を得る自動追値型制御方
法を採用したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ発生用マイク
ロ波回路のインピーダンス自動チューニング装置及びイ
ンピーダンス自動整合方法に関するものである。

【従来の技術】

【０００２】従来、マイクロ波を用いたプラズマ装置を
使用するときには、まずマグネトロンに高電圧を印加し
てマイクロ波（以後、入射電力とも称する）を発生さ
せ、その装置に付設された反射波測定装置により反射電
力が入射電力の３％前後になるようにマイクロ波導波管
Ｐ内に挿通した３（スリースタブ型）ないし４本の探針
Ｓｅで検波し同数のスタブＳｔの導波管内突出量を制御
装置Ｃを介して自動で、又は手動で調整し、マイクロ波
発生源Ｍと負荷Ｗとのインピーダンスを整合させ（特開
平３−１７４８０３号）所望のマイクロ波電力をプラズ
マ生成室（以下、負荷ともいう）に印加していた（図
４）。しかし、プラズマ処理毎にまたは処理中において
も、例えば負荷の汚れやガス流量の変化あるいはマグネ
トロンの経時変化などによって反射率が異常に変動する
ことがしばしばあり、この変動に対して手動又は自動で
初期の設定条件に戻す操作は困難で再現性が乏しくプラ
ズマ放電が不安定になり精度と作業性は悪かった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】マイクロ波は各種分野
で利用されているが、特にＩＣの製造においては再現性
の高い、精密に制御されたプラズマが必要となってい
る。マイクロ波はその発生源の出力電力の増減とプラズ
マ負荷のインピーダンスはある範囲内では直線的に変化
するがある時点で不連続となるという、いわゆるヒステ
リシスが発生することはよく知られている。このような
マイクロ波の性質から４本ないし３本のスタブでインピ
ーダンスを整合することは非常に困難であり、より安定
した制御方法が求められているところである。

【０００４】また、ＩＣ基板であるウエハーは従来の４
インチ又は６インチのものから８インチのものにその直
径が拡大されつつあり、それに伴ってマイクロ波のパワ
ーアップが要求されているが、従来のような棒状スタブ
及び定在波検出アンテナがマイクロ波通路（導波管）に
突出した状態の整合器にあっては、マイクロ波がそのア
ンテナやスタブに放電することがあり現在使用されてい
るパワーより以上にアップすることは困難で今後の課題
とされているところである。

【課題を解決するための手段】

【０００５】以上の問題点を解決するために本発明は、
マイクロ波発生器と負荷との間、すなわち導波管内に方
向性結合器と、断面が長方形であってその途中の隣接す
る二面に分岐管路を設けこの分岐管路に導波管の断面と
ほぼ同形同寸で先端が平面状のＥ面スタブおよびＨ面ス
タブをそれぞれ２本の駆動軸をもってモータにより摺動
自在に設置したスタブ整合器とを設置して操作条件の安
定化とハイパワー化に対応し、また所望の操作条件値を
自動的に追値制御する手段を講じた。

【０００６】その方法は、操作者が任意の反射率をＥ／
Ｈチューナーコントローラ（以後、コントローラと称
す）に入力し、所定の操作手順を指示するとコントロー
ラはその負荷を対象としてＥ面スタブ、Ｈ面スタブの全
可動範囲に亙って入射電力と反射電力を計測し、その反
射率を計算して記憶素子上に記憶する（以後、テーブル
マップと称す）。そして、そのテーブルマップから設定
された反射率が比較的多く集積するエリアを検索し、そ
の中心位置に存在するＥ面スタブ、Ｈ面スタブを駆動し
設定するようにした。また、操作者があらかじめ記憶さ
せたテーブルマップをコンピュータを介してディスプレ
ー上に三次元図として表示させ、その図から所望の反射
率を得るに最適な位置を確認しＥ面スタブ、Ｈ面スタブ
をコントローラの手動キーで駆動し設定することも可能
とした。

