JPH07282771A - 高周波誘導結合プラズマ分析計のプラズマ点火方法 - Google Patents
高周波誘導結合プラズマ分析計のプラズマ点火方法Info
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- JPH07282771A JPH07282771A JP7019987A JP1998795A JPH07282771A JP H07282771 A JPH07282771 A JP H07282771A JP 7019987 A JP7019987 A JP 7019987A JP 1998795 A JP1998795 A JP 1998795A JP H07282771 A JPH07282771 A JP H07282771A
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- Japan
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- variable capacitor
- high frequency
- plasma
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- Plasma Technology (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 作業が全て自動化された為、調整作業の難し
さ、煩わしさがない。 【構成】 高周波誘導結合プラズマ分析計のプラズマ点
火方法において、この高周波発生器から高周波誘導コイ
ルに高周波電流を流す線路に配置された位相検出器並び
に電力検出器と、線路に接続された粗調整用可変コンデ
ンサと微調整用可変コンデンサとを含むマッチングネッ
トワークと、位相検出器の出力に基づき電流と電圧の位
相差が最小となる位置にマッチングネットワークの微調
整用可変コンデンサを制御するサーボ制御系と、電力検
出器の出力に基づき進行波電力が最大となる位置、或は
反射電力が最小となる位置に粗調整用可変コンデンサを
設定する調整手段とを具備し、低い電力の下で調整手段
によって粗調整用可変コンデンサを自動調整した後、調
整手段により電力発生器を制御してプラズマを点火し、
点火後に、粗調整用可変コンデンサを調整手段によって
再調整すると共に、点火後におけるインピーダンス変化
を微調整用可変コンデンサをサーボ制御系によって制御
して調整することを特徴としている。
さ、煩わしさがない。 【構成】 高周波誘導結合プラズマ分析計のプラズマ点
火方法において、この高周波発生器から高周波誘導コイ
ルに高周波電流を流す線路に配置された位相検出器並び
に電力検出器と、線路に接続された粗調整用可変コンデ
ンサと微調整用可変コンデンサとを含むマッチングネッ
トワークと、位相検出器の出力に基づき電流と電圧の位
相差が最小となる位置にマッチングネットワークの微調
整用可変コンデンサを制御するサーボ制御系と、電力検
出器の出力に基づき進行波電力が最大となる位置、或は
反射電力が最小となる位置に粗調整用可変コンデンサを
設定する調整手段とを具備し、低い電力の下で調整手段
によって粗調整用可変コンデンサを自動調整した後、調
整手段により電力発生器を制御してプラズマを点火し、
点火後に、粗調整用可変コンデンサを調整手段によって
再調整すると共に、点火後におけるインピーダンス変化
を微調整用可変コンデンサをサーボ制御系によって制御
して調整することを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波誘導結合プラズ
マを効率的に点火できるようにした高周波誘導結合プラ
ズマ分析計のプラズマ点火方法に関する。
マを効率的に点火できるようにした高周波誘導結合プラ
ズマ分析計のプラズマ点火方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高周波誘導結合プラズマ分析計は、高周
波誘導結合プラズマを用いて試料を励起させ、生じたイ
オンをノズルとスキマーからなるインターフェイスを介
して質量分析計に導いて電気的に検出し該イオン量を精
密に測定することにより、試料中の被測定元素を高精度
に分析するように構成されている。
波誘導結合プラズマを用いて試料を励起させ、生じたイ
オンをノズルとスキマーからなるインターフェイスを介
して質量分析計に導いて電気的に検出し該イオン量を精
密に測定することにより、試料中の被測定元素を高精度
に分析するように構成されている。
【０００３】図２は、このような高周波誘導結合プラズ
マ分析計の全体的な構成説明図である。この図におい
て、プラズマトーチ１の外側管１ｂと最外側管１ｃには
ガス調整器２を介してガス供給源３からアルゴンガスが
