JP2008157906A - Output impedance detection method and impedance sensor using this method, electric power monitor in load side connected high frequency electric source and control device for high frequency electric source - Google Patents

Output impedance detection method and impedance sensor using this method, electric power monitor in load side connected high frequency electric source and control device for high frequency electric source Download PDF

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Shoji Fujiwara
祥二 藤原
Kosuke Imai
光祐 今井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To ask for, for example, an impedance in the side of a plasma device processed using generating plasma, non-50 Ω load side in the output impedance of simple configuration and with accuracy, as a first subject to be solved, and as a second subject to be solved, to provide a device capable of performing several controls on the impedance matching like monitor or the like based on the impedance obtained the above method. <P>SOLUTION: A high frequency electric source having output impedance 50 Ω, and an impedance matching device between the high frequency electric source and output impedance having non-50 Ω load are installed. Furthermore, a sensor is arranged between the high frequency electric source and the impedance matching device. In this sensor, output side impedance observed from the sensor side is obtained using a pseudo-impedance consisting of the ratio between the voltage V of the high frequency electric source (a travelling wave voltage and a reflected wave voltage) and a travelling wave current I<SB>f</SB>as a parameter. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明はインピーダンス50Ωの高周波電源を用いてインピーダンスが非50Ωの負荷、たとえば、発生プラズマを用いて加工するプラズマ装置に高周波を供給する装置であって、高周波電源の電圧(進行波電圧と反射波電圧)と進行波電流とからインピーダンスを求める方法およびこのインピーダンスのセンサーに関する。
また高周波電源と負荷のプラズマ装置との間にあってインピーダンスの整合を行う整合装置(またの名をマッチングユニットとも言っている。)の入力側に前記出力インピーダンスのセンサーを設けて高周波電源の前記電圧と前記進行波電流とから進行波電力と反射波電力を求める電力モニターに関する。
またさらに高周波電源の出力側に前記出力インピーダンスのセンサーを設けて前記電圧と前記進行波電流とから進行波電力と反射波電力を求めて高周波電源の出力制御および保護を行う制御装置に関する。
The present invention is a device for supplying a high frequency to a load having a impedance of 50Ω using a high frequency power source having a impedance of 50Ω, for example, a plasma device processed using generated plasma. The present invention relates to a method for obtaining an impedance from a voltage) and a traveling wave current, and a sensor having this impedance.
The output impedance sensor is provided on the input side of a matching device (also called a matching unit) that performs impedance matching between the high-frequency power source and the plasma device of the load, and the voltage of the high-frequency power source and the progress The present invention relates to a power monitor that obtains traveling wave power and reflected wave power from wave current.
Furthermore, the present invention relates to a control device that provides a sensor for the output impedance on the output side of a high frequency power supply and obtains traveling wave power and reflected wave power from the voltage and the traveling wave current to control and protect the output of the high frequency power supply.

従来のものは、高周波電源と負荷との間にインピーダンス整合装置が設けられ、進行波の電圧と反射波電圧と、予め測定することによって取得された、可変キャパシタの可変値に対する情報と、この情報に対応するインピーダンス整合装置のTパラメータとに基づいて、出力端における進行波の電圧と反射波の電圧ならびに入力端における入力反射係数Γiを算出する。そして可変キャパシタの可変値に対する入力反射係数の絶対値|Γi|のうち、最小の値を剪定し、これに基づいてインピーダンスを整合する。  Conventionally, an impedance matching device is provided between the high-frequency power source and the load, and the traveling wave voltage and reflected wave voltage, information on the variable value of the variable capacitor obtained by measuring in advance, and this information The voltage of the traveling wave and the voltage of the reflected wave at the output terminal and the input reflection coefficient Γi at the input terminal are calculated on the basis of the T parameter of the impedance matching device corresponding to. Then, the absolute value | Γi | of the input reflection coefficient with respect to the variable value of the variable capacitor is pruned, and the impedance is matched based on this.

従来のものによると、簡単な構成で正確に負荷側のインピーダンスを求めることができなかった。また電力のモニターも同様であり、高周波電源の出力制御および保護を行うことも難しかった
特開2006−166412「インピーダンス整合装置」
According to the prior art, the load-side impedance cannot be accurately obtained with a simple configuration. The same applies to the power monitor, and it was difficult to control and protect the output of the high-frequency power supply.
JP 2006-166212 “Impedance matching device”

この発明は、従来のこれら欠点に鑑みて発明されたもので、第1の課題は、構成簡単にして正確にインピーダンス非50Ωの負荷側、たとえば、発生プラズマを用いて加工するプラズマ装置側のインピーダンスを求めることにあり、第2の課題はこのようにして求めた出力インピーダンスに基づき、モニター等のインピーダンス整合にかかわる諸制御を行うことができる装置を提供することにある。  The present invention has been invented in view of these disadvantages of the prior art, and the first problem is that the impedance on the load side having a non-impedance impedance of 50 Ω, for example, the plasma apparatus side to be processed using generated plasma is simplified. The second problem is to provide a device capable of performing various controls related to impedance matching such as a monitor based on the output impedance thus obtained.

