JPH03174802A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔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自動チュー
ニング装置に関するものである。

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕第１６
図は、マイクロ波回路に用いられる従来のスタブによる
自動整合装置を示す概略構成図である。図において、１
はマイクロ波を通過させるための導波管、２ａ〜２ｅは
５本のアンテナからなる定在波検出器であって、適宜の
間隔で導波管１の長手方向に配置されている。３ａ〜３
ｄはスタブであって、３ａ、３ｂを組とする第１の複合
スタブと３ｃ、３ｄを組とする第２の複合スタブとが適
宜の間隔で配置され、かっ導波管壁から管内に挿入引出
し自在になるように取付けられている。

Ｍｌ、Ｍ２はスタブ３ａ、３ｂ及び３ｃ、３ｄをシーソ
ー運動させるためのスタブ駆動用モータ、２０は整合用
制御装置である。

以上のような構成において、定在波検出器２ａ〜２ｅで
検出される出力電圧　Ｖ　ａ　−Ｖ　ｅから求められる
ｖＡ−ｖｂ−ｖｄ及び　Ｖ　Ｂ　−１／２（Ｖ　ｅ＋Ｖ
ａ）−ＶｃのＶＡ、ＶＢとが直交しているので、これら
の出力でそれぞれスタブ駆動用モータＭｌ。

Ｍ２を回転させ、ＶＡ、ＶＢが共に零になるように、ス
タブ３ａ、３ｂ及び３ｃ、３ｄを調整して、負荷のイン
ピーダンス整合を行っている（特開昭６３−１５５０２
号）。

しかしながら、上記の自動整合装置をプラズマを利用し
た半導体製造装置等に採用した場合、次の問題点が発生
する。

すなわち、−膜内にプラズマ負荷は、非線形すなわち第
１７図に示すように、マイクロ波パワーを増減させると
、プラズマ負荷のインピーダンス１ｚ１が変化し、また
Ｉ２１に不連続点ｆ、、ｆ２が生じるヒステリシスが発
生する。この不連続点は、プラズマを生成させるガスの
種類、圧力等により、種々に変化することが確認されて
いる。

今、負荷のインピーダンスＩＺＩが第１７図に示すｅ点
での値とすると、スタブが動き始めると同時に、整合を
とる方向に動くために、それにつれて遂次、負荷に供給
されるパワーが徐々に増加し、不連続点ｆ、が生じるパ
ワーに達すると、この点で１２１が跳躍する現象が起こ
る。この時、１２１が急変するために、マイクロ波パワ
ーの反射電力が大きくなり、第１７図の点線で示すよう
に、負荷に供給されるパワーが減少する方向、例えば再
びｅ点に戻って、この点でのパワーが供給される。

つづいて、再び上記の動作が行われるが、以後はこの動
作を繰り返すだけで、結局、整合がとれない状態が続く
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の問題点を解決するために、本発明にお
いては、整合を行うものではなく、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進行波及び反射
波または定在波から得た信号により、スタブを駆動して
インピーダンス整合を行う自動チューニング方法におい
て、プラズマ負荷に発生する負荷インピーダンスの不連
続点を避け、かつ少なくとも整合点に最も近い進行波及
び反射波または定在波状態を与える定数を設定したチュ
ーニング目標値にチューニングさせることを特徴として
いる。

〔作用〕

本発明は、負荷インピーダンスの不連続点を避け、かつ
少なくとも整合点に最も近い進行波及び反射波または定
在波状態を与える定数を設定したチューニング目標値に
チューニングさせることによって、特にプラズマ負荷に
対応することができる。

〔実施例〕

第１の実施例は、本発明の請求項１及び２に対応する。

第１図は、本発明の方法を実施する自動チューニング装
置の第１の実施例を示す概略構成図である。図において
、１は導波管、６ａ、６ｂ、５ｃは電圧定在波振幅が検
出できる定在波検出器であって、３本のアンテナが例え
ば平均管内波長λｇの１／６の間隔で、導波管１の長手
方向に順次に配置されている。Ｓ　１．Ｓ　２．Ｓ　３
はスタブであって、定在波検出器６ａ〜６ｃよりも負荷
側に位置し、３本のスタブは平均管内波長λｇの１／４
，１／８．１／８のいずれかの間隔で配置され、特に実
用面から１／４の間隔で配置され、かつ導波管壁から管
内に挿入引出し自在になるように取付けられている。Ｍ
ｌ、Ｍ２．Ｍ３は各々のスタブ５ｌ−３３を駆動するス
タブ駆動用モータ、７はコンピュータによるチューニン
グ用制御装置である。

