JPH11167997A - Plasma monitoring device - Google Patents

Plasma monitoring device

Info

Publication number
JPH11167997A
JPH11167997A JP10270194A JP27019498A JPH11167997A JP H11167997 A JPH11167997 A JP H11167997A JP 10270194 A JP10270194 A JP 10270194A JP 27019498 A JP27019498 A JP 27019498A JP H11167997 A JPH11167997 A JP H11167997A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
impedance
plasma
load
voltage
conversion circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10270194A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4041223B2 (en
Inventor
Yasuhiro Nishimori
康博 西森
Michio Taniguchi
道夫 谷口
Kazuyoshi Kondo
一喜 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihen Corp filed Critical Daihen Corp
Priority to JP27019498A priority Critical patent/JP4041223B2/en
Publication of JPH11167997A publication Critical patent/JPH11167997A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4041223B2 publication Critical patent/JP4041223B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the measuring accuracy of the impedance of a plasma load or a voltage between peaks, in monitoring of the plasma state of the plasma load. SOLUTION: An impedance conversion circuit 3 is inserted between a power source 1 and a load 5. A voltage detection portion 3A1 for detecting a voltage V1 at the power source side end of the conversion circuit 3, and a current detection portion 3A2 detecting a current 11, and a phase difference detection portion 3A3 detecting the phase difference θ1 between the voltage and the current are provided. First input impedance computing portion 23c computing an impedance seeing a plasma load side from the power source side end of the conversion circuit 3 as the first input impedance Z1* from the phase difference between the voltage and the current, and a second impedance computing portion 23e for computing an impedance seeing a load side from the load side end of the conversion circuit 3 as the second input impedance Z2* from the constants ZC1*, ZC2*, ZL* of elements constituting the conversion circuit 3 and the first input impedance are also provided. A plasma impedance computing portion 23 for computing a load impedance from the impedance Zs* of a feeding line 4 which connects the load side end of the conversion circuit 3 and the second input impedance is further provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波電源から電
力が供給されているプラズマ負荷のプラズマの状態を監
視するプラズマ監視装置に関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a plasma monitoring apparatus for monitoring a state of plasma of a plasma load to which power is supplied from a high frequency power supply.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子、LCD(液晶ディスプレ
イ)等の製造過程においては、エッチング、スパッタリ
ング、薄膜成長等を行う際に、プラズマを用いるプロセ
ス(プラズマプロセスという。)が行われる。プラズマ
プロセスにおいては、エッチング、スパッタリング、薄
膜成長等の処理を行うチャンバ内に設けた2つの電極に
高周波電力を供給して、この電極間にプラズマを発生さ
せている。
2. Description of the Related Art In the process of manufacturing semiconductor devices, LCDs (liquid crystal displays) and the like, a process using plasma (referred to as a plasma process) is performed when etching, sputtering, thin film growth and the like are performed. In the plasma process, high-frequency power is supplied to two electrodes provided in a chamber for performing processes such as etching, sputtering, and thin film growth, and plasma is generated between the electrodes.

【0003】このように、プラズマを生じさせるプラズ
マ負荷に高周波電力を供給する場合には、高周波電源と
プラズマ負荷との間のインピーダンスの整合をとること
が重要であり、両者間のインピーダンスの整合がとれて
いない場合には、高周波電源の出力端で電力の反射が生
じてプラズマ負荷に高周波電力を効率良く供給すること
ができないため、そのプロセスにおいて好結果を得るこ
とができない。
As described above, when supplying high-frequency power to a plasma load for generating plasma, it is important to match the impedance between the high-frequency power supply and the plasma load, and the impedance matching between the two is important. If not taken, power is reflected at the output end of the high-frequency power supply, and high-frequency power cannot be efficiently supplied to the plasma load, so that good results cannot be obtained in the process.

【0004】そのため、高周波電源からプラズマ負荷に
電力を供給する場合には、高周波電源とプラズマ負荷と
の間にL,C回路やトランス等からなるインピーダンス
変換回路を挿入することが必要不可欠である。
Therefore, when power is supplied from a high-frequency power supply to a plasma load, it is indispensable to insert an impedance conversion circuit including an L / C circuit and a transformer between the high-frequency power supply and the plasma load.

【0005】図11は、従来の高周波電力からプラズマ
負荷に電力を供給する回路構成を概略的に示した回路図
である。図示するように、高周波電源(以下、電源とい
う。)1から同軸ケーブル2とインピーダンス変換回路
3′と給電線4とを通してプラズマ負荷5に電力が供給
される。インピーダンス変換回路3′は、例えば第1の
可変コンデンサC11と、タップを選択することによりイ
ンダクタンスを調整できるようになっているコイルL11
と、第2の可変コンデンサC22とにより構成され、第1
の可変コンデンサC11と第2の可変コンデンサC22の容
量を変えることによりインピーダンスの整合を行うよう
になっている。
FIG. 11 is a circuit diagram schematically showing a conventional circuit configuration for supplying power from a high frequency power to a plasma load. As shown, power is supplied from a high frequency power supply (hereinafter referred to as a power supply) 1 to a plasma load 5 through a coaxial cable 2, an impedance conversion circuit 3 ′, and a power supply line 4. The impedance conversion circuit 3 'includes, for example, a first variable capacitor C11 and a coil L11 whose inductance can be adjusted by selecting a tap.
And a second variable capacitor C22.
By changing the capacitances of the variable capacitor C11 and the second variable capacitor C22, impedance matching is performed.

【0006】第1及び第2の可変コンデンサC11及びC
22の調整を自動的に行わせるため、図示しない検出器に
より、インピーダンス変換回路3′の電源側端の電圧及
び電流と、この電圧と電流との位相差とを検出し、この
電圧と電流との比から、インピーダンス変換回路3′の
電源側端より負荷5側を見たインピーダンスを検出し
て、このインピーダンスを電源の出力インピーダンスに
一致させ、かつ上記位相差を零にするようにコンデンサ
C11及びC22を調節する。
First and second variable capacitors C11 and C11
In order to automatically perform the adjustment of 22, a detector (not shown) detects a voltage and a current at the power supply side end of the impedance conversion circuit 3 ′ and a phase difference between the voltage and the current, and detects the voltage and the current. From the power supply side end of the impedance conversion circuit 3 ', the impedance of the load 5 side is detected, and this impedance is made to match the output impedance of the power supply, and the capacitors C11 and Adjust C22.

【0007】上記の調節の内、負荷側を見たインピーダ
ンスを電源の出力インピーダンスに一致させるための調
節は、主として第1のコンデンサC11の容量を調節する
ことにより行われ、位相差を零にするための調節は、主
として第2のコンデンサC22の容量を調節することによ
り行われる。
[0007] Of the above adjustments, adjustment for matching the impedance seen from the load side to the output impedance of the power supply is mainly performed by adjusting the capacity of the first capacitor C11, and the phase difference is made zero. Is mainly adjusted by adjusting the capacity of the second capacitor C22.

【0008】プラズマ負荷5は、図12に示すようにチ
ャンバ5aと、2つの電極5b1 ,5b2 と、インピー
ダンス変換回路3′からチャンバ5aに給電する給電部
5c1 ,5c2 と、電極5b1 ,5b2 と給電部5c1
,5c2 とをそれぞれ接続する給電線4とにより構成
される。なお給電線4は、チャンバ5a内に設けられて
いるものとしているが、インピーダンス変換回路3′の
負荷側端と給電部5c1,5c2 とを接続する分が含ま
れる。
As shown in FIG. 12, the plasma load 5 supplies power to the chamber 5a, the two electrodes 5b1 and 5b2, the power supply sections 5c1 and 5c2 for supplying power from the impedance conversion circuit 3 'to the chamber 5a, and the electrodes 5b1 and 5b2. Part 5c1
, 5c2 respectively. The power supply line 4 is provided in the chamber 5a, but includes a portion connecting the load side end of the impedance conversion circuit 3 'and the power supply units 5c1 and 5c2.

【0009】上記のプラズマプロセスにおいては、再現
性よく行い、また半導体素子の歩留まりを向上するため
に、プラズマの状態を常に監視する必要がある。プラズ
マの状態を監視するには、例えばプラズマのインピーダ
ンスまたはプラズマのピーク間電圧を計測すればよいこ
とはよく知られている。
In the above-described plasma process, it is necessary to constantly monitor the state of the plasma in order to perform the process with good reproducibility and to improve the yield of semiconductor devices. It is well known that the state of the plasma can be monitored by, for example, measuring the impedance of the plasma or the peak-to-peak voltage of the plasma.

【0010】ところで、インピーダンス変換回路3′の
負荷側端よりプラズマ負荷5側を見たインピーダンスに
は、プラズマが発生しているときの電極間に存在するイ
ンピーダンスとして、プラズマの内部抵抗と、プラズマ
と2つの電極5b1 ,5b2との間にそれぞれ発生する
シースの静電容量とがある。また、インピーダンス変換
回路3′の負荷側端とプラズマ負荷5とを接続する給電
線4のインダクタンスがある。なお、インピーダンス変
換回路3′の負荷側端と給電部5c1 ,5c2とは、直
接接続できない場合が多く、この場合、所定長さの給電
線4により接続する。
Incidentally, the impedance when the plasma load 5 side is viewed from the load side end of the impedance conversion circuit 3 'is defined as the internal resistance of the plasma and the impedance between the electrodes when the plasma is generated. There is a capacitance of the sheath generated between the two electrodes 5b1 and 5b2. Further, there is an inductance of the power supply line 4 connecting the load side end of the impedance conversion circuit 3 ′ and the plasma load 5. In many cases, the load-side end of the impedance conversion circuit 3 'cannot be directly connected to the power supply units 5c1 and 5c2. In this case, the power supply lines 4 are connected by a predetermined length.

【0011】このようなインピーダンスが存在する場
合、インピーダンス変換回路3′の負荷側端よりプラズ
マ負荷5側を見た等価回路は図13に示すようになり、
この等価回路の電圧ベクトルは図14に示すようにな
る。VD はインピーダンス変換回路3′の負荷側端の電
圧、VL は給電線4に発生する電圧、VR ,VC はそれ
ぞれプラズマの内部抵抗に発生する電圧及びシースの合
成静電容量に発生する電圧、VP は電極5b1 ,5b2
間の電圧である。
When such an impedance exists, an equivalent circuit when the plasma load 5 side is viewed from the load side end of the impedance conversion circuit 3 'is as shown in FIG.
The voltage vector of this equivalent circuit is as shown in FIG. VD is the voltage on the load side end of the impedance conversion circuit 3 ', VL is the voltage generated on the feeder line 4, VR and VC are the voltage generated on the internal resistance of the plasma and the voltage generated on the combined capacitance of the sheath, VP, respectively. Are the electrodes 5b1 and 5b2
Voltage between the two.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本来、電極5b1 ,5
b2 間に発生する電圧VP を検出しなければならないと
ころ、このVP を検出するためのリード線をチャンバ5
a外に引き出すために、チャンバを改造する必要がある
が、この改造が繁雑となるので、従来はインピーダンス
変換回路3′の負荷側端の電圧VD を検出していた。と
ころが、図14から明らかなように、VD は、VP に対
し、給電線4の長さ、すなわち給電線に発生する電圧V
L の影響を受けるために、ピーク間電圧も精度の欠いた
値を検出するという問題があった。
The electrodes 5b1, 5b
When the voltage VP generated during b2 must be detected, a lead wire for detecting this VP is connected to the chamber 5.
It is necessary to remodel the chamber in order to draw it out of a, but since this remodeling becomes complicated, the voltage VD at the load side end of the impedance conversion circuit 3 'has been conventionally detected. However, as is apparent from FIG. 14, VD is different from VP by the length of the feed line 4, that is, the voltage V generated on the feed line.
Due to the influence of L, the peak-to-peak voltage has a problem of detecting an inaccurate value.