供給され、内側管１ａには試料槽４内の試料がネブライ
ザ５で霧化されてのちアルゴンガスによって搬入される
ようになっている。
マ分析計の全体的な構成説明図である。この図におい
て、プラズマトーチ１の外側管１ｂと最外側管１ｃには
ガス調整器２を介してガス供給源３からアルゴンガスが
供給され、内側管１ａには試料槽４内の試料がネブライ
ザ５で霧化されてのちアルゴンガスによって搬入される
ようになっている。
【０００４】また、プラズマトーチ１に巻回された高周
波誘導コイル６（通常、銅製の中空パイプでなり内部に
冷却水が流れている。）には高周波電源７によって高周
波電流が流され、該コイル６の周囲に高周波磁界（図示
せず）が形成されている。一方、ノズル８とスキマー９
に挟まれたフォアチャンバー１０内は、真空ポンプ１１
によって、例えば１０-1torr．に吸引されている。ま
た、センターチャンバー１２内は第１拡散ポンプ１２’
によって例えば１０-4torr．に吸引され、マスフィルタ
（例えば四重極マスフィルタ）１４を収容しているリア
チャンバー１３内は第２油拡散ポンプ１５によって、例
えば１０-5torr．に吸引されている。
波誘導コイル６（通常、銅製の中空パイプでなり内部に
冷却水が流れている。）には高周波電源７によって高周
波電流が流され、該コイル６の周囲に高周波磁界（図示
せず）が形成されている。一方、ノズル８とスキマー９
に挟まれたフォアチャンバー１０内は、真空ポンプ１１
によって、例えば１０-1torr．に吸引されている。ま
た、センターチャンバー１２内は第１拡散ポンプ１２’
によって例えば１０-4torr．に吸引され、マスフィルタ
（例えば四重極マスフィルタ）１４を収容しているリア
チャンバー１３内は第２油拡散ポンプ１５によって、例
えば１０-5torr．に吸引されている。
【０００５】この状態で上記高周波磁界の近傍でアルゴ
ンガス中に電子かイオンが植え付けられると、該高周波
磁界の作用によって瞬時に高周波誘導プラズマが生ず
る。該プラズマ内のイオンは、ノズル８やスキマー９を
経由し、マスフィルタ１４を通って二次電子倍増管１６
に導かれて検出されたのち、信号処理部１７に送出され
て演算され、前記試料中の被測定元素分析値を与えるよ
うになる。
ンガス中に電子かイオンが植え付けられると、該高周波
磁界の作用によって瞬時に高周波誘導プラズマが生ず
る。該プラズマ内のイオンは、ノズル８やスキマー９を
経由し、マスフィルタ１４を通って二次電子倍増管１６
に導かれて検出されたのち、信号処理部１７に送出され
て演算され、前記試料中の被測定元素分析値を与えるよ
うになる。
【０００６】一方、図３は、上記高周波電源７のブロッ
ク回路図であり、図中、１８は出力可変の高周波電力発
生器、１９は該電力発生器からコイル６に高周波電流を
流す線路に配置された位相検出器、２０はコイル６と位
相検出器１９との間の線路に配置され、直列接続された
可変コンデンサＣsと並列接続された半固定の可変コン
デンサＣpとが設けられたマッチングネットワーク、２
１は可変コンデンサＣsを位相検出器１９の出力に基づ
き調整するサーボ制御系、２２は発生した高周波誘導結
合プラズマである。
ク回路図であり、図中、１８は出力可変の高周波電力発
生器、１９は該電力発生器からコイル６に高周波電流を
流す線路に配置された位相検出器、２０はコイル６と位
相検出器１９との間の線路に配置され、直列接続された
可変コンデンサＣsと並列接続された半固定の可変コン
デンサＣpとが設けられたマッチングネットワーク、２
１は可変コンデンサＣsを位相検出器１９の出力に基づ
き調整するサーボ制御系、２２は発生した高周波誘導結
合プラズマである。
【０００７】このような構成かなる上記高周波電源７に
おいて、マッチングネットワーク２０によって電力発生
器１８からの高周波電力がコイル６に効率良く伝達され
るようにインピーダンスマッチングがとられる。この場
合、並列接続された可変コンデンサＣpを手動調整し最
適のインピーダンス値が得られるように粗調整し、直列
接続された可変コンデンサＣsを位相検出器１９の出力
に基づき、電流と電圧の位相差が零になるようにサーボ
制御する。
おいて、マッチングネットワーク２０によって電力発生
器１８からの高周波電力がコイル６に効率良く伝達され
るようにインピーダンスマッチングがとられる。この場
合、並列接続された可変コンデンサＣpを手動調整し最
適のインピーダンス値が得られるように粗調整し、直列
接続された可変コンデンサＣsを位相検出器１９の出力
に基づき、電流と電圧の位相差が零になるようにサーボ
制御する。
【０００８】これによりキャリアガス（上記アルゴンガ
ス等）の流量変化や高周波誘導結合プラズマの周辺部材
との相対位置変化等いわゆる外的変化に基づく比較的小
さなインピーダンス変化に対するマッチングが自動で行