つぎに、上記のスタブを用いて行うプラズマ発生用マイ
クロ波回路の自動チューニングの一動作例を、第２図に
示すフローチャートで説明し、また各々のステップにつ
いては第３図乃至第１３図を用いて説明する。まず、動
作させるに当っては、基準となる定在波検出器を第１図
に示すように、例えば６ａとしたときに、この位置にお
ける入射電圧振幅及び見掛けの反射係数を各々ｄ、ｒ’
（ｒ’−ｄＸ反射係係数）とし、また任意の位置Ｐｏで
電圧定在波振幅ｐとなる位相と、基準となる定在波検出
器６ａで検出される電圧定在波振幅ａとなる位相との偏
角をθとする。

（１）予め定めた任意の反射係数Γａ及び偏角θａを与
え、そのときに求められるコンダクタンスＧａ及びサセ
プタンスＢａをチューニング目標値、例えば第６図及び
第１１図に示す（Ｇａ、ｊＢａ）としくステップＡ）、
コンダクタンスＧａ及びサセプタンスＢａを第７図に示
すように、１８０″位相変換したコンダクタンスＧｂ及
びサセプタンスＢｂ　（Ｇｂ、ｊＢｂ）を求める（ステ
ップＢ）。

（２）定在波検出器６ａ〜６ｃにより、定在波振幅ａ、
ｂ、Ｃを検出する（ステップＣ）。

（３）定在波検出器６ａ〜６ｃの設置点Ｐ　ａ　−ＰＣ
における電圧定在波振幅ａ、ｂ、ｃは、第３図の電圧定
在波分布を示す波形上のａ、ｂ、Ｃに相当しており、こ
れらは見掛けの反射係数ｒ′及び偏角θを考慮すると、
第４図のベクトル図に示すようになる。

したがって、ａ、ｂ、ｃ、　とｄ、　　ｒ”　、　　θ
との間には、（１）〜（３〉式が成立する。

ａ２２＝Γ′　２＋ｄ２−２ｒ”　　ｄＸｅｏｓ（π−
θ）　　　　　　　　・・・（１）ｂ２−ｒ”　２＋ｄ
２−２ｒ”　　ｄｘｃｏｓ（π−θ＋　４／３　ｙｒ　
）　　　　　　　　−（２）２２ ｃ　　−ｒ”　　十ｄ２−２ｒ”　ｄ ｘｃｏｓ（π−θ＋２／３π）　　　　・・・（３）（
１）〜（３〉の連立方程式を演算して、偏角θ及び入射
電圧振幅ｄ−１とする反射係数Ｆを求め、検出器６ａと
スタブＳ３との間隔を単純に平均管内波長λｇの１／２
の整数倍にすれば、波長が同位相になるので、このとき
のθ、ｒは基準となるスタブ、例えばＳ３の位置におけ
るものとなる（ステップＤ）。

（４）ｒ、　　θで定まる座標が第９図に示すように、
スタブＳ２．Ｓ３によるチューニング可能領域Ｘにある
か、または第１３図に示すように、スタブＳ１、Ｓ２に
よるチューニング可能領域Ｙにあるかを判定しくステッ
プＥ）、スタブＳ２．Ｓ３によるチューニング可能領域
Ｘにあるときは、スタブＳ３の位置における初期のサセ
プタンスＢｏを以下のように求める。

線路の任意の点における反射係数Ｆは、複素数によって
（４）式で表わされる。

ｒ”　−ｌ　ｒ’　ｌ　ｅ　ｊθ−ｕ＋ｊｖ　　　　　
　・・・（４）そして、線路インピーダンスの逆数であ
るアドミタンスＹは、　（５）式で表わされる。

Ｙ−（１２＝Γ′）／（１＋ｒ’）　　−ｃ＋ｊ１３＝
（１ｕ−ｊＶ）／（１＋ｕ＋ｊｖ）・・・（５）ここで
、Ｇ：コンダクタンス、Ｂ：サセプタンスであって、（
５〉式から各々（６〉及び（７〉式が求められる。