【0013】例えば、プラズマプロセスで最も使用頻度
の高い13.56(MHz)の高周波電力を供給した場
合のプラズマのリアクタンスは、真空の誘電率を8.8
54×10-12 、シースの比誘電率を1、電極面積を
0.032(m2 )、シース厚さを1(mm)とする
と、1つのシースの静電容量は283(pF)となる。
したがって、シースの合成静電容量は約142(pF)
となり、13.56(MHz)に対し、−j82.7
(Ω)となる。
For example, when a high frequency power of 13.56 (MHz), which is most frequently used in a plasma process, is supplied, the plasma reactance has a vacuum dielectric constant of 8.8.
Assuming that 54 × 10 −12 , the relative dielectric constant of the sheath is 1, the electrode area is 0.032 (m 2 ), and the sheath thickness is 1 (mm), the capacitance of one sheath is 283 (pF). .
Therefore, the combined capacitance of the sheath is about 142 (pF).
-J82.7 for 13.56 (MHz)
(Ω).

【0014】ここで、上記電圧VD のピーク間電圧VDP
と、電圧VP のピーク間電圧VPPとを比較すると、プラ
ズマに供給される電力を1(KW)、プラズマの内部抵
抗を10(Ω)とし、給電線のインダクタンスを100
(nH),500(nH)及び1(μH)と変化させた
ときの精度を100(VDP−VPP)/VDP(%)により
求める。
Here, the peak-to-peak voltage VDP of the voltage VD
Is compared with the peak-to-peak voltage VPP of the voltage VP, the power supplied to the plasma is 1 (KW), the internal resistance of the plasma is 10 (Ω), and the inductance of the power supply line is 100.
The accuracy when (nH), 500 (nH) and 1 (μH) are changed is calculated by 100 (VDP−VPP) / VDP (%).

【0015】その結果、100(nH)のときは−11
(%)、500(nH)のときは−102(%)、1
(μH)のときは−707(%)となり、明らかにイン
ダンスが大きくなる程、精度が悪くなっている。
As a result, when it is 100 (nH), -11
(%), -102 (%) at 500 (nH), 1
At (μH), the value is −707 (%), and the accuracy becomes worse as the inductance is obviously increased.

【0016】本発明の目的は、プラズマ負荷のプラズマ
の状態の監視に際し、プラズマ負荷のインピーダンスま
たはピーク間電圧の計測精度を向上させたプラズマ監視
装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plasma monitoring apparatus which improves the accuracy of measuring the impedance or peak-to-peak voltage of a plasma load when monitoring the state of the plasma of the plasma load.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、高周波電源か
らインピーダンス変換回路を介して電力が供給されてい
るプラズマ負荷のプラズマの状態を監視するプラズマ監
視装置に係わるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a plasma monitoring apparatus for monitoring the state of plasma in a plasma load to which power is supplied from a high frequency power supply via an impedance conversion circuit.

【0018】請求項1に記載の発明は、インピーダンス
変換回路の負荷側端での電圧を検出する電圧検出部と、
インピーダンス変換回路の負荷側端での電流を検出する
電流検出部と、電圧と電流との位相差を検出する位相差
検出部と、電圧と電流と位相差とからインピーダンス変
換回路の負荷側端よりプラズマ負荷側を見たインピーダ
ンスを第2の入力インピーダンスとして演算する第2の
入力インピーダンス演算部と、インピーダンス変換回路
の負荷側端とプラズマ負荷との間をつなぐ給電線のイン
ピーダンス及び第2の入力インピーダンスからプラズマ
負荷のインピーダンスを演算するプラズマインピーダン
ス演算部を備えたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a voltage detecting section for detecting a voltage at a load side end of an impedance conversion circuit;
A current detection unit that detects a current at the load side end of the impedance conversion circuit, a phase difference detection unit that detects a phase difference between the voltage and the current, and a voltage detection circuit that detects a phase difference between the voltage, the current, and the phase difference from the load side end of the impedance conversion circuit. A second input impedance calculator for calculating the impedance looking at the plasma load side as a second input impedance, an impedance of a feed line connecting the load side end of the impedance conversion circuit and the plasma load, and a second input impedance And a plasma impedance calculator for calculating the impedance of the plasma load from the computer.

【0019】請求項2に記載の発明は、プラズマ負荷の
インピーダンス及び電流からプラズマ負荷のピーク間電
圧を演算するプラズマピーク間電圧演算部をさらに備え
たものである。
The invention according to claim 2 further comprises a plasma peak-to-peak voltage calculation unit for calculating the peak-to-peak voltage of the plasma load from the impedance and the current of the plasma load.

【0020】上記の請求項1及び請求項2の発明におい
ては、プラズマ負荷のインピーダンスまたはピーク間電
圧の計測精度に影響を及ぼす給電線のインピーダンスを
考慮するようにしたので、上記の計測精度が向上する。
また、プラズマ負荷に近い箇所で電圧、電流を検出して
いるので、演算誤差が小さくなる。
In the first and second aspects of the present invention, the impedance of the power supply line, which affects the measurement accuracy of the impedance of the plasma load or the peak-to-peak voltage, is taken into account. I do.
Further, since the voltage and current are detected at a position near the plasma load, the calculation error is reduced.

【0021】請求項3に記載の発明は、インピーダンス
変換回路の負荷側端での電圧を検出する電圧検出部と、
インピーダンス変換回路の負荷側端での電流を検出する
電流検出部と、電圧と電流との位相差を検出する位相差
検出部と、電圧と電流と位相差とからインピーダンス変
換回路の負荷側端とプラズマ負荷との間をつなぐ給電線
の負荷側端での電圧及び電流を演算する給電線負荷側端
電圧・電流演算部と、給電線の負荷側端での電圧及び電
流からプラズマ負荷のインピーダンスを演算するプラズ
マインピーダンス演算部を備えたものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a voltage detecting unit for detecting a voltage at a load side end of an impedance conversion circuit,
A current detection unit that detects a current at the load side end of the impedance conversion circuit, a phase difference detection unit that detects a phase difference between the voltage and the current, and a load side end of the impedance conversion circuit based on the voltage, the current, and the phase difference. A feed line load side end voltage / current calculation unit that calculates the voltage and current at the load side end of the feed line connecting to the plasma load, and the impedance of the plasma load from the voltage and current at the load side end of the feed line. It is provided with a plasma impedance calculating section for calculating.

【0022】上記の請求項3の発明においては、給電線
のインピーダンスを測定しなくてもよいので、プラズマ
負荷のインピーダンスが効率よく計測される。また、プ
ラズマ負荷に近い箇所で電圧、電流を検出しているの
で、演算誤差が小さくなる。
According to the third aspect of the present invention, the impedance of the power supply line does not need to be measured, so that the impedance of the plasma load can be measured efficiently. Further, since the voltage and current are detected at a position near the plasma load, the calculation error is reduced.

【0023】請求項4に記載の発明は、インピーダンス
変換回路の電源側端での電圧を検出する電圧検出部と、
インピーダンス変換回路の電源側端での電流を検出する
電流検出部と、電圧と電流との位相差を検出する位相差
検出部と、電圧と電流と位相差とからインピーダンス変
換回路の電源側端よりプラズマ負荷側を見たインピーダ
ンスを第1の入力インピーダンスとして演算する第1の
入力インピーダンス演算部と、インピーダンス変換回路
を構成する素子の定数及び第1の入力インピーダンスか
らインピーダンス変換回路の負荷側端より負荷側を見た
インピーダンスを第2の入力インピーダンスとして演算
する第2の入力インピーダンス演算部と、インピーダン
ス変換回路の負荷側端とプラズマ負荷との間をつなぐ給
電線のインピーダンス及び第2の入力インピーダンスか
らプラズマ負荷のインピーダンスを演算するプラズマイ
ンピーダンス演算部を備えたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a voltage detecting section for detecting a voltage at a power supply side end of an impedance conversion circuit;
A current detection unit that detects a current at the power supply side end of the impedance conversion circuit, a phase difference detection unit that detects a phase difference between the voltage and the current, and a power supply side end of the impedance conversion circuit from the voltage, the current, and the phase difference. A first input impedance calculation unit that calculates the impedance looking at the plasma load side as a first input impedance; and a load from the load side end of the impedance conversion circuit based on constants of elements constituting the impedance conversion circuit and the first input impedance. A second input impedance calculator for calculating the impedance looking at the side as a second input impedance, and a plasma from the impedance of the feeder line connecting the load side end of the impedance conversion circuit and the plasma load and the second input impedance. Plasma impedance calculation to calculate load impedance It is those with a.

【0024】請求項5に記載の発明は、電圧、電流及び
インピーダンス変換回路を構成する素子の定数からイン
ピーダンス変換回路の負荷側端での電流を演算するイン
ピーダンス変換回路負荷側端電流演算部と、プラズマ負
荷のインピーダンス及びインピーダンス変換回路の負荷
側端での電流からプラズマ負荷のピーク間電圧を演算す
るプラズマピーク間電圧演算部をさらに備えたものであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an impedance conversion circuit load-side current calculator for calculating a voltage, a current, and a current at a load-side end of the impedance conversion circuit from constants of elements constituting the impedance conversion circuit; A plasma peak-to-peak voltage calculator is further provided for calculating a peak-to-peak voltage of the plasma load from the impedance of the plasma load and the current at the load-side end of the impedance conversion circuit.

【0025】上記の請求項4及び請求項5の発明におい
ては、プラズマ負荷のインピーダンスまたはピーク間電
圧の計測精度に影響を及ぼす給電線のインピーダンスを
考慮するようにしたので、上記の計測精度が向上する。
また、検出精度の高い箇所で電圧、電流を検出している
ので、プラズマ負荷のインピーダンスまたはピーク間電
圧の計測精度がさらに向上する。
In the fourth and fifth aspects of the present invention, the impedance of the power supply line, which affects the measurement accuracy of the impedance of the plasma load or the peak-to-peak voltage, is taken into account. I do.
In addition, since the voltage and current are detected at locations where the detection accuracy is high, the measurement accuracy of the impedance of the plasma load or the peak-to-peak voltage is further improved.