【０００７】上記の設定によりマイクロ波発生器からマ
イクロ波が導波管を通り負荷に向かって入射される。方
向性結合器は常に、スタブの現在位置における入射電力
と反射電力を検知し、その信号を受けてコントローラが
反射率を計算し、その値と初期条件の反射率との差（以
後、偏差と称す）を判定し、その偏差が決められた数値
以上になると内蔵したプログラムにしたがってＥ面スタ
ブ、Ｈ面スタブを現在位置からその偏差に応じて所定量
移動して、回りの反射電力を測定しかつ反射率を計算し
て、その結果によって移動方向と移動量を決め、コント
ローラからの信号でステッピングモータを回転させＥ面
スタブ、Ｈ面スタブを移動させる自動追値型の制御方法
を採用したものである。

【作用】

【０００８】本発明は、前記のように被処理物としての
負荷への処理に最適な反射率を初期条件として決めコン
トローラに入力すると、前記の反射率を示したテーブル
マップによりその反射率またはそれに近い反射率が多く
存在するエリアを自動的に選び、さらにそのエリアの中
心にある反射率のに対応する位置にＥ面スタブ、Ｈ面ス
タブを移動し設定するので機器の立ち上がりが容易かつ
迅速になる。

【０００９】前記のようにテーブルマップ上で初期条件
としての反射率またはそれに近い値が多く存在する領域
の中心位置を選んで初期条件の設定がなされるために、
装置を操作中に生じる小さな条件変動はそれが初期値と
近似の範囲であれば現在位置からＥ面スタブ、Ｈ面スタ
ブを移動させる必要性はほとんど無く、チューニングに
より移動させる必要が生じてもその移動範囲は比較小さ
ななもので初期条件に戻すことは比較的簡単に行えるこ
とになる。

【００１０】前記のように本発明の制御は、装置の特性
値としての反射率を基準として設定されるために負荷と
のインピーダンスを整合させる装置であるＥ面スタブ、
Ｈ面スタブが精度よく可動する必要がある。このために
それぞれのスタブを２本の同時回転をする駆動軸で動か
すことによりスタブの傾きをなくなり設定誤差がほとん
ど生じなくなった。したがって特性値（反射率）の再現
性が確保されることになる。

【００１１】

【実施例】図１はマイクロ波を利用したＩＣのプラズマ
ドライエッチング装置を例としてその要部構成を、図
２、図３はこのマイクロ波プラズマ処理装置におけるス
タブ整合器の構造を示したもので、以下これらの図によ
って説明する。このマイクロ波プラズマ処理装置１はマ
イクロ波電源２と、マイクロ波発生器３と、アイソレー
タ４と、方向性結合器５と、導波管６と、導波管の一部
に分岐管７ｅ、７ｈを設けＥ面スタブ２０およびＨ面ス
タブ２１を装着したスタブ整合器（Ｅ／Ｈチューナー）
７と、プラズマ生成室（負荷とも称す）８と、パワーメ
ーター９と、Ｅ／Ｈチューナーコントローラ１０（以
後、コントローラと称す）と、パーソナルコンピュータ
１１（以後、コンピュータと称す）とを標準的な機器構
成とし、被処理物によっては導波管６に１０〜６０ｍｍ
長さをもつ延長用導波管１２を接続するものである。

【００１２】スタブ整合器７は図２および図３に示すよ
うに、断面が長方形になる導波管６の途中にあって隣接
する二面にその導波管６の断面とほぼ同形同寸で導波管
内の磁界方向に直角（したがって電界と平行な面内）に
分岐した分岐管７ｅ内にＥ面スタブ２０を、磁界（Ｈ）
と平行方向に分岐した分岐管７ｈ内にＨ面スタブ２１を
摺動自在に挿着したものであって、そのスタブ先端は平
面状をなしている。そのスタブの駆動機構はＥ面スタブ
２０、Ｈ面スタブ２１とも同一であるのでＨ面スタブ２
１について説明する。Ｈ面スタブ２１は分岐管７ｈ内に
ある摺動盤２９にねじ固着３０され、その摺動盤２９の
上面に形成した二個の雌ねじ２８、２８にはステッピン
グモータ２３をカップリング２７を介して接続した雄ね
じを有する主駆動軸２４と、その主駆動軸２４にタイミ
ングベルト２６およびプーリー２６ａを介して連動する
雄ねじを有する副駆動軸２５とが螺合されている。これ
らの軸２４、２５は分岐管にねじ固着７ｃされるフレー
ム３２ａ及び３２ｂにベアリング３３、３３を介して回
動自在に取り付けられている。