われる。
ス等）の流量変化や高周波誘導結合プラズマの周辺部材
との相対位置変化等いわゆる外的変化に基づく比較的小
さなインピーダンス変化に対するマッチングが自動で行
われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなマッチング作業には手作業が含まれ、熟練と勘を要
し、作業に時間が掛かっていた。更に、電力発生器１８
側から見たコイル６の見掛上のインピーダンスは、プラ
ズマ点火時と点火後で大きく変化し、またコイル６を交
換したときにこの値は大きく変る。このようにインピー
ダンスが大きく変化した場合、可変コンデンサＣsの調
整だけではマッチングがとれず、プラズマが点火しない
ことがあった。
うなマッチング作業には手作業が含まれ、熟練と勘を要
し、作業に時間が掛かっていた。更に、電力発生器１８
側から見たコイル６の見掛上のインピーダンスは、プラ
ズマ点火時と点火後で大きく変化し、またコイル６を交
換したときにこの値は大きく変る。このようにインピー
ダンスが大きく変化した場合、可変コンデンサＣsの調
整だけではマッチングがとれず、プラズマが点火しない
ことがあった。
【００１０】本発明の解決しようとする技術的課題は、
インピーダンスのマッチング作業が簡単に行え、前記イ
ンピーダンスが大きく変動した場合でも最適値に調整さ
れ、確実にプラズマ点火が出来るようにすることにあ
る。
インピーダンスのマッチング作業が簡単に行え、前記イ
ンピーダンスが大きく変動した場合でも最適値に調整さ
れ、確実にプラズマ点火が出来るようにすることにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の構成は、高周波
誘導結合プラズマと分析計とを結合させてなる高周波誘
導結合プラズマ分析計のプラズマ点火方法において、高
周波電力発生器と、この高周波発生器から高周波誘導コ
イルに高周波電流を流す線路に配置された位相検出器並
びに電力検出器と、前記線路に接続された粗調整用可変
コンデンサと微調整用可変コンデンサとを含むマッチン
グネットワークと、前記位相検出器の出力に基づき電流
と電圧の位相差が最小となる位置に前記マッチングネッ
トワークの微調整用可変コンデンサを制御するサーボ制
御系と、前記電力検出器の出力に基づき進行波電力が最
大となる位置、或は反射電力が最小となる位置に前記粗
調整用可変コンデンサを設定する調整手段とを具備し、
低い電力の下で前記調整手段によって前記粗調整用可変
コンデンサを自動調整した後、前記調整手段により前記
電力発生器を制御してプラズマを点火し、点火後に、前
記粗調整用可変コンデンサを前記調整手段によって再調
整すると共に、点火後におけるインピーダンス変化を前
記微調整用可変コンデンサを前記サーボ制御系によって
制御して調整することを特徴としている。
誘導結合プラズマと分析計とを結合させてなる高周波誘
導結合プラズマ分析計のプラズマ点火方法において、高
周波電力発生器と、この高周波発生器から高周波誘導コ
イルに高周波電流を流す線路に配置された位相検出器並
びに電力検出器と、前記線路に接続された粗調整用可変
コンデンサと微調整用可変コンデンサとを含むマッチン
グネットワークと、前記位相検出器の出力に基づき電流
と電圧の位相差が最小となる位置に前記マッチングネッ
トワークの微調整用可変コンデンサを制御するサーボ制
御系と、前記電力検出器の出力に基づき進行波電力が最
大となる位置、或は反射電力が最小となる位置に前記粗
調整用可変コンデンサを設定する調整手段とを具備し、
低い電力の下で前記調整手段によって前記粗調整用可変
コンデンサを自動調整した後、前記調整手段により前記
電力発生器を制御してプラズマを点火し、点火後に、前
記粗調整用可変コンデンサを前記調整手段によって再調
整すると共に、点火後におけるインピーダンス変化を前
記微調整用可変コンデンサを前記サーボ制御系によって
制御して調整することを特徴としている。
【００１２】
【作用】前記の技術手段は次のように作用する。即ち、
プラズマ点火時は低い電力の下で前記調整手段によって
前記粗調整用可変コンデンサを、例えば反射波電力が最
小の位置に自動調整する。この位置が見付けられたら、
前記電力発生器の電力を点火用に設定し直しプラズマを
点火させる。この場合、最大効率で電力が前記コイルに
供給される為、確実にプラズマを点火出来る。プラズマ
が点火された後、点火時と同様、前記調整手段によって
前記粗調整用可変コンデンサを最適位置に調整する。一
方、前記微調整用可変コンデンサはサーボ制御系によっ
て制御されキャリアガスの流量変化等に起因する比較的
小さなインピーダンス変化に対し最適のマッチングがと
れるように働く。
プラズマ点火時は低い電力の下で前記調整手段によって
前記粗調整用可変コンデンサを、例えば反射波電力が最