【0026】請求項6に記載の発明は、インピーダンス
変換回路の電源側端での電圧を検出する電圧検出部と、
インピーダンス変換回路の電源側端での電流を検出する
電流検出部と、電圧と電流との位相差を検出する位相差
検出部と、電圧と電流と位相差とからインピーダンス変
換回路の電源側端よりプラズマ負荷側を見たインピーダ
ンスを第1の入力インピーダンスとして演算する第1の
入力インピーダンス演算部と、インピーダンス変換回路
を構成する素子の定数及び第1の入力インピーダンスか
らインピーダンス変換回路の負荷側端よりプラズマ負荷
側を見たインピーダンスを第2の入力インピーダンスと
して演算する第2の入力インピーダンス演算部と、電圧
と電流と位相差とから高周波電源の有効電力を演算する
実効電力演算部と、第2の入力インピーダンス及び有効
電力からインピーダンス変換回路の負荷側端での電圧及
び電流を演算するインピーダンス変換回路負荷側端電圧
・電流演算部と、インピーダンス変換回路の負荷側端で
の電圧及び電流からインピーダンス変換回路の負荷側端
とプラズマ負荷との間をつなぐ給電線の負荷側端での電
圧及び電流を演算する給電線負荷側端電圧・電流演算部
と、給電線の負荷側端での電圧及び電流からプラズマ負
荷のインピーダンスを演算するプラズマインピーダンス
演算部を備えたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a voltage detecting section for detecting a voltage at a power supply side end of the impedance conversion circuit,
A current detection unit that detects a current at the power supply side end of the impedance conversion circuit, a phase difference detection unit that detects a phase difference between the voltage and the current, and a power supply side end of the impedance conversion circuit from the voltage, the current, and the phase difference. A first input impedance calculator for calculating the impedance looking at the plasma load side as a first input impedance, and a plasma from a load side end of the impedance conversion circuit based on constants of elements constituting the impedance conversion circuit and the first input impedance. A second input impedance calculator for calculating the impedance looking at the load side as a second input impedance, an effective power calculator for calculating the active power of the high-frequency power supply from the voltage, current and phase difference; Calculate the voltage and current at the load end of the impedance conversion circuit from the impedance and active power Impedance conversion circuit load side voltage / current calculation unit, and voltage at the load side end of the feeder line connecting the load side end of the impedance conversion circuit and the plasma load from the voltage and current at the load side end of the impedance conversion circuit And a feed line load-side voltage / current calculation unit for calculating the current and the current, and a plasma impedance calculation unit for calculating the impedance of the plasma load from the voltage and current at the load end of the feed line.

【0027】請求項7に記載の発明は、給電線の負荷側
端での電圧からプラズマ負荷のピーク間電圧を演算する
プラズマピーク間電圧演算部をさらに備えたものであ
る。
According to a seventh aspect of the present invention, there is further provided a plasma peak-to-peak voltage calculation unit for calculating a peak-to-peak voltage of a plasma load from a voltage at a load side end of the power supply line.

【0028】上記の請求項7の発明においては、給電線
のインピーダンスを測定しなくてもよいので、プラズマ
負荷のピーク間電圧が効率よく計測される。また、検出
精度の高い箇所で電圧、電流を検出しているので、プラ
ズマ負荷のピーク間電圧の計測精度がさらに向上する。
According to the seventh aspect of the present invention, the peak-to-peak voltage of the plasma load can be measured efficiently because the impedance of the power supply line need not be measured. In addition, since the voltage and current are detected at locations where the detection accuracy is high, the measurement accuracy of the peak-to-peak voltage of the plasma load is further improved.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】<第1の実施形態>図1は本発明
に係るプラズマ監視装置の第1の実施形態を示す回路図
である。同図において、1は電源、2は同軸ケーブル、
3はインピーダンス変換回路(以下、変換回路とい
う)、4は給電線、5はプラズマ負荷(以下、負荷とい
う。)である。この変換回路3は、負荷5に高周波電力
を供給する際に従来から用いられている自動インピーダ
ンス整合器である。
<First Embodiment> FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a plasma monitoring apparatus according to the present invention. In the figure, 1 is a power supply, 2 is a coaxial cable,
Reference numeral 3 denotes an impedance conversion circuit (hereinafter, referred to as a conversion circuit), 4 denotes a power supply line, and 5 denotes a plasma load (hereinafter, referred to as a load). The conversion circuit 3 is an automatic impedance matching device conventionally used when supplying high-frequency power to the load 5.

【0030】変換回路3は、図11に示したものと同様
に、第1の可変コンデンサC11と、第2の可変コンデン
サC22と、タップを選択することによりインダクタンス
の調整が可能なコイルL11とを備えている。第1及び第
2の可変コンデンサC11及びC22のそれぞれの容量を調
節する調節部(操作軸)は、モータを駆動源とした図示
しない操作機構に連結されている。また各可変コンデン
サの操作子を駆動するモータを制御する図示しない制御
部が設けられていて、該制御部により可変コンデンサC
11及びC22の操作子の回転を制御することにより、それ
ぞれの可変コンデンサの容量を調整するようになってい
る。
The conversion circuit 3 includes a first variable capacitor C11, a second variable capacitor C22, and a coil L11 whose inductance can be adjusted by selecting a tap, similarly to the one shown in FIG. Have. An adjustment unit (operation shaft) for adjusting the respective capacitances of the first and second variable capacitors C11 and C22 is connected to an operation mechanism (not shown) using a motor as a drive source. Further, a control unit (not shown) for controlling a motor for driving an operator of each variable capacitor is provided.
By controlling the rotation of the operators 11 and C22, the capacitances of the respective variable capacitors are adjusted.

【0031】変換回路3の負荷側端には、それぞれ負荷
側端の電圧V2 を検出する電圧検出部3B1 と、電流I
2 を検出する電流検出部3B2 及び負荷側端の電圧と電
流との位相差θ2 を検出する位相差検出部3B3 を有す
る負荷側検出器3Bが設けられている。
The load-side end of the conversion circuit 3 has a voltage detector 3B1 for detecting the voltage V2 at the load-side end, and a current I
2 and a load detector 3B having a phase difference detector 3B3 for detecting a phase difference .theta.2 between the voltage and the current at the load end.

【0032】変換回路3を構成する素子の定数は、第1
及び第2の可変コンデンサC11及びC22の容量C1 ,C
2 と、コイルL11のインダクタンスL1 とである。これ
らの内、インダクタンスL1 は既知であるが、インピー
ダンス調節手段である第1及び第2の可変コンデンサC
11及びC22の容量は随時変化する。そこで、可変コンデ
ンサC11及びC22の容量を演算するため、可変抵抗器V
R1 及びVR2 を設け、これらの可変抵抗器の摺動子を
可変コンデンサC11及びC22の操作子と連動するように
それぞれの可変コンデンサの操作子の駆動機構に連結し
ている。可変抵抗器VR1 及びVR2 の両端には一定の
直流電圧を印加してあり、可変抵抗器VR1 及びVR2
の摺動子と接地間にそれぞれコンデンサC11及びC22の
操作子の位置(回転角)に相応した位置検出信号Ep1及
びEp2を得るようにしており、この可変抵抗器VR1 及
びVR2 によりインピーダンス調節手段の調節部の位置
を検出する調節位置検出器6が構成される。
The constants of the elements constituting the conversion circuit 3 are the first
And the capacitances C1, C2 of the second variable capacitors C11 and C22.
2 and the inductance L1 of the coil L11. Of these, the inductance L1 is known, but the first and second variable capacitors C, which are impedance adjusting means, are used.
The capacities of 11 and C22 change from time to time. Therefore, in order to calculate the capacitance of the variable capacitors C11 and C22, the variable resistor V
R1 and VR2 are provided, and the sliders of these variable resistors are connected to the drive mechanisms of the operators of the respective variable capacitors so as to interlock with the operators of the variable capacitors C11 and C22. A constant DC voltage is applied to both ends of the variable resistors VR1 and VR2, and the variable resistors VR1 and VR2
Between the slider and the ground, position detection signals Ep1 and Ep2 corresponding to the positions (rotation angles) of the operators of the capacitors C11 and C22 are obtained. The variable resistors VR1 and VR2 serve as impedance control means. An adjustment position detector 6 for detecting the position of the adjustment unit is configured.

【0033】検出電圧V2 、検出電流I2 、位相差θ2
及び位置検出信号Ep1,Ep2はアナログ/デジタルコン
バータ(A/Dコンバータ)20に入力されてデジタル
信号に変換され、それぞれのデジタル信号がコンピュー
タ21に入力されている。
The detection voltage V2, detection current I2, phase difference θ2
The position detection signals Ep1 and Ep2 are input to an analog / digital converter (A / D converter) 20 and converted into digital signals, and the respective digital signals are input to a computer 21.

【0034】コンピュータ21では、プラズマインピー
ダンス及びプラズマピーク間電圧を演算し、その結果を
ディスプレイ装置25に表示する。
The computer 21 calculates the plasma impedance and the voltage between the plasma peaks, and displays the result on the display device 25.

【0035】図2は本発明に係るプラズマ監視装置の第
1の実施形態におけるコンピュータの内部機能を示すブ
ロック図であり、コンピュータ21は、測定された給電
線4のインピーダンスZS * を入力する給電線インピー
ダンス測定値入力部21aと、検出電圧V2 、検出電流
I2 及び位相差θ2 から給電線の入力インピーダンスZ
2 * を演算する給電線入力インピーダンス演算部21b
とを有している。また、上記給電線のインピーダンスZ
S * 及び給電線入力インピーダンス(第2の入力インピ
ーダンス)Z2 * からプラズマ負荷5のインピーダンス
ZP * を演算するプラズマインピーダンス演算部21c
と、上記検出電流I2 及びプラズマ負荷のインピーダン
スZP * からプラズマ負荷のピーク間電圧VPPを演算す
るプラズマピーク間電圧演算部21dと、上記プラズマ
負荷のインピーダンスZP * 及びピーク間電圧VPPを表
示する表示指令部21eとを有している。なお、“*”
は複素数であることを示している。
FIG. 2 is a block diagram showing the internal functions of the computer in the first embodiment of the plasma monitoring apparatus according to the present invention. The computer 21 has a power supply line for inputting the measured impedance ZS * of the power supply line 4. The input impedance Z of the feed line is obtained from the measured impedance value input section 21a and the detected voltage V2, detected current I2 and phase difference θ2.
Feed line input impedance calculator 21b that calculates 2 *
And Further, the impedance Z of the feeder line
Plasma impedance calculator 21c for calculating impedance ZP * of plasma load 5 from S * and feed line input impedance (second input impedance) Z2 *
When a plasma peak voltage calculation unit 21d for calculating a peak-to-peak voltage VPP of the plasma load from the detected current I2 and the plasma load impedance ZP *, display command for displaying the impedance ZP * and peak-to-peak voltage VPP of the plasma load A portion 21e. Note that "*"
Indicates that it is a complex number.

【0036】図3は第1の実施形態におけるコンピュー
タが実行するプログラムのアルゴリズムを示すフローチ
ャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an algorithm of a program executed by a computer according to the first embodiment.

【0037】給電線インピーダンス測定値入力部21a
には、インピーダンスアナライザにより測定された給電
線インピーダンスZS * が入力される(ステップS
1)。なお、この給電線は、抵抗分が無視でき、リアク
タンス分としてのインダクタンスLS のみとなる。ま
た、このインピーダンスは、電極5b1 ,5b2 間を短
絡して測定される。
Feeding line impedance measured value input section 21a
Is supplied with the feeder line impedance ZS * measured by the impedance analyzer (step S
1). In this feed line, the resistance component can be ignored, and only the inductance LS as the reactance component is provided. The impedance is measured by short-circuiting the electrodes 5b1 and 5b2.

