微波输出装置及等离子体处理装置的制作方法

文档序号:17816947发布日期:2019-06-05 21:50
微波输出装置及等离子体处理装置的制作方法

本发明的实施方式涉及一种微波输出装置及等离子体处理装置。



背景技术:

在半导体器件等电子器件的制造中利用等离子体处理装置。等离子体处理装置中有电容耦合型的等离子体处理装置、感应耦合型的等离子体处理装置等各种类型的等离子体处理装置,但已经在利用使用微波使气体激发类型的等离子体处理装置。

通常,在等离子体处理装置中,使用输出单频微波的微波输出装置,但也存在如专利文献1所记载,使用输出具有带宽微波的微波输出装置的情况。

以往技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2012-109080号公报



技术实现要素:

发明要解决的技术课题

微波输出装置具有微波产生部及输出部。微波由微波产生部产生,且在波导管传播之后,自输出部输出。在等离子体处理装置的该输出部耦合有负载。因此,为了使等离子体处理装置的腔室主体内产生的等离子体稳定,有必要适当地设定输出部中的微波的功率。因此,测定输出部中的微波的功率,尤其是测定行进波的功率较为重要。

为了测定行进波的功率,微波输出装置中,一般而言在微波产生部与输出部之间设置方向性耦合器来求出自该方向性耦合器输出的行进波的一部分的功率的测定值。然而,输出部中的行进波的功率与基于自方向性耦合器输出的行进波的一部分求出的行进波的功率的测定值之间有可能产生误差。

因此,有必要减少输出部中的行进波的功率与基于自方向性耦合器输出的行进波的一部分求出的行进波的功率的测定值之间的误差。

用于解决技术课题的手段

在一方式中提供一种微波输出装置。微波输出装置具备微波产生部、输出部、第1方向性耦合器及第1测定部。微波产生部构成为产生具有分别与自控制器指示的设定频率、设定功率、及设定带宽对应的频率、功率及带宽的微波。从微波产生部传播的微波自输出部输出。第1方向性耦合器以将自微波产生部传播至输出部的行进波的一部分输出的方式构成。第1测定部以基于自第1方向性耦合器输出的行进波的一部分确定表示输出部中的行进波的功率的第1测定值的方式构成。第1测定部具有第1检波部、第1A/D转换器及第1处理部。第1检波部以使用二极管检波,产生与来自第1方向性耦合器的行进波的一部分的功率对应的模拟信号的方式构成。第1A/D转换器将由第1检波部产生的模拟信号转换为数字值。第1处理部构成为自为了将由第1A/D转换器产生的数字值校正为输出部中的行进波的功率而预先设定的多个第1校正系数,选择与由控制器指示的设定频率、设定功率、及设定带宽建立对应的一个以上的第1校正系数,并将所选择的一个以上的第1校正系数与通过第1A/D转换器所产生的数字值相乘,由此确定第1测定值。

通过利用第1A/D转换器将由第1检波部产生的模拟信号进行转换所得的数字值,相对于输出部中的行进波的功率具有误差。该误差相对于微波的设定频率、设定功率及设定带宽具有相关性。在上述实施方式的微波输出装置中,为了能够选择用于使依存在设定频率、设定功率及设定带宽的上述误差减少的一个以上的第1校正系数,而预先准备有多个第1校正系数。在该微波输出装置中,自该多个第1校正系数选择与由控制器指示的设定频率、设定功率及设定带宽建立对应的一个以上的第1校正系数,并将该一个以上的第1校正系数与由第1A/D转换器产生的数字值相乘,由此求出第1测定值。因此,减少输出部中的行进波的功率与基于自第1方向性耦合器输出的行进波的一部分求出的第1测定值之间的误差。

在一实施方式中,多个第1校正系数包含分别与多个设定频率建立对应的多个第1系数、分别与多个设定功率建立对应的多个第2系数、及分别与多个设定带宽建立对应的多个第3系数。第1处理部构成为将多个第1系数中与由控制器指示的设定频率建立对应的第1系数、多个第2系数中与由控制器指定的设定功率建立对应的第2系数、及多个第3系数中与由控制器指定的设定带宽建立对应的第3系数作为一个以上的第1校正系数,与由第1A/D转换器产生的数字值相乘,由此确定第1测定值。在该实施方式中,多个第1校正系数的个数成为能够作为设定频率进行指定的频率的个数、能够作为设定功率进行指定的功率的个数、及能够作为设定带宽进行指定的带宽的个数之和。因此,根据该实施方式,与准备能够作为设定频率进行指定的频率的个数、能够作为设定功率进行指定的功率的个数、及能够作为设定带宽进行指定的带宽的个数的乘积的个数量的第1校正系数的情况相比,多个第1校正系数的个数变少。

在一实施方式中,微波输出装置还具备第2方向性耦合器及第2测定部。第2方向性耦合器以将返回至输出部的反射波的一部分输出的方式构成。第2测定部以基于自第2方向性耦合器输出的反射波的一部分,确定表示输出部中的反射波的功率的第2测定值的方式构成。第2测定部具备第2检波部、第2A/D转换器及第2处理部。第2检波部以使用二极管检波产生与反射波的一部分的功率对应的模拟信号的方式构成。第2A/D转换器以将通过第2检波部产生的模拟信号转换为数字值的方式构成。第2处理部构成为自为了将由第2A/D转换器产生的数字值校正为输出部中的反射波的功率而预先设定的多个第2校正系数,选择与由控制器指示的设定频率、设定功率、及设定带宽建立对应的一个以上的第2校正系数,且将所选择的一个以上的第2校正系数与通过第2A/D转换器而产生的数字值相乘,由此确定第2测定值。

通过利用第2A/D转换器将由第2检波部产生的模拟信号进行转换所得的数字值,相对于输出部中的反射波的功率具有误差。该误差相对于微波的设定频率、设定功率及设定带宽具有相关性。在上述实施方式的微波输出装置中,为了能够选择用于使依存在设定频率、设定功率及设定带宽的上述误差减少的一个以上的第2校正系数,而预先准备有多个第2校正系数。在该微波输出装置中,自该多个第2校正系数,选择与由控制器指示的设定频率、设定功率及设定带宽建立对应的一个以上的第2校正系数,且将该一个以上的第2校正系数与由第2A/D转换器产生的数字值相乘,由此求出第2测定值。因此,减少输出部中的反射波的功率与基于自第2方向性耦合器输出的反射波的一部分所求出的第2测定值之间的误差。

在一实施方式中,多个第2校正系数包含分别与多个设定频率建立对应的多个第4系数、分别与多个设定功率建立对应的多个第5系数、及分别与多个设定带宽建立对应的多个第6系数。第2处理部构成为将多个第4系数中与由控制器指示的设定频率建立对应的第4系数、多个第5系数中与由控制器指定的设定功率建立对应的第5系数、及多个第6系数中与由控制器指定的设定带宽建立对应的第6系数作为一个以上的第2校正系数,与由第2A/D转换器产生的数字值相乘,由此确定第2测定值。在该实施方式中,多个第2校正系数的个数成为多个设定频率的个数、多个设定功率的个数、及多个带宽的个数之和。因此,根据本实施方式,与准备多个设定频率的个数、多个设定功率的个数、及多个带宽的个数的乘积的个数量的第2校正系数的情况相比,多个第2校正系数的个数变少。

在另一方式中,提供一种微波输出装置。微波输出装置具备微波产生部、输出部、第1方向性耦合器及第1测定部。微波产生部构成为产生具有分别与由控制器指示的设定频率、设定功率及设定带宽对应的中心频率、功率及带宽的微波。从微波产生部传播的微波自输出部输出。第1方向性耦合器以将自微波产生部传播至输出部的行进波的一部分输出的方式构成。第1测定部以基于自第1方向性耦合器的行进波的一部分,确定表示输出部中的行进波的功率的第1测定值的方式构成。第1测定部具有第1光谱分析部及第1处理部。第1光谱分析部通过光谱分析而求出分别表示行进波的一部分中所包含的多个频率成分的功率的多个数字值的方式构成。第1处理部构成为求出将为了将由第1光谱分析部求出的多个数字值分别校正为输出部中的行进波的多个频率成分的功率而预先设定的多个第1校正系数,分别与该多个数字值相乘而获得的多个乘积的均方根,由此确定第1测定值。

在上述另一方式所涉及的微波输出装置中,将通过第1光谱分析部中的光谱分析而获得的多个数字值分别与多个第1校正系数相乘。由此,获得相对于输出部中所得的行进波的多个频率成分的功率使误差减少的多个乘积。然后,通过求出该多个乘积的均方根来确定第1测定值,减少输出部中的行进波的功率与基于自第1方向性耦合器输出的行进波的一部分求出的第1测定值之间的误差。