小の位置に自動調整する。この位置が見付けられたら、
前記電力発生器の電力を点火用に設定し直しプラズマを
点火させる。この場合、最大効率で電力が前記コイルに
供給される為、確実にプラズマを点火出来る。プラズマ
が点火された後、点火時と同様、前記調整手段によって
前記粗調整用可変コンデンサを最適位置に調整する。一
方、前記微調整用可変コンデンサはサーボ制御系によっ
て制御されキャリアガスの流量変化等に起因する比較的
小さなインピーダンス変化に対し最適のマッチングがと
れるように働く。
【００１３】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳細
に説明する。図１は本発明における高周波電源のブロッ
ク回路図で、図中、図３における要素と同じ要素には同
一符号を付し、重複を避ける為にこれらの説明は省略す
る。
に説明する。図１は本発明における高周波電源のブロッ
ク回路図で、図中、図３における要素と同じ要素には同
一符号を付し、重複を避ける為にこれらの説明は省略す
る。
【００１４】２３は、電力発生器１８からコイル６に至
いたる線路に設けられた電力検出器、２４は、マイクロ
コンピュータを用いた制御部２４ａ並びにステップモー
タ等の駆動部２４ｂを有する調整手段で、位相検出器１
９の出力に基き粗調整用可変コンデンサＣPを最適位置
に調整する。
いたる線路に設けられた電力検出器、２４は、マイクロ
コンピュータを用いた制御部２４ａ並びにステップモー
タ等の駆動部２４ｂを有する調整手段で、位相検出器１
９の出力に基き粗調整用可変コンデンサＣPを最適位置
に調整する。
【００１５】このような構成で、先ずプラズマ点火時に
おいて、制御部２４ａから、予め定められたプログラム
に従い、電力発生器１８の電力を点火前の低い電力に設
定する。次いで、電力検出器２３の出力に基づき最適の
インピーダンス値になるように可変コンデンサＣpを調
整する。
おいて、制御部２４ａから、予め定められたプログラム
に従い、電力発生器１８の電力を点火前の低い電力に設
定する。次いで、電力検出器２３の出力に基づき最適の
インピーダンス値になるように可変コンデンサＣpを調
整する。
【００１６】最適値を探し出す方法として、駆動手段２
４ｂによって可変コンデンサＣpを変更しながら、例え
ば電力検出器２３の反射波出力の微分値を監視し、この
値が零となる変曲点（反射波出力の最小となる点に対
応）に調整する。この状態では、点火後のような大きな
電力は使われないから、電力発生器１８及びコイル６は
無理な負荷が加わらない。
４ｂによって可変コンデンサＣpを変更しながら、例え
ば電力検出器２３の反射波出力の微分値を監視し、この
値が零となる変曲点（反射波出力の最小となる点に対
応）に調整する。この状態では、点火後のような大きな
電力は使われないから、電力発生器１８及びコイル６は
無理な負荷が加わらない。
【００１７】このような方法によって反射波電力が最小
となる点が探し出せたら、前記パルスモータの駆動を止
め、制御部２４ａから電力発生器１８に信号を与えて電
力をプラズマの点火に必要な電力に設定し直す。この場
合、インピーダンスのマッチングがとれているから電力
を効率良くコイル６に供給でき確実に点火することが出
来る。
となる点が探し出せたら、前記パルスモータの駆動を止
め、制御部２４ａから電力発生器１８に信号を与えて電
力をプラズマの点火に必要な電力に設定し直す。この場
合、インピーダンスのマッチングがとれているから電力
を効率良くコイル６に供給でき確実に点火することが出
来る。
【００１８】点火後は先に述べた点火時と同様な手順で
可変コンデンサＣpを調整し、最適のインピーダンス値
を探し出す。最適値に可変コンデンサＣpが調整された
後、前記パルスモータの駆動を止める。
可変コンデンサＣpを調整し、最適のインピーダンス値
を探し出す。最適値に可変コンデンサＣpが調整された
後、前記パルスモータの駆動を止める。
【００１９】一方、可変コンデンサＣsはサーボ制御系
２１によって常時制御され、点火後におけるキャリアガ
スの流量変化等に起因する比較的小さなインピーダンス
変化のマッチングを行う。
２１によって常時制御され、点火後におけるキャリアガ
スの流量変化等に起因する比較的小さなインピーダンス
変化のマッチングを行う。
【００２０】
【発明の効果】以上詳しく説明したように本発明によれ
ば、インピーダンスのマッチングの作業が全て自動化さ
れた為、調整作業の難しさ、煩わしさが全くなく、更
に、インピーダンスのマッチングはプラズマ点火時と点
火後に夫夫行われる為、この間においてインピーダンス
が大きく変動した場合でも、或は前記コイルを交換して
インピーダンスが変動した場合でも、最適値に自動調整
され確実にプラズマを点火することが出来る。