【0038】給電線入力インピーダンス演算部21bで
は、まず検出器3Bの出力である検出電圧V2 、検出電
流I2 及び位相差θ2 を読込み(ステップS2)、つぎ
に変換回路3の負荷側端よりプラズマ負荷5側を見たイ
ンピーダンス、すなわち給電線4の電源側端より負荷側
を見たインピーダンスを給電線入力インピーダンスZ2
* とし、上記V2 ,I2 からこの入力インピーダンスの
絶対値Z2 を(1)式により求める(ステップ3)。 Z2 =V2 /I2 …(1)
The feeder line input impedance calculator 21b first reads the detection voltage V2, the detection current I2, and the phase difference θ2, which are the outputs of the detector 3B (step S2). 5, that is, the impedance looking at the load side from the power supply end of the feed line 4 is the feed line input impedance Z2
* , The absolute value Z2 of the input impedance is obtained from V2 and I2 by the equation (1) (step 3). Z2 = V2 / I2 (1)

【0039】ついで、上記インピーダンスの絶対値Z2
及び位相差θ2 から給電線入力インピーダンスZ2 *
求める(ステップ4)。このインピーダンスZ2 * の抵
抗分をR2 、リアクタンス分をX2 とし、Z2 * =R2
+jX2 とおくと、R2 及びX2 は(2),(3)式で
与えられる。 R2 =Z2 ・cosθ2 …(2) X2 =Z2 ・sinθ2 …(3)
Next, the absolute value of the impedance Z2
Then, the feeder line input impedance Z2 * is determined from the phase difference θ2 (step 4). The resistance component of the impedance Z2 * is R2, the reactance component is X2, and Z2 * = R2
+ JX2, R2 and X2 are given by equations (2) and (3). R2 = Z2 · cos θ2 (2) X2 = Z2 · sinθ2 (3)

【0040】プラズマインピーダンス演算部21cで
は、上記抵抗分R2 、リアクタンス分X2 及び給電線の
リアクタンスωLs(ω:角周波数)から給電線4の負
荷側端より負荷側を見たインピーダンスをプラズマイン
ピーダンスZP * として求める(ステップS5)。この
インピーダンスZP * の抵抗分をRP 、リアクタンス分
をXP とし、ZP * =RP +jXP とおくと、RP 及び
XP は(4),(5)式で与えられる。 RP =R2 …(4) XP =X2 −ωLs …(5)
The plasma impedance calculation section 21c calculates the impedance of the load side from the load end of the feed line 4 to the plasma impedance ZP * based on the resistance R2, the reactance X2, and the reactance ωLs (ω: angular frequency) of the feed line . (Step S5). If the resistance component of the impedance ZP * is RP and the reactance component is XP, and ZP * = RP + jXP, then RP and XP are given by equations (4) and (5). RP = R2 (4) XP = X2 -ωLs (5)

【0041】プラズマピーク間電圧演算部21dでは、
まず(4),(5)式で得られたRP ,XP からプラズ
マインピーダンスの絶対値ZP を(6)式により求める
(ステップS6)。 ZP ={R2 2 +(X2 −ωLs)21/2 …(6)
In the plasma peak-to-peak voltage calculation section 21d,
First, the absolute value ZP of the plasma impedance is obtained from RP and XP obtained by the equations (4) and (5) by the equation (6) (step S6). Zp = {R2 2 + (X2 -ωLs) 2 } 1/2 (6)

【0042】つぎに、上記検出電流I2 及びプラズマイ
ンピーダンスの絶対値ZP からプラズマピーク間電圧V
PPを(7)式により求める(ステップS7)。なお、I
2 は実効値としている。 VPP=2・21/2 ・I2 ・ZP …(7)
Next, the plasma peak-to-peak voltage V is calculated from the detected current I2 and the absolute value ZP of the plasma impedance.
PP is obtained by equation (7) (step S7). Note that I
2 is the effective value. VPP = 2 · 2 1/2 · I2 · ZP ... (7)

【0043】表示指令部21eでは、プラズマインピー
ダンスZP * 及びプラズマピーク間電圧VPPの表示指令
を出し(ステップS8)、再度、ステップS2に戻る。
The display command section 21e issues a display command for the plasma impedance ZP * and the plasma peak-to-peak voltage VPP (step S8), and returns to step S2 again.

【0044】<第2の実施形態>図4は本発明に係るプ
ラズマ監視装置の第2の実施形態におけるコンピュータ
の内部機能を示すブロック図である。なお、本実施形態
を示す回路図は第1の実施形態と同じであるので省略す
る。
<Second Embodiment> FIG. 4 is a block diagram showing internal functions of a computer in a second embodiment of the plasma monitoring apparatus according to the present invention. Note that a circuit diagram showing the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0045】コンピュータ22は、検出電圧V2 、検出
電流I2 及び位相差θ2 から給電線4の負荷側端電圧V
3 * 及び電流I3 * を演算する給電線負荷側端電圧・電
流演算部22aを有している。また、上記給電線の負荷
側端電圧V3 * 及び電流I3 * からプラズマ負荷5のイ
ンピーダンスZP * を演算するプラズマインピーダンス
演算部22bと、上記給電線の負荷側端電圧V3 * から
プラズマ負荷のピーク間電圧VPPを演算するプラズマピ
ーク間電圧演算部22cと、上記プラズマ負荷のインピ
ーダンスZP * 及びピーク間電圧VPPを表示する表示指
令部22dとを有している。
The computer 22 detects the detection voltage V 2,
From the current I2 and the phase difference θ2, the load-side terminal voltage V of the feeder line 4 is obtained.
Three* And current I3* Power supply line load side voltage and power
It has a flow calculation unit 22a. Also, the load of the above feeder line
Side end voltage V3* And current I3 * From the plasma load 5
Impedance ZP* To calculate the plasma impedance
The calculation unit 22b and the load-side end voltage V3 of the power supply line* From
Plasma peak to calculate peak-to-peak voltage VPP of plasma load
Peak voltage calculator 22c and the impedance of the plasma load.
-Dance ZP* And a display finger for displaying the peak-to-peak voltage VPP
Command part 22d.

【0046】図5は第2の実施形態におけるコンピュー
タが実行するプログラムのアルゴリズムを示すフローチ
ャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing an algorithm of a program executed by a computer according to the second embodiment.

【0047】給電線負荷側端電圧・電流演算部22aで
は、まず検出器3Bの出力である検出電圧V2 、検出電
流I2 及び位相差θ2 を読込み(ステップS1)、V2
,I2 及びθ2 から給電線の電源側端電圧V2 * 及び
電流I2 * を求める(ステップS2)。このV2 * ,I
2 * は、V2 ,I2 を実効値とすると、(8),(9)
式で与えられる。 V2 * =21/2 ・V2 εj ω t …(8) I2 * =21/2 ・I2 εj( ω t- θ 2 ) …(9)
The feed line load side end voltage / current calculation unit 22a first reads the detection voltage V2, the detection current I2, and the phase difference θ2, which are the outputs of the detector 3B (step S1).
, I2 and .theta.2, the power supply side terminal voltage V2 * and the current I2 * of the feed line are obtained (step S2). This V2 * , I
2 * is (8), (9) when V2 and I2 are the effective values.
Given by the formula. V2 * = 2 1/2 · V2 ε j ω t .. (8) I2 * = 2 1/2 · I2 ε j ( ωt - θ 2) (9)

【0048】つぎに、給電線を4端子網として取扱い、
この負荷側端電圧V3 * 及び電流I3 * を求める(ステ
ップS3)。上記電圧V2 * 及び電流I2 * は、4端子
定数A2 ,B2 ,C2 ,D2 と、負荷側端電圧V3 *
び負荷側端電流I3 * とを用いて、(10)式で表わさ
れる。
Next, the power supply line is treated as a four-terminal network,
The load side terminal voltage V3 * and the current I3 * are obtained (step S3). The voltage V2 * and the current I2 * are expressed by equation (10) using the four-terminal constants A2, B2, C2, and D2 and the load-side voltage V3 * and the load-side current I3 * .

【0049】[0049]

【数1】 (Equation 1)

【0050】(10)式はV2 * ,I2 * に4端子定数
の逆行列を乗じると、(11)式で表わされる。
Equation (10) is obtained by multiplying V2 * and I2 * by the inverse matrix of the four-terminal constant, and is expressed by equation (11).

【0051】[0051]

【数2】 (Equation 2)

【0052】給電線の負荷側端電圧V3 * 及び電流I3
* は、(11)式から(12),(13)式により求め
られる。なお、A2 ,B2 ,C2 ,D2 は下記に示すよ
うに、それぞれ(21),(22),(23)及び(2
4)式により求めたものである。 V3 * ={1/(A2 D2 −B2 C2 )}(D2 V2 * −B2 I2 * ) …(12) I3 * ={1/(A2 D2 −B2 C2 )}(−C2 V2 * +A2 I2 * ) …(13)
Load-side voltage V3 * and current I3 of the feed line
* Is obtained from Expression (11) by Expressions (12) and (13). A2, B2, C2, and D2 are (21), (22), (23), and (2), respectively, as shown below.
4) It is obtained by the equation. V3 * = {1 / (A2D2−B2C2)} (D2V2 * −B2I2 * ) (12) I3 * = {1 / (A2D2−B2C2)} (− C2V2 * + A2I2 * ) … (13)

【0053】プラズマインピーダンス演算部22bで
は、(12),(13)式で得られた給電線の負荷側端
電圧V3 * 及び電流I3 * からプラズマインピーダンス
ZP *を(14)式により求める(ステップS4)。 ZP * =V3 * /I3 * …(14)
The plasma impedance calculator 22b calculates the plasma impedance ZP * from the load-side voltage V3 * and the current I3 * of the power supply line obtained by the equations (12) and (13) by the equation (14) (step S4). ). ZP * = V3 * / I3 * (14)

【0054】プラズマピーク間電圧演算部22cでは、
(12)式で得られたV3 * からその最大値V3´*を求
め、プラズマピーク間電圧VPPを(15)式により求め
る(ステップS5)。 VPP=2・V3´* …(15)
In the plasma peak-to-peak voltage calculation unit 22c,
(12) obtains its maximum value V3' * from the resulting V3 * by formula, obtained by the plasma peak voltage VPP (15) equation (step S5). VPP = 2 · V3 ′ * (15)

【0055】表示指令部22dでは、プラズマインピー
ダンスZP * 及びプラズマピーク間電圧VPPの表示指令
を出し(ステップS6)、再度、ステップS1に戻る。
The display command section 22d issues a display command for the plasma impedance ZP * and the plasma peak-to-peak voltage VPP (step S6), and returns to step S1 again.

【0056】上記4端子定数A2 ,B2 ,C2 ,D2
は、例えば下記のように求めることができる。まず、抵
抗値が既知の抵抗Rを電極5b1 ,5b2 間に接続し、
給電線4の電源側端より負荷側を見たインピーダンスZ
22を、インピーダンスアナライザを用いて測定する。
The above four terminal constants A2, B2, C2, D2
Can be determined, for example, as follows. First, a resistor R having a known resistance value is connected between the electrodes 5b1 and 5b2,
Impedance Z looking at the load side from the power supply side end of the feed line 4
22 is measured using an impedance analyzer.

【0057】つぎに、給電線の電源側端に所定の電圧を
有する高周波信号源を接続し、入力電圧V22及び出力電
圧(電極間電圧)V33を測定する。このときの入力電流
をI22、出力電流をI33とすると、V22,I22は4端子
定数A2 ,B2 ,C2 ,D2及びV33,I33を用いて、
(16)式で表わされる。
Next, a high frequency signal source having a predetermined voltage is connected to the power supply side end of the power supply line, and an input voltage V22 and an output voltage (inter-electrode voltage) V33 are measured. Assuming that the input current at this time is I22 and the output current is I33, V22 and I22 are calculated using four terminal constants A2, B2, C2, D2 and V33 and I33.
It is expressed by equation (16).

【0058】[0058]

【数3】 (Equation 3)

【0059】上記(16)式のI22,I33は、それぞれ
I22=V22/Z22,I33=V33/Rであるので、(1
7)式のように変形できる。
Since I22 and I33 in the above equation (16) are I22 = V22 / Z22 and I33 = V33 / R, respectively,
It can be transformed as shown in equation 7).