この発明は、高周波電源の電圧V(進行波電圧と反射波電圧)と進行波電流Iに着目し擬インピーダンスS(=V/I)というパラメータを用いてインピーダンスを求めることを主要な特徴とする。The main feature of the present invention is that the impedance is obtained using a parameter called pseudo-impedance S (= V / I f ) by paying attention to the voltage V (traveling wave voltage and reflected wave voltage) and traveling wave current If of the high frequency power source. And

本発明は、この擬インピーダンスS(=V/I)というパラメータを使うので簡単な構成で出力インピーダンスを正確に求めることができる。これにもとづいて、正確な電力モニターが得られ、また容易に高周波電源の制御および保護ができる。Since the present invention uses the parameter of the pseudo impedance S (= V / I f ), the output impedance can be accurately obtained with a simple configuration. Based on this, an accurate power monitor can be obtained, and the high frequency power supply can be easily controlled and protected.

この発明の眼目は、上記したように高周波電源によって印加された電圧Vと進行波電流Iから出力インピーダンスを求めることにあり、以下にこの発明の好ましい実施の諸形態を詳細に説明する。The eye of the present invention is to obtain the output impedance from the voltage V applied by the high frequency power source and the traveling wave current If as described above, and various preferred embodiments of the present invention will be described in detail below.

この方法を実施するために具体化された回路構成のひとつの実施例を詳細に示す。
図1を参照すると、1は、たとえば、13.5MHの高周波を出力とする高周波電源、2はこの高周波電源1に接続されたインピーダンスを求めるセンサー、3はこのセンサー2に接続したインピーダンス整合装置(マッチングユニットともいう)、4は負荷で、インピーダンス非50Ωの負荷、たとえば、発生プラズマを用いて加工するプラズマ装置、5は高周波電源1によって印加された電圧V(進行波電圧と反射波電圧を含む)と同進行波電流IとからインピーダンスZを求めるインピーダンス演算回路、6はインピーダンス制御回路で、インピーダンス演算回路5で求めたインピーダンスZが50Ωかどうかを判定し、それに差があれば出力端子18から負荷4側を見たインピーダンスZが50Ωになるように前記インピーダンス整合装置3を制御して調整する。これによって負荷4側からの反射波の電流・電圧の影響が高周波電源1側におよぶことを回避できる。
One embodiment of the circuit configuration embodied for carrying out this method will be described in detail.
Referring to FIG. 1, 1 is a high-frequency power source that outputs, for example, a high frequency of 13.5 MH, 2 is a sensor for obtaining impedance connected to the high-frequency power source 1, and 3 is an impedance matching device (3) connected to the sensor 2 (Also referred to as a matching unit) 4 is a load and has a non-impedance impedance of 50Ω, for example, a plasma device that uses generated plasma, and 5 is a voltage V (including traveling wave voltage and reflected wave voltage) applied by the high-frequency power source 1. ) And the traveling wave current If , the impedance calculation circuit 6 obtains the impedance Z, 6 is an impedance control circuit, and determines whether the impedance Z obtained by the impedance calculation circuit 5 is 50Ω, and if there is a difference, the output terminal 18 The impedance is adjusted so that the impedance Z seen from the load 4 side becomes 50Ω. The combined device 3 is controlled and adjusted. Thereby, it is possible to avoid the influence of the current / voltage of the reflected wave from the load 4 side on the high frequency power source 1 side.

