高频匹配系统技术方案

本发明专利技术提供一种阻抗调整装置。本发明专利技术的阻抗调整装置即使在使用可变频率方式的高频电源的情况下也能够进行使用特性参数的阻抗匹配。本发明专利技术的阻抗调整装置适用于使用可变频率方式的高频电源的高频电力供给系统。以可变电容器的位置信息(C)与高频电源的输出频率信息(F)的组合的一部分为对象的特性参数存储在存储器中。T参数获取部获取与现在时刻的(Cnow，Fnow)对应的特性参数。输出反射系数运算部运算输出端的反射系数。目标信息指定部基于上述信息和目标输入反射系数，指定使输出端的反射系数接近目标输入反射系数的目标组合信息。根据该信息进行阻抗匹配。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】局频匹配系统 本申请是申请号为201310404045.0,申请日为2013年9月6日，专利技术名称为"阻 抗调整装置"的申请的分案申请
本专利技术涉及一种阻抗调整装置，该阻抗调整装置设置在高频电源与负载之间，用 来对从高频电源观察负载侧时的阻抗进行调整。
技术介绍
图8是表示高频电力供给系统的结构例的图。该高频电力供给系统是用于对半 导体晶片、液晶基板等被加工物进行例如等离子体蚀刻、等离子体CVD (Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积）等加工处理的系统。高频电力供给系统包括高频电源1、传输 线路2、阻抗调整装置3、负载连接部4和负载5 (等离子体处理装置5)。阻抗调整装置有时 也被称为阻抗匹配装置。高频电源1经由传输线路2、阻抗调整装置3和负载连接部4向负 载5供给高频电力。在负载5 (等离子体处理装置5)中，在配置被加工物的腔室（省略图 示）内，使等离子体放电用气体成为等离子体状态，使用成为等离子体状态的气体进行被 加工物的加工。等离子体状态的气体是通过将等离子体放电用气体导入腔室内并从高频电 源1向设置在腔室内的电极（省略图示）供给高频电力而使等离子体放电用气体放电而生 成的。 在用于等离子体蚀刻、等离子体CVD等用途的等离子体处理装置5中，伴随着制造 工序的进行，等离子体的状态时时刻刻在变化。由于等离子体的状态发生变化，等离子体处 理装置5的阻抗（负载阻抗）时时刻刻在变化。为了从高频电源1向这种等离子体处理装 置5高效地供给电力，伴随着负载阻抗的变化，需要调整从高频电源1的输出端观察等离子 体处理装置5侧时的阻抗ZL(以下，称为负载侧阻抗ZL)。因此，在图8所示的高频电力供 给系统中，在高频电源1与负载5 (等离子体处理装置5)之间安装有阻抗调整装置3。 在阻抗调整装置3,设置有可变电容器（condenser)和可变电感器（inductor)等 可变电特性元件。可变电容器是能够改变电容的电容器。可变电容器（condenser)有时也 被称为可变电容器（capacitor)。阻抗调整装置3通过调整可变电特性元件的电容、电感等 电特性而调整负载侧阻抗ZL。阻抗调整装置3通过令可变电特性元件的电特性为适当的 值，使高频电源1的输出阻抗与负载5的阻抗匹配。通过使阻抗匹配，能够使从负载5朝向 高频电源1而去的反射波电力尽可能为最小，使供往负载5的供给电力达到最大。 因为可变电容器和可变电感器是能够调整电特性的元件，所以在本说明书中将可 变电容器和可变电感器总称为"可变电特性元件"。此外，将电容和电感等信息称为"电特 性信息"。 图9是表示包括现有的阻抗调整装置3P的高频电力供给系统的结构例的框图。 高频电源Ip通过传输线路2与阻抗调整装置3P的输入端301连接，负载5 (等离 子体处理装置）通过负载连接部4与输出端302连接。高频电源Ip是输出输出频率恒定 的高频的电源。输出频率是从高频电源Ip输出的高频的基本频率（基波的频率）。 如图9所示，在阻抗调整装置3P，设置有由第一可变电容器21、第二可变电容器 24和电感器23构成的调整电路20p。第一可变电容器21和第二可变电容器24是可变电 特性元件的一种。调整电路20p的输出端与阻抗调整装置3P的输出端302连接，在调整 电路20p的输入端与阻抗调整装置3P的输入端301之间设置有定向親合器（directional coupler，方向性親合器）10。 从高频电源Ip输出的高频电力经由阻抗调整装置3P内的定向耦合器10和调整 电路20p供给至负载5。另外，将从高频电源Ip输出并朝向负载5而去的高频电力称为行 波电力PF，将在负载5处反射而返回到高频电源Ip的高频电力称为反射波电力PR。 阻抗调整装置3P能够通过调整（改变）调整电路20p内的第一可变电容器21和 第二可变电容器24的电容而调整（改变）负载侧阻抗ZL。阻抗调整装置3P通过令第一 可变电容器21和第二可变电容器24的各电容为适当的值，使高频电源Ip的输出阻抗与负 载5的阻抗匹配。