【0060】[0060]

【数4】 (Equation 4)

【0061】上記(17)式を展開すると、(18),
(19)式になる。 V22=(A2 +B2 /R)V33 …(18) V22/Z22=(C2 +D2 /R)V33 …(19)
When the above equation (17) is expanded, (18),
Equation (19) is obtained. V22 = (A2 + B2 / R) V33 (18) V22 / Z22 = (C2 + D2 / R) V33 (19)

【0062】上記(18),(19)式において、抵抗
Raを接続したときのインピーダンスをZ2a、入力電圧
をV2a、出力電圧をV3aとし、抵抗Rb を接続したとき
のインピーダンスをZ2b、入力電圧をV2b、出力電圧を
V3bとすると、以下の連立方程式(20)が得られる。
In the above equations (18) and (19), the impedance when the resistor Ra is connected is Z2a, the input voltage is V2a, the output voltage is V3a, the impedance when the resistor Rb is connected is Z2b, and the input voltage is Z2b. Assuming that V2b and the output voltage are V3b, the following simultaneous equation (20) is obtained.

【0063】[0063]

【数5】 (Equation 5)

【0064】上記(20)式からA2 ,B2 ,C2 ,D
2 が求められる。 A2 ={1/(Rb −Ra )}(V2a/V3a)・Ra +(V2b/V3b)・Rb …(21) B2 ={(V2a/V3a)−(V2b/V3b)}・Ra ・ {1/(Rb −Ra )}・Rb …(22) C2 ={1/(Rb −Ra )}(−V2a/V3a・Z2a)・Ra + (V2b/V3b・Z2b)・Rb …(23) D2 =[{(V2a/V3a−Z2a)}−(V2b/V3b・Z2b)]・Ra ・ {1/(Rb −Ra )}・Rb …(24)
From the above equation (20), A2, B2, C2, D
2 is required. A2 = {1 / (Rb-Ra)} (V2a / V3a) .Ra + (V2b / V3b) .Rb (21) B2 = {(V2a / V3a)-(V2b / V3b)}. Ra. / (Rb−Ra)} · Rb (22) C2 = {1 / (Rb−Ra)} (− V2a / V3a · Z2a) · Ra + (V2b / V3b · Z2b) · Rb (23) D2 = [{(V2a / V3a−Z2a)} − (V2b / V3b · Z2b)] · Ra · {1 / (Rb−Ra)} · Rb (24)

【0065】<第3の実施形態>図6は本発明に係るプ
ラズマ監視装置の第3の実施形態を示す回路図であり、
1は電源、2は同軸ケーブル、3は変換回路、4は給電
線、5は負荷、20はA/Dコンバータ、23はコンピ
ュータ、25はディスプレイ装置である。
<Third Embodiment> FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the plasma monitoring apparatus according to the present invention.
1 is a power supply, 2 is a coaxial cable, 3 is a conversion circuit, 4 is a power supply line, 5 is a load, 20 is an A / D converter, 23 is a computer, and 25 is a display device.

【0066】本実施形態では、変換回路3の電源側端
に、それぞれ電源側端での電圧V1 を検出する電圧検出
部3A1 、電流I1 を検出する電流検出部3A2 及び電
源側端での電圧と電流との位相差θ1 を検出する位相差
検出部3A3 を有する電源側検出器3Aを設けている。
In the present embodiment, the voltage detection section 3A1 for detecting the voltage V1 at the power supply side end, the current detection section 3A2 for detecting the current I1 and the voltage at the power supply side end are provided at the power supply side end of the conversion circuit 3 respectively. A power supply side detector 3A having a phase difference detector 3A3 for detecting a phase difference θ1 with the current is provided.

【0067】図7は本発明に係るプラズマ監視装置の第
3の実施形態におけるコンピュータの内部機能を示すブ
ロック図であり、コンピュータ23は、変換回路3の構
成素子の内、既知のインピーダンスZL * を入力する変
換回路既知インピーダンス入力部23aと、測定された
給電線4のインピーダンスZS * を入力する給電線イン
ピーダンス測定値入力部23bとを有している。また、
検出電圧V1 、検出電流I1 及び位相差θ1 から変換回
路の入力インピーダンスZ1 * を演算する変換回路入力
インピーダンス演算回路23cと、位置検出信号EP1,
EP2から変換回路の構成素子の内、調節用のインピーダ
ンスZC1* ,ZC2* を演算する変換回路調節用インピー
ダンス演算部23dとを有している。さらに、上記変換
回路の既知のインピーダンスZL * 、入力インピーダン
スZ1 * 及び調節用のインピーダンスZC1* ,ZC2*
ら給電線の入力インピーダンス(第2の入力インピーダ
ンス)Z2 * を演算する給電線入力インピーダンス演算
部23e、上記給電線のインピーダンスZS * と入力イ
ンピーダンスZ2 * とからプラズマ負荷のインピーダン
スZP * を演算するプラズマインピーダンス演算部23
fと、上記検出電圧V1 、検出電流I1 及び調節用のイ
ンピーダンスZC1から変換回路の負荷側端電流I2 ′を
演算する変換回路負荷側端電流演算部23gと、上記プ
ラズマ負荷のインピーダンスZP * 及び変換回路の負荷
側端電流I2 ′からプラズマ負荷のピーク間電圧VPPを
演算するプラズマピーク間電圧演算部23hと、上記プ
ラズマ負荷のインピーダンスZP * 及びピーク間電圧V
PPを表示する表示指令部23iとを有している。
FIG. 7 is a block diagram showing the internal functions of a computer in the third embodiment of the plasma monitoring apparatus according to the present invention. The computer 23 converts the known impedance ZL * among the constituent elements of the conversion circuit 3. It has a conversion circuit known impedance input section 23a for inputting, and a feeder line impedance measured value input section 23b for inputting the measured impedance Zs * of the feeder line 4. Also,
A conversion circuit input impedance calculation circuit 23c for calculating the input impedance Z1 * of the conversion circuit from the detection voltage V1, the detection current I1 and the phase difference θ1, a position detection signal EP1,
Of the constituent elements of the conversion circuit from EP2, the impedance for adjusting ZC1 *, and a conversion circuit for regulating the impedance calculation unit 23d for calculating a ZC2 *. Furthermore, the known impedance ZL of the conversion circuit *, the input impedance Z1 * and impedance for adjusting ZC1 *, the input impedance of the feed line from ZC2 * (second input impedance) Z2 feed line input impedance calculator for calculating a * 23e, a plasma impedance calculation unit 23 for calculating the impedance ZP * of the plasma load from the impedance ZS * of the power supply line and the input impedance Z2 *
f, a conversion circuit load-side current calculator 23g for calculating a load-side current I2 'of the conversion circuit from the detection voltage V1, the detection current I1, and the adjustment impedance ZC1, the impedance ZP * of the plasma load and the conversion. A plasma peak-to-peak voltage calculating unit 23h for calculating a peak-to-peak voltage VPP of the plasma load from the load-side current I2 'of the circuit; an impedance ZP * of the plasma load and a peak-to-peak voltage V
A display command unit 23i for displaying the PP.

【0068】図8は第3の実施形態におけるコンピュー
タが実行するプログラムのアルゴリズムを示すフローチ
ャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing an algorithm of a program executed by a computer according to the third embodiment.

【0069】変換回路既知インピーダンス値入力部23
aには、タップ選択された既知のインダクタンスL1 に
よるインピーダンスZL * としてリアクタンスωL1
(ω:角周波数)が入力され(ステップS1)、給電線
インピーダンス測定値入力部23bには、測定された給
電線のインピーダンスZS * としてリアクタンスωLs
が入力される(ステップS1)。
Conversion circuit known impedance value input unit 23
a represents the reactance ωL1 as the impedance ZL * by the known inductance L1 selected by tapping.
(Ω: angular frequency) is input (step S1), and the reactance ωLs is input as a measured feed line impedance Z S * into the feed line impedance measured value input section 23b.
Is input (step S1).

【0070】変換回路入力インピーダンス演算部23c
では、まず検出器3Aの出力である検出電圧V1 、検出
電流I1 及び位相差θ1 を読込み(ステップS2)、つ
ぎに変換回路の電源側端より負荷側を見たインピーダン
スを変換回路入力インピーダンス(第1の入力インピー
ダンス)Z1 * とし、上記V1 ,I1 からこの入力イン
ピーダンスの絶対値Z1 を(25)式により求める(ス
テップ3)。 Z1 =V1 /I1 …(25)
Conversion circuit input impedance calculator 23c
First, the detection voltage V1, the detection current I1, and the phase difference θ1 which are the outputs of the detector 3A are read (step S2). (1 input impedance) Z1 *, and the absolute value Z1 of this input impedance is obtained from V1 and I1 by the equation (25) (step 3). Z1 = V1 / I1 (25)

【0071】ついで、上記インピーダンスの絶対値Z1
及び位相差θ1 から変換回路入力インピーダンスZ1 *
を求める(ステップS4)。このインピーダンスZ1 *
の抵抗分をR1 、リアクタンス分をX1 とし、Z1 *
R1 +jX1 とおくと、R1及びX1 は(26),(2
7)式で与えられる。 R1 =Z1 ・cosθ1 …(26) X1 =Z1 ・sinθ1 …(27)
Next, the absolute value Z1 of the impedance
And the phase difference θ1 from the conversion circuit input impedance Z1 *
Is obtained (step S4). This impedance Z1 *
Let R1 be the resistance component and X1 be the reactance component, and Z1 * =
If R1 + jX1, R1 and X1 are (26), (2
It is given by equation 7). R1 = Z1 · cos θ1 (26) X1 = Z1 · sin θ1 (27)

【0072】変換回路調節用インピーダンス演算部23
dでは、まず調節位置検出器6の出力である位置検出信
号EP1,EP2を読込み(ステップS5)、つぎに位置検
出信号から調節用コンデンサC11,C22の容量C1 ,C
2 を求め(ステップS6)、ついでその結果に基づいて
コンデンサC11,C22のそれぞれのリアクタンスXC1,
XC2を求める(ステップS7)。
Conversion circuit adjusting impedance calculating section 23
In step d, the position detection signals EP1 and EP2 output from the adjustment position detector 6 are read (step S5), and then the capacitances C1 and C2 of the adjustment capacitors C11 and C22 are read from the position detection signals.
2 (step S6), and based on the result, the reactances XC1 and XC1 of the capacitors C11 and C22, respectively.
XC2 is obtained (step S7).

【0073】給電線入力インピーダンス演算部23eで
は、変換回路3の負荷側端よりプラズマ負荷5側を見た
インピーダンス、すなわち給電線の電源側端より負荷側
を見たインピーダンスを給電線入力インピーダンスZ2
* として求める(ステップS8)。
The feeder line input impedance calculator 23e calculates the impedance of the converter circuit 3 when the plasma load 5 is viewed from the load side end, that is, the impedance when the load side is viewed from the power supply side end of the feeder line.
* (Step S8).