【００１３】摺動盤２９、２９の側面の全周にわたって
巻着けられている櫛歯状摺動板３１は非鉄金属例えば
銅、黄銅、ベリリウム銅合金などの薄板からなりその櫛
歯状の基部に若干のアールをもたせて１８０°近く折り
返したものでそのアール部がスプリング性を有する。こ
の櫛歯状部先端が分岐管７ｅ内の壁面と弾力性をもって
接触しているために摺動盤の滑らかな動きが得られる。

【００１４】図３において、３４、３４は上下動の限界
を決めるリミットスイッチ、３５はＨ面スタブ２１の基
準位置（導波管内面６ｈと同一面上をゼロ点とする）を
計測するセンサー、３６は摺動盤２９につけられたリミ
ットスイッチ押圧杆、７ｂはカバーである。これらの構
造は前記のとおりＥ面スタブ２０の整合器も同様であ
る。

【００１５】マイクロ波発生器３には図示していないが
マグネトロンが装着されていてマイクロ波電源からの高
電圧印加によりマイクロ波を発生し、導波管を線路とし
てプラズマ生成室８に至る。プラズマ生成室８にはベル
ジャー８ａが備えられ、その内部は真空か又は適正なガ
ス雰囲気に保たれていて所定の位置に被処理物としての
負荷例えばシリコンウエハーが装入される。以上がハー
ドの概要である。

【００１６】以上の装置の使用方法を説明する。まず前
記の標準的な装置構成でＥ面スタブ２０、Ｈ面スタブ２
１の先端面を導波管６の内壁面６ｅ、６ｈ（基準面）と
同一面上に合わせる（センサー３５で確認される）。ダ
ミーまたは標準資料としてのシリコンウエハーを負荷と
してプラズマ生成室８のベルジャー８ａ中に装入し、マ
イクロ波発生器３より一定のパワー例えば５００Ｗのマ
イクロ波を負荷に向けて入射する。この段階では導波管
６内の入射電力と負荷とのインピーダンスは当然整合さ
れていないが、導波管内の入射電力と反射電力は方向性
結合器５によって検知され信号としてパワーメーター９
を介してコントローラ１０に送られる。コントローラ１
０はこの信号をＡ／Ｄ変換後入射電力に対する反射電力
の比率（反射率％）を計算してＲＡＭ１０ｂ上のＥＨ座
標（０，０）に記憶させる。次いで、Ｈ面スタブ２１
（又はＥ面スタブ２０、以下同様であるので省略）を導
波管６の内壁面６ｈから任意の量、例えば２ｍｍ後退さ
せる。この状態で再び導波管６内の入射電力と反射電力
を前記と同様に検知してパワーメーター９からコントロ
ーラ１０に送り反射率を計算してＲＡＭ１０ｂ上のＥＨ
座標（０，２）に記憶させる。さらに、順次Ｈ面スタブ
２１を等間隔で３０ｍｍまで後退させ同様の操作を繰り
返してそれぞれの反射率をＲＡＭ１０ｂのＥＨ座標の
（０，３０）まで書き込む。

【００１７】Ｈ面スタブ２１を後退量３０ｍｍまでの測
定と反射率の記憶が終わればＥ面スタブ２０を２ｍｍ後
退させ、Ｈ面スタブ２１を逆行させて（または先端面を
導波管６の内壁面６ｈと同一面上より進めて）、前記と
同様の電力測定と反射率の計算、ＲＯＭ１０ａへの書き
込みを行う。この操作をＥ面スタブ２１の可動限界まで
順次繰り返し各座標値における反射率をそれぞれのＲＯ
Ｍ１０ａに書き込み記憶させる。このようにして標準的
な装置で一定のマイクロ波電力、例えば５００Ｗの条件
における導波管５内の反射率が表１に例示したような二
次元データがコントローラ２０に記憶される。この測定
手順において、ある測定ライン上で反射率が５０％以上
を示す位置に達したときにはそのライン上の測定をその
位置で終わり、Ｅ面スタブを次段に送りＨ面スタブを逆
行させて測定することがより合理的である。このように
して作成したデータがテーブルマップである。なお、前
記において測定間隔を２ｍｍとしたが、コントローラ上
においては測定点間が直線補完されている。