Ｇ−（１−ｕ２−ｖ２）／［（１＋ｕ）　２＋ｖ２］・
・・（６） Ｂ＝−２ｖ／［（１＋ｕ）　　十ｖ２］　　　−（７）
（６〉式及び（７〉式は、各々　（８）及び（９〉式に
変形することができる。

［ｕ＋Ｇ／　（Ｇ＋１）］　２＋ｖ２ −　　［１／　　（Ｇ＋１）　　コ　２　　　　　　　
　　　　　　　　　・・・　（８）（ｕ＋１）　　＋（
ｖ＋１／Ｂ）　２ −　（１／Ｂ）　２　　　　　　　　　　　・・・（９
）すなわち、　（８）及び　（９）式は、第５図に示す
ように、Γ，θで定まる座標ｒ’（ｕ、ｊｖ）を通る円
の式を表わしており、座標ｒ’（ｕ、ｊｖ）は（Ｇ、ｊ
Ｂ）と表現することもできるので、スタブの挿入量の変
化に伴って、サセプタンスＢのみが変化することによる
座標（Ｇ、ｊＢ）がＧ−一定の円の一部を描くことによ
り、第１段階のチューニング動作が行われる。したがっ
て、スタブＳ３の位置における初期のサセプタンスＢｏ
を求めておく必要がある（ステップＦ）。

ここでは、このときのコンダクタンスＧを便宜上Ｇｏと
し、また座標ｒ’（ｕ、ｊｖ）をｒ’（ｕｏ。

ｊ　ｖｏ）−（Ｇｏ、ｊ　Ｂｏ）とする。

（５）サセプタンスＢｏが求められると、スタブＳ２．
Ｓ３の挿入長に対応するサセプタンスＢ２．Ｂ３を以下
のように求める。

まず、第６図に示すように、Ｇ−Ｇｂの円の原点Ｏに対
して対称な円（Ｇ’−Ｇｂの円）とＧ−Ｇｏの円との交
点の座標（ｕ２．ｊｖ２）を求め（ステップＧ）、つぎ
にこの座標（ｕ２．ｊｖ２）から　〈７）式によって、
サセプタンスＢ２’を求め（ステップＨ）、つづいてサ
セプタンスＢ２’から初期のサセプタンスＢｏを差し引
いて、スタブＳ３の挿入長に対応するサセプタンスＢ３
　　（−８２’　−Ｂｏ）を求める（ステップＩ）。

（６）さらに、サセプタンスＢ２’を第７図に示すよう
に、スタブの間隔λｇ／４−１８０°回転させた位置、
すなわちスタブＳ２の位置におけるサセプタンスＢ２’
に変換しくステップＪ）チューニング目標値のサセプタ
ンスＢｂからサセプタンスＢ２’を差し引いて、スタブ
Ｓ２の挿入長に対応するサセプタンスＢ２　　（−Ｂｂ
−８２”）を求める（ステップＫ）。

（７）サセプタンスＢ２．Ｂ３が求められると、スタブ
Ｓ　２．Ｓ　３を以下のように駆動する。

スタブの挿入長りに対するサセプタンスＢを予め測定す
ることにより、ＬとＢとは第８図に示す関係になるので
、あるサセプタンスＢに対するスタブの挿入長りが求ま
る。したがって、サセプタンスＢ２．Ｂ３に対する各々
のスタブの挿入長Ｌ２゜Ｌ３を計算して求め（ステップ
Ｌ）、スタブＳ２゜Ｓ３を第９図に示すように、各々Ｌ
２．Ｌ３に駆動することにより、チューニング目標値に
対するチューニングが完了する（ステップＭ）。

ところが、実際は、スタブが動き始めると同時に、所望
の挿入長りになるまで、負荷に供給されるパワーが徐々
に増加して、負荷インピーダンスが変化するために、例
えば第１５図に示すｅ点での負荷インピーダンス、すな
わち最初に求めた初期のコンダクタンスＧｏ及びサセプ
タンスＢｏが、次のサンプリングで求められるコンダク
タンスＧ及びサセプタンスＢとに差が出るために、第６
図に示すチューニング目標値Ｇａ、Ｂａに対してずれが
生じる。