在一实施方式中,微波输出装置还具备第2方向性耦合器及第2测定部。第2方向性耦合器以将返回至输出部的反射波的一部分输出的方式构成。第2测定部以基于自第2方向性耦合器输出的反射波的一部分,确定表示输出部中的反射波的功率的第2测定值的方式构成。第2测定部具有第2光谱分析部及第2处理部。第2光谱分析部构成为通过光谱分析而求出分别表示反射波的一部分中所包含的多个频率成分的功率的多个数字值。第2处理部构成为求出将为了将由第2光谱分析部求出的多个数字值分别校正为输出部中的反射波的多个频率成分的功率而预先设定的多个第2校正系数分别与该多个数字值相乘而获得的多个乘积的均方根,由此确定第2测定值。

在上述实施方式中,将第2光谱分析部中通过光谱分析而获得的数字值分别与多个第2校正系数相乘。由此,获得相对于输出部中获得的反射波的一个以上的频率成分的功率使误差减少的多个乘积。然后,通过求出该多个乘积的均方根来确定第2测定值,减少输出部中的反射波的功率与基于自第2方向性耦合器输出的反射波的一部分求出的第2测定值之间的误差。

进而另一方式中,提供一种微波输出装置。微波输出装置具备微波产生部、输出部、第1方向性耦合器及第1测定部。微波产生部构成为产生具有分别与由控制器指示的设定频率、设定功率、及设定带宽对应的中心频率、功率及带宽的微波。从微波产生部传播的微波自输出部输出。第1方向性耦合器以将自微波产生部传播至输出部的行进波的一部分输出的方式构成。第1测定部以自第1方向性耦合器基于行进波的一部分,确定表示输出部中的行进波的功率的第1测定值的方式构成。第1测定部具有第1光谱分析部及第1处理部。第1光谱分析部通过光谱分析而求出分别表示行进波的一部分中的多个频率成分的功率的多个数字值。第1处理部构成为通过求出由第1光谱分析部求出的多个数字值的均方根与预先设定的第1校正系数的乘积来确定第1测定值。

在上述另一方式所涉及的微波输出装置中,预先准备有用于将上述均方根校正为输出部中的行进波的功率的第1校正系数。通过该第1校正系数与均方根的乘法运算来确定第1测定值。因此,减少输出部中的行进波的功率与基于自第1方向性耦合器输出的行进波的一部分求出的第1测定值之间的误差。

在一实施方式中,微波输出装置还具备第2方向性耦合器及第2测定部。第2方向性耦合器以将返回至输出部的反射波的一部分输出的方式构成。第2测定部以基于自第2方向性耦合器输出的反射波的一部分,确定表示输出部中的反射波的功率的第2测定值的方式构成。第2测定部具有第2光谱分析部及第2处理部。第2光谱分析部构成为通过光谱分析而求出分别表示反射波的一部分中的多个频率成分的功率的多个数字值。第2处理部构成为通过求出由第2光谱分析部求出的多个数字值的均方根与预先设定的第2校正系数的乘积来确定第2测定值。在该微波输出装置中,预先准备有用于将上述均方根校正为输出部中的反射波的功率的第2校正系数。通过该第2校正系数与均方根的乘法运算来确定第2测定值。因此,减少输出部中的反射波的功率与基于自第2方向性耦合器输出的反射波的一部分求出的第2测定值之间的误差。

在一实施方式中,微波产生部具有以使第1测定值与第2测定值之差接近由控制器指定的设定功率的方式,调整该微波产生部产生的微波功率的功率控制部。在该实施方式中,使对耦合于微波输出装置的输出部的负载所供给的微波的负载功率接近设定功率。

进而在另一方式中,提供一种等离子体处理装置。等离子体处理装置具备腔室主体及微波输出装置。微波输出装置以输出用于使被供给至腔室主体内的气体激发的微波的方式构成。该微波输出装置是上述多个方式及多个实施方式中的任一微波输出装置。

发明效果

如以上所说明,能够减少微波输出装置的输出部中的行进波的功率与基于自方向性耦合器输出的行进波的一部分求出的行进波的功率的测定值之间的误差。

附图说明

图1是表示一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。

图2是表示第1例的微波输出装置的图。

图3是说明波形产生部中的微波的产生原理的图。

图4是表示第2例的微波输出装置的图。

图5是表示第3例的微波输出装置的图。

图6是表示第1例的第1测定部的图。

图7是表示第1例的第2测定部的图。

图8是表示包含准备多个第1校正系数时的微波输出装置的系统的结构的图。

图9是准备多个第1校正系数kf(F,P,W)的方法的流程图。

图10是表示包含准备多个第2校正系数时的微波输出装置的系统的结构的图。

图11是准备多个第2校正系数kr(F,P,W)的方法的流程图。

图12是准备多个第1系数k1f(F)、多个第2系数k2f(P)及多个第3系数k3f(W)作为多个第1校正系数的方法的流程图。

图13是准备多个第4系数k1r(F)、多个第5系数k2r(P)及多个第6系数k3r(W)作为多个第2校正系数的方法的流程图。

图14是表示第2例的第1测定部的图。

图15是表示第2例的第2测定部的图。

图16是准备多个第1校正系数ksf(F)的方法的流程图。

图17是准备多个第2校正系数ksr(F)的方法的流程图。

图18是准备第1校正系数Kf的方法的流程图。

图19是准备第2校正系数Kr的方法的流程图。

具体实施方式

以下,参考附图对各种实施方式详细地进行说明。并且,在各附图中,对相同或相符的部分标注相同的符号。

图1是表示一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。图1所示的等离子体处理装置1具备腔室主体12及微波输出装置16。等离子体处理装置1可以进一步具备工作台14、天线18及电介质窗20。

腔室主体12对其内部提供处理空间S。腔室主体12具有侧壁12a及底部12b。侧壁12a形成为大致筒形状。该侧壁12a的中心轴线与沿着铅垂方向延伸的轴线Z大致一致。底部12b设置于侧壁12a的下端侧。在底部12b设置有排气用的排气孔12h。并且,侧壁12a的上端部开口。

在侧壁12a的上端部上设置有电介质窗20。该电介质窗20具有与处理空间S对置的下表面20a。电介质窗20关闭侧壁12a的上端部的开口。O型环19介于该电介质窗20与侧壁12a的上端部之间。通过该O型环19,而使腔室主体12的密封变得更可靠。

工作台14收容于处理空间S内。工作台14以在铅垂方向上与电介质窗20相面对的方式设置。并且,工作台14以夹着处理空间S的方式设置于电介质窗20与该工作台14之间。该工作台14以支撑载置在其上的被加工物WP(例如,晶圆)的方式构成。

在一实施方式中,工作台14包含基座14a及静电吸盘14c。基座14a具有大致圆盘形状,且由铝等导电性的材料形成。基座14a的中心轴线与轴线Z大致一致。该基座14a是由筒状支撑部48支撑。筒状支撑部48由绝缘性的材料形成,且自底部12b向垂直上方延伸。在筒状支撑部48的外周设置有导电性的筒状支撑部50。筒状支撑部50沿着筒状支撑部48的外周自腔室主体12的底部12b向垂直上方延伸。在该筒状支撑部50与侧壁12a之间形成有环状的排气通道51。

在排气通道51的上部设置有挡板52。挡板52具有环形状。在挡板52形成有板厚方向上贯穿该挡板52的多个贯穿孔。在该挡板52的下方设置有上述排气孔12h。在排气孔12h经由排气管54连接有排气装置56。排气装置56具有自动调节阀(APC:Automatic Pressure Control valve)、及涡轮分子泵等真空泵。能够通过该排气装置56,而将处理空间S减压至所期望的真空度。

基座14a兼做高频电极。基座14a经由供电棒62及匹配单元60电连接有RF偏压用的高频电源58。高频电源58将适于在控制引入至被加工物WP的离子的能量的固定的频率,例如13.65MHz的高频(以下适当称为“偏压用高频”)以设定的功率进行输出。匹配单元60收容有匹配器,该匹配器是用于在高频电源58侧的阻抗与主要为电极、等离子体、腔室主体12等负载侧的阻抗之间获取匹配。在该匹配器中包含自偏压生成用的阻隔电容器。

在基座14a的上表面设置有静电吸盘14c。静电吸盘14c以静电引力保持被加工物WP。静电吸盘14c包含电极14d、绝缘膜14e及绝缘膜14f,且具有大致圆盘形状。静电吸盘14c的中心轴线与轴线Z大致一致。该静电吸盘14c的电极14d由导电膜构成,且设置在绝缘膜14e与绝缘膜14f之间。电极14d经由开关66及包覆线68电连接有直流电源64。静电吸盘14c能够通过因自直流电源64施加的直流电压所产生的静电引力,以将被加工物WP吸附在该静电吸盘14c,从而保持该被加工物WP。并且,在基座14a上设置有聚焦环14b。聚焦环14b以包围被加工物WP及静电吸盘14c的方式配置。