【００１８】さらに、入射電力１０００、１５００Ｗと
順次パワーを変えて導波管５内の反射率測定を前記の手
順にしたがって行い、また導波管６に１０、２０、３
０、４０ｍｍ等の延長導波管１２を付設して前記の操作
手順により導波管５内の反射率を計測記憶させる。この
ように記憶した反射率のデータは装置特性を表すもので
あり、必要に応じてコンピュータ１１からコントローラ
１０にアクセスして表の形式で、あるいは反射率を高さ
とした三次元グラフとしてディスプレー１１ａ上に表し
て参照し、あるいはプリンター（図示していない）によ
りプリントして参照される。表１は２０ｍｍの延長用導
波管１２を接続して入射電力を５００Ｗとして使用した
場合の反射率を表示したテーブルマツプである。

【００１９】

【表１】

【００２０】本発明における実施例の一について説明す
ると、半導体へのエッチング操作の開始時に操作者はま
ず処理される半導体のエッチングに最も望ましいと思わ
れる任意の入射電力値、反射率を決める。その値が例え
ばそれぞれ５００Ｗ及び５％であったとすると、５００
Ｗのマイクロ波発生器を使用し反射率の値５％をＥ／Ｈ
チューナーコントローラ１０上で設定する。コントロー
ラ１０は記憶しているテーブルマップを参照して指定さ
れた反射率５％が最も多く存在するエリアを探しその中
心の位置にチューニングする。もしその数値の存在する
エリアが複数あるときは周り８点について標準偏差を求
めその値が小さいエリアを優先してチューニングし、そ
の座標値に対応する位置（導波管内面６ｅ、６ｈからの
所定距離）にステッピングモータ２３を介して主駆動軸
２４、副駆動軸２５を回動させＥ面スタブ２０、Ｈ面ス
タブ２１を設定する。

【００２１】このように操作者が必要とする反射率値を
テーブルマップを参照して比較的多く存在するエリアか
ら、しかもその中心地にあるものを選定して条件設定を
するために安定した条件設定が速やかにでき、しかも設
定された位置の近傍には理想条件に近い数値が集まって
いるので操作中のチューニングの必要回数は少なくなる
という効果がある。

【００２２】条件設定がなされ、装置が立ち上がった直
後からＥ面スタブ、Ｈ面スタブを駆動して設定反射率を
常に保つようにプログラムされ、それにしたがって自動
チューニングがなされる。その概要をフローチャート
（図５）に示したが、その説明に先立って自動チューニ
ング機能に関する用語を説明する。 基準位置（ｅ，ｈ） 初期位置又は計算によって移動した直後の位置 インターバル（ｉｎｔｖ） 周り４点と基準位置との距離 反射率（ＶＳＷＲ）（％） 反射電力／入射電力×１００ （式１） 設定値（ｓｅｔｖ）（％） これから設定しようとする反射率の値である。 測定値（ＭＳＶ） （％） 実際に測定した入射電力と反射電力より求めた反 射率 反射電力／入射電力×１００ （式２） 偏差（ＤＩＦ）（％） 測定値と設定値の差、例えば ＤＩＦ（ｅ，ｈ）＝ｓｅｔｖ−ＭＳＶ（ｅ，ｈ） （式３） 移動率（ＭＶＲ） 反射率の変化に対するスタブ位置の変化の割合 ＭＶＲ＝移動量の変化（ｍｍ）／反射率の変化（％）（式４） 例えば、移動量の変化＝（ｅ，ｈ−ｉｎｔｖ） 反射率の変化＝ＭＳＶ（ｅ，ｈ−ｉｎｔｖ）−ＭＳＶ（ｅ，ｈ） 移動量 移動量＝ＭＶＲ×偏差 （式５） 移動率テーブル スタブの移動方向と移動量を制御す
るために用意したデータテーブルで基準位置と周り４点
の５つから構成それる。図６のＥＨ座標上においてＡ点
を基準位置とするとＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅが周りの４点とな
る。それぞれのテーブルには以下のデータが記録されて
いる。 （１）ＥＨ座標 （２）測定値 （３）移動率（周り４点のみ記録される） （４）データ存在の確認（周り４点のみ記録される） 基準位置と当点との間に設定値が存在するかどうかを判
断することと、例えば設定値が５％のとき、基準位置の
ＶＳＷＲが３％でＢ点のＶＳＷＲ８％ならＥ面負方向に
目標とする位置があると判断する。