図2を使って前記センサー2の構成を詳しく説明する。
7は高周波電源1側の入力端子、8は進行波電流Ifを抽出する電流検出部でトロイダルコア9、出コイル10からなり、コイル10の端子T1とT2に抵抗R1とインダクタンスL1がつながれる。このインダクタンスL1の両端には電流(進行波電流I−反射波電流I)にコイル10の巻数などによって決まる係数βを乗jいた電圧が現れる。出力端13にはキャパシタ12A、12Bによって決まる係数αを乗じた電圧V(進行波電圧V−反射波電圧V)が現れる。前記出力端11の電圧のうち反射波に起因する電圧(は前記出力端13の電圧に前記インダクタンスL1の両端の電圧を加えたものであるから、前記インダクタンスL1の電圧のうち反射波に起因する電圧(βI)と反射波に起因する電圧(αV)を丁度キャンセルするようにコイル9の巻数とキャパシタ12A、12Bの値を設定すると、前記出力端11には進行波電流Iに比例した電圧が現れる。これを抵抗14と15とで分圧した結果、出力端子16に進行波電流Iに比例した電圧Vfが現れる。17は電圧検出回路で、19はインピーダンス整合装置3に接続する出力端子で高周波ライン20につながっている。21は高周波ライン20の電圧をキャパシタ21と抵抗22とで分圧し、分圧出力端子23には、出力端子19の電圧V(=進行波電圧Vと反射波電圧V)が分圧された分圧出力が現れる。なお、キャパシタ18と25はセンサー▲2▼の特性インピーダンスが50Ωになるように調整するためのものである。
The configuration of the sensor 2 will be described in detail with reference to FIG.
Reference numeral 7 denotes an input terminal on the high-frequency power source 1 side, and 8 denotes a current detection unit for extracting a traveling wave current If. The current detection unit includes a toroidal core 9 and an output coil 10. A resistor R1 and an inductance L1 are connected to terminals T1 and T2 of the coil 10. At both ends of the inductance L1, a voltage obtained by multiplying the current (traveling wave current I f -reflected wave current I r ) by a coefficient β determined by the number of turns of the coil 10 appears. A voltage V (traveling wave voltage V f −reflected wave voltage V r ) multiplied by a coefficient α determined by the capacitors 12A and 12B appears at the output terminal 13. Of the voltage at the output end 11, the voltage due to the reflected wave (is the voltage at the output end 13 added to the voltage at both ends of the inductance L 1, so the voltage due to the reflected wave among the voltage at the inductance L 1. setting the voltage (beta I r) and the number of turns and the capacitor 12A of the coil 9 so as to just cancel the voltage (alpha] V r) resulting from the reflected wave, the value of 12B, the the output terminal 11 proportional to the traveling wave current I f As a result of dividing the voltage by the resistors 14 and 15, a voltage Vf proportional to the traveling wave current If appears at the output terminal 16. 17 is a voltage detection circuit, and 19 is connected to the impedance matching device 3. The output terminal is connected to the high frequency line 20. The voltage 21 is divided by the capacitor 21 and the resistor 22, and the divided output terminal 23 is connected to the output terminal 1. A divided voltage output is generated by dividing the voltage V of 9 (= traveling wave voltage V f and reflected wave voltage V r ) Note that the capacitors 18 and 25 are adjusted so that the characteristic impedance of the sensor (2) is 50Ω. Is to do.

以下に、V/Iというパラメータ、すなわち擬インピーダンスS(=V/I)を使うことによって、簡単な構成でしかも正確にインピーダンスを求める方法を説明する。Hereinafter, a method for obtaining the impedance accurately with a simple configuration by using the parameter V / I f , that is, the pseudo-impedance S (= V / I f ) will be described.

進行波の電圧をV、反射波の電圧をVとし、反射係数をΓとする。The traveling wave voltage is V f , the reflected wave voltage is V r , and the reflection coefficient is Γ.

数式1Formula 1

これをZについて解く。Solve this for Z.

数式2Formula 2

このようにインピーダンスZは擬インピーダンスS(=V/I)から簡単に求めることができる。
すなわち、高周波電源1によって印加された電圧Vと進行波電流Ifをパラメータとして求めることができ、反射波電流を測定する必要がない。ゆえに構成が簡単となる。
Thus, the impedance Z can be easily obtained from the pseudo-impedance S (= V / I f ).
That is, the voltage V and the traveling wave current If applied by the high frequency power source 1 can be obtained as parameters, and there is no need to measure the reflected wave current. Therefore, the configuration is simple.

さらに、インピーダンスZが複素平面の右半面という無限のエリアのどこかに存在するのに対して、擬インピーダンスS(=V/I)は複素平面状の限られたエリア内に存在するため、擬インピーダンスS(=V/I)は正確に測定することができて、擬インピーダンスS(=V/I)から求めたインピーダンス値は信頼できる。Furthermore, while the impedance Z exists somewhere in the infinite area of the right half of the complex plane, the pseudo-impedance S (= V / I f ) exists in the limited area of the complex plane. The pseudo-impedance S (= V / I f ) can be accurately measured, and the impedance value obtained from the pseudo-impedance S (= V / I f ) is reliable.

擬インピーダンスSで表すと、以下に示すように数式1から容易に理解できる。Zは求める出力インピーダンスを表す。When expressed by pseudo-impedance S, it can be easily understood from Equation 1 as shown below. Z represents the desired output impedance.

数式4Formula 4

出力インピーダンスZの存在する領域は複素平面の右半面に限られる。複素数Cの複素
次式で表せる。
The region where the output impedance Z exists is limited to the right half of the complex plane. Complex of complex number C
It can be expressed by the following formula.