在基座14a的内部设置有制冷剂室14g。制冷剂室14g例如形成为以轴线Z为中心延伸。来自冷却单元的制冷剂经由配管70而供给至该制冷剂室14g。供给至制冷剂室14g的制冷剂经由配管72返回至冷却单元。通过利用冷却单元控制该制冷剂的温度来控制静电吸盘14c的温度,进而控制被加工物WP的温度。

并且,在工作台14形成有气体供给管路74。该气体供给管路74为了将传热气体、例如氦气供给至静电吸盘14c的上表面与被加工物WP的背面之间而设置。

微波输出装置16将用于激发对腔室主体12内供给的处理气体的微波输出。微波输出装置16以将微波的频率、功率及带宽可变地调整的方式构成。微波输出装置16例如能够通过将微波的带宽设定成大致为0而产生单频的微波。并且,微波输出装置16能够产生具有其中具备多个频率成分的带宽的微波。这些多个频率成分的功率可以是相同的功率,也可以是仅带内的中心频率成分具有较其他频率成分的功率更大的功率。在一例中,微波输出装置16能够在0W~5000W的范围内调整微波的功率,且能够在2400MHz~2500MHz的范围内调整微波的频率或中心频率,能够在0MHz~100MHz的范围内调整微波的带宽。并且,微波输出装置16能够在0~25kHz的范围内调整带内的微波的多个频率成分的频率的间距(载波间距)。

等离子体处理装置1还具备波导管21、调谐器26、模式转换器27及同轴波导管28。微波输出装置16的输出部连接于波导管21的一端。波导管21的另一端连接于模式转换器27。波导管21例如是矩形波导管。在波导管21上设置有调谐器26。调谐器26具有可动板26a及可动板26b。可动板26a及可动板26b各自以能够调整相对于波导管21的内部空间的突出量的方式构成。调谐器26通过调整可动板26a及可动板26b各自相对于基准位置的突出位置,而使微波输出装置16的阻抗与负载、例如腔室主体12的阻抗匹配。

模式转换器27将来自波导管21的微波的模式进行转换,将模式转换后的微波供给至同轴波导管28。同轴波导管28包含外侧导体28a及内侧导体28b。外侧导体28a具有大致圆筒形状,且其中心轴线与轴线Z大致一致。内侧导体28b具有大致圆筒形状,且在外侧导体28a的内侧延伸。内侧导体28b的中心轴线与轴线Z大致一致。该同轴波导管28将来自模式转换器27的微波传送至天线18。

天线18设置在与电介质窗20的下表面20a的相反的一侧的面20b上。天线18包含缝隙板30、电介质板32及冷却套34。

缝隙板30设置于电介质窗20的面20b上。该缝隙板30由具有导电性的金属形成,且具有大致圆盘形状。缝隙板30的中心轴线与轴线Z大致一致。在缝隙板30上形成有多个缝隙孔30a。多个缝隙孔30a在一例中构成多个缝隙孔对。多个缝隙孔对分别包含在相互交叉的方向延伸的大致长孔形状的二个缝隙孔30a。多个缝隙孔对沿着绕轴线Z的一个以上的同心圆排列。并且,在缝隙板30的中央部形成可供后述导管36通过的贯穿孔30d。

电介质板32设置于缝隙板30上。电介质板32由石英等电介质材料形成,且具有大致圆盘形状。该电介质板32的中心轴线与轴线Z大致一致。冷却套34设置于电介质板32上。电介质板32设置在冷却套34与缝隙板30之间。

冷却套34的表面具有导电性。在冷却套34的内部形成有流路34a。对该流路34a供给制冷剂。在冷却套34的上部表面电连接有外侧导体28a的下端。并且,内侧导体28b的下端通过形成于冷却套34及电介质板32的中央部分的孔而电连接于缝隙板30。

来自同轴波导管28的微波在电介质板32内传播,自缝隙板30的多个缝隙孔30a供给至电介质窗20。供给至电介质窗20的微波被导入处理空间S。

在同轴波导管28的内侧导体28b的内孔贯穿有导管36。并且,如上所述,在缝隙板30的中央部形成有可供导管36通过的贯穿孔30d。导管36通过内侧导体28b的内孔而延伸,且连接于气体供给系统38。

气体供给系统38将用于处理被加工物WP的处理气体供给至导管36。气体供给系统38可包含气体源38a、阀38b及流量控制器38c。气体源38a是处理气体的气体源。阀38b切换来自气体源38a的处理气体的供给及供给停止。流量控制器38c例如是质量流量控制器,且调整来自气体源38a的处理气体的流量。

等离子体处理装置1可以进一步具备喷射器41。喷射器41将来自导管36的气体供给至形成于电介质窗20的贯穿孔20h。供给至电介质窗20的贯穿孔20h的气体供给至处理空间S。然后,通过自电介质窗20导入至处理空间S的微波来激发该处理气体。由此,在处理空间S内生成等离子体,且通过来自这些离子体的离子及/或自由基等活性种来处理被加工物WP。

等离子体处理装置1还具备控制器100。控制器100总体控制等离子体处理装置1的各部分。控制器100可具备CPU等处理器、用户界面及存储部。

处理器通过执行存储于存储部的程序及工艺方案来总体控制微波输出装置16、工作台14、气体供给系统38及排气装置56等各部分。

用户界面包含工程管理者为了管理等离子体处理装置1而进行指令的输入操作等的键盘或触控面板、将等离子体处理装置1的运转状况等可视化地显示的显示器等。

在存储部保存有用于通过处理器的控制而实现利用等离子体处理装置1执行的各种处理的控制程序(软件)及包含处理条件数据等的工艺方案等。处理器根据需要,自存储部呼叫并执行来自用户界面的指示等各种控制程序。在这种处理器的控制下,在等离子体处理装置1中执行所期望的处理。

[微波输出装置16的结构例]

以下,对微波输出装置16的三个例子的详情进行说明。

[微波输出装置16的第1例]

图2是表示第1例的微波输出装置的图。微波输出装置16具有微波产生部16a、波导管16b、循环器16c、波导管16d、波导管16e、第1方向性耦合器16f、第1测定部16g、第2方向性耦合器16h、第2测定部16i及虚拟负载16j。

微波产生部16a具有波形产生部161、功率控制部162、衰减器163、放大器164、放大器165及模式转换器166。波形产生部161产生微波。波形产生部161连接于控制器100及功率控制部162。波形产生部161产生具有分别与由控制器100指定的设定频率、设定带宽、及设定间距对应的频率(或中心频率)、带宽、及载波间距的微波。并且,在控制器100经由功率控制部162指定带内的多个频率成分的功率的情况时,波形产生部161也可以产生分别具有反映由控制器100指定的多个频率成分的功率的功率且具备多个频率成分的微波。

图3是说明波形产生部中的微波的产生原理的图。波形产生部161例如具有PLL(Phase Locked Loop,锁相回路)振荡器,能够使基准频率与相位同步的微波振荡;及IQ数字调制器,连接于PLL振荡器。波形产生部161将PLL振荡器中进行振荡的微波的频率设定为由控制器100指定的设定频率。然后,波形产生部161使用IQ数字调制器,将来自PLL振荡器的微波、及与该来自PLL振荡器的微波具有90°相位差的微波进行调制。由此,波形产生部161产生在带内具有多个频率成分的微波、或单频的微波。

如图3所示,波形产生部161例如能够通过进行相对于N个复数数据符号的离散傅里叶逆变换产生连续信号,而产生具有多个频率成分的微波。该信号的产生方法可以为与数字电视广播等中使用的OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交分频分多址)调制方式相同的方法(例如,参考日本专利5320260号)。

在一例中,波形产生部161具有以预先数字化所得的符号串表示的波形数据。波形产生部161通过使波形数据量化,对量化所得的数据应用傅里叶逆变换而产生I数据及Q数据。然后,波形产生部161在各I数据及Q数据中应用D/A(Digital/Analog,数位/类比)转换,获得二个模拟信号。波形产生部161将这些模拟信号输入至仅使低频成分通过的LPF(低通滤波器)。波形产生部161将自LPF输出的二个模拟信号分别与来自PLL振荡器的微波、及与来自PLL振荡器的微波具有90°相位差的微波进行混合。然后,波形产生部161合成通过混合而产生的微波。由此,波形产生部161产生具有一个或多个频率成分的微波。