ば、インピーダンスのマッチングの作業が全て自動化さ
れた為、調整作業の難しさ、煩わしさが全くなく、更
に、インピーダンスのマッチングはプラズマ点火時と点
火後に夫夫行われる為、この間においてインピーダンス
が大きく変動した場合でも、或は前記コイルを交換して
インピーダンスが変動した場合でも、最適値に自動調整
され確実にプラズマを点火することが出来る。
【図１】本発明における高周波電源のブロック回路図で
ある。
ある。
【図２】高周波誘導結合プラズマ分析計の全体構成図で
ある。
ある。
【図３】従来装置における高周波電源のブロック回路図
である。
である。
６ 高周波誘導コイル １８ 電力発生器 １９ 位相検出器 ２０ マッチングネットワーク Ｃs 微調整用可変コンデンサ Ｃp 粗調整用可変コンデンサ ２１ サーボ制御系 ２２ 高周波誘導結合プラズマ ２３ 電力検出器 ２４ 調整手段 ２４ａ 制御部 ２４ｂ 駆動部
Claims (1)
- 【請求項１】 高周波誘導結合プラズマと分析計とを結
合させてなる高周波誘導結合プラズマ分析計のプラズマ
点火方法において、 高周波電力発生器と、この高周波発生器から高周波誘導
コイルに高周波電流を流す線路に配置された位相検出器
並びに電力検出器と、前記線路に接続された粗調整用可
変コンデンサと微調整用可変コンデンサとを含むマッチ
ングネットワークと、前記位相検出器の出力に基づき電
流と電圧の位相差が最小となる位置に前記マッチングネ
ットワークの微調整用可変コンデンサを制御するサーボ
制御系と、前記電力検出器の出力に基づき進行波電力が
最大となる位置、或は反射電力が最小となる位置に前記
粗調整用可変コンデンサを設定する調整手段とを具備
し、 低い電力の下で前記調整手段によって前記粗調整用可変
コンデンサを自動調整した後、前記調整手段により前記
電力発生器を制御してプラズマを点火し、点火後に、前
記粗調整用可変コンデンサを前記調整手段によって再調
整すると共に、点火後におけるインピーダンス変化を前
記微調整用可変コンデンサを前記サーボ制御系によって
制御して調整することを特徴とする高周波誘導結合プラ
ズマ分析計のプラズマ点火方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7019987A JPH07282771A (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 高周波誘導結合プラズマ分析計のプラズマ点火方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7019987A JPH07282771A (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 高周波誘導結合プラズマ分析計のプラズマ点火方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07282771A true JPH07282771A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=12014539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7019987A Pending JPH07282771A (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 高周波誘導結合プラズマ分析計のプラズマ点火方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07282771A (ja) |
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| KR20040052180A (ko) * | 2002-12-14 | 2004-06-19 | 동부전자 주식회사 | 알-에프 파우어 매칭 유닛 |
| KR100463754B1 (ko) * | 1996-06-29 | 2005-06-07 | 삼성코닝 주식회사 | Ito 유리의 제조방법 및 장치 |
| KR101939661B1 (ko) * | 2017-08-22 | 2019-01-18 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
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-
1995
- 1995-02-08 JP JP7019987A patent/JPH07282771A/ja active Pending
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