数式5Formula 5

擬インピーダンスS(=V/I)は実軸上の点(50,0)を中心として半径50の円形エリア内に限られることが次式から理解できる。数式5の不等式が成り立てば、次式で表すことができる。It can be understood from the following equation that the pseudo-impedance S (= V / I f ) is limited to a circular area having a radius of 50 with the point (50, 0) on the real axis as the center. If the inequality of Expression 5 is established, it can be expressed by the following expression.

数式6Formula 6

図4に、擬インピーダンスS(=V/I)の存在する範囲を図示する。45は、擬インピーダンスS(=V/I)の存在する円形領域の中心点(50,0)であり、実軸41上にある。中心点45の実部が50であることは、高周波電源1から電力を伝送するのに用いる同軸ケーブルの特性インピーダンスが50Ωであることによる。46は擬インピーダンスS(=V/I)の絶対値が最大となる点であり、中心の実部の値50に半径50を加えたものを実部とする点(100,0)である(半径が50であることは、中心点45の実部が50であることと同様の理由による)。42はある検出したときの擬インピーダンスS(=V/I)の位置を示す。43は検出した擬インピーダンスS(=V/I)の絶対値(|V/I|)で、44は実軸41を基準としたときの擬インピーダンスSの位相角(arg(V/I))である。FIG. 4 illustrates a range in which the pseudo impedance S (= V / I f ) exists. 45 is the center point (50, 0) of the circular area where the pseudo-impedance S (= V / I f ) exists, and is on the real axis 41. The fact that the real part of the center point 45 is 50 is because the characteristic impedance of the coaxial cable used for transmitting power from the high-frequency power source 1 is 50Ω. Reference numeral 46 denotes a point where the absolute value of the pseudo-impedance S (= V / I f ) is maximized, and is a point (100, 0) in which a value obtained by adding a radius 50 to the value 50 of the central real part is the real part. (The radius is 50 for the same reason that the real part of the center point 45 is 50). Reference numeral 42 denotes the position of the pseudo-impedance S (= V / I f ) when a certain detection is made. 43 is the absolute value (| V / I f |) of the detected pseudo-impedance S (= V / I f ), and 44 is the phase angle of the pseudo-impedance S with respect to the real axis 41 (arg (V / I f f )).

この図からも次式が成り立っていることが明らかである。  From this figure, it is clear that the following equation holds.

数式7Formula 7

複素平面の右半面という無限の範囲のどこかに存在するインピーダンスZを計測することは困難であるが、擬インピーダンスS(=V/I)は、限られた範囲内にあることが数学的に保障されていて、容易にかつ正確に測定することができる。したがって、擬インピーダンスS(=V/I)から求めたインピーダンス値は信頼できるものとなる。Although it is difficult to measure the impedance Z that exists somewhere in the infinite range of the right half of the complex plane, the pseudo-impedance S (= V / I f ) is mathematically in a limited range. It can be measured easily and accurately. Therefore, the impedance value obtained from the pseudo-impedance S (= V / I f ) is reliable.

この実施例では、センサー3をインピーダンス整合装置の入力端に設けて、高周波電源1の電圧Vと進行波電流Ifとから進行波電力Pと反射波電力Pを演算処理して求め高周波電源1のモニターする例について以下に詳細に説明する。In this embodiment, the sensor 3 is provided at the input end of the impedance matching device, and the traveling wave power Pf and the reflected wave power Pr are calculated from the voltage V of the high frequency power supply 1 and the traveling wave current If and obtained. One monitoring example will be described in detail below.

図3に示すように、1はたとえば、13.5MHの高周波を出力とする高周波電源、2はセンサー3はこのセンサー2を入力端に設けた整合装置(マッチングユニットともいう)、4は負荷である。センサー2は上記したものと同一である。31はセンサー2の出力端子18と25から検出される高周波電源1の電圧Vと進行波電流Iから出力インピーダンスを演算処理する手段と電力を演算処理する手段とからなる電力演算回路である。As shown in FIG. 3, for example, 1 is a high-frequency power source that outputs a high frequency of 13.5 MH, 2 is a sensor 3 is a matching device (also referred to as a matching unit) provided with this sensor 2 at the input end, and 4 is a load. is there. The sensor 2 is the same as described above. 31 is a power calculation circuit comprising means for calculating the output impedance from the voltage V of the high frequency power source 1 detected from the output terminals 18 and 25 of the sensor 2 and the traveling wave current If and means for calculating the power.

進行波の電圧、電流をVf、、、反射波の電圧、電流をV、Iと表すと、進行波の電力P、反射波の電力Pは、次のように計算できる。
ただし、Γは上記で説明した反射係数である。インピーダンスZから次式で計算できる。
When the traveling wave voltage and current are expressed as V f and I f , and the reflected wave voltage and current are expressed as V r and I r , the traveling wave power P f and the reflected wave power P r are calculated as follows. it can.
Where Γ is the reflection coefficient described above. It can be calculated from the impedance Z by the following equation.