波形产生部161的输出连接于衰减器163。在衰减器163连接有功率控制部162。功率控制部162例如可以为处理器。功率控制部162以将具有与由控制器100指定的设定功率对应的功率的微波自微波输出装置16输出的方式,控制衰减器163中的微波的衰减率。衰减器163的输出经由放大器164及放大器165连接于模式转换器166。放大器164及放大器165将微波分别以规定的放大率放大。模式转换器166成为转换自放大器165输出的微波的模式。通过该模式转换器166中的模式转换而产生的微波作为微波产生部16a的输出微波输出。

微波产生部16a的输出连接于波导管16b的一端。波导管16b的另一端连接于循环器16c的第1端口261。循环器16c具有第1端口261、第2端口262及第3端口263。循环器16c以将输入至第1端口261的微波自第2端口262输出,且将输入至第2端口262的微波自第3端口263输出的方式构成。在循环器16c的第2端口262上连接有波导管16d的一端。波导管16d的另一端是微波输出装置16的输出部16t。

在循环器16c的第3端口263上连接有波导管16e的一端。波导管16e的另一端连接于虚拟负载16j。虚拟负载16j接收传播波导管16e的微波,且吸收该微波。虚拟负载16j例如将微波转换为热。

第1方向性耦合器16f以使自微波产生部16a输出且传播至输出部16t的微波(即行进波)的一部分分支,且将该行进波的一部分输出的方式构成。第1测定部16g基于自第1方向性耦合器16f输出的行进波的一部分,确定表示输出部16t中的行进波的功率的第1测定值。

第2方向性耦合器16h以使返回至输出部16t的微波(即反射波)的一部分分支,且将该反射波的一部分输出的方式构成。第2测定部16i基于自第2方向性耦合器16h输出的反射波的一部分,确定表示输出部16t中的反射波的功率的第2测定值。

第1测定部16g及第2测定部16i连接于功率控制部162。第1测定部16g将第1测定值输出至功率控制部162,第2测定部16i将第2测定值输出至功率控制部162。功率控制部162以第1测定值与第2测定值之差、即负载功率与由控制器100指定的设定功率一致的方式控制衰减器163,且根据需要控制波形产生部161。

在第1例中,第1方向性耦合器16f设置在波导管16b的一端与另一端之间。第2方向性耦合器16h设置在波导管16e的一端与另一端之间。

[微波输出装置16的第2例]

图4是表示第2例的微波输出装置的图。如图4所示,第2例的微波输出装置16在第1方向性耦合器16f设置于波导管16d的一端与另一端之间的方面与第1例的微波输出装置16不同。

[微波输出装置16的第3例]

图5是表示第3例的微波输出装置的图。如图5所示,第3例的微波输出装置16在第1方向性耦合器16f及第2方向性耦合器16h两者设置于波导管16d的一端与另一端之间的方面与第1例的微波输出装置16不同。

以下,对微波输出装置16的第1测定部16g的第1例及第2测定部16i的第1例进行说明。

[第1测定部16g的第1例]

图6是表示第1例的第1测定部的图。如图6所示,在第1例中,第1测定部16g具有第1检波部200、第1A/D转换器205及第1处理部206。第1检波部200使用二极管检波,产生与自第1方向性耦合器16f输出的行进波的一部分功率对应的模拟信号。第1检波部200包含电阻元件201、二极管202、电容器203及放大器204。电阻元件201的一端连接于第1测定部16g的输入。在该输入中,输入自第1方向性耦合器16f输出的行进波的一部分。电阻元件201的另一端连接于接地。二极管202例如是低势垒肖特基二极管。二极管202的阳极连接于第1测定部16g的输入。二极管202的阴极连接于放大器204的输入。并且,在二极管202的阴极连接有电容器203的一端。电容器203的另一端连接于接地。放大器204的输出连接于第1A/D转换器205的输入。第1A/D转换器205的输出连接于第1处理部206。

在第1例的第1测定部16g中,通过二极管202的整流、电容器203的平滑化及放大器204的放大,而获得与来自第1方向性耦合器16f的行进波的一部分的功率对应的模拟信号(电压信号)。该模拟信号在第1A/D转换器205中转换为数字值Pfd。数字值Pfd具有与来自第1方向性耦合器16f的行进波的一部分的功率对应的值。该数字值Pfd输入至第1处理部206。

第1处理部206由CPU等处理器构成。在第1处理部206连接有存储装置207。在存储装置207存储有用于将数字值Pfd校正为输出部16t中的行进波的功率的多个第1校正系数。并且,对于第1处理部206,通过控制器100来指定对微波产生部16a指定的设定频率Fset、设定功率Pset及设定带宽Wset。第1处理部206通过自多个第1校正系数,选择与设定频率Fset、设定功率Pset及设定带宽Wset建立对应的一个以上的第1校正系数,执行所选择的第1校正系数与数字值Pfd的乘法运算来确定第1测定值Pfm。

在一例中,在存储装置207中存储有预先设定的多个第1校正系数kf(F,P,W)。在此,F是频率,F的个数是能够对微波产生部16a进行指定的多个频率的个数。P是功率,P的个数是能够对微波产生部16a进行指定的多个功率的个数。W是带宽,W的个数是能够对微波产生部16a进行指定的多个带宽的个数。并且,在能够对微波产生部16a进行指定的多个带宽中,还包含大致为0的带宽。具有大致为0的带宽的微波是单频的微波、即单一模式(SP)的微波。

在多个第1校正系数kf(F,P,W)存储于存储装置207的情况时,第1处理部206通过选择kf(Fset,Pset,Wset),执行Pfm=kf(Fset,Pset,Wset)×Pfd的运算来确定第1测定值Pfm。

在另一例中,在存储装置207中,作为多个第1校正系数存储有多个第1系数k1f(F)、多个第2系数k2f(P)及多个第3系数k3f(W)。在此,F、P、W与第1校正系数kf(F,P,W)中的F、P、W相同。

在多个第1系数k1f(F)、多个第2系数k2f(P)及多个第3系数k3f(W)作为多个第1校正系数存储于存储装置207的情况时,第1处理部206通过选择k1f(Fset)、k2f(Pset)及k3f(Wset),执行Pfm=k1f(Fset)×k2f(Pset)×k3f(Wset)×Pfd的运算来确定第1测定值Pfm。

[第2测定部16i的第1例]

图7是表示第1例的第2测定部的图。如图7所示,在第1例中,第2测定部16i具有第2检波部210、第2A/D转换器215及第2处理部216。第2检波部210与第1检波部200同样地使用二极管检波,产生与自第2方向性耦合器16h输出的反射波的一部分的功率对应的模拟信号。第2检波部210包含电阻元件211、二极管212、电容器213及放大器214。电阻元件211的一端连接于第2测定部16i的输入。在该输入中,输入自第2方向性耦合器16h输出的反射波的一部分。电阻元件211的另一端连接于接地。二极管212例如是低势垒肖特基二极管。二极管212的阳极连接于第2测定部16i的输入。二极管212的阴极连接于放大器214的输入。并且,在二极管212的阴极连接有电容器213的一端。电容器213的另一端连接于接地。放大器214的输出连接于第2A/D转换器215的输入。第2A/D转换器215的输出连接于第2处理部216。

在第1例的第2测定部16i中,通过二极管212的整流、电容器213的平滑化及放大器214的放大而获得与来自第2方向性耦合器16h的反射波的一部分的功率对应的模拟信号(电压信号)。该模拟信号在第2A/D转换器215中转换为数字值Prd。数字值Prd具有与来自第2方向性耦合器16h的反射波的一部分的功率对应的值。该数字值Prd输入至第2处理部216。

第2处理部216由CPU等处理器构成。在第2处理部216连接有存储装置217。在存储装置217中存储有用于将数字值Prd校正为输出部16t中的反射波的功率的多个第2校正系数。并且,对于第2处理部216,通过控制器100来指定相对于微波产生部16a指定的设定频率Fset、设定功率Pset及设定带宽Wset。第2处理部216通过自多个第2校正系数选择与设定频率Fset、设定功率Pset及设定带宽Wset建立对应的一个以上的第2校正系数,执行所选择的第2校正系数与数字值Prd的乘法运算来确定第2测定值Prm。

在一例中,在存储装置217中存储有预先设定的多个第2校正系数kr(F,P,W)。F、P、W与第1校正系数kf(F,P,W)中的F、P、W相同。

在多个第2校正系数kr(F,P,W)存储于存储装置217的情况时,第2处理部216通过选择kr(Fset,Pset,Wset),执行Prm=kr(Fset,Pset,Wset)×Prd的运算来确定第2测定值Prm。