【００２３】次に、本発明の自動追値制御の方法をフロ
ーチャートにしたがって説明する。装置の立ち上がり時
点ではＲＡＭ１０ｂにある移動率テーブルは初期化され
ている（ａ）。前記のテーブルマップから得られるＥ面
スタブ、Ｈ面スタブの最適位置をコントローラ１０の手
動ボタンにより設定し、あるいは、反射率を入力してコ
ントローラ１０がその負荷とＥ面スタブ、Ｈ面スタブの
位置関係による入射電力と反射電力から反射率を得てそ
の値をテーブルマップとして記憶し、そのマップにより
設定値に最適な位置にステッピングモータを介してＥ面
スタブ、Ｈ面スタブを駆動する。この後オートチューニ
ング状態（ａ）に入り、方向性結合器５によって入射電
力と反射電力をサンプリング（ｂ）してコントローラ１
０で測定値を計算する。次に（ｃ）の移動率テーブルの
更新を判断する。前記のようにスタート時点には移動率
テーブルは初期化されているので移動率テーブルの作成
が必要である。

【００２４】ここで移動率テーブルの作成または更新は
次のようにして行われる。まず設定値から測定値を減じ
た偏差ＤＩＦを得る。その偏差によりあらかじめ決めら
れた移動量を例えば表２からあるいは既に作成された移
動率テーブルから得て、Ｅ面スタブ、Ｈ面スタブを基準
位置（図５のＡ）からその移動量だけ移動させて順次周
り４点（Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）の反射電力を測定し、その値
から反射率を計算する（測定値）。そしてＢ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ点の測定値と設定値との偏差から式４により移動率を
計算しデータの存在すなわちその範囲内に設定値が存在
するかどうかを確認し（ｄ）で移動率表を作る（例えば
表３）。

【００２５】次に（ｅ）において基準位置の測定値と設
定値との偏差を求める。次に（ｆ）でその偏差が所定値
例えば１％以内ならば、再び基準位置のサンプリング
（ｂ）に戻る。偏差が所定値以上ならば（ｇ）進んで移
動率テーブルを参照し、設定値があれば式５によりその
移動量を求めて（ｊ）に進む。

【００２６】設定値がなければ（ｈ）に進み、移動率が
求められている場合には設定値に近づくと判断される方
向の移動率を採用して式５で移動量をして移動し、そこ
を新たな基準位置として回り４点すべてについて移動後
の位置がスタブ移動可能範囲を超えるかを（ｉ）で判断
し、超えない場合には（ｊ）に進む。移動可能範囲を超
える場合には（ｍ）に進み、移動後の位置の測定値を基
準位置（Ａ）の測定値とし、元の位置の測定値を移動方
向と正反対の位置の測定値とする。その他の点について
の測定値は無効とし、移動後の基準位置と元の位置との
間で移動率を求める。このようにして移動率テーブルを
（ｎ）で更新し基準位置のサンプリング（ｂ）に戻る。