したがって、サンプリング毎に定在波検出器の出力が絶
えず変化するために、上述したステップＣからステップ
Ｍまでを繰り返す必要があり、この繰り返しを行うこと
によって最終的にチューニング目標値に達して、チュー
ニングが完了し、第９図の斜線で示す部分がチューニン
グ可能領域Ｘとなる。

（８）前述したステップＥにおいて、スタブＳＩ。

Ｂ２によるチューニング可能領域Ｙにあるときは、Γ，
θから求められるスタブｓ３の位置における初期のサセ
プタンスＢｏを第１ｏ図に示すように、スタブの間隔λ
ｇ／４−１８０”回転させた位置、すなわち第２の基準
とするスタブｓ２の位置における初期のサセプタンスＢ
ｏ’　（Ｇｏ’　、ｊＢｏ’　）を求める（ステップＮ
）。

（９）サセプタンスＢｏ′が求められると、スタブＳｌ
、Ｓ２の挿入長に対応るするセブタンスＢｌ。

Ｂ２を以下のように求める。

まず、第１１図に示すように、　Ｇ＝Ｇｏ’の円とＧ＝
Ｇａの円の原点０に対して対称な円との交点の座標（ｕ
ｌ、ｊｖｌ）を求め（ステップｏ）、つぎにこの座標（
ｕｌ、ｊｖｌ）から　（７）式によって、サセプタンス
Ｂｌ’を求め（ステップＰ）、つづいてサセプタンスＢ
ｌ’から初期のサセプタンスＢｏ′を差し引いて、スタ
ブ２の挿入長に対応するサセプタンスＢ２　　（−Ｂｌ
’　−Ｂｏ’　）を求める（ステップＱ）。

（１０）さらに、サセプタンスＢｌ’を第１２図に示す
ように、スタブの間隔λに／４−　１８０”回転させた
位置、すなわちスタブＳｌにおけるサセプタンスＢｌ’
に変換しくステップＲ）、チューニング目標値のサセプ
タンスＢａからサセプタンスＢｌ’を差し引いてスタブ
８１の挿入長に対応するサセプタンスＢｌ　　（＝Ｂａ
−Ｂｌ　’　）を求める（ステップＳ）。

（１１）サセプタンスＢｌ、Ｂ２が求められると、スタ
ブＳ１．Ｂ２を以下のように駆動する。

前述したステップＬと同様に、サセプタンスＢ１、Ｂ２
に対する各々のスタブの挿入長Ｌ１．Ｌ２を計算して求
め（ステップＴ）、スタブＳｌ、Ｓ２を第１３図に示す
ように、各々Ｌ１．Ｌ２に駆動することによりチューニ
ング目標値に対するチューニングが完了しくステップＵ
）、斜線で示す部分がチューニング可能領域Ｙとなる。

なお、チューニング目標値の設定については、個々の条
件におけるプラズマ負荷の不連続点を測定し、この点を
避けて、かつ整合点に最も近いｒ。

θを入力すればよい。また、以上の説明では、定在波検
出器の間隔を平均管内波長λｇの１／６としたが、λｇ
　／　６の整数倍（但し、λｇ　／　２の整数倍を除く
。）を満足すればよい。例えばλｇ／３とすれば、前述
した（１）〜（３〉式は以下のようになる。

２ ａ　　２＝Γ′　　　＋ｄ２−２ｒ’　　ｄＸｃｏｓ（
π−θ） ２ ｂ　　２＝Γ′　　　＋ｄ２−２ｒ’　　ｄＸｃｏｓ（
π−θ＋　８／：１（ｒ） ２ ｃ　　２＝Γ′　　　＋ｄ２−２ｒ’　　ｄＸｃｏｓ（
ｒ−θ＋４／：（ｒ） また、検出器６ａとスタブＳ３との間隔は任意の値であ
ってもよく、そのときの偏角θ′はλｇ／２−２πから
簡単に求められるので、検出器の間隔、スタブの間隔及
び検出器とスタブとの間隔の仕様変更に対して、ソフト
の１部変更により容易に対応できる。