在另一例中,在存储装置217中,存储有多个第4系数k1r(F)、多个第5系数k2r(P)、及多个第6系数k3r(W)作为多个第2校正系数。F、P、W与第1校正系数kf(F,P,W)中的F、P、W相同。

在多个第4系数k1r(F)、多个第5系数k2r(P)及多个第6系数k3r(W)作为多个第2校正系数存储于存储装置217的情况时,第2处理部216通过选择k1r(Fset)、k2r(Pset)及k3r(Wset),执行Prm=k1r(Fset)×k2r(Pset)×k3r(Wset)×Prd的运算来确定第2测定值Prm。

[准备多个第1校正系数kf(F,P,W)的方法]

以下,对准备多个第1校正系数的方法进行说明。图8是表示包含准备多个第1校正系数时的微波输出装置的系统的结构的图。如图8所示,在准备多个第1校正系数时,微波输出装置16的输出部16t连接有波导管WG1的一端。波导管WG1的另一端连接有虚拟负载DL1。并且,在波导管WG1的一端与另一端之间设置有方向性耦合器DC1。在该方向性耦合器DC1上连接有传感器SD1。在传感器SD1上连接有功率计PM1。方向性耦合器DC1使波导管WG1中传播的行进波的一部分分支。通过方向性耦合器DC1而分支的行进波的一部分输入至传感器SD1。传感器SD1例如是热电偶式传感器,产生与所接收的微波的功率成正比的电动势来提供直流输出。功率计PM1根据传感器SD1的直流输出,确定输出部16t中的行进波的功率Pfs。

图9是准备多个第1校正系数kf(F,P,W)的方法的流程图。在准备多个第1校正系数kf(F,P,W)的方法中,准备图8所示的系统。然后,如图9所示,在步骤STa1中,将带宽W设定为SP(即单一模式的带宽),将频率F设定为Fmin,将功率P设定为Pmax。即,对微波产生部16a指定Fmin作为设定频率,指定SP作为设定带宽,及指定Pmax作为设定功率。并且,Fmin是能够对微波产生部16a进行指定的最小的设定频率,Pmax是能够对微波产生部16a进行指定的最大的设定功率。

在后续步骤STa2中,开始进行来自微波产生部16a的微波的输出。在后续步骤STa3中,判定微波的输出是否稳定。例如,判定功率计PM1中获得的功率是否稳定。若微波的输出稳定,则在后续步骤STa4中,利用功率计PM1求出功率Pfs,在第1测定部16g中求出数字值Pfd,通过kf(F,P,W)=Pfs/Pfd的运算来求出第1校正系数kf(F,P,W)。

在后续步骤STa5中,使频率F增大规定值Finc。在后续步骤STa6中,判定F是否大于Fmax。Fmax是能够对微波产生部16a进行指定的最大的设定频率。在频率F为Fmax以下的情况时,将自微波产生部16a输出的微波的设定频率改变为频率F。然后,从步骤STa4继续进行处理。另一方面,若在步骤STa6中,判定F大于Fmax,则在步骤STa7中将频率F设定为Fmin,在步骤STa8中,使功率P减小规定值Pinc。

在后续步骤STa9中,判定功率P是否小于Pmin。Pmin是能够对微波产生部16a进行指定的最小的设定功率。在步骤STa9中,若判定P为Pmin以上,则将自微波产生部16a输出的微波的设定频率改变为频率F,将该微波的设定功率改变为功率P。然后,从步骤STa4继续进行处理。另一方面,若在步骤STa9中判定P小于Pmin,则在步骤STa10中,将频率F设定为Fmin,将功率P设定为Pmax。在后续步骤STa11中,使带宽W增大规定值Winc。

在后续步骤STa12中,判定W是否大于Wmax。Wmax是能够对微波产生部16a进行指定的最大的设定带宽。若在步骤STa12中,判定W为Wmax以下,则将自微波产生部16a输出的微波的设定频率改变为频率F,将该微波的设定功率改变为功率P,将该微波的设定带宽改变为带宽W。然后,从步骤STa4继续进行处理。另一方面,若在步骤STa12中判定W大于Wmax,则多个第1校正系数kf(F,P,W)的准备结束。即,根据对微波产生部16a指定的设定频率、设定功率及设定带宽,结束用于将数字值Pfd校正为微波输出装置16的输出部16t中的行进波的功率的多个第1校正系数kf(F,P,W)的准备。

[准备多个第2校正系数kr(F,P,W)的方法]

图10是表示包含准备多个第2校正系数时的微波输出装置的系统的结构的图。如图10所示,在准备多个第2校正系数时,微波输出装置16的输出部16t连接于波导管WG2的一端。波导管WG2的另一端连接有具有与微波输出装置16的微波产生部16a相同的结构的微波产生部MG。微波产生部MG将模拟反射波的微波输出至波导管WG2。微波产生部MG具有与波形产生部161相同的波形产生部MG1、与功率控制部162相同的功率控制部MG2、与衰减器163相同的衰减器MG3、与放大器164相同的放大器MG4、与放大器165相同的放大器MG5、及与模式转换器166相同的模式转换器MG6。

在波导管WG2的一端与另一端之间设置有方向性耦合器DC2。该方向性耦合器DC2连接有传感器SD2。传感器SD2连接有功率计PM2。方向性耦合器DC2使由微波产生部MG产生且在波导管WG2朝向微波输出装置16传播的微波的一部分分支。通过方向性耦合器DC2而分支的微波的一部分输入至传感器SD2。传感器SD2例如是热电偶式传感器,产生与所接收的微波的一部分的功率成正比的电动势来提供直流输出。功率计PM2根据传感器SD2的直流输出,确定输出部16t中的微波的功率Prs。通过功率计PM2来确定的微波的功率相当于输出部16t中的反射波的功率。

图11是准备多个第2校正系数kr(F,P,W)的方法的流程图。在准备多个第2校正系数kr(F,P,W)的方法中,准备图10所示的系统。然后,如图11所示,在步骤STb1中,将带宽W设定为SP,将频率F设定为Fmin,将功率P设定为Pmax。即,对微波产生部MG指定Fmin作为设定频率,指定SP作为设定带宽,指定Pmax作为设定功率。

在后续步骤STb2中,开始进行来自微波产生部MG的微波的输出。在后续步骤STb3中,判定微波的输出是否稳定。例如,判定功率计PM2中获得的功率是否稳定。若微波的输出稳定,则在后续步骤STb4中,利用功率计PM2求出功率Prs,在第2测定部16i求出数字值Prd,且通过kr(F,P,W)=Prs/Prd的运算来求出第2校正系数kr(F,P,W)。

在后续步骤STb5中,使频率F增大规定值Finc。在后续步骤STb6中,判定F是否大于Fmax。在频率F为Fmax以下的情况时,将自微波产生部MG输出的微波的设定频率改变为频率F。然后,从步骤STb4继续进行处理。另一方面,若在步骤STb6中判定F大于Fmax,则在步骤STb7中将频率F设定为Fmin,在步骤STb8中使功率P减小规定值Pinc。

在后续步骤STb9中,判定功率P是否小于Pmin。在步骤STb9中,若判定P为Pmin以上,则将自微波产生部MG输出的微波的设定频率改变为频率F,将该微波的设定功率改变为功率P。然后,继续从步骤STb4起的处理。另一方面,若在步骤STb9中判定P小于Pmin,则在步骤STb10中,将频率F设定为Fmin,将功率P设定为Pmax。在后续步骤STb11中,使带宽W增大规定值Winc。

在后续步骤STb12中,判定W是否大于Wmax。若在步骤STb12中判定W为Wmax以下,则将自微波产生部MG输出的微波的设定频率改变为频率F,将该微波的设定功率改变为功率P,将该微波的设定带宽改变为带宽W。然后,继续从步骤STb4起的处理。另一方面,若在步骤STb12中判定W大于Wmax,则多个第2校正系数kr(F,P,W)的准备结束。即,根据对微波产生部16a指定的设定频率、设定功率及设定带宽,结束用于将数字值Prd校正为微波输出装置16的输出部16t中的反射波的功率的多个第2校正系数kr(F,P,W)的准备。

[准备多个第1系数k1f(F)、多个第2系数k2f(P)及多个第3系数k3f(W)的方法]

图12是准备多个第1系数k1f(F)、多个第2系数k2f(P)、及多个第3系数k3f(W)作为多个第1校正系数的方法的流程图。在准备多个第1系数k1f(F)、多个第2系数k2f(P)及第3系数k3f(W)的方法中,准备图8所示的系统。然后,如图12所示,在步骤STc1中,将带宽W设定为SP,将频率F设定为FO,将功率P设定为PO。即,对微波产生部16a指定FO作为设定频率,指定SP作为设定带宽,及指定PO作为设定功率。并且,FO是即使对微波产生部16a指定任意的设定带宽及任意的设定功率,数字值Pfd与功率Pfs之间的误差也大致为0的微波的频率。并且,PO是即使对微波产生部16a指定任意的设定带宽及任意的设定频率,数字值Pfd与功率Pfs之间的误差也大致为0的微波的功率。

