中古 ダイヘン チューニングコントローラー CMC-10

チューニングコントローラーは、高周波(RF)プラズマを使う装置で、RF電源と放電電極の間に入る整合器(マッチングボックス)を操作し、インピーダンスの整合を取るための制御器。マッチングコントローラーとも呼ばれる。RF電源の出力インピーダンスは一般に50Ωで、周波数は13.56MHzが最も多い。これに対してプラズマを含む負荷のインピーダンスは、ガスの種類や圧力、投入電力、電極の状態で大きく変わる。整合が取れていないと電力の一部が反射波として電源へ戻り、プラズマに入る電力が減るうえ、電源の保護が働いて出力が絞られる。
整合器の中は、二つの可変コンデンサとコイルを組み合わせた回路が基本になる。手動の整合器では、TUNE側のコンデンサで主に50Ωへの整合を取り、MATCH側のコンデンサで位相を補正する。自動の整合器では、反射波の大きさと位相をセンサで常に検出し、モーターでコンデンサの容量を動かして、反射電力が最小になるよう追従させる。チューニングコントローラーはこの操作部と制御回路を受け持ち、自動整合のほか、ボタンでTUNEとMATCHを上げ下げする手動操作、放電を始める前にコンデンサを決まった位置へ動かしておくプリセットなどの機能をもつ。コンデンサの位置や進行波・反射波の電力を表示する機種が多く、プロセスの再現性を確かめる目安にもなる。整合の速さを上げるため、検出した電圧と電流の関係から動かす向きを決めるベクトル制御の方式もある。
整合器はケーブルの損失や不要な共振を避けるため電極のすぐ近くに置く必要があり、操作する人や装置の制御盤からは離れがちになる。そのため、整合器の本体とは別に、操作と表示を受け持つコントローラーを装置の操作盤やラックに置く構成が多い。最近は、RF電源の本体に自動整合の制御を組み込んだ製品も増えている。
用途は、RFスパッタ、プラズマCVD、ドライエッチング、アッシング、プラズマクリーニング、表面改質など、RF放電を使う成膜・加工・処理の装置全般。実務では、組み合わせる整合器との相性が最も大きな注意点になる。モーターの種類やセンサ信号、コネクタの配列はメーカーや系列ごとに異なり、コントローラー単体では動かせない。同じメーカーの対応する整合器とケーブルがそろっているか、電源との通信や連動の信号が装置側と合うかを確かめる必要がある。周波数ごとに整合器の回路定数も変わるため、13.56MHz以外の周波数や、マイクロ波用の自動整合器とは別の系統として扱う。