第２の実施例は、本発明の請求項１及び３に対応する。

第１４図は、本発明の方法を実施する自動チューニング
装置の第２の実施例を示す概略構成図である。図におい
て、２個のスタブ３ａ、３ｂを導波管１の広辺中央に置
き使用周波数帯のほぼ中心で、管内波長の（１／４）と
なる距離を隔てて配置し、方のスタブの挿入長が最大の
ときに、他方の挿入長はゼロとなり、その中間では、一
方の増加が他方の減少となるように、差動的に連続して
変化させる複合スタブの一組を示しており、このような
複合スタブを２組３ａ、３ｂ及び３ｄ、３Ｃ％平均管内
波長の（１／８）隔てて配置している。２ａ〜２ｅは５
本のアンテナからなる定在波検出器であって、それぞれ
導波管広辺の中央に、平均管内波長の（１／８）の距離
に配置されている。このとき導波管入力電力に相当する
検出電圧振幅をＶｉとし、中央のアンテナ２Ｃから負荷
を見た反射係数をｒとする。今、周波数変化による誤差
を無視すると、各アンテナの出力電圧は次式のようにな
る。

Ｖｅ−ｋｌ　Ｖｔｌ　２（１＋Ｉ　ｒ’　ｌ　２−２　
ｌ　ｒ’　ｌ　ｃｏｓ（θ−π）〕Ｖｄ−ｋｌ　Ｖｔｌ
　２　　ｃ＋＋＋　ｒ’　ｌ　２−２１　　Ｉ’　　ｌ
　ｃｏｓ（θ−π／２））Ｖｃ＝ｋｌ　Ｖｔ　ｌ　２（
１＋ｌ　　ｒ’　　ｌ　２−２１　　ｒ’　　Ｉ　ｃｏ
ｓ　　θ〕Ｖｂ−ｋｌ　Ｖｔ　＋　２　　（１＋ｌ　　
ｒ　　ｌ　２−２　ｌ　　ｒ’　　Ｉ　ｃｏｓ（θ＋　
π／２）〕Ｖａ−ｋｌ　Ｖｔｌ　２　［１＋ｌ　　ｒ’
　　ｌ　２−２　Ｉ　　ｒ’　　ｌ　ｃｏｓ（θ＋　π
）〕今、差動増幅器１０ａの入力端にアンテナ２ｂ。

２ｄの出力を加えて、その差電圧出力をとると、ＶＡ＝
Ｖｂ−Ｖｄ−４ｋ　ｌ　Ｖｔ　ｌ　２Ｉ　ｒ　ｌ　ｓｉ
ｎ　Ｅｌとなり、この出力Ｖ＾と第１のチューニング目
標値設定器Ａの出力Ｓａとを差動増幅器１１ａに入力す
る。また、アンテナ２ｅ、２ａの出力電圧の和の（１／
２）と、アンテナ２ｃの出力電圧の差を、差動増幅器１
０ｂで求めると、 ＶＢ−１々（Ｖｅ＋Ｖａ）−Ｖｃ−４ｋ　ｌ　Ｖｔ　ｌ
　２１　ｒ’　Ｉ　ｃｏｓθとなり、この出力と第２の
チューニング目標値設定器Ｂの出力ｓｂとを差動増幅器
１１ｂに入力する。

なお、ＶＡとＶＢとは直交しているので、差動増幅器１
１ａ、　ｌｌｂの出力同士も直交しているので、これら
の出力を電力増幅器１２ａ　、　１２ｂに加え、それら
の出力でスタブ駆動用モータＭｌ、Ｍ２を回転させ、そ
れぞれ複合スタブ３ａ、３ｂ及び３ｃ。

３ｄを調整させると、差動増幅器１１ａ、　ｌｌｂが共
に零になった所で、負荷インピーダンスの不連続点を避
け、かつ最も整合点に近い点に自動チューニングされる
。

第３の実施例は、本発明の請求項１及び３に対応する。

第１５図は、本発明の方法を実施する自動チューニング
装置の第３の実施例を示す概略構成図である。図におい
て、電源側から入射された進行波電力成分は、方向性結
合器１３で抽出され、この出力は信号分割回路１５で二
分され、それぞれ合成検波器１７ａ、　１７ｂに印加さ
れる。