【0074】このインピーダンスZ2 * をZ2 * =R2
+jX2 とおいて、R2 及びX2 を未知数とし、上記入
力インピーダンスZ1 * の抵抗分R1 及びリアクタンス
分X1 と、変換回路3の構成素子のリアクタンスXC1,
XC2及びXL1とを既知数として、R2 及びX2 を求め
る。これらR2 及びX2 はそれぞれ(28),(29)
式により与えられる。 R2 =R1 ・(XC1)2 /B …(28) X2 ={R1 2 ・XC1+(X1 +XC1)・XC1・X1 }/B+(XC2−XL1) …(29) 但し、B=R1 2 +(X1 +XC1)2
This impedance Z2 * is expressed as Z2 * = R2
+ JX2, R2 and X2 are unknown numbers, the resistance R1 and the reactance X1 of the input impedance Z1 * , and the reactance XC1,
R2 and X2 are determined using XC2 and XL1 as known numbers. These R2 and X2 are (28) and (29)
Given by the equation. R2 = R1 · (XC1) 2 / B ... (28) X2 = {R1 2 · XC1 + (X1 + XC1) · XC1 · X1} / B + (XC2-XL1) ... (29) where, B = R1 2 + (X1 + XC1) 2

【0075】プラズマインピーダンス演算部23fで
は、第1の実施形態と同様に、上記抵抗分R2 ,リアク
タンス分X2 及び給電線のリアクタンスωLsから給電
線の負荷側端より負荷側を見たインピーダンスをプラズ
マインピーダンスZP * として(4),(5)式により
求める(ステップS9)。
As in the first embodiment, the plasma impedance calculation unit 23f calculates the impedance of the load side from the load side end of the feed line based on the resistance R2, the reactance X2, and the reactance ωLs of the feed line to the plasma impedance. ZP * is obtained by the equations (4) and (5) (step S9).

【0076】変換回路負荷側端電流演算部23gでは、
上記検出電圧V1 、検出電流I1 及び調節用コンデンサ
C11のリアクタンスXC1から変換回路の負荷側端電流I
2´を(30)式により求める(ステップS10)。な
お、V1 ,I1 は実効値としている。 I2´=I1 −XC1・V1 …(30)
In the conversion circuit load side current calculation unit 23g,
From the detection voltage V1, the detection current I1, and the reactance XC1 of the adjusting capacitor C11, the load-side current I
2 ′ is obtained by equation (30) (step S10). V1 and I1 are effective values. I2 '= I1 -XC1.V1 (30)

【0077】プラズマピーク間電圧演算部23hでは、
まず上記RP ,XP からプラズマインピーダンスの絶対
値ZP を(6)式により求め(ステップS11)、つぎ
に上記I2´及びZP からプラズマピーク間電圧VPPを
(31)式により求める(ステップS12)。 VPP=2・21/2 ・I2´・ZP …(31)
In the plasma peak-to-peak voltage calculation unit 23h,
First, the absolute value ZP of the plasma impedance is obtained from the above RP and XP by the equation (6) (step S11), and the plasma peak-to-peak voltage VPP is obtained from the above I2 'and ZP by the equation (31) (step S12). VPP = 2 · 2 1/2 · I2' · ZP ... (31)

【0078】表示指令部23iでは、プラズマインピー
ダンスZP * 及びプラズマピーク間電圧VPPの表示指令
を出し(ステップS13)、再度、ステップS2に戻
る。
The display command section 23i issues a display command for the plasma impedance ZP * and the plasma peak-to-peak voltage VPP (step S13), and returns to step S2 again.

【0079】<第4の実施形態>図9は本発明に係るプ
ラズマ監視装置の第4の実施形態におけるコンピュータ
の内部機能を示すブロック図である。なお、本実施形態
を示す回路図は第3の実施形態と同じであるので省略す
る。
<Fourth Embodiment> FIG. 9 is a block diagram showing the internal functions of a computer in a plasma monitoring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. Note that the circuit diagram showing the present embodiment is the same as that of the third embodiment, and therefore will be omitted.

【0080】コンピュータ24は、変換回路3の構成素
子の内、既知のインピーダンスZL * を入力する変換回
路既知インピーダンス入力部24aと、検出電圧V1 、
検出電流I1 及び位相差θ1 から変換回路の入力インピ
ーダンスZ1 * を演算する変換回路入力インピーダンス
演算回路24bと、位置検出信号EP1,EP2から変換回
路の構成素子の内、調節用のインピーダンスZC1* ,Z
C2* を演算する変換回路調節用インピーダンス演算部2
4cとを有している。また、上記変換回路の既知のイン
ピーダンスZL * 、入力インピーダンスZ1 * 及び調節
用のインピーダンスZC1* ,ZC2* から給電線の入力イ
ンピーダンス(第2の入力インピーダンス)Z2 * を演
算する給電線入力インピーダンス演算部24dと、検出
電圧V1、検出電流I1 及び位相差θ1 から高周波電源
1の有効電力Pを演算する実効電力演算部24eとを有
している。さらに、上記給電線入力インピーダンスZ2
*及び有効電力Pから変換回路3の負荷側端電圧V2 *
及び電流I2 * を演算する変換回路負荷側端電圧・電流
演算部24fと、上記負荷側端電圧V2 * 及び電流I2
* から給電線4の負荷側端電圧V3 * 及び電流I3 *
演算する給電線負荷側端電圧・電流演算部24gと、上
記給電線の負荷側端電圧V3 * 及び電流I3 * からプラ
ズマ負荷のインピーダンスZP * を演算するプラズマイ
ンピーダンス演算部24hと、上記給電線の負荷側端電
圧V3 * からプラズマ負荷のピーク間電圧VPPを演算す
るプラズマピーク間電圧演算部24iと、上記プラズマ
負荷のインピーダンスZP * 及びピーク間電圧VPPを表
示する表示指令部24jとを有している。
The computer 24 is a component of the conversion circuit 3.
Child, known impedance ZL * Enter conversion times
Path known impedance input section 24a, detection voltage V1,
From the detected current I1 and the phase difference θ1, the input
-Dance Z1* Conversion circuit to calculate the input impedance
The conversion circuit 24b converts the position detection signals EP1 and EP2 from the arithmetic circuit 24b.
Impedance ZC1 for adjustment among the components of the road* , Z
C2* Conversion circuit adjusting impedance calculating unit 2 for calculating
4c. In addition, a known input of the conversion circuit is used.
Peedance ZL* , Input impedance Z1* And adjustment
Impedance ZC1 for* , ZC2* Input line
Impedance (second input impedance) Z2* Act
Feed line input impedance calculation unit 24d for calculating
From the voltage V1, the detection current I1 and the phase difference θ1
And an effective power calculation unit 24e for calculating the active power P of 1
doing. Further, the feeder line input impedance Z2
*From the active power P and the load-side end voltage V2 of the conversion circuit 3* 
And current I2* Conversion circuit that calculates the load-side voltage and current
The calculation unit 24f and the load-side terminal voltage V2* And current I2
* From the load side end voltage V3 of the feed line 4* And current I3* To
The power supply line load side end voltage / current calculation unit 24g
Load-side voltage V3 of the feeder line* And current I3 * From plastic
Zum load impedance ZP* To calculate
Impedance calculation unit 24h, and a load-side terminal of the power supply line.
Pressure V3* From the plasma load peak-to-peak voltage VPP
A plasma peak-to-peak voltage calculation unit 24i
Load impedance ZP* And peak-to-peak voltage VPP
The display command unit 24j shown in FIG.

【0081】図10は第4の実施形態におけるコンピュ
ータが実行するプログラムのアルゴリズムを示すフロー
チャートである。なお、ステップS1からステップS8
までは図8と同様である。ただし、ステップS1では変
換回路既知インピーダンスZL * の入力のみである。
FIG. 10 is a flowchart showing an algorithm of a program executed by a computer according to the fourth embodiment. Steps S1 to S8
Until this is the same as FIG. However, in step S1, only the input of the conversion circuit known impedance ZL * is input.

【0082】変換回路既知インピーダンス値入力部24
aには、タップ選択された既知のインダクタンスL1 に
よるインピーダンスZL * が入力され(ステップS
1)、変換回路入力インピーダンス演算部24bでは、
まず検出電圧V1 、検出電流I1及び位相差θ1 を読込
み(ステップS2)、つぎに変換回路入力インピーダン
スの絶対値Z1 を求め(ステップ3)、ついで変換回路
入力インピーダンスZ1 *を求める(ステップS4)。
変換回路調節用インピーダンス演算部24cでは、まず
位置検出信号EP1,EP2を読込み(ステップS5)、つ
ぎに位置検出信号から調節用コンデンサC11,C22の容
量C1 ,C2 を求め(ステップS6)、ついでその結果
に基づいてコンデンサC11,C22のそれぞれのリアクタ
ンスXC1,XC2を求める(ステップS7)。給電線入力
インピーダンス演算部24dでは、給電線入力インピー
ダンスZ2 * を求める(ステップS8)。
Conversion circuit known impedance value input section 24
The impedance ZL * due to the known inductance L1 selected by tapping is input to a (step S).
1) In the conversion circuit input impedance calculation unit 24b,
First, the detection voltage V1, the detection current I1, and the phase difference θ1 are read (step S2), then the absolute value Z1 of the conversion circuit input impedance is obtained (step 3), and then the conversion circuit input impedance Z1 * is obtained (step S4).
The conversion circuit adjusting impedance calculating section 24c first reads the position detection signals EP1 and EP2 (step S5), then obtains the capacitances C1 and C2 of the adjusting capacitors C11 and C22 from the position detection signals (step S6). Based on the result, the reactances XC1 and XC2 of the capacitors C11 and C22 are obtained (step S7). The feeder line input impedance calculator 24d determines the feeder line input impedance Z2 * (step S8).

【0083】有効電力演算部24eでは、ステップS2
で読込まれた検出電圧V1 、検出電流I1 及び位相差θ
1 から高周波電源1の有効電力Pを(32)式により求
める(ステップS9)。 P=V1 ・I1 ・cosθ1 …(32)
In the active power calculating section 24e, in step S2
The detected voltage V1, the detected current I1 and the phase difference θ
The active power P of the high-frequency power supply 1 is obtained from equation (1) by using equation (32) (step S9). P = V 1 · I 1 · cos θ 1 (32)

【0084】変換回路負荷側端電圧・電流演算部24f
では、変換回路3のロスを零とすると、変換回路3の負
荷側端電圧V2 * 及び電流I2 * は、給電線入力インピ
ーダンスZ2 * =R2 +jX2 を用いて、(33),
(34)式により求める(ステップS10)。 I2 * =(P/R2 )1/2 …(33) V2 * =(P/R2 )1/2・Z2 * …(34 )
Conversion circuit load side voltage / current calculation unit 24f
Assuming that the loss of the conversion circuit 3 is zero, the load-side terminal voltage V2 * and the current I2 * of the conversion circuit 3 can be calculated by using the feed line input impedance Z2 * = R2 + jX2 as shown in (33),
It is determined by equation (34) (step S10). I2 * = (P / R2) 1/2 (33) V2 * = (P / R2) 1 / 2.Z2 * (34)

【0085】給電線負荷側端電圧・電流演算部24gで
は、第2の実施形態と同様に、給電線4を4端子網とし
て取扱い、上記変換回路の負荷側端電圧V2 * 及び電流
I2 * から給電線の負荷側端電圧V3 * 及び電流I3 *
を求める(ステップS11)。
In the feed line load side end voltage / current calculation unit 24g
Is similar to the second embodiment in that the feeder line 4 is a four-terminal network.
The load side voltage V2 of the above conversion circuit* And current
I2 * To the load side end voltage V3 of the feed line* And current I3* 
Is obtained (step S11).

【0086】プラズマインピーダンス演算部24hで
は、給電線の負荷側端電圧V3 * 及び電流I3 * からプ
ラズマインピーダンスZP * を(14)式により求める
(ステップS12)。
The plasma impedance calculating section 24h obtains the plasma impedance ZP * from the load side terminal voltage V3 * and the current I3 * of the power supply line by the equation (14) (step S12).