在后续步骤STc2中,开始进行来自微波产生部16a的微波的输出。在后续步骤STc3中,判定微波的输出是否稳定。例如,判定功率计PM1中获得的功率是否稳定。若微波的输出稳定,则在后续步骤STc4中,设定Pmin作为功率P,将自微波产生部16a输出的微波的设定功率改变为Pmin。

在后续步骤STc5中,利用功率计PM1求出功率Pfs,在第1测定部16g中求出数字值Pfd,通过k2f(P)=Pfs/Pfd的运算,求出第2系数k2f(P)。在后续步骤STc6中,使功率P增大规定值Pinc。在后续步骤STc7中,判定功率P是否大于Pmax。若在步骤STc7中判定P为Pmax以下,则将自微波产生部16a输出的微波的设定功率改变为功率P,从步骤STc5起重复进行处理。另一方面,若在步骤STc7中判定P大于Pmax,则多个第2系数k2f(P)的准备结束。

在后续步骤STc8中,将带宽W设定为SP,将频率F设定为Fmin,将功率P设定为PO。即,对微波产生部16a分别指定SP、Fmin、PO作为设定带宽、设定频率、设定功率。

在后续步骤STc9中,利用功率计PM1求出功率Pfs,在第1测定部16g中求出数字值Pfd,且通过k1f(F)=Pfs/(Pfd×k2f(PO))的运算,求出第1系数k1f(F)。在后续步骤STc10中,使频率F增大规定值Finc。在后续步骤STc11中,判定频率F是否大于Fmax。若在步骤STc11中判定F为Fmax以下,则将自微波产生部16a输出的微波的设定频率改变为频率F,从步骤STc9起重复进行处理。另一方面,若在步骤STc11中判定F大于Fmax,则多个第1系数k1f(F)的准备结束。

在后续步骤STc12中,将带宽W设定为SP,将频率F设定为FO,将功率P设定为PO。即,对微波产生部16a分别指定SP、FO、PO作为设定带宽、设定频率、设定功率。

在后续步骤STc13中,利用功率计PM1求出功率Pfs,在第1测定部16g中求出数字值Pfd,通过k3f(W)=Pfs/(Pfd×k1f(FO)×k2f(PO))的运算来求出第3系数k3f(W)。在后续步骤STc14中,使带宽W增大规定值Winc。在后续步骤STc15中,判定带宽W是否大于Wmax。若在步骤STc15中判定W为Wmax以下,则将自微波产生部16a输出的微波的设定带宽改变为带宽W,从步骤STc13起重复进行处理。另一方面,若在步骤STc15中判定W大于Wmax,则多个第3系数k3f(W)的准备结束。

[准备多个第4系数k1r(F)、多个第5系数k2r(P)、及多个第6系数k3r(W)的方法]

图13是准备多个第4系数k1r(F)、多个第5系数k2r(P)、及多个第6系数k3r(W)作为多个第2校正系数的方法的流程图。在准备多个第4系数k1r(F)、多个第5系数k2r(P)、及多个第6系数k3r(W)的方法中,准备图10所示的系统。然后,如图13所示,在步骤STd1中,将带宽W设定为SP,将频率F设定为FO,将功率P设定为PO。即,对微波产生部MG指定FO作为设定频率,指定SP作为设定带宽,指定PO作为设定功率。

在后续步骤STd2中,开始进行来自微波产生部MG的微波的输出。在后续步骤STd3中,判定微波的输出是否稳定。例如,判定功率计PM2中获得的功率是否稳定。若微波的输出稳定,则在后续步骤STd4中,设定Pmin作为功率P,将自微波产生部MG输出的微波的设定功率改变为Pmin。

在后续步骤STd5中,利用功率计PM2求出功率Prs,在第2测定部16i中求出数字值Prd,且通过k2r(P)=Prs/Prd的运算,求出第5系数k2r(P)。在后续步骤STd6中,使功率P增大规定值Pinc。在后续步骤STd7中,判定功率P是否大于Pmax。若在步骤STd7中判定P为Pmax以下,则将自微波产生部MG输出的微波的设定功率改变为功率P,从步骤STd5起重复进行处理。另一方面,若在步骤STd7中,判定P大于Pmax,则多个第5系数k2r(P)的准备结束。

在后续步骤STd8中,将带宽W设定为SP,将频率F设定为Fmin,将功率P设定为PO。即,对微波产生部MG分别指定SP、Fmin、PO作为设定带宽、设定频率、设定功率。

在后续步骤STd9中,利用功率计PM2求出功率Prs,在第2测定部16i中求出数字值Prd,且通过k1r(F)=Prs/(Prd×k2r(PO))的运算来求出第4系数k1r(F)。在后续步骤STd10中,使频率F增大规定值Finc。在后续步骤STd11中,判定频率F是否大于Fmax。若在步骤STd11中判定F为Fmax以下,则将自微波产生部MG输出的微波的设定频率改变为频率F,从步骤STd9起重复进行处理。另一方面,若在步骤STd11中判定F大于Fmax,则多个第4系数k1r(F)的准备结束。

在后续步骤STd12中,将带宽W设定为SP,将频率F设定为FO,将功率P设定为PO。即,对微波产生部MG分别指定SP、FO、PO作为设定带宽、设定频率、设定功率。

在后续步骤STd13中,利用功率计PM2求出功率Prs,在第2测定部16i中,求出数字值Prd,且通过k3r(W)=Prs/(Prd×k1r(FO)×k2r(PO))的运算来求出第6系数k3r(W)。在后续步骤STd14中,使带宽W增大规定值Winc。在后续步骤S Td15中,判定带宽W是否大于Wmax。若在步骤STd15中判定W为Wmax以下,则将自微波产生部MG输出的微波的设定带宽改变为带宽W,从步骤STd13起重复进行处理。另一方面,若在步骤STd15中判定W大于Wmax,则多个第6系数k3r(W)的准备结束。

通过利用第1A/D转换器205将由图6所示的第1例的第1测定部16g的第1检波部200产生的模拟信号进行转换所得的数字值Pfd,相对于输出部16t中的行进波的功率具有误差。该误差相对于微波的设定频率、设定功率、及设定带宽具有相关性。该相关性的原因之一在于二极管检波。在第1例的第1测定部16g中,自为了减少该误差而预先准备的多个第1校正系数中,选择与由控制器100指示的设定频率Fset、设定功率Pset及设定带宽Wset建立对应的一个以上的第1校正系数、即kf(Fset,Pset,Wset)或k1f(Fset)、k2f(Pset)及k3f(Wset)。然后,将所选择的一个以上的第1校正系数与数字值Pfd相乘。由此,求出第1测定值Pfm。因此,减少输出部16t中的行进波的功率与基于自第1方向性耦合器16f输出的行进波的一部分求出的第1测定值Pfm之间的误差。

并且,多个第1校正系数kf(F,P,W)的个数成为能够作为设定频率进行指定的频率的个数、能够作为设定功率进行指定的功率的个数、及能够作为设定带宽进行指定的带宽的个数的乘积。另一方面,在使用多个第1系数k1f(F)、多个第2系数k2f(P)、及多个第3系数k3f(W)的情况时,多个第1校正系数的个数成为多个第1系数k1f(F)的个数、多个第2系数k2f(P)的个数、及多个第3系数k3f(W)的个数之和。因此,在使用多个第1系数k1f(F)、多个第2系数k2f(P)及多个第3系数k3f(W)的情况时,与使用多个第1校正系数kf(F,P,W)的情况相比,能够减少多个第1校正系数的个数。

并且,通过利用第2A/D转换器215将由图7所示的第1例的第2测定部16i的第2检波部210产生的模拟信号进行转换所得的数字值Prd,相对于输出部16t中的反射波的功率具有误差。该误差相对于微波的设定频率、设定功率及设定带宽具有相关性。该误差的原因之一在于二极管检波。在第1例的第2测定部16i中,自为了减少该误差而预先准备的多个第2校正系数中,选择与由控制器100指示的设定频率Fset、设定功率Pset及设定带宽Wset建立对应的一个以上的第2校正系数、即kr(Fset,Pset,Wset)或k1r(Fset)、k2r(Pset)及k3r(Wset)。然后,将所选择的一个以上的第2校正系数与数字值Prd相乘。由此,求出第2测定值Prm。因此,减少输出部16t中的反射波的功率与基于自第2方向性耦合器16h输出的反射波的一部分求出的第2测定值Prm之间的误差。