数式8Formula 8

この実施例は、高周波電源1の出力端にセンサー2を設け、センサー2の出力端子18を負荷4に直接につないでいる。上記実施例2と同様に高周波電源1の電圧Vと進行波電流Iから電力演算回路31で進行波電力Pと反射波電力Pとを求め、これらを保護制御回路51に入力している。
高周波電源1は、一定の電力を負荷に供給している。保護制御回路51は進行波電力Pが一定値より大きければ、高周波電源1の供給電力を下げて所定の電力になるように調整をする。反射波電力Pについては、その値が一定の値に比較して大きければ、高周波電源1を故障させる等の悪影響を及ぼすので、高周波電源1の供給電力を下げて避けるように制御する。
In this embodiment, the sensor 2 is provided at the output end of the high-frequency power source 1, and the output terminal 18 of the sensor 2 is directly connected to the load 4. Seeking a forward power P f and reflected power P r by the power calculation circuit 31 from the same manner as in Example 2 with the voltage V of the high frequency power source 1 traveling wave current I f, and inputs these to the protection control circuit 51 Yes.
The high frequency power source 1 supplies a constant power to the load. If the traveling wave power P f is greater than a certain value, the protection control circuit 51 adjusts the power supplied from the high frequency power supply 1 to a predetermined level by lowering the power. The reflected power P r, larger the value is compared to a fixed value, so adverse effects such as for fault high frequency power source 1 is controlled so as to avoid lowering the supply power of the high frequency power source 1.

上記したようにこの発明の第1の特徴は出力インピーダンス50Ωの高周波電源とこの高周波電源とインピーダンス非50Ωの負荷との間にインピーダンス整合装置が設けられ、さらにこの高周波電源の出力端にセンサーが設けられ、このセンサーにおいて、高周波電源の電圧(進行波電圧と反射波電圧)と進行波電流の比である擬インピーダンス(V/I)をパラメータとしてセンサーから見た出力側のインピーダンスを求めるインピーダンス検出方法にある。As described above, the first feature of the present invention is that an impedance matching device is provided between a high-frequency power source with an output impedance of 50Ω, a load with a non-50Ω impedance and the high-frequency power source, and a sensor is provided at the output end of the high-frequency power source. In this sensor, impedance detection for obtaining the impedance on the output side as viewed from the sensor using the pseudo impedance (V / I f ), which is the ratio of the voltage of the high frequency power supply (traveling wave voltage and reflected wave voltage) and traveling wave current, as a parameter Is in the way.

この発明の第2の特徴は前記インピーダンスの値が50Ωでなければ、インピーダンス整合装置をインピーダンス制御回路を介してインピーダンスが50Ωになるように制御することを特徴とするインピーダンス検出方法にある。    According to a second feature of the present invention, there is an impedance detection method characterized in that if the impedance value is not 50Ω, the impedance matching device is controlled so as to have an impedance of 50Ω via an impedance control circuit.

第3の特徴は前記高周波電源の出力端に前記センサーを設け、このセンサーで前記擬インピーダンス(V/I)をパラメータとしてセンサーから見た出力側のインピーダンスを求め、この求めたインピーダンスから高周波電源の進行波電力と反射電力を求めることを特徴とするインピーダンス検出方法にある。The third feature is that the sensor is provided at the output end of the high-frequency power source, and the sensor determines the impedance on the output side viewed from the sensor using the pseudo-impedance (V / I f ) as a parameter. In the impedance detection method, the traveling wave power and the reflected power are obtained.

第4の特徴は前記高周波電源の進行波電力と反射電力を求め、それぞれが一定値をこえておれば制御回路を介して高周波電源を制御することを特徴とするインピーダンス検出方法にある。  The fourth feature is an impedance detection method characterized in that the traveling wave power and the reflected power of the high frequency power source are obtained, and the high frequency power source is controlled via a control circuit if each exceeds a predetermined value.

第5の特徴は、前記センサーは高周波電源と前記インピーダンス整合装置とは同軸ケーブルで接続され、この同軸ケーブルから前記高周波電源の進行波電流を得る電流抽出手段を含み、前記同軸ケーブルから前記高周波電源あら電圧を得て、この電圧と前記進行波電流の比である擬インピーダンス(V/I)をパラメータとしてセンサーから見た出力側のインピーダンスを求めるインピーダンス検出方法にある。A fifth feature is that the sensor includes a high-frequency power source and the impedance matching device connected by a coaxial cable, and includes current extraction means for obtaining a traveling wave current of the high-frequency power source from the coaxial cable, and the high-frequency power source from the coaxial cable. There is an impedance detection method in which a voltage is obtained and the impedance on the output side viewed from the sensor is obtained using the pseudo impedance (V / I f ) which is the ratio of this voltage and the traveling wave current as a parameter.