一方、負荷から反射されて来た反射波成分は、方向性結
合器１４で抽出され、この出力は９０度成分発生器１６
によって、同相と９０度位相差を有する三信号に分割さ
れ、合成検波器１７ａ、　１７ｂの他の入力端子に加え
られている。この合成検波器は両端子入力の和と差の電
圧を二乗検波して合成するもので、一方の合成検波器の
出力電圧は ＶＡ＝　４ｋｌａ　Ｒｌ　ｒ’　１ｃｏｓθとなり、こ
の出力ＶＡと第１のチューニング目標値設定器Ａの出力
Ｓａとを差動増幅器１８ａに入力する。

また、他方の合成検波器の出力電圧は、入力信号の一方
が９０度の位相差を持つためにＶＢ−４ｋｌａ　１２１
　ｒ　ｌ５ｉｎθとなり、この出力ＶＢと第２のチュー
ニング目標値設定器Ｂの出力ｓｂとを差動増幅器１８ｂ
に入力する。この差動増幅器１８ａ、　１８ｂの出力同
士は、第２の実施例と同様に直交しているので、これら
の出力を電力増幅器１９ａ、　１９ｂに加え、それらの
出力でスタブ駆動用モータＭ　１．Ｍ　２を回転させ、
それぞれ複合スタブ３ａ、３ｂ及び３ｃ、３ｄを調整さ
せると、差動増幅器１８ａ　、　１８ｂが共に零になっ
た所で、負荷インピーダンスの不連続点を避け、かつ最
も整合点に近い点に自動チューニングされる。