并且,多个第2校正系数kr(F,P,W)的个数成为能够作为设定频率进行指定的频率的个数、能够作为设定功率进行指定的功率的个数、及能够作为设定带宽进行指定的带宽的个数的乘积。另一方面,在使用多个第4系数k1r(F)、多个第5系数k2r(P)、及多个第6系数k3r(W)的情况时,多个第2校正系数的个数成为多个第4系数k1r(F)的个数、多个第5系数k2r(P)的个数、及多个第6系数k3r(W)之和。因此,在使用多个第4系数k1r(F)、多个第5系数k2r(P)、及多个第6系数k3r(W)的情况时,与使用多个第2校正系数kr(F,P,W)的情况相比,能够减少多个第2校正系数的个数。

并且,在微波输出装置16中,以使上述第1测定值Pfm与第2测定值Prm之差接近由控制器100指定的设定功率的方式,由功率控制部162控制自微波输出装置16输出的微波的功率,因此,使对耦合于输出部16t的负载所供给的微波的负载功率接近设定功率。

以下,对微波输出装置16的第1测定部16g的第2例及第2测定部16i的第2例进行说明。

[第1测定部16g的第2例]

图14是表示第2例的第1测定部的图。如图14所示,在第2例中,第1测定部16g具有衰减器301、低通滤波器302、混合器303、局部振荡器304、频率扫描控制器305、IF放大器306(中频放大器)、IF滤波器307(中频滤波器)、对数放大器308、二极管309、电容器310、缓冲放大器311、A/D转换器312及第1处理部313。

衰减器301、低通滤波器302、混合器303、局部振荡器304、频率扫描控制器305、IF放大器306(中频放大器)、IF滤波器307(中频滤波器)、对数放大器308、二极管309、电容器310、缓冲放大器311及A/D转换器312构成第1光谱分析部。第1光谱分析部求出分别表示自第1方向性耦合器16f输出的行进波的一部分中的多个频率成分的功率的多个数字值Pfa(F)。

在衰减器301的输入中,输入自第1方向性耦合器16f输出的行进波的一部分。通过衰减器301所衰减的模拟信号在低通滤波器302中被滤波。在低通滤波器302中经滤波的信号输入至混合器303。另一方面,局部振荡器304为了将输入至衰减器301的行进波的一部分的带内的多个频率成分依序转换为规定的中频信号,在频率扫描控制器305的控制下,依序改变所发送的信号的频率。混合器303通过将来自低通滤波器302的信号与来自局部振荡器304的信号进行混合,而产生规定的中频信号。

来自混合器303的信号通过IF放大器306而放大,且通过IF放大器306放大的信号在IF滤波器307中被滤波。IF滤波器307中经滤波的信号在对数放大器308中被放大。对数放大器308中经放大的信号通过二极管309的整流、电容器310的平滑化及缓冲放大器311的放大,而改变为模拟信号(电压信号)。然后,来自缓冲放大器311的模拟信号通过A/D转换器312而改变为数字值Pfa。该数字值Pfa表示上述多个频率成分中其频率F改变为中频的频率成分的功率。在第2例的第1测定部16g中,对于带所包含的多个频率成分分别求出数字值Pfa,即,求出多个数字值Pfa(F),且将该多个数字值Pfa(F)输入至第1处理部313。

第1处理部313由CPU等处理器构成。在第1处理部313中连接有存储装置314。在一例中,在存储装置314中存储有预先设定的多个第1校正系数ksf(F)。多个第1校正系数ksf(F)是用于将多个数字值Pfa(F)校正为输出部16t中的行进波的多个频率成分的功率的系数。第1处理部313通过使用多个第1校正系数ksf(F)及多个数字值Pfa(F)的下式(1)的运算来求出第1测定值Pfm。即,第1处理部313通过求出通过将多个第1校正系数ksf(F)分别与多个数字值Pfa(F)相乘而获得的多个乘积的均方根来求出第1测定值Pfm。并且,在式(1)中,FL是能够对微波产生部16a指定的带中的最小频率。并且,FH是能够对微波产生部16a进行指定的带中的最大频率。并且,N是自FL至FH之间的频率的个数,即在频谱分析中取样的频率的个数。

[数式1]

在另一例中,在存储装置314中存储有预先设定的一个第1校正系数Kf。第1处理部313通过使用第1校正系数Kf及多个数字值Pfa(F)的下式(2)的运算来求出第1测定值Pfm。即,第1处理部313通过求出多个数字值Pfa(F)的均方根与第1校正系数Kf的乘积来求出第1测定值Pfm。并且,式(2)中的FL、FH、N分别与式(1)中的FL、FH、N相同。

[数式2]

[第2测定部16i的第2例]

图15是表示第2例的第2测定部的图。如图15所示,在第2例中,第2测定部16i具有衰减器321、低通滤波器322、混合器323、局部振荡器324、频率扫描控制器325、IF放大器326(中频放大器)、IF滤波器327(中频滤波器)、对数放大器328、二极管329、电容器330、缓冲放大器331、A/D转换器332及第2处理部333。

衰减器321、低通滤波器322、混合器323、局部振荡器324、频率扫描控制器325、IF放大器326(中频放大器)、IF滤波器327(中频滤波器)、对数放大器328、二极管329、电容器330、缓冲放大器331及A/D转换器332构成第2光谱分析部。第2光谱分析部求出分别表示自第2方向性耦合器16h输出的反射波的一部分中的多个频率成分的功率的多个数字值Pra(F)。

在衰减器321的输入中,输入自第2方向性耦合器16h输出的反射波的一部分。通过衰减器321而衰减的模拟信号在低通滤波器322中被滤波。将低通滤波器322中经滤波的信号输入至混合器323。另一方面,局部振荡器324为了将输入至衰减器321的反射波的一部分的带内的多个频率成分依序转换为规定的中频信号,而在频率扫描控制器325的控制下,依序改变所发送的信号的频率。混合器323通过将来自低通滤波器322的信号与来自局部振荡器324的信号进行混合,而产生规定的中频信号。

来自混合器323的信号通过IF放大器326而放大,通过IF放大器326经放大的信号在IF滤波器327中被滤波。在IF滤波器327中经滤波的信号在对数放大器328中被放大。对数放大器328中经放大的信号通过二极管329的整流、电容器330的平滑化及缓冲放大器331的放大而改变为模拟信号(电压信号)。然后,来自缓冲放大器331的模拟信号通过A/D转换器332而改变为数字值Pra。该数字值Pra表示上述多个频率成分中其频率F改变为中频的频率成分的功率。在第2例的第2测定部16i中,对带所包含的多个频率成分分别求出数字值Pra,即,求出多个数字值Pra(F),且将该多个数字值Pra(F)输入至第2处理部333。

第2处理部333由CPU等处理器构成。第2处理部333连接有存储装置334。在一例中,在存储装置334中存储有预先设定的多个第2校正系数ksr(F)。多个第2校正系数ksr(F)是用于将多个数字值Pra(F)校正为输出部16t中的反射波的多个频率成分的功率的系数。第2处理部333通过使用多个第2校正系数ksr(F)及多个数字值Pra(F)的下式(3)的运算来求出第2测定值Prm。即,第2处理部333通过求出通过将多个第2校正系数ksr(F)分别与多个数字值Pra(F)相乘而获得的多个乘积的均方根来求出第2测定值Prm。并且,式(3)中的FL、FH、N分别与式(1)中的FL、FH、N相同。

[数式3]

在另一例中,在存储装置334存储有预先设定的一个第2校正系数Kr。第2处理部333通过使用第2校正系数Kr及多个数字值Pra(F)的下式(4)的运算来求出第2测定值Prm。即,第2处理部333通过求出多个数字值Pra(F)的均方根与第2校正系数Kr的乘积来求出第2测定值Prm。并且,式(4)中的FL、FH、N分别与式(1)中的FL、FH、N相同。

[数式4]

[准备多个第1校正系数ksf(F)的方法]

以下,对准备多个第1校正系数ksf(F)的方法进行说明。图16是准备多个第1校正系数ksf(F)的方法的流程图。在准备多个第1校正系数ksf(F)的方法中,准备图8所示的系统。然后,如图16所示,在步骤STe1中,将带宽W设定为SP,将频率F设定为FL,将功率P设定为Pa。即,对微波产生部16a指定FL作为设定频率,指定SP作为设定带宽,指定Pa作为设定功率。并且,Pa可以为能够对微波产生部16a指定的任意的功率。