第6の特徴はインピーダンス50Ωの高周波電源と、この高周波電源の出力端に接続されたセンサーと、このセンサーとインピーダンス非50Ωの負荷の間に介在してインピーダンスを整合するインピーダンス整合装置とからなる装置において、前記擬インピーダンス(V/I)をパラメータとしてインピーダンスを求めること、また求めたインピーダンスにもとづきインピーダンス整合装置を制御することを特徴とするセンサーにある。The sixth feature is a device comprising a high-frequency power source having an impedance of 50Ω, a sensor connected to the output terminal of the high-frequency power source, and an impedance matching device for interposing impedance between the sensor and a load having a non-impedance of 50Ω. In the sensor, the impedance is obtained using the pseudo impedance (V / I f ) as a parameter, and the impedance matching device is controlled based on the obtained impedance.

第7の特徴は前記インピーダンスの値が50Ωでなければ、インピーダンス整合装置をインピーダンス制御回路を介してインピーダンスが50Ωになるように制御することを特徴とするセンサーにある。    A seventh feature is a sensor characterized in that, if the impedance value is not 50Ω, the impedance matching device is controlled so that the impedance becomes 50Ω via an impedance control circuit.

第8の特徴はインピーダンス50Ωの高周波電源と、この高周波電源の出力端に接続されたセンサーと、このセンサーとインピーダンス非50Ωの負荷の間に介在してインピーダンスを整合するインピーダンス整合装置とからなる装置において、前記センサーに電力演算回路を接続し、この電力演算回路において前記擬似インピーダンス(V/I)をパラメータとしてインピーダンスを求め、このインピーダンスから進行波電力と反射波電力を求めることを特徴とする電力モニターにある。The eighth feature is a device comprising a high-frequency power source with an impedance of 50Ω, a sensor connected to the output terminal of the high-frequency power source, and an impedance matching device for interposing impedance between the sensor and a load having a non-impedance of 50Ω. The power calculation circuit is connected to the sensor, the impedance is obtained by using the pseudo impedance (V / I f ) as a parameter in the power calculation circuit, and the traveling wave power and the reflected wave power are obtained from the impedance. In the power monitor.

第9の特徴はインピーダンス50Ωの高周波電源と、この高周波電源の出力端に接続されたセンサーと、このセンサーとインピーダンス非50Ωの負荷の間に介在してインピーダンスを整合するインピーダンス整合装置とからなる装置において、前記センサーに電力演算回路を接続し、この電力演算回路に制御回路を接続し、前記電力演算回路において前記擬インピーダンスをパラメータとして求めたインピーダンスから進行波電力と反射波電力を求め、この進行波電力と反射波電力にもとづいて前記制御回路が前記前記高周波電源を制御することを特徴とする高周波電源の制御装置にある。  The ninth feature is a device comprising: a high frequency power source having an impedance of 50Ω; a sensor connected to the output terminal of the high frequency power source; and an impedance matching device for interposing impedance between the sensor and a load having a non-impedance of 50Ω. A power calculation circuit is connected to the sensor, a control circuit is connected to the power calculation circuit, and traveling wave power and reflected wave power are obtained from the impedance obtained using the pseudo-impedance as a parameter in the power calculation circuit. The control circuit of the high frequency power supply is characterized in that the control circuit controls the high frequency power supply based on wave power and reflected wave power.

第10の特徴は前記センサーは、高周波電源と前記インピーダンス整合装置とは同軸ケーブルで接続され、この同軸ケーブルから前記高周波電源の進行波電流を得る電流抽出手段を含み、前記同軸ケーブルから前記高周波電源から電圧を得て、この電圧と前記進行波電流の比である擬似インピーダンスをパラメータとしてセンサーから見た出力側のインピーダンスを求めるセンサーあるいは電力モニターあるいは高周波電源の制御装置にある。  According to a tenth feature, in the sensor, the high-frequency power source and the impedance matching device are connected by a coaxial cable, and include a current extraction unit that obtains a traveling wave current of the high-frequency power source from the coaxial cable. A sensor, a power monitor, or a high-frequency power supply control device obtains an output-side impedance viewed from the sensor using a pseudo-impedance that is a ratio of the voltage and the traveling wave current as a parameter.

この発明によれば、高周波電源1の電圧Vと進行波電流Iとを加味し、V/Iをパラメータとして用いることにより高周波電源1の負荷のインピーダンスを簡単な構成で正確に求めることができる。前記パラメータV/Iを正確に検出することが容易となる。したがってパラメータV/Iからインピーダンスを正確に求めることができる。インピーダンス整合装置を適切に制御できる。According to the present invention, the impedance of the load of the high frequency power supply 1 can be accurately obtained with a simple configuration by taking into account the voltage V of the high frequency power supply 1 and the traveling wave current If and using V / If as a parameter. it can. It becomes easy to accurately detect the parameter V / If . Therefore, the impedance can be accurately obtained from the parameter V / If . The impedance matching device can be appropriately controlled.