【0087】プラズマピーク間電圧演算部24iでは、
給電線の負荷側端電圧V3 * からプラズマピーク間電圧
VPPを(15)式により求める(ステップS13)。
In the plasma peak-to-peak voltage calculation unit 24i,
The plasma peak-to-peak voltage VPP is obtained from the load-side end voltage V3 * of the power supply line by equation (15) (step S13).

【0088】表示指令部24iでは、プラズマインピー
ダンスZP * 及びプラズマピーク間電圧VPPの表示指令
を出し(ステップS14)、再度、ステップS2に戻
る。
The display command section 24i issues a display command for the plasma impedance ZP * and the plasma peak-to-peak voltage VPP (step S14), and returns to step S2 again.

【0089】上記の実施形態に用いた変換回路は、入出
力のインピーダンスを変換するものであって、その構成
素子の定数が既知のもの、またその定数を知得るもので
あればよく、この変換回路として種々の回路を用いるこ
とができる。
The conversion circuit used in the above embodiment converts the input and output impedances, and it is sufficient if the constants of the constituent elements are known and the constants can be known. Various circuits can be used as the circuit.

【0090】また、給電線4のインピーダンスZS *
は、インピーダンスアナライザにより得ているが、例え
ば電磁界シミュレータにより算出することができる。
The impedance Z S * of the feed line 4
Is obtained by an impedance analyzer, but can be calculated by, for example, an electromagnetic field simulator.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、プラズ
マ負荷のインピーダンスまたはピーク間電圧の計測精度
を向上させたので、半導体プロセスにおける再現性のモ
ニタリングツールとして使用できる。また、エッチン
グ、アッシング等のプロセスのエンドポイントモニタと
して使用できる。さらに、チャンバ内の不安定放電、異
常放電等の異常を検出することができる。
As described above, according to the present invention, since the measurement accuracy of the impedance or the peak-to-peak voltage of the plasma load is improved, it can be used as a monitoring tool for reproducibility in a semiconductor process. Further, it can be used as an endpoint monitor for processes such as etching and ashing. Further, abnormalities such as unstable discharge and abnormal discharge in the chamber can be detected.

【0092】また請求項1,3の発明によれば、プラズ
マ負荷に近い箇所で電圧、電流を検出しているので、演
算誤差を小さくすることができる。
According to the first and third aspects of the present invention, since the voltage and the current are detected at a position near the plasma load, the calculation error can be reduced.

【0093】さらに請求項4,6によれば、検出精度の
高い箇所で電圧、電流を検出しているので、プラズマの
インピーダンスまたはピーク間電圧の計測精度をさらに
向上させることができる。
Further, according to the fourth and sixth aspects, since the voltage and current are detected at locations where the detection accuracy is high, the measurement accuracy of plasma impedance or peak-to-peak voltage can be further improved.

【0094】また請求項3,6及び請求項7によれば、
インピーダンスアナライザを用いることなく、プラズマ
のインピーダンスまたはピーク間電圧を効率よく計測す
ることができる。
According to claims 3, 6 and 7,
The impedance or peak-to-peak voltage of plasma can be measured efficiently without using an impedance analyzer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るプラズマ監視装置の第1の実施形
態を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a plasma monitoring device according to the present invention.

【図2】本発明に係るプラズマ監視装置の第1の実施形
態におけるコンピュータの内部機能を示すブロック図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram showing internal functions of a computer in the first embodiment of the plasma monitoring apparatus according to the present invention.

【図3】第1の実施形態におけるコンピュータが実行す
るプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートであ
る。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an algorithm of a program executed by a computer according to the first embodiment.

【図4】本発明に係るプラズマ監視装置の第2の実施形
態におけるコンピュータの内部機能を示すブロック図で
ある。
FIG. 4 is a block diagram showing internal functions of a computer in a second embodiment of the plasma monitoring apparatus according to the present invention.

【図5】第2の実施形態におけるコンピュータが実行す
るプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートであ
る。
FIG. 5 is a flowchart illustrating an algorithm of a program executed by a computer according to the second embodiment.

【図6】本発明に係るプラズマ監視装置の第3の実施形
態を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the plasma monitoring apparatus according to the present invention.

【図7】本発明に係るプラズマ監視装置の第3の実施形
態におけるコンピュータの内部機能を示すブロック図で
ある。
FIG. 7 is a block diagram showing internal functions of a computer in a third embodiment of the plasma monitoring apparatus according to the present invention.

【図8】第3の実施形態におけるコンピュータが実行す
るプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートであ
る。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an algorithm of a program executed by a computer according to the third embodiment.

【図9】本発明に係るプラズマ監視装置の第4の実施形
態におけるコンピュータの内部機能を示すブロック図で
ある。
FIG. 9 is a block diagram showing internal functions of a computer in a plasma monitoring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】第4の実施形態におけるコンピュータが実行
するプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートで
ある。
FIG. 10 is a flowchart illustrating an algorithm of a program executed by a computer according to the fourth embodiment.

【図11】従来の高周波電力から負荷に電力を供給する
回路構成を概略的に示した回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram schematically showing a conventional circuit configuration for supplying power from a high-frequency power to a load.

【図12】負荷を模式的に示した図である。FIG. 12 is a diagram schematically showing a load.

【図13】インピーダンス変換回路の負荷側端より負荷
側を見た等価回路を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an equivalent circuit when the load side is viewed from the load side end of the impedance conversion circuit.

【図14】図13における等価回路の電圧ベクトルを示
す図である。
14 is a diagram showing a voltage vector of the equivalent circuit in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高周波電源 3 インピーダンス変換回路 3A1 ,3B1 電圧検出部 3A2 ,3B2 電流検出部 3A3 ,3B3 位相差検出部 4 給電線 5 負荷 21a 給電線インピーダンス測定値入力部 21b 給電線入力インピーダンス(第2の入力インピ
ーダンス)演算部 21c プラズマインピーダンス演算部 21d プラズマピーク間電圧演算部 21e 表示指令部 22a 給電線負荷側端電圧・電流演算部 22b プラズマインピーダンス演算部 22c プラズマピーク間電圧演算部 22d 表示指令部 23a インピーダンス変換回路既知インピーダンス入
力部 23b 給電線インピーダンス測定値入力部 23c インピーダンス変換回路入力インピーダンス
(第1の入力インピーダンス)演算部 23d インピーダンス変換回路調節用インピーダンス
演算部 23e 給電線入力インピーダンス(第2の入力インピ
ーダンス)演算部 23f プラズマインピーダンス演算部 23g インピーダンス変換回路負荷側端電流演算部 23h プラズマピーク間電圧演算部 23i 表示指令部 24a インピーダンス変換回路既知インピーダンス入
力部 24b インピーダンス変換回路入力インピーダンス
(第1の入力インピーダンス)演算部 24c インピーダンス変換回路調節用インピーダンス
演算部 24d 給電線入力インピーダンス(第2の入力インピ
ーダンス)演算部 24e 有効電力演算部 24f インピーダンス変換回路負荷側端電圧・電流演
算部 24g 給電線負荷側端電圧・電流演算部 24h プラズマインピーダンス演算部 24i プラズマピーク間電圧演算部 24j 表示指令部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency power supply 3 Impedance conversion circuit 3A1, 3B1 Voltage detector 3A2, 3B2 Current detector 3A3, 3B3 Phase difference detector 4 Feed line 5 Load 21a Feed line impedance measured value input unit 21b Feed line input impedance (second input impedance ) Calculation unit 21c Plasma impedance calculation unit 21d Plasma peak voltage calculation unit 21e Display command unit 22a Feed line load side voltage / current calculation unit 22b Plasma impedance calculation unit 22c Plasma peak voltage calculation unit 22d Display command unit 23a Impedance conversion circuit Known impedance input section 23b Feed line impedance measured value input section 23c Impedance conversion circuit input impedance (first input impedance) calculation section 23d Impedance calculation circuit for impedance conversion circuit adjustment 23e Feed line input Input impedance (second input impedance) calculation unit 23f Plasma impedance calculation unit 23g Impedance conversion circuit Load side current calculation unit 23h Plasma peak-to-peak voltage calculation unit 23i Display command unit 24a Impedance conversion circuit known impedance input unit 24b Impedance conversion circuit input Impedance (first input impedance) calculation unit 24c Impedance conversion circuit adjustment impedance calculation unit 24d Feed line input impedance (second input impedance) calculation unit 24e Active power calculation unit 24f Impedance conversion circuit load side terminal voltage / current calculation unit 24g Feed line load side end voltage / current calculation unit 24h Plasma impedance calculation unit 24i Plasma peak-to-peak voltage calculation unit 24j Display command unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H05H 1/46 H01L 21/302 B ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H05H 1/46 H01L 21/302 B