在后续步骤STe2中,开始进行来自微波产生部16a的微波的输出。在后续步骤STe3中,判定微波的输出是否稳定。例如,判定功率计PM1中获得的功率是否稳定。

若微波的功率稳定,则在后续步骤STe4中,利用功率计PM1求出功率Pfs,在第1测定部16g中求出数字值Pfa(F),且通过ksf(F)=Pfs/Pfa的运算,求出第1校正系数ksf(F)。在后续步骤STe5中,使频率F增大规定值Finc。在后续步骤STe6中,判定频率F是否大于FH。若在步骤STe6中判定F为FH以下,则将自微波产生部16a输出的微波的设定频率改变为频率F,从步骤STe4起重复进行处理。另一方面,若在步骤STe6中判定F大于FH,则进入步骤STe7的处理。

在步骤STe7中,通过下式(5)所示的运算,求出多个第1校正系数ksf(F)的均方根Ka。并且,式(5)中的FL、FH、N分别与式(1)中的FL、FH、N相同。

[数式5]

在后续步骤STe8中,将多个第1校正系数ksf(F)分别除以Ka。由此,获得多个第1校正系数ksf(F)。

[准备多个第2校正系数ksr(F)的方法]

以下,对准备多个第2校正系数ksr(F)的方法进行说明。图17是准备多个第2校正系数ksr(F)的方法的流程图。在准备多个第2校正系数ksr(F)的方法中,准备图10所示的系统。然后,如图17所示,在步骤STf1中,将带宽W设定为SP,将频率F设定为FL,将功率P设定为Pa。即,对微波产生部MG指定FL作为设定频率,指定SP作为设定带宽,指定Pa作为设定功率。

在后续步骤STf2中,开始进行来自微波产生部MG的微波的输出。在后续步骤STf3中,判定微波的输出是否稳定。例如,判定功率计PM2中获得的功率是否稳定。

若微波的功率稳定,则在后续步骤STf4中,利用功率计PM2求出功率Prs,在第2测定部16i中求出数字值Pra,通过ksr(F)=Prs/Pra的运算,求出第2校正系数ksr(F)。在后续步骤STf5中,使频率F增大规定值Finc。在后续步骤STf6中判定频率F是否大于FH。若在步骤STf6中判定F为FH以下,则将自微波产生部MG输出的微波的设定频率改变为频率F,从步骤STf4起重复进行处理。另一方面,若在步骤STf6中判定F大于FH,则进入步骤STf7的处理。

在步骤STf7中,通过下式(6)的运算,求出多个第2校正系数ksr(F)的均方根Ka。并且,式(6)中的FL、FH、N分别与式(1)中的FL、FH、N相同。

[数式6]

在后续步骤STf8中,将多个第2校正系数ksr(F)分别除以Ka。由此,获得多个第2校正系数ksr(F)。

在第2例的第1测定部16g中,将通过第1光谱分析部中的光谱分析而获得的多个数字值Pfa(F)分别与多个第1校正系数ksf(F)相乘。由此,获得相对于在输出部16t中获得的行进波的多个频率成分的功率使误差减少的多个乘积。然后,通过求出该多个乘积的均方根并确定第1测定值Pfm,而减少输出部16t中的行进波的功率与基于自第1方向性耦合器16f输出的行进波的一部分求出的第1测定值Pfm之间的误差。

并且,在第2例的第2测定部16i中,将通过第2光谱分析部中的光谱分析而获得的多个数字值Pra(F)的分别与多个第2校正系数ksr(F)相乘。由此,获得相对于在输出部16t中获得的反射波的多个频率成分的功率使误差减少的多个乘积。然后,通过求出该多个乘积的均方根并确定第2测定值Prm,而减少输出部16t中的反射波的功率与基于自第2方向性耦合器16h输出的反射波的一部分求出的第2测定值Prm之间的误差。

并且,功率控制部162是以使上述第1测定值Pfm与第2测定值Prm之差接近由控制器100进行指定的设定功率的方式,控制自微波输出装置16输出的微波的功率,因此,使对耦合于输出部16t的负载所供给的微波的负载功率接近设定功率。

[准备第1校正系数Kf的方法]

以下,对准备第1校正系数Kf的方法进行说明。图18是准备第1校正系数Kf的方法的流程图。在准备第1校正系数Kf的方法中,准备图8所示的系统。然后,如图18所示,在步骤STg1中,将带宽W设定为Wb,将频率F设定为FC,将功率P设定为Pb。即,对微波产生部16a指定FC作为设定频率,指定Wb作为设定带宽,及指定Pb作为设定功率。并且,Pb可以为能够对微波产生部16a进行指定的任意的功率。并且,Wb是规定的带宽,例如可以为100MHz。并且,FC是中心频率,例如为2450MHz。

在后续步骤STg2中,开始进行来自微波产生部16a的微波的输出。在后续步骤STg3中,判定微波的输出是否稳定。例如,判定功率计PM1中获得的功率是否稳定。

若微波的功率稳定,则在后续步骤STg4中,求出满足下式(7)的第1校正系数Kf。

[数式7]

[准备第2校正系数Kr的方法]

以下,对准备第2校正系数Kr的方法进行说明。图19是准备第2校正系数Kr的方法的流程图。在准备第2校正系数Kr的方法中,准备图10所示的系统。然后,如图19所示,在步骤STh1中,将带宽W设定为Wb,将频率F设定为FC,将功率P设定为Pb。即,对微波产生部MG指定FC作为设定频率,指定Wb作为设定带宽,及指定Pb作为设定功率。

在后续步骤STh2中,开始进行来自微波产生部MG的微波的输出。在后续步骤STh3中,判定微波的输出是否稳定。例如,判定功率计PM2中获得的功率是否稳定。

若微波的功率稳定,则在后续步骤STh4中,求出满足下式(8)的第2校正系数Kr。

[数式8]

第1校正系数Kf为了将多个数字值Pfa(F)的均方根校正为输出部16t中的行进波的功率而预先准备。第1测定值Pfm通过该第1校正系数Kf与多个数字值Pfa(F)的均方根的乘法运算而求出。因此,减少输出部16t中的行进波的功率与基于自第1方向性耦合器16f输出的行进波的一部分求出的第1测定值Pfm之间的误差。

并且,第2校正系数Kr是为将多个数字值Pra(F)的均方根校正为输出部16t中的反射波的功率而预先准备。第2测定值Prm通过该第2校正系数Kr与多个数字值Pra(F)的均方根的乘法运算而求出。因此,减少输出部16t中的反射波的功率与基于自第2方向性耦合器16h输出的反射波的一部分求出的第2测定值Prm之间的误差。

并且,功率控制部162以使上述第1测定值Pfm与第2测定值Prm之差接近由控制器100指定的设定功率的方式,控制自微波输出装置16输出的微波的功率,因此,使对耦合于输出部16t的负载所供给的微波的负载功率接近设定功率。

以上,对各种实施方式进行了说明,但并不限定于上述实施方式,可以构成各种变化方式。在上述说明中,微波输出装置16是能够可变地调整带宽。然而,微波输出装置16即便能够可变地调整带宽,也可以用于仅输出单一模式的微波。或者,微波输出装置16也可以仅能够输出单一模式的微波,且能够可变地调整该微波的频率及功率。在此情况时,多个第1校正系数为kf(F,P)或仅包含多个第1系数及多个第2系数。并且,多个第2校正系数为kr(F,P)或仅包含多个第4系数及多个第5系数。

符号说明

1-等离子体处理装置,12-腔室主体,14-工作台,16-微波输出装置,16a-微波产生部,16f-第1方向性耦合器,16g-第1测定部,16h-第2方向性耦合器,16i-第2测定部,16t-输出部,18-天线,20-电介质窗,26-调谐器,27-模式转换器,28-同轴波导管,30-缝隙板,32-电介质板,34-冷却套,38-气体供给系统,58-高频电源,60-匹配单元,100-控制器,161-波形产生部,162-功率控制部,163-衰减器,164-放大器,165-放大器,166-模式转换器,200-第1检波部,202-二极管,203-电容器,205-第1A/D转换器,206-第1处理部,207-存储装置,210-第2检波部,212-二极管,213-电容器,215-第2A/D转换器,216-第2处理部,217-存储装置,301-衰减器,302-低通滤波器,303-混合器,304-局部振荡器,305-频率扫描控制器,306-IF放大器,307-IF滤波器,308-对数放大器,309-二极管,310-电容器,311-缓冲放大器,312-A/D转换器,313-第1处理部,314-存储装置,321-衰减器,322-低通滤波器,323-混合器,324-局部振荡器,325-频率扫描控制器,326-IF放大器,327-IF滤波器,328-对数放大器,329-二极管,330-电容器,331-缓冲放大器,332-A/D转换器,333-第2处理部,334-存储装置。

再多了解一些
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