高周波電源1の出力端にV/Iをパラメータとしたセンサー2を設けることによって高周波電源1から負荷4に供給される進行波電力Pと反射波電力Pを求め正確にモニターできる。High frequency power source 1 of the output of the V / I f can be accurately monitored seek reflected power P r and forward power P f supplied from the high frequency power source 1 to the load 4 by providing a sensor 2 which is a parameter.

進行波電力Pfと反射波電力Prを求めて、所定の値と比較して高周波電源1の供給電力を制御するので高周波電源1を出力制御および故障から保護できる効果がある。  Since the traveling wave power Pf and the reflected wave power Pr are obtained and compared with a predetermined value, the power supplied to the high frequency power source 1 is controlled, so that the high frequency power source 1 can be protected from output control and failure.

この発明の一実施例の全体構成図である。(実施例1)It is a whole block diagram of one Example of this invention. (Example 1) この発明の一実施例のセンサーの回路構成図である。(実施例1)It is a circuit block diagram of the sensor of one Example of this invention. (Example 1) この発明の他の一実施例の電力モニターの全体構成図である。(実施例2)It is a whole block diagram of the electric power monitor of other one Example of this invention. (Example 2) この発明にかかる擬インピーダンスを用いて検出したインピーダンスが存在するエリアを説明する図である。It is a figure explaining the area where the impedance detected using the pseudo impedance concerning this invention exists. この発明の他の一実施例の高周波電源を制御するの全体構成図である。(実施例3)It is a whole block diagram of controlling the high frequency power supply of other one Example of this invention. (Example 3)

符号の説明Explanation of symbols

1 高周波電源
2 センサー
3 インピーダンス整合装置
4 負荷
5 インピーダンス演算回路
6 インピーダンス制御回路
8 電流検出部
16 出力端子
17 電圧検出回路
23 出力端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency power supply 2 Sensor 3 Impedance matching apparatus 4 Load 5 Impedance calculation circuit 6 Impedance control circuit 8 Current detection part 16 Output terminal 17 Voltage detection circuit 23 Output terminal

Claims (10)