【００２７】前記により（ｊ）に進んだ時、設定値の所
在が一か所であれば移動量を式５で計算してその位置に
移動する。また、設定値の所在が複数あればそれぞの移
動量を計算し、基準位置からみて正の方向（図６におい
てＥ、Ｄの方向）の測定点の移動量が正又は、基準位置
からみて負の方向（同じくＢ、Ｃの方向）の測定点の移
動量が負の時、この移動量を採用し、しかも採用される
移動量の中で最大のもの（最も緩やかな反射率の変化の
もの）を移動量と決定し、この採用された移動量の方向
を最適移動方向と決める。ここでは更に偏差の大きさに
よって移動量に例えば表４のような制限が設けられる。

【００２８】次いで（ｋ）に進み、新しい移動先を基準
位置とし、（ｌ）に進みその基準位置で移動率テーブル
更新する。ここでは、移動後の位置の測定値を基準位置
（Ａ点）の測定値とし、元の位置の測定値を移動方向と
正反対の位置の測定値とする。その他の点についての測
定値は無効とする。そして、移動後の基準位置と元の位
置との間で移動率を求める。その他の点については移動
率は無効とする。そして（ｂ）へ進む。

【００２９】

【表２】 反射率の偏差（％） 移動量（ｍｍ） １０〜 ３ ５〜１０ ２ ３〜５ １ ２〜３ ０．５ １〜２ ０．２ ０．５〜１ ０．１

【００３０】

【表３】 移動率テーブルの例（設定値５、移動量０．５とした）

【００３１】

【表４】反射率の偏差と最大移動量 反射率の偏差（％） 最大移動量（ｍｍ） ５〜 ３ ３〜５ ２ ２〜３ １ １〜２ ０．５ ０．５〜１ ０．２

【００３２】以上が設定反射率を常に維持するためにＥ
面スタブ、Ｈ面スタブを駆動する自動追値制御のフロー
である。このフローに沿ったプログラムがコントローラ
１０のＲＯＭ１０ａ上に書き込まれており、したがって
常に最適設定条件が維持されることになる。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る導波管６内の反射率に関し
てＥ面スタブ、Ｈ面スタブの全可動範囲にわたる導波管
６内マイクロ波反射率がテーブルマップとしてコントロ
ーラ１０のＲＡＭ１０ｂに記憶されているために、操作
条件設定時に参照が可能で試行錯誤を繰り返す事なく速
やかに最適条件が得られる。

【００３４】操作条件の設定時、任意に決められた反射
率の値がテーブルマップ上比較的多く集合したエリアの
中心位置にある値を採用してＥ面スタブ、Ｈ面スタブを
設定しておけば、操作中多少の要因変動があっても条件
が大きく変動することはなくなる。

【００３５】Ｅ面スタブ、Ｈ面スタブによるチューニン
グ装置において入射電力と反射電力の計測から反射率を
得てコントローラで自動追値制御を図ったためにＩＣ回
路などのエッチング操作などに必要とされる厳密な条件
維持が安定して得られる。

【００３６】Ｅ面スタブ、Ｈ面スタブの駆動を２本の駆
動ねじ軸を使用したので摺動時における動きがスムーズ
になりスタブ表面の傾きが生じない。したがってスタブ
位置とマイクロ波の反射率との相関精度が高く、したが
って事前に計測した反射率データを記憶したテーブルマ
ップの信頼性が高い。

【００３７】Ｅ面スタブおよびＨ面スタブが導波管内に
突出していないので従来のようなスタブとの放電の可能
性はない。したがって入射電力を大きくすることがで
き、今後のシリコンウエハーの大型化に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるプラズマ処理装置の要
部構成図である。