另外，调整电路20p的结构根据高频电源Ip的输出频率、负载5的条件 等而不同。此外，作为可变电特性元件，还存在使用可变电感器的情况。 第一可变电容器21和第二可变电容器24中使用的可变电容器具有用于调整电容 的可动部（省略图示）。可变电容器的电容通过利用电动机等使可动部的位置移位而被调 整。 可变电容器包括至少一方为可动电极的一对电极，可动电极为用于调整电容的可 动部。当使可动电极的位置移位时，该可动电极与另一电极的相对的面积发生变化从而电 容发生变化，因此可变电容器的电容通过调整（改变）可动电极的位置而被调整（改变）。 可变电容器的电容能够多阶段（多级）地调整。与可变电容器的可动部的位置对 应的电容通过可变电容器的规格或实验而已知。只要知道可动部的位置，就能知道可变电 容器的电容，因此，在可变电容器的电容的调整中，可动部的位置信息被用作表示电容的信 息（电容信息）。因此，可变电容器的可动部的位置信息被作为表示可变电容器的电特性的 信息（电特性信息）来处理。 可变电容器的可动部的位置信息为直接或间接地检测到可动部的位置的信息即 可。因为从可动部的结构上来说难以直接检测可动部的位置，所以可动部的位置例如通过 检测使可动部的位置移位的电动机的旋转位置（旋转量）而间接地检测。发动机的旋转位 置能够利用控制发动机的驱动的脉冲信号、电压等检测。 在图9的情况下，第一可变电容器21的可变部的位置通过调整部30被调整，第一 可变电容器21的可动部的位置信息通过位置检测部40被检测（获取）。此外，第二可变电 容器24的可动部的位置通过调整部50被调整，第二可变电容器24的可动部的位置信息通 过检测部60被检测（获取）。 调整部30是用于使第一可变电容器21的可动部的位置移位的驱动单元。调整部 30例如由步进电动机、电动机驱动电路等（均省略图示）构成。调整部30内的电动机驱动 电路基于从控制部IOOp输入的指令信号使步进电动机旋转。通过步进电动机的旋转使得 第一可变电容器21的可动部的位置移位。因此，控制部IOOp通过控制调整部30内的步进 电动机的旋转量来调整第一可变电容器21的电容。同样，调整部50是用于使第二可变电 容器24的可动部的位置移位的驱动单元。调整部50例如由步进电动机、电动机驱动电路 等（均省略图示）构成。调整部50内的电动机驱动电路基于从控制部IOOp输入的指令信 号使步进电动机旋转，使得第二可变电容器24的可动部的位置移位。因此，控制部IOOp通 过控制调整部50内的步进电动机的旋转量来调整第二可变电容器24的电容。 位置检测部40用于检测调整部30内的步进电动机的旋转位置（旋转量）。同样， 位置检测部60用于检测调整部50内的步进电动机的旋转位置（旋转量）。 另外，可变电感器虽然与可变电容器结构不同，但是与可变电容器同样也具有可 动部。在可变电感器中，也能够通过利用电动机等使可动部的位置移位而调整（改变）可 变电感器的电感。可变电感器的电感的可变方法基本与可变电容器相同，因此省略说明。 在使用可变电感器作为可变电特性元件的情况下也只要知道可变电感器的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频匹配系统，其特征在于，包括：向所述负载供给高频电力的高频电力供给单元；阻抗调整单元，用来调整从所述高频电力供给单元观察所述负载侧时的对象阻抗；可变电特性元件；特性参数存储单元，其为存储表示所述阻抗调整单元的传输特性的多个特性参数的特性参数存储单元，所述多个特性参数分别是对于将与所述高频电力供给单元的输出频率对应的多个频率调整点和与所述可变电特性元件的电特性对应的多个电特性调整点组合而得到的多个调整点获取的；高频信息检测单元，其检测所述高频电力供给单元的输出端或所述阻抗调整单元的输入端的高频信息；电特性获取单元，其获取所述可变电特性元件的电特性；特性参数获取单元，其基于所述多个特性参数获取对于将所述高频电力供给单元的输出频率与所述获取的电特性组合而得到的调整点的特性参数；输出反射系数运算单元，其基于由所述高频信息检测单元检测出的高频信息和由所述特性参数获取单元获取的特性参数，运算所述阻抗调整单元的输出端的输出反射系数；指定单元，其基于所述输出反射系数、预先设定的目标输入反射系数和所述多个特性参数，从所述多个调整点中对使所述对象阻抗与所述高频电力供给单元的阻抗匹配的阻抗调整点进行指定；电特性元件调整单元，其将所述可变电特性元件的电特性调整为所述阻抗调整点的电特性；和指令信号输出单元，其将用于使所述高频电力供给单元的输出频率调整至所述阻抗调整点的输出频率的指令信号输出至所述高频电力供给单元。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：下元隆，板谷耕司，水渡正胜，
申请(专利权)人：株式会社大亨，
类型：发明
国别省市：日本;JP