出力インピーダンス50Ωの高周波電源とこの高周波電源とインピーダンスの非50Ωの負荷との間にインピーダンス整合装置が設けられ、さらにこの高周波電源の出力端にセンサーが設けられ、このセンサーにおいて、センサに印加される電圧(進行波電圧と反射波電圧)と進行波電流の比である擬インピーダンスをパラメータとしてセンサーから見た出力側のインピーダンスを求めるインピーダンス検出方法。An impedance matching device is provided between the high-frequency power source having an output impedance of 50Ω and the non-50Ω load of the high-frequency power source, and a sensor is provided at the output terminal of the high-frequency power source. Impedance detection method that obtains the impedance on the output side viewed from the sensor using the pseudo impedance, which is the ratio of the voltage (traveling wave voltage and reflected wave voltage) and traveling wave current, as a parameter. 前記インピーダンスの値が50Ωでなければ、インピーダンス整合装置をインピーダンス制御回路を介してインピーダンスが50Ωになるように制御することを特徴とする請求項1のインピーダンス検出方法。2. The impedance detection method according to claim 1, wherein if the impedance value is not 50Ω, the impedance matching device is controlled to have an impedance of 50Ω via an impedance control circuit. 前記高周波電源の出力端に前記センサーを設け、このセンサーで前記擬インピーダンスをパラメータとしてセンサーから見た出力側のインピーダンスを求め、この求めたインピーダンスから高周波電源の進行波電力と反射電力を求めることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインピーダンス検出方法。The sensor is provided at the output end of the high-frequency power source, and the sensor calculates the impedance on the output side viewed from the sensor using the pseudo-impedance as a parameter, and the traveling wave power and reflected power of the high-frequency power source are obtained from the obtained impedance. 3. The impedance detection method according to claim 1, wherein the impedance is detected. 前記高周波電源の進行波電力と反射電力を求め、それぞれが一定値をこえておれば制御回路を介して高周波電源を制御することを特徴とする請求項3に記載のインピーダンス検出方法。4. The impedance detection method according to claim 3, wherein a traveling wave power and a reflected power of the high frequency power source are obtained, and the high frequency power source is controlled via a control circuit if each exceeds a predetermined value. 前記センサーは、高周波電源と前記インピーダンス整合回路とは同軸ケーブルで接続され、この同軸ケーブルから前記高周波電源の進行波電流を得る電流抽出手段を含み、前記同軸ケーブルから前記高周波電源の電圧を得て、この電圧と前記進行波電流の比である擬インピーダンスをパラメータとしてセンサーから見た出力側のインピーダンスを求める請求項1から4に記載の一のインピーダンス検出方法。The sensor includes a high-frequency power source and the impedance matching circuit connected by a coaxial cable, and includes current extraction means for obtaining a traveling wave current of the high-frequency power source from the coaxial cable, and obtains a voltage of the high-frequency power source from the coaxial cable. 5. The impedance detection method according to claim 1, wherein the impedance on the output side viewed from the sensor is obtained by using a pseudo impedance which is a ratio of the voltage and the traveling wave current as a parameter. インピーダンス50Ωの高周波電源と、この高周波電源の出力端に接続されたセンサーと、このセンサーとインピーダンス非50Ωの負荷の間に介在してインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路とからなる装置において、前記擬インピーダンスをパラメータとしてインピーダンスを求めることを特徴とするセンサー。In a device comprising a high-frequency power source having an impedance of 50Ω, a sensor connected to the output terminal of the high-frequency power source, and an impedance matching circuit for matching impedance by interposing between the sensor and a load having a non-impedance of 50Ω, A sensor characterized in that the impedance is obtained using as a parameter. 前記インピーダンスの値が50Ωでなければ、インピーダンス整合装置をインピーダンス制御回路を介してインピーダンスが50Ωになるように制御することを特徴とする請求項6に記載のセンサー。The sensor according to claim 6, wherein if the impedance value is not 50Ω, the impedance matching device is controlled to have an impedance of 50Ω through an impedance control circuit. インピーダンス50Ωの高周波電源と、この高周波電源の出力端に接続されたセンサーと、このセンサーとインピーダンス非50Ωの負荷の間に介在してインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路とからなる装置において、前記センサーに電力演算回路を接続し、この電力演算回路において前記擬インピーダンスをパラメータとしてインピーダンスを求め、このインピーダンスから進行波電力と反射波電力を求めることを特徴とする電力モニター。In an apparatus comprising a high-frequency power source with an impedance of 50Ω, a sensor connected to the output terminal of the high-frequency power source, and an impedance matching circuit for matching impedance by interposing between the sensor and a load having a non-impedance of 50Ω, A power monitor characterized by connecting a power calculation circuit, obtaining an impedance using the pseudo-impedance as a parameter in the power calculation circuit, and obtaining a traveling wave power and a reflected wave power from the impedance. インピーダンス50Ωの高周波電源と、この高周波電源の出力端に接続されたセンサーと、このセンサーとインピーダンス非50Ωの負荷の間に介在してインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路とからなる装置において、前記センサーに電力演算回路を接続し、この電力演算回路に制御回路を接続し、前記電力演算回路において前記擬似インピーダンスをパラメータとして求めたインピーダンスから進行波電力と反射波電力を求め、この進行波電力と反射波電力にもとづいて前記制御回路が前記前記高周波電源を制御することを特徴とする高周波電源の制御装置。In an apparatus comprising a high-frequency power source with an impedance of 50Ω, a sensor connected to the output terminal of the high-frequency power source, and an impedance matching circuit for matching impedance by interposing between the sensor and a load having a non-impedance of 50Ω, A power calculation circuit is connected, a control circuit is connected to the power calculation circuit, traveling wave power and reflected wave power are obtained from the impedance obtained by using the pseudo impedance as a parameter in the power calculation circuit, and the traveling wave power and reflected wave are obtained. A control apparatus for a high frequency power supply, wherein the control circuit controls the high frequency power supply based on electric power. 前記センサーは、高周波電源と前記インピーダンス整合回路と同軸ケーブルで接続され、この同軸ケーブルから前記高周波電源の進行波電流を得る電流抽出手段を含み、前記同軸ケーブルから前記高周波電源からの電圧を得て、この電圧と前記進行波電流の比である擬インピーダンスをパラメータとしてセンサーから見た出力側のインピーダンスを求めることを特徴とする請求項6あるいは請求項7記載のセンサーあるいは請求項8記載の電力モニターあるいは請求項9記載の高周波電源の制御装置。The sensor is connected to a high-frequency power source and the impedance matching circuit through a coaxial cable, and includes a current extraction unit that obtains a traveling wave current of the high-frequency power source from the coaxial cable, and obtains a voltage from the high-frequency power source from the coaxial cable. 9. The sensor according to claim 6 or 7, or the power monitor according to claim 8, wherein the impedance on the output side viewed from the sensor is obtained using a pseudo impedance which is a ratio of the voltage and the traveling wave current as a parameter. Or the control apparatus of the high frequency power supply of Claim 9.
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