【図２】スタブ整合器の外観を示した斜視図である

【図３】スタブ整合器の内部構造を示した一部断面の正
面図である。

【図４】スリースタブ型整合器の構成図である。

【図５】スタブの移動軌跡と反射率を示したＥＨ座標図
である。

【図６】自動追値制御のフローチャートである。

【符号の説明】

１ マイクロ波プラズマ処理装置 ２ マイクロ波電源 ３ マイクロ波発生器 ４ アイソレータ ５ 方向性結合器 ６ 導波管 ７ スタブ整合器（Ｅ／Ｈチューナー） ８ プラズマ生成室（負荷） ９ パワーメーター １０ Ｅ／Ｈチューナーコントローラ １１ パーソナルコンピュータ ７ｅ、７ｈ 分岐管 ２０ Ｅ面スタブ ２１ Ｈ面スタブ ２３ ステッピングモータ ２７ カップリング ２６ タイミングベルト ２４ 主駆動雄ねじ ２５ 副駆動雄ねじ ２８ 雌ねじ ２９ 摺動盤 ３０ 締め固着 ３１ 櫛歯状摺動板 ３２ａ、３２ｂ フレーム ３３ ボールベアリング ３４ リミットスイッチ ３５ センサー ３６ リミットスイッチ押圧杆

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波回路に用いられるスタブチュ
   ーナーによるプラズマ発生用マイクロ波回路の自動チュ
   ーニング装置において、マイクロ波電源と負荷との間に
   方向性結合器と、導波管と、この導波管の二壁面に直交
   する方向に設けたそれぞれ２本の駆動軸を有するＥ面ス
   タブ及びＨ面スタブと、このＥ面スタブ及びＨ面スタブ
   をそれぞれ駆動するスタブ駆動用パルスモーターと、Ｅ
   面スタブ及びＨ面スタブのゼロ点位置を計測するセンサ
   ーと、パワーメーターと、Ｅ／Ｈチューナーコントロー
   ラとパーソナルコンピュータを有し、前記方向性結合器
   で検知した入射電力と反射電力から反射率を得てからコ
   ントローラによりステッピングモータを介してＥ面スタ
   ブ、Ｈ面スタブを摺動させ設定反射率を保つことによっ
   て負荷とのインピーダンス整合を行うことを特徴とする
   プラズマ発生用マイクロ波回路の自動チューニング装
   置。
2. 【請求項２】 マイクロ波回路のマイクロ波電源と負荷
   との間で検出される入射電力と反射電力から反射率を求
   め、Ｅ面スタブ及びＨ面スタブを駆動してインピーダン
   ス整合を図る自動チューニング装置において、あらかじ
   め任意に決めた導波管長さ、入射電力及びダミーまたは
   加工対象物の負荷によりＥ面、Ｈ面スタブの導波管壁面
   からの距離と反射電力との関係を測定し、これによりそ
   の反射率を計算してＥ面スタブ及びＨ面スタブ位置と反
   射率の関係を示すテーブルマップを作成しＥ／Ｈチュー
   ナーコントローラに記憶させ、初期操作条件として少な
   くとも所望の反射率を該コントローラに入力することに
   よってＥ／Ｈチューナーコントローラがこのテーブルマ
   ップを参照して所望反射率を得る最適位置にＥ面スタブ
   及びＨ面スタブを自動的に駆動して設定し、装置作動後
   は常時計測する入射電力と反射電力から現在の反射率を
   求め、それが設定反射率に対し所定以上の偏差があれば
   記憶され又は自ら計算して作った移動率テーブルにした
   がって、順次Ｅ面スタブおよびＨ面スタブを現点より移
   動させてその周り４点のサンプリングにより反射率を求
   め、これにより設定反射率の得られる方向及びスタブの
   移動必要距離を所定の計算式によって求め、その位置に
   Ｅ面スタブ、Ｈ面スタブを移動させることを繰り返し行
   うことによって常に設定反射率を追値する制御機能を有
   するプラズマ発生用マイクロ波回路のチューニング方
   法。
3. 【請求項３】 導波管の二壁面に分岐させた管内に挿入
   したＥ面スタブおよびＨ面スタブをそれぞれ雌ねじを有
   する摺動盤に固着し、その摺動盤の雌ねじにコンピュー
   タの信号によりパルスモーターを介してそれぞれ駆動さ
   れる雄ねじつき主駆動軸と、その主駆動軸にタイミング
   ベルトによって連動する雄ねじつき副駆動軸を螺合し、
   摺動盤の側面には非鉄合金からなる櫛歯状バネ摺動板を
   付設した構造のスタブ整合器を有することを特徴とする
   請求項１のプラズマ発生用マイクロ波回路の自動チュー
   ニング装置。