なお、第２及び第３の実施例でのチューニング目標値の
設定については、個々の条件におけるプラズマ負荷の不
連続点を測定し、この点を避けて、かつ整合点に最も近
いｒ　、ｓＩｎθまたはｒ’　、ｃｏｓθを入力すれば
よい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、負荷インピーダンスの
不連続点を避け、かつ少なくとも整合点に最も近い定在
波状態を与える定数を設定したチューニング目標値にチ
ューニングさせることによって、特にプラズマ負荷のよ
うな非線形負荷に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する自動チューニング装置
の第１の実施例を示す概略構成図、第２図は本発明に基
づく一動作例を示すフローチャート、第３図は電圧定在
波分布を示す波形図、第４図は電圧定在波振幅ａ、ｂ、
ｃを示すベクトル図、第５図はスタブＳ３の位置におけ
る初期のサセプタンスＢｏを通る円を示すスミス線図、
第６図はＧ’　−Ｇｂの円とＧ−Ｇｏの円との交点から
サセプタンスＢ３の求め方を示すスミス線図、第７図は
スタブＳ２の位置におけるサセプタンスＢ２’に変換及
びチューニング目標値を１８０”位相変換することを示
すスミス線図、第８図はサセプタンスＢとスタブの挿入
長りとの関係を示す線図、第９図はスタブＳ２．Ｓ３の
軌跡及びそのチューニング可能領域Ｘを示すスミス線図
、第１Ｏ図はスタブＳ２の位置における初期のサセプタ
ンスＢｏ’に変換することを示すスミス線図、第１１図
はＧ′−Ｇａの円とＧ−Ｇｏ’の円との交点からサセプ
タンスＢ２の求め方を示すスミス線図、第１２図はスタ
ブＳｌにおけるサセプタンスＢｌ’に変換することを示
すスミス線図、第１３図はスタブＳ１．Ｓ２の軌跡及び
そのチューニング可能領域Ｙを示すスミス線図、第１４
図及び第１５図はそれぞれ本発明の方法を実施する自動
チューニング装置の第２及び第３の実施例を示す概略構
成図、第１６図は従来のスタブによる自動整合装置を示
す概略構成図、第１７図はプラズマ負荷のインピーダン
ス変化を示す線図である。 １・・・導波管、２　ａ　〜２　ｅ、　６　ａ　〜６　
ｃ一定在波検出器、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ−・・複合
スタブ、７、・・チューニング用制御装置、１３．１４
・・・方向性結合器、Ａ・・・第１のチューニング目標
値設定器、Ｂ・・・第２のチューニング目標値設定器、
Ｍｌ　−Ｍ３・・・スタブ駆動用モータ、Ｓ１〜Ｓ３・
・・スタブ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．マイクロ波回路のマイクロ波電源と負荷との間で検
   出される進行波と反射波との両者または定在波から得た
   信号により、スタブを駆動してインピーダンス整合を行
   う自動チューニング方法において、プラズマ負荷に発生
   する負荷インピーダンスの不連続点を避け、かつ少なく
   とも整合点に最も近い進行波と反射波との両者または定
   在波状態を与える定数を設定したチューニング目標値に
   チューニングさせる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。
2. ２．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、マイクロ波を通過させる導波管１と、前記
   導波管１の長手方向に平均管内波長λｇの１／６の間隔
   で順次に配置した３つの定在波検出器６ａ，６ｂ，６ｃ
   と、前記定在波検出器と異なる位置に平均管内波長λｇ
   の１／４，１／６，１／８のいずれかの間隔で順次に配
   置した３つのスタブＳ１，Ｓ２，Ｓ３と、前記スタブＳ
   １〜Ｓ３を駆動するスタブ駆動用モータＭ１，Ｍ２，Ｍ
   ３と、前記検出器６ａ〜６ｃで検出される各々の電圧定
   在波振幅ａ，ｂ，ｃを入力として、基準とする前記定在
   波検出器６ａの位置Ｐａにおける入射電圧振幅をｄとし
   、見掛けの反射係数をΓ′（＝ｄ×反射係数Γ）とし、
   前記導波管の任意の位置Ｐｏで電圧定在波振幅ｐとなる
   位相と前記位置Ｐａで電圧定在波振幅ａとなる位相との
   偏角をθとしたときに、 ａ＾２＝Γ′＾２＋ｄ＾２−２Γ′ｄ ×ｃｏｓ（π−θ） ｂ＾２＝Γ′＾２＋ｄ＾２−２Γ′ｄ ×ｃｏｓ（π−θ＋４／３π） ｃ＾２−Γ′＾２＋ｄ＾２−２Γ′ｄ ×ｃｏｓ（π−θ＋２／３π） の連立方程式を演算して、偏角θ及び入射電圧振幅ｄ＝
   １とする反射係数Γを求め、さらにこのときのΓ，θか
   らコンダクタンスＧ及びサセプタンスＢを求め、予め定
   めた任意の反射係数Γａ及び偏角θａを与えたときに求
   められるコンダクタンスＧａ及びサセプタンスＢａをチ
   ューニング目標値とし、前記コンダクタンスＧ及びサセ
   プタンスＢをコンダクタンスＧａ及びサセプタンスＢａ
   に変化させるのに必要な各スタブＳ１〜Ｓ３の位置での
   サセプタンスＢ１〜Ｂ３を求めて、その各々のサセプタ
   ンスＢ１〜Ｂ３を得るのに必要なスタブＳ１〜Ｓ３の各
   々の挿入長Ｌ１〜Ｌ３を求め、各々のスタブをＬ１〜Ｌ
   ３だけ挿入するための信号を前記スタブを駆動するスタ
   ブ駆動用モータに入力し、そのときに変化する前記検出
   器の６ａ〜６ｃの出力信号をフィードバックするチュー
   ニング用制御装置とを備えた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。
3. ３．マイクロ波電源と負荷との間に定在波検出器または
   方向性結合器及びスタブを置き、検出した進行波成分及
   び反射波成分の強度及びその位相差に基づき、負荷の反
   射係数｜Γ｜とその正弦ｓｉｎθ及び余弦ｃｏｓθとの
   積に比例した第１及び第２の演算出力を得て、これによ
   りスタブを駆動して負荷の整合を行うプラズマ発生用マ
   イクロ波回路の自動チューニング装置において、予め定
   めた任意の反射係数｜Γ｜，正弦ｓｉｎθを設定する第
   １のチューニング目標値設定器と、任意の反射係数｜Γ
   ｜，余弦ｃｏｓθを設定する第２のチューニング目標値
   設定器とを設け、導波管１の長手方向に平均管内波長の
   １／４の間隔で２個のスタブを立て、一方と他方とを作
   動的に連動させ、かつこの複合スタブを２組、平均管内
   波長の１／８の間隔で配置し、第１の演算出力と第１の
   チューニング目標値設定器出力との差出力及び第２の演
   算出力と第２のチューニング目標値設定器出力との差出
   力により、第１及び第２の複合スタブを駆動してチュー
   ニング目標値にチューニングさせ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。