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高周波電源からインピーダンス変換回路
を介して電力が供給されているプラズマ負荷のプラズマ
の状態を監視するプラズマ監視装置において、 前記インピーダンス変換回路の負荷側端での電圧を検出
する電圧検出部と、 前記インピーダンス変換回路の負荷側端での電流を検出
する電流検出部と、 前記電圧と電流との位相差を検出する位相差検出部と、 前記電圧と電流と前記位相差とから前記インピーダンス
変換回路の負荷側端より前記プラズマ負荷側を見たイン
ピーダンスを第2の入力インピーダンスとして演算する
第2の入力インピーダンス演算部と、 前記インピーダンス変換回路の負荷側端と前記プラズマ
負荷との間をつなぐ給電線のインピーダンス及び前記第
2の入力インピーダンスから前記プラズマ負荷のインピ
ーダンスを演算するプラズマインピーダンス演算部を備
えたプラズマ監視装置。
1. A plasma monitoring apparatus for monitoring a plasma state of a plasma load to which power is supplied from a high-frequency power supply via an impedance conversion circuit, wherein a voltage at a load-side end of the impedance conversion circuit is detected. A current detection unit that detects a current at a load side end of the impedance conversion circuit; a phase difference detection unit that detects a phase difference between the voltage and the current; and A second input impedance calculator for calculating, as a second input impedance, an impedance when the plasma load side is viewed from the load side end of the impedance conversion circuit; The impedance of the plasma load is determined from the impedance of the feeder line to be connected and the second input impedance. Plasma monitoring device having a plasma impedance calculator for calculating the Nsu.
【請求項2】 前記プラズマ負荷のインピーダンス及び
前記電流から前記プラズマ負荷のピーク間電圧を演算す
るプラズマピーク間電圧演算部をさらに備えた請求項1
に記載のプラズマ監視装置。
2. A plasma peak-to-peak voltage calculator for calculating a peak-to-peak voltage of the plasma load from the impedance and the current of the plasma load.
3. The plasma monitoring device according to claim 1.
【請求項3】 高周波電源からインピーダンス変換回路
を介して電力が供給されているプラズマ負荷のプラズマ
の状態を監視するプラズマ監視装置において、 前記インピーダンス変換回路の負荷側端での電圧を検出
する電圧検出部と、 前記インピーダンス変換回路の負荷側端での電流を検出
する電流検出部と、 前記電圧と電流との位相差を検出する位相差検出部と、 前記電圧と電流と前記位相差とから前記インピーダンス
変換回路の負荷側端と前記プラズマ負荷との間をつなぐ
給電線の負荷側端での電圧及び電流を演算する給電線負
荷側端電圧・電流演算部と、 前記給電線の負荷側端での電圧及び電流から前記プラズ
マ負荷のインピーダンスを演算するプラズマインピーダ
ンス演算部を備えたプラズマ監視装置。
3. A plasma monitoring apparatus for monitoring a plasma state of a plasma load to which power is supplied from a high-frequency power supply via an impedance conversion circuit, wherein a voltage at a load-side end of the impedance conversion circuit is detected. A current detection unit that detects a current at a load side end of the impedance conversion circuit; a phase difference detection unit that detects a phase difference between the voltage and the current; and A feed line load side end voltage / current calculation unit for calculating a voltage and a current at a load side end of a feed line connecting the load side end of the impedance conversion circuit and the plasma load; and a load side end of the feed line. A plasma monitoring device comprising a plasma impedance calculation unit for calculating the impedance of the plasma load from the voltage and the current.
【請求項4】 高周波電源からインピーダンス変換回路
を介して電力が供給されているプラズマ負荷のプラズマ
の状態を監視するプラズマ監視装置において、 前記インピーダンス変換回路の電源側端での電圧を検出
する電圧検出部と、 前記インピーダンス変換回路の電源側端での電流を検出
する電流検出部と、 前記電圧と電流との位相差を検出する位相差検出部と、 前記電圧と電流と前記位相差とから前記インピーダンス
変換回路の電源側端より前記プラズマ負荷側を見たイン
ピーダンスを第1の入力インピーダンスとして演算する
第1の入力インピーダンス演算部と、 前記インピーダンス変換回路を構成する素子の定数及び
前記第1の入力インピーダンスから前記インピーダンス
変換回路の負荷側端より前記プラズマ負荷側を見たイン
ピーダンスを第2の入力インピーダンスとして演算する
第2の入力インピーダンス演算部と、 前記インピーダンス変換回路の負荷側端と前記プラズマ
負荷との間をつなぐ給電線のインピーダンス及び前記第
2の入力インピーダンスから前記プラズマ負荷のインピ
ーダンスを演算するプラズマインピーダンス演算部を備
えたプラズマ監視装置。
4. A plasma monitoring apparatus for monitoring a state of a plasma of a plasma load to which power is supplied from a high-frequency power supply via an impedance conversion circuit, wherein a voltage at a power supply side end of the impedance conversion circuit is detected. A current detection unit that detects a current at a power supply side end of the impedance conversion circuit; a phase difference detection unit that detects a phase difference between the voltage and the current; and A first input impedance calculator for calculating, as a first input impedance, an impedance when the plasma load side is viewed from a power supply side end of the impedance conversion circuit; constants of elements constituting the impedance conversion circuit and the first input; Impedance when the plasma load side is viewed from the load side end of the impedance conversion circuit from impedance. A second input impedance calculation unit that calculates a dance as a second input impedance; and a power supply line connecting the load-side end of the impedance conversion circuit to the plasma load and the plasma from the second input impedance. A plasma monitoring device including a plasma impedance calculator for calculating a load impedance.
【請求項5】 前記電圧、電流及び前記インピーダンス
変換回路を構成する素子の定数から前記インピーダンス
変換回路の負荷側端での電流を演算するインピーダンス
変換回路負荷側端電流演算部と、 前記プラズマ負荷のインピーダンス及び前記インピーダ
ンス変換回路の負荷側端での電流から前記プラズマ負荷
のピーク間電圧を演算するプラズマピーク間電圧演算部
をさらに備えた請求項4に記載のプラズマ監視装置。
5. An impedance conversion circuit load-side current calculator for calculating a current at a load-side end of the impedance conversion circuit from the voltage, current, and constants of elements constituting the impedance conversion circuit; The plasma monitoring apparatus according to claim 4, further comprising a plasma peak-to-peak voltage calculation unit that calculates a peak-to-peak voltage of the plasma load from an impedance and a current at a load-side end of the impedance conversion circuit.
【請求項6】 高周波電源からインピーダンス変換回路
を介して電力が供給されているプラズマ負荷のプラズマ
の状態を監視するプラズマ監視装置において、 前記インピーダンス変換回路の電源側端での電圧を検出
する電圧検出部と、 前記インピーダンス変換回路の電源側端での電流を検出
する電流検出部と、 前記電圧と電流との位相差を検出する位相差検出部と、 前記電圧と電流と前記位相差とから前記インピーダンス
変換回路の電源側端より前記プラズマ負荷側を見たイン
ピーダンスを第1の入力インピーダンスとして演算する
第1の入力インピーダンス演算部と、 前記インピーダンス変換回路を構成する素子の定数及び
前記第1の入力インピーダンスから前記インピーダンス
変換回路の負荷側端より前記プラズマ負荷側を見たイン
ピーダンスを第2の入力インピーダンスとして演算する
第2の入力インピーダンス演算部と、 前記電圧と電流と前記位相差とから前記高周波電源の有
効電力を演算する実効電力演算部と、 前記第2の入力インピーダンス及び前記有効電力から前
記インピーダンス変換回路の負荷側端での電圧及び電流
を演算するインピーダンス変換回路負荷側端電圧・電流
演算部と、 前記インピーダンス変換回路の負荷側端での電圧及び電
流から前記インピーダンス変換回路の負荷側端と前記プ
ラズマ負荷との間をつなぐ給電線の負荷側端での電圧及
び電流を演算する給電線負荷側端電圧・電流演算部と、 前記給電線の負荷側端での電圧及び電流から前記プラズ
マ負荷のインピーダンスを演算するプラズマインピーダ
ンス演算部を備えたプラズマ監視装置。
6. A plasma monitoring apparatus for monitoring a state of plasma of a plasma load to which power is supplied from a high-frequency power supply via an impedance conversion circuit, wherein a voltage at a power supply side end of the impedance conversion circuit is detected. A current detection unit that detects a current at a power supply side end of the impedance conversion circuit; a phase difference detection unit that detects a phase difference between the voltage and the current; and A first input impedance calculator for calculating, as a first input impedance, an impedance when the plasma load side is viewed from a power supply side end of the impedance conversion circuit; constants of elements constituting the impedance conversion circuit and the first input; Impedance when the plasma load side is viewed from the load side end of the impedance conversion circuit from impedance. A second input impedance calculation unit that calculates a dance as a second input impedance; an effective power calculation unit that calculates an active power of the high-frequency power supply from the voltage, current, and the phase difference; And an impedance conversion circuit load-side voltage / current calculation unit that calculates a voltage and a current at the load-side end of the impedance conversion circuit from the active power; and the voltage-current and a current at the load-side end of the impedance conversion circuit. A feed line load side end voltage / current calculator for calculating a voltage and a current at a load side end of a feed line connecting the load side end of the conversion circuit and the plasma load; A plasma monitoring device comprising a plasma impedance calculation unit for calculating the impedance of the plasma load from a voltage and a current.
【請求項7】 前記給電線の負荷側端での電圧から前記
プラズマ負荷のピーク間電圧を演算するプラズマピーク
間電圧演算部をさらに備えた請求項3または6に記載の
プラズマ監視装置。
7. The plasma monitoring apparatus according to claim 3, further comprising a plasma peak-to-peak voltage calculation unit that calculates a peak-to-peak voltage of the plasma load from a voltage at a load-side end of the power supply line.
JP27019498A 1997-09-30 1998-09-24 Plasma monitoring device Expired - Fee Related JP4041223B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27019498A JP4041223B2 (en) 1997-09-30 1998-09-24 Plasma monitoring device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28467297 1997-09-30
JP9-284672 1997-09-30
JP27019498A JP4041223B2 (en) 1997-09-30 1998-09-24 Plasma monitoring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11167997A true JPH11167997A (en) 1999-06-22
JP4041223B2 JP4041223B2 (en) 2008-01-30

Family

ID=26549102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27019498A Expired - Fee Related JP4041223B2 (en) 1997-09-30 1998-09-24 Plasma monitoring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4041223B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1191570A3 (en) * 2000-09-22 2005-03-02 Alps Electric Co., Ltd. Performance evaluation method for plasma processing apparatus for continuously maintainning a desired performance level
KR100499229B1 (en) * 2000-12-28 2005-07-01 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 Plasma processing apparatus for processing semiconductor wafer using plasma
JP2006501611A (en) * 2002-09-26 2006-01-12 ラム リサーチ コーポレイション Method for tool matching and troubleshooting of plasma processing systems
JP2010041558A (en) * 2008-08-07 2010-02-18 Yokohama National Univ Impedance matching device and method of impedance matching
JP2014236435A (en) * 2013-06-04 2014-12-15 株式会社ダイヘン Impedance matching device
JP2015133291A (en) * 2014-01-15 2015-07-23 株式会社ダイヘン impedance matching device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1191570A3 (en) * 2000-09-22 2005-03-02 Alps Electric Co., Ltd. Performance evaluation method for plasma processing apparatus for continuously maintainning a desired performance level
EP1720196A1 (en) * 2000-09-22 2006-11-08 Alps Electric Co., Ltd. Performance evaluation method for plasma processing apparatus for continuously maintaining a desired performance level
KR100499229B1 (en) * 2000-12-28 2005-07-01 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 Plasma processing apparatus for processing semiconductor wafer using plasma
JP2006501611A (en) * 2002-09-26 2006-01-12 ラム リサーチ コーポレイション Method for tool matching and troubleshooting of plasma processing systems
JP2010062579A (en) * 2002-09-26 2010-03-18 Lam Res Corp Method to perform tool matching on plasma processing system and to troubleshoot the same
JP2010041558A (en) * 2008-08-07 2010-02-18 Yokohama National Univ Impedance matching device and method of impedance matching
JP2014236435A (en) * 2013-06-04 2014-12-15 株式会社ダイヘン Impedance matching device
JP2015133291A (en) * 2014-01-15 2015-07-23 株式会社ダイヘン impedance matching device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4041223B2 (en) 2008-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6291999B1 (en) Plasma monitoring apparatus
JP2929284B2 (en) Impedance matching and power control system for high frequency plasma processing equipment
JP4088499B2 (en) Impedance matching device output end characteristic analysis method, impedance matching device, and impedance matching device output end characteristic analysis system
US6946847B2 (en) Impedance matching device provided with reactance-impedance table
US5053725A (en) Circuit configuration for the automatic tuning of a matching network
JP4975291B2 (en) Impedance matching device
US7292047B2 (en) High-frequency power source
JP4648179B2 (en) High frequency measuring device
JP4601179B2 (en) Plasma processing method and apparatus with high frequency bias control
KR100490033B1 (en) Method of and Apparatus for independently controlling electric parameters of an impedance matching network
CN107547061B (en) Impedance adjusting method for high-frequency matching system
JP3251087B2 (en) Plasma processing equipment
JP2003302431A (en) Output terminal characteristic analytical method of impedance matching device, impedance matching device and output terminal characteristic analytical system for impedance matching device
JPH0563604A (en) Impedance automatic matching device
JP3176128B2 (en) Output voltage measuring device for impedance matching device
JPH11167997A (en) Plasma monitoring device
JP6084418B2 (en) Impedance adjustment device
JP3021093B2 (en) Plasma impedance measuring device
JP2002139530A (en) Earthing resistance measuring device
JP2775656B2 (en) Film forming equipment
JP4421769B2 (en) Ground resistance measuring device
JP6450072B2 (en) Impedance matching device
JP2981284B2 (en) Power supply for microwave oscillator
JP2003046359A (en) Impedance matching device with load effective power measurement function
JP6430561B2 (en) Method for adjusting impedance of high-frequency matching system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050826

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070706

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070717

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070913

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071109

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111116

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111116

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131116

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees