KR101931811B1 - 고주파 측정장치 및 고주파 측정장치의 교정방법 - Google Patents

고주파 측정장치 및 고주파 측정장치의 교정방법 Download PDF

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Abstract

고주파 측정장치에 의해서 검출된 전압과 전류를 높은 정밀도로 교정하는 방법이 제공된다. 또한, 해당 교정을 행할 수 있는 고주파 측정장치가 제공된다. 이 교정방법에 따르면, 우선, 저정밀도이지만 넓은 임피던스의 범위에서 교정가능한 기본 교정 파라미터와, 스미스 차트 상의 범위를 4개로 분할한 각 상한에서 각각 고정밀도로 교정가능한 각 상한별 교정 파라미터를 산출해둔다. 이 산출은 3개의 기준 부하를 측정한 값과 그들의 참값에 의거해서 행해진다. 그 후, 고주파 측정장치의 제1교정부는 검출된 전압과 전류를 기본 교정 파라미터로 교정한다. 고주파 측정장치의 상한 판정부는 이 교정된 전압과 전류로부터 산출된 임피던스가 어느 상한에 위치하는지를 판정한다. 고주파 측정장치의 제2교정부는 상한 판정부에서 입력되는 판정 결과에 대응하는 상한별 교정 파라미터로 더욱 교정을 행한다.

Description

고주파 측정장치 및 고주파 측정장치의 교정방법{HIGH FREQUENCY MEASURING APPARATUS AND CALIBRATING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 고주파 측정장치 및 해당 고주파 측정장치의 교정방법에 관한 것이다.
종래, 고주파 전원장치로부터 출력되는 고주파 전력을 플라즈마 처리장치에 공급하여, 에칭 등의 방법을 이용해서 반도체 웨이퍼나 액정기판 등의 피가공물을 가공하는 플라즈마 처리 시스템이 개발되어 있다.
도 11은 일반적인 플라즈마 처리 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
플라즈마 처리 중에 플라즈마 처리장치(400)의 임피던스는 변동하므로, 해당 플라즈마 처리장치(400)의 입력단에서 반사한 반사파 전력이 고주파 전원장치(100)를 손상시킬 우려가 있다. 따라서, 플라즈마 처리 시스템(A100)에 있어서는, 일반적으로 고주파 전원장치(100)와 플라즈마 처리장치(400) 사이에 임피던스 정합장치(200)가 설치되어 있고, 해당 임피던스 정합장치(200)가 플라즈마 처리장치(400)의 임피던스 변동에 따라서 정합 동작을 행하고 있다. 또한, 플라즈마 처리 중인 플라즈마 처리장치(400)의 임피던스나 플라즈마 처리장치(400)의 입력단에 있어서의 고주파 전압 및 고주파 전류 등의 감시를 행할 필요가 있다.
플라즈마 처리장치(400)의 감시는, 플라즈마 처리장치(400)의 입력단에 설치된 고주파 측정장치(300)가 측정하는 각종 고주파 파라미터를 이용해서 행해진다. 또한, 임피던스 정합장치(200)의 정합 동작은 임피던스 정합장치(200)의 내부에 설치된 고주파 측정장치(도시 생략)가 측정하는 각종 고주파 파라미터에 의거한 제어에 의해서 행해진다. 한편, 이하에서는, 고주파 측정장치(300)를 예로서 설명을 행한다.
고주파 측정장치(300)는, 고주파 전압(이하, 단지 「전압」이라 칭함)과 고주파 전류(이하, 단지 「전류」라 칭함)를 검출하고, 그 검출값으로부터 전압과 전류의 위상차(이하, 단지 「위상차」라 칭함)(θ)를 구하는 동시에, 전압 실효치(V), 전류 실효치(I), 임피던스 Z=R+jX(측정점이 플라즈마 처리장치(400)의 입력단 근방이므로, 플라즈마 처리장치(400)의 임피던스에 상당함), 반사계수(Γ)의 크기, 플라즈마 처리장치(400)에 입력되는 진행파 전력(Pf), 임피던스 부정합에 의해 플라즈마 처리장치(400)의 입력단에서 반사되는 반사파 전력(Pr) 등의 고주파 파라미터를 산출한다.
고주파 측정장치(300)는, 플라즈마 처리장치(400)에 전력을 전송하기 위한 봉 형상의 도전체에 용량결합시킨 컨덴서와 해당 도전체에 자기결합시킨 코일을 지니고, 컨덴서에 의해서 전압 v＝√2·V·sin(ωt)를, 또한, 코일에 의해서 전류 i＝√2·I·sin(ωt+θ)를 검출한다. 또한, 고주파 측정장치(300)는 검출한 전압(v) 및 전류(i)로부터 전압 실효치(V), 전류 실효치(I), 위상차(θ)를 구하고, 이들을 이용해서 하기 (1)식 내지 (5)식에 의해 상기 고주파 파라미터를 산출한다. 즉, 고주파 측정장치(300)는, 전압(v)과 전류(i)를 검출하는 센서와 그 센서의 검출값으로부터 상기 고주파 파라미터를 산출하는 연산처리회로를 구비한, 소위 RF 센서라 불리는 것이다.
Figure 112011073196169-pat00001
일반적으로, 계측장치나 측정장치의 센서의 감도에는 편차가 있으므로, 해당 센서에서 검출되는 검출값은 올바른 값과는 다르다. 따라서, 미리 기준이 되는 피측정물을 측정해서 검출값을 올바른 값으로 환산하는 교정 파라미터를 취득해두고, 실제의 측정에서는 센서의 검출값을 해당 교정 파라미터에 의해 올바른 값으로 교정해서 출력하는 구성으로 하고 있다.
고주파 측정장치(300)가 검출한 전압(v) 및 전류(i)의 교정에서는, 예를 들어, SOLT(Short-Open-Load-Thru) 교정이 이용된다. SOLT 교정에서는, 우선, 임피던스의 참값이 미리 특정된 기준 부하에 고주파 측정장치(300)를 접속하고, 고주파 측정장치(300)에 의해서 임피던스를 측정한다. 기준 부하로서는, 측정계의 특성 임피던스(측정을 위하여 고주파를 전송하는 전송 선로의 특성 임피던스. 일반적으로는 50Ω 또는 75Ω)를 지니는 더미 로드, 개방 상태의 임피던스(무한대) 및 단락 상태의 임피던스(제로)에 각각 가까운 임피던스를 지니는 더미 로드가 이용된다. 다음에, 고주파 측정장치(300)에 의해서 측정된 각 기준 부하의 임피던스와 각 기준 부하의 임피던스의 참값으로부터, 전압(v) 및 전류(i)를 교정하기 위한 교정 파라미터를 산출하여, 고주파 측정장치(300)의 메모리(도시 생략)에 기록한다. 실제의 측정에서는, 검출된 전압(v) 및 전류(i)를, 메모리에 기록되어 있는 교정 파라미터에 의해 교정하고 나서, 각종 고주파 파라미터를 산출한다.
고주파 측정장치(300)의 메모리에 기록되어 있는 교정 파라미터는, 극한치인 개방 상태의 임피던스(무한대) 및 단락 상태의 임피던스(제로)에 각각 가까운 임피던스와 특성 임피던스에 의거해서 산출되고 있으므로, 임피던스가 극히 넓은 범위에서 교정을 행할 수 있다.
그러나, 상기 교정 파라미터는 임피던스가 극히 넓은 범위에서 교정을 행할 수 있도록 구해진 것이므로, 해당 교정 파라미터에 의한 교정의 정밀도는 충분히 높은 것은 아니다. 즉, 상기 교정 파라미터는, 임피던스가 극히 넓은 범위에서 낮은 정밀도로 교정을 행할 수 있는 것으로 되어 있다. 그러나, 실제로 플라즈마 처리장치(400)의 감시에 고주파 측정장치(300)의 측정값을 이용할 경우, 교정의 정밀도가 높은 것이 구해진다.
예를 들어, 플라즈마 처리장치(400)는 플라즈마 처리를 행하고 있을 때 고열을 발하므로, 플라즈마 처리장치(400)에 가깝게 배치되는 고주파 측정장치(300)의 주위의 온도도 높아진다. 온도가 다르면 저항 성분이 변화되므로, 교정을 행했을 때의 주위의 온도와 실제로 측정을 행할 때의 주위의 온도가 다르면, 교정 정밀도가 저하한다. 이것을 고려하면, 높은 정밀도로 교정을 행해둘 필요가 있다.
또, 플라즈마 처리 중에 있어서, 검출된 전압(v)과 전류(i)의 위상차(θ)는, (1/2)π에 가까운 값으로 되는 일이 많다. 따라서, 위상차(θ)의 근소한 오차라도 cosθ 변화율은 커지고, 임피던스의 저항 성분(R)이나 진행파 전력(Pf)의 측정값에 큰 영향을 부여한다(상기 (1)식 및 (4)식 참조). 따라서, 위상차(θ)의 오차를 억제하기 위하여, 높은 정밀도로 교정을 행할 필요가 있다.
또한, 고주파 측정장치(300)의 측정값을, E 척 컨트롤러 등에 이용할 경우가 있다. E 척 컨트롤러는, 플라즈마 처리장치(400)의 챔버 내에서 웨이퍼를 고정하기 위한 정전 척의 강도를, 측정된 전류값 및 전압값에 의거해서 제어한다. 따라서, 측정된 전류값 및 전압값의 오차를 극히 작은 범위로 억제할 필요가 있어, 기기 오차 특성도 최소한으로 억제하지 않으면 안된다. 그 때문에, 고주파 측정장치(300)의 검출값의 교정은 정밀도를 높게 할 필요가 있다.
JP 2007-163308 A JP 2004-309132 A
본 발명은 전술한 사정에 의거해서 창안해낸 것이다. 그래서, 본 발명은 고주파 측정장치에 의해서 검출된 전압 및 전류를 높은 정밀도로 교정하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 그러한 교정을 행할 수 있는 고주파 측정장치를 제공하는 것도 그 목적으로 하고 있다.
본 발명의 제1측면에 의해서 제공되는 고주파 측정장치는, 플라즈마 처리장치를 포함하는 부하와 고주파 전원장치 사이의 접속점에 접속되어서, 해당 접속점에 있어서의 고주파 전압 및 고주파 전류를 검출한다. 고주파 측정장치는, 상기 접속점에 있어서의 고주파 전압을 검출하는 전압 검출수단과, 상기 접속점에 있어서의 고주파 전류를 검출하는 전류 검출수단과, 상기 전압 검출수단에 의해서 검출된 전압값과 상기 전류 검출수단에 의해서 검출된 전류값을 교정하는 교정수단과, 상기 교정수단에 의해서 교정된 상기 전압값과 전류값에 의거해서, 상기 접속점으로부터 부하 측을 본 임피던스를 산출하는 임피던스 산출수단을 구비하고 있다. 상기 교정수단은, 기본 3개의 기준 부하에 상기 고주파 측정장치를 각각 접속했을 때의 상기 임피던스 산출수단에 의해서 산출된 3개의 임피던스와 상기 기본 3개의 기준 부하의 임피던스에 의거해서 산출된 기본 파라미터를 이용해서, 상기 검출된 전압값과 전류값을 교정하는 제1교정수단과, 상기 제1교정수단에 의해서 교정된 전압값과 전류값으로부터 산출되는 임피던스를 스미스 차트(Smith chart) 상에서 표시했을 경우에, 전체 임피던스의 범위가 복수로 분할된 범위 중 어느 쪽의 범위에 위치하는지를 판정하는 판정수단과, 상기 판정수단에 의해서 상기 임피던스가 위치한다고 판정된 범위를 둘러싸는 3개의 임피던스를 각각 지니는 범위별의 3개의 기준 부하에 상기 고주파 측정장치를 각각 접속했을 때의 상기 임피던스 산출수단에 의해서 산출된 3개의 임피던스와 상기 범위별의 3개의 기준 부하의 임피던스에 의거해서 산출된 범위별 파라미터를 이용해서, 상기 제1교정수단에 의해서 교정된 상기 전압값과 전류값을 더욱 교정하는 제2교정수단을 구비하고 있다.
또한, 고주파 측정장치에는, 플라즈마 처리장치에 접속되어서 해당 플라즈마 처리장치를 감시하기 위하여 고주파 파라미터를 측정하는 고주파 측정장치나, 임피던스 정합장치의 내부에 설치되어 정합 동작을 제어하기 위하여 고주파 파라미터를 측정하는 고주파 측정장치 등이 있다. 또, 검출된 전압값과 전류값은, 예를 들어, 디지털 변환된 전압값과 전류값이나, 전압 실효치와 전류 실효치, 전압최대치와 전류최대치 등이다.
바람직하게는, 상기 복수로 분할된 범위는 스미스 차트 상의 특성 임피던스를 나타내는 점을 중심으로 해서, 해당 중심을 지나가는 직선으로 분할되어 있다.
바람직하게는, 상기 복수로 분할된 범위는 개방 상태의 임피던스를 나타내는 점을 지나가는 직선과 이것에 직교하는 직선에 의해서 4개로 분할되어 있다.
바람직하게는, 상기 판정수단은, 상기 제1교정수단에 의해서 교정된 전압값과 전류값으로부터 산출되는 반사계수의 위상각에 의거해서 어느 쪽의 범위에 위치하는지를 판정한다.
바람직하게는, 상기 판정수단은 판정 결과를 전환하는 타이밍에 히스테리시스 특성을 지니게 하고 있다.
바람직하게는, 상기 기본 3개의 기준 부하 중 1개의 기준 부하, 및, 상기 범위별의 3개의 기준 부하 중 1개의 기준 부하는, 상기 고주파 측정장치의 특성 임피던스와 동일한 임피던스를 지니는 부하이다.
본 발명의 제2측면에 의해서 제공되는 교정방법은, 플라즈마 처리장치를 포함하는 측정 대상 부하와 고주파 전원장치 사이의 접속점에 접속되어서, 해당 접속점에 있어서의 고주파 전압 및 고주파 전류를 검출하고, 검출된 전압값과 전류값에 의거해서, 해당 접속점으로부터 부하 측을 본 임피던스를 산출하는 고주파 측정장치의 상기 전압값과 전류값의 교정방법이다. 이 교정방법은, 기본 3개의 기준 부하에 상기 고주파 측정장치를 각각 접속했을 때 산출된 3개의 임피던스와 상기 기본 3개의 기준 부하의 임피던스에 의거해서, 상기 전압값과 전류값을 교정하기 위한 기본 파라미터를 산출하여, 상기 고주파 측정장치에 설정하는 제1공정과, 전체 임피던스의 범위를 복수의 범위로 분할했을 경우의 각 범위를 둘러싸는 각각 3개의 임피던스를 지니는 3개의 기준 부하에 각각 상기 고주파 측정장치를 접속했을 때 산출된 3개의 임피던스와 해당 3개의 기준 부하의 임피던스에 의거해서, 상기 기본 파라미터를 이용해서 교정된 전압값과 전류값을 더욱 교정하기 위한 범위별 파라미터를 각각의 범위마다 산출하여, 상기 고주파 측정장치에 설정하는 제2공정과, 상기 고주파 측정장치를 상기 측정 대상 부하에 접속하여, 검출된 전압값과 전류값을 상기 기본의 파라미터 및 상기 범위별 파라미터를 이용해서 교정하는 제3공정을 구비하고 있다.
바람직하게는, 상기 제3공정에 있어서 이용되는 상기 범위별 파라미터는, 상기 기본 파라미터를 이용해서 교정된 전압값과 전류값에 의거해서 산출된 임피던스가 위치하는 범위에 대응하는 범위별 파라미터이다.
본 발명에 따르면, 교정된 전압값과 전류값에 의거해서, 접속점으로부터 부하 측을 본 임피던스가 산출된다. 우선, 기본 3개의 기준 부하에 의거해서 산출된 기본 파라미터에 의해서, 측정 대상의 부하를 접속해서 검출한 전압값과 전류값이 교정되어, 임피던스가 산출된다. 이어서, 해당 산출된 임피던스가 어느 쪽의 범위에 위치하는지가 판정되고, 판정된 범위에 대응하는 범위별 파라미터에 의해서 또한 교정된다.
범위별 파라미터는 기본 파라미터보다 좁은 임피던스의 범위에서만 교정을 행하기 위한 것이므로, 임피던스가 해당 범위에 들어 있을 경우에는, 범위별 파라미터에 의한 교정의 정밀도가 충분히 높은 것으로 된다. 따라서, 검출된 전압값과 전류값을 높은 정밀도로 교정할 수 있다.
본 발명의 그 밖의 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조해서 이하에 행하는 상세한 설명에 의해서 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 교정방법을 설명하기 위한 도면;
도 2는 제1실시형태에 따른 고주파 측정장치를 이용한 플라즈마 처리 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도;
도 3은 제1실시형태에 따른 고주파 측정장치의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도;
도 4는 기본 교정 파라미터 및 상한별(象限別) 교정 파라미터를 설명하기 위한 도면;
도 5는 기본 교정 파라미터의 각 요소를 산출하기 위해서 행하는, 기준 부하의 임피던스의 측정방법을 설명하기 위한 도면;
도 6은 스미스 차트 상의 점을 반사계수의 실수부분과 허수부분의 좌표로서 나타낸 도면;
도 7은 제1실시형태에 따른 고주파 측정장치의 교정의 순서를 설명하기 위한 순서도;
도 8은 제2실시형태에 따른 고주파 측정장치의 교정방법을 설명하기 위한 도면;
도 9는 제2실시형태에 따른 고주파 측정장치의 상한 판정부에서 행해지는 판정처리를 설명하기 위한 순서도;
도 10은 스미스 차트 상의 범위를 복수의 범위로 분할하는 다른 예를 나타낸 도면;
도 11은 일반적인 플라즈마 처리 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
이하, 본 발명의 실시형태를, 플라즈마 처리장치의 감시에 이용되는 고주파 측정장치의 경우를 예로 해서, 첨부 도면을 참조해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 교정방법의 사고방식을 설명하기 위한 도면으로, 스미스 차트 상에서의 각 임피던스의 위치를 나타내기 위한 도면이다.
동 도면 (a)의 점(A), (B), (C)은 각각 특성 임피던스인 50Ω, 개방 상태의 임피던스(무한대)에 가까운 임피던스, 단락 상태의 임피던스(제로)에 가까운 임피던스의 위치를 나타내고 있다. 점(A), (B), (C)의 임피던스를 기준으로 해서 산출된 교정 파라미터는, 점(A), (B), (C)으로 둘러싸인 범위(D), 즉, 스미스 차트 상의 거의 모든 임피던스의 범위에서 교정을 행할 수 있다. 그러나, 해당 교정 파라미터의 정밀도는 낮고, 특히 저항 성분이 작은 임피던스에 대한 정밀도는 낮아진다. 즉, 해당 교정 파라미터는, 넓은 임피던스의 범위에서 정밀도가 낮은 교정을 행하기 위한 것이다.
교정 파라미터를 산출하기 위한 기준으로 되는 점으로 둘러싸인 범위를 좁게 하면, 해당 범위의 임피던스에 대한 정밀도가 높고, 그 밖의 범위의 임피던스에 대한 정밀도가 낮은 교정 파라미터를 산출할 수 있다.
동 도면 (b)의 점(E)은, 저항 성분이 제로이고 유도성의 리액턴스 성분이 50Ω의 임피던스에 가까운 임피던스의 위치를 나타내고 있다. 한편, 점(A), (B)은 동 도면 (a)에 있어서의 점(A), (B)와 동일하다. 점(A), (B), (E)의 임피던스를 기준으로 해서 산출된 교정 파라미터는, 점(A), (B), (E)으로 둘러싸인 범위(D1)의 임피던스의 범위에서 정밀도가 높은 교정을 행할 수 있지만, 그 밖의 범위의 임피던스에 대한 정밀도는 낮다. 마찬가지로, 점(A), (C), (E)의 임피던스를 기준으로 해서 산출된 교정 파라미터는, 점(A), (C), (E)으로 둘러싸인 범위(D2)의 임피던스의 범위에서 정밀도가 높은 교정을 행할 수 있고, 점(A), (C), (F)(점(F)은 저항 성분이 제로이고 용량성의 리액턴스 성분이 50Ω의 임피던스에 가까운 임피던스의 위치를 나타냄)의 임피던스를 기준으로 해서 산출된 교정 파라미터는, 점(A), (C), (F)으로 둘러싸인 범위(D3)의 임피던스의 범위에서 정밀도가 높은 교정을 행할 수 있고, 점(A), (B), (F)의 임피던스를 기준으로 해서 산출된 교정 파라미터는, 점(A), (B), (F)으로 둘러싸인 범위(D4)의 임피던스의 범위에서 정밀도가 높은 교정을 행할 수 있다.
본 발명은, 저정밀도이지만 넓은 임피던스의 범위에서 교정가능한 교정 파라미터로 교정을 행하고, 교정된 임피던스가 스미스 차트 상의 어느 범위에 위치하는지를 판단하여, 해당 임피던스가 위치하는 범위에서 고정밀도로 교정가능한 교정 파라미터를 이용해서 더욱 교정을 행하는 것으로 하는, 다단계의 교정을 행하는 것이다.
본 실시형태에서는, 스미스 차트 상의 범위를, 도 1(b)에 나타낸 4개의 범위(D1), (D2), (D3), (D4)로 나눌 경우에 대해서 설명한다. 이하에서는, 범위(D1), (D2), (D3), (D4)를 각각 스미스 차트의 제1상한, 제2상한, 제3상한, 제4상한이라 기재한다.
도 2는 제1실시형태에 따른 고주파 측정장치를 이용한 플라즈마 처리 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
플라즈마 처리 시스템(A)은 반도체 웨이퍼나 액정기판 등의 피가공물에 대해서 고주파 전력을 공급하고, 예를 들어, 플라즈마 에칭이라고 하는 가공 처리를 행하는 것이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 처리 시스템(A)은 고주파 전원장치(1), 임피던스 정합장치(2), 고주파 측정장치(3) 및 플라즈마 처리장치(4)를 구비하고 있다. 고주파 전원장치(1)에는, 예를 들어, 동축 케이블로 이루어진 전송 선로를 개재해서 임피던스 정합장치(2)가 접속되고, 임피던스 정합장치(2)에는, 예를 들어, 봉 형상의 구리 등으로 이루어진 전송 선로(5)를 개재해서 플라즈마 처리장치(4)가 접속되어 있다. 고주파 측정장치(3)는 전송 선로(5) 상에 설치되어 있다. 또한, 플라즈마 처리 시스템(A)은 특성 임피던스가 50Ω계로서 구성되어 있다.
고주파 전원장치(1)는, 고주파 전력을 공급하는 것으로, 예를 들어, 수백㎑ 이상의 주파수를 지니는 고주파 전력을 출력할 수 있는 전원장치이다.
임피던스 정합장치(2)는 고주파 전원장치(1)와 플라즈마 처리장치(4)의 임피던스를 정합시키는 것이다. 임피던스 정합장치(2)는 도시하지 않은 가변 리액턴스 소자(예를 들어, 가변 커패시터, 가변 인덕터 등)를 구비하고 있어, 가변 리액턴스 소자 리액턴스를 변화시킴으로써 임피던스를 변화시킨다. 임피던스 정합장치(2)는, 임피던스 정합장치(2)의 입력단(a)으로부터 부하 측을 본 임피던스가 특성 임피던스로 되도록, 임피던스 정합장치(2)의 출력단(b)으로부터 부하 측을 본 임피던스를 변환한다.
또, 임피던스 정합장치(2) 내부의 전원 측에는 도시하지 않은 고주파 측정장치가 설치되어 있다. 해당 고주파 측정장치는 임피던스 정합장치(2)의 입력단(a)으로부터 부하 측을 본 임피던스를 측정하는 것이며, 임피던스 정합장치(2)는 측정된 임피던스가 특성 임피던스가 되도록 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 변화시킨다.
플라즈마 처리장치(4)는 반도체 웨이퍼나 액정기판 등의 피가공물을 에칭이나 CVD 등의 방법을 이용해서 가공하기 위한 장치이다. 또한, 도시하지 않았지만, 플라즈마 처리장치(4)는 플라즈마를 발생시키기 위한 질소 가스나 아르곤 가스 등의 소정의 가스를 봉입하기 위한 용기(챔버)와, 고주파 전원장치(1)로부터의 고주파 전력을 용기 내의 가스에 공급하기 위한 1쌍의 전극을 구비하고 있다.
고주파 측정장치(3)는, 플라즈마 처리 중인 플라즈마 처리장치(4)의 상태를 감시하기 위하여, 플라즈마 처리장치(4)의 임피던스나, 플라즈마 처리장치(4)의 입력단(c)에 있어서의 고주파 전압, 고주파 전류, 반사계수, 진행파 전력 및 반사파 전력 등의 고주파 파라미터를 측정하는, 소위 RF 센서이다. 또한, 측정되는 임피던스는 고주파 전압 및 고주파 전류를 검출하는 점(측정점)으로부터 부하 측을 본 임피던스이지만, 측정점이 플라즈마 처리장치(4)의 입력단(c) 근방이므로, 플라즈마 처리장치(4)의 임피던스에 상당한다.
도 3은 고주파 측정장치(3)의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
동 도면에 나타낸 바와 같이, 고주파 측정장치(3)는 전류 트랜스부(31), 전류용 변환회로(32), 컨덴서부(33), 전압용 변환회로(34), 실효치 산출회로(35), (36), 위상차 검출회로(37), 교정회로(38) 및 임피던스 산출회로(39)를 구비하고 있다.
전류 트랜스부(31)는 전송 선로(5)에 흐르는 고주파 전류에 따른 전류를 검출하는 것으로, 검출한 전류를 전류용 변환회로(32)에 출력한다. 전류용 변환회로(32)는 입력된 전류를 디지털 신호인 전류신호(i)로 변환하고, 실효치 산출회로(35) 및 위상차 검출회로(37)에 출력한다. 컨덴서부(33)는 전송 선로(5)에 생기는 고주파 전압에 따른 전압을 검출하는 것으로, 검출한 전압을 전압용 변환회로(34)에 출력한다. 전압용 변환회로(34)는 입력된 전압을 디지털 신호인 전압신호(v)로 변환해서, 실효치 산출회로(36) 및 위상차 검출회로(37)에 출력한다.
실효치 산출회로(35)는 전류 실효치를 산출하는 것이다. 실효치 산출회로(35)는 전류용 변환회로(32)로부터 입력되는 전류신호(i)로부터 전류 실효치(I)를 산출해서, 교정회로(38)에 출력한다. 실효치 산출회로(36)는 전압 실효치를 산출하는 것이다. 실효치 산출회로(36)는 전압용 변환회로(34)로부터 입력되는 전압신호(v)로부터 전압 실효치(V)를 산출해서 교정회로(38)에 출력한다. 위상차 검출회로(37)는 전류와 전압의 위상차를 검출하는 것이다. 위상차 검출회로(37)는 전류용 변환회로(32)로부터 입력되는 전류신호(i)와 전압용 변환회로(34)로부터 입력되는 전압신호(v)로부터 위상차(θ)를 산출해서, 교정회로(38)에 출력한다.
교정회로(38)는 전류 실효치(I), 전압 실효치(V) 및 위상차(θ)의 교정을 행하는 것이다. 교정회로(38)는 실효치 산출회로(35)로부터 입력되는 전류 실효치(I), 실효치 산출회로(36)로부터 입력되는 전압 실효치(V) 및 위상차 검출회로(37)로부터 입력되는 위상차(θ)를 교정하고, 교정 후의 전류 실효치(I'), 전압 실효치(V') 및 위상차(θ')를 임피던스 산출회로(39)에 출력한다.
교정회로(38)는 벡터 변환부(381), 제1교정부(382), 벡터 역변환부(383), 반사계수 위상각 산출부(384), 상한 판정부(385), 제2교정부(386) 및 벡터 역변환부(387)를 구비하고 있어, 벡터인 전류 및 전압에 대해서 2단계로 교정을 행한다.
벡터 변환부(381)는, 입력되는 전류 실효치(I), 전압 실효치(V) 및 위상차(θ)로부터, 벡터인 전류신호(I0) 및 전압신호(V0)를 산출해서 제1교정부(382)에 출력한다. 전류신호(I0) 및 전압신호(V0)는 전류신호(I0)의 위상을 기준(실수축, 허수부 0)으로 해서,
I0 = I+j0, V0 = Vcosθ + jVsinθ로 산출된다.
제1교정부(382)는, 도시하지 않은 메모리에 기록되어 있는 기본 교정 파라미터(X)를 이용해서, 벡터 변환부(381)로부터 입력되는 전류신호(I0) 및 전압신호(V0)에 제1단계의 교정(이하에서는, 「기본 교정」이라 칭함)을 행하여, 기본 교정 후의 전류신호(I1) 및 전압신호(V1)를 벡터 역변환부(383) 및 제2교정부(386)에 출력한다.
기본 교정 파라미터(X)는, 정밀도는 낮지만 넓은 임피던스의 범위에서 교정을 행할 수 있는 교정 파라미터로서, 3개의 기준 부하에 의거해서 산출되어서, 메모리에 기록되어 있다. 이하에, 기본 교정 파라미터(X)를 산출하는 방법에 대해서 설명한다.
벡터 변환부(381)로부터 출력되는 전류신호(I0) 및 전압신호(V0)와, 전송 선로(5)에 흐르는 고주파 전류 및 전송 선로(5)에 생기는 고주파 전압과의 관계를 2단자쌍 회로로 치환하면, 전류신호(I0) 및 전압신호(V0)를 전류신호(I1) 및 전압신호(V1)로 교정하는 기본 교정 파라미터(X)를, 도 4(a)에 나타낸 2차원의 벡터 행렬이라고 생각할 수 있다.
고주파 측정장치(3)를 3개의 기준 부하에 접속하고, 각각 고주파 측정장치(3)로 임피던스를 측정해서, 이들 임피던스 측정값과 3개의 기준 부하의 임피던스의 참값으로부터 기본 교정 파라미터(X)의 각 요소(X11), (X12), (X21), (X22)를 산출할 수 있다. 또한, 해당 산출을 행하기 위해서는, 기준으로 되는 전압값과 전류값의 절대치가 필요해진다. 전압값과 전류값의 절대치를 기준값으로서 이용하기 위해서는, 정밀도가 높은 전력 측정값이 필요해진다. 정밀도가 높은 전력 측정값을 측정하기 위해서는, 반사 전력이 0으로 되는 부하를 접속해서 측정하는 것이 가장 좋다. 따라서, 본 실시형태에서는, 반사 전력 0을 실현하기 위하여, 특성 임피던스와 동일한 임피던스(즉, 50Ω)를 지니는 부하를 기준 부하의 1개로 선정하고 있다. 또, 전술한 바와 같이, 기준 부하의 1개를 특성 임피던스를 지니는 부하로 하고 있는 것은 정밀도가 높은 전력 측정값을 측정하기 위함이므로, 전력 측정값을 높은 정밀도로 측정할 수 있는 것이라면, 특성 임피던스 이외의 부하를 이용하도록 해도 된다.
실제로 기준 부하에 고주파 측정장치(3)를 접속해서 기준 부하의 임피던스를 측정했을 경우, 고주파 측정장치(3)는 기준 부하의 입력단에서의 임피던스를 측정하는 것이 가능하지 않아, 측정된 임피던스에는 고주파 측정장치(3) 자체의 임피던스도 포함되게 된다. 따라서, 기준 부하만의 임피던스를 참값으로 해서 기본 교정 파라미터(X)를 산출할 수는 없다. 본 실시형태에서는, 접속된 부하에 고주파 측정장치(3)를 포함시킨 전체를 기준 부하로 간주하고, 해당 기준 부하의 임피던스를 임피던스 분석기로 측정하고, 해당 측정값을 기준 부하의 참값으로 해서 기본 교정 파라미터(X)를 산출한다.
또한, 기준 부하 중 2개는, 가능한 한 넓은 임피던스의 범위를 포함시키기 위하여, 개방 상태의 임피던스 및 단락 상태의 임피던스에 각각 가까운 임피던스를 지니는 부하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 기준 부하로서 개방 상태 또는 단락 상태에 지나치게 가까운 임피던스를 지니는 부하를 이용했을 경우, 고주파 측정장치(3)에 의해서 검출되는 전압값 또는 전류값 중 한쪽이 다른 쪽에 비해서 매우 작은 값인 경우, 그것을 디지털 변환하는 AD 컨버터의 해상도에 따라서는 양자화 오차가 크게 영향을 줄 경우가 있다. 이 경우, 기본 교정 파라미터(X)의 각 요소(X11), (X12), (X21), (X22)를 적절하게 산출할 수 없다. 따라서, 본 실시형태에서는, 반사계수의 크기가 예를 들어 0.9 이하인 부하를 기준 부하로 하고 있다.
도 5는 기본 교정 파라미터(X)의 각 요소(X11), (X12), (X21), (X22)를 산출하기 위하여 행하는, 기준 부하의 임피던스의 측정방법을 설명하기 위한 도면이다.
해당 측정은, 동 도면에 나타낸 바와 같이, 고주파 측정장치(3)의 출력단(c)에 더미 로드(6)를 접속하고, 고주파 측정장치(3)의 입력단(b)에 임피던스 분석기(7)를 접속해서 행해진다. 한편, 처리 중인 플라즈마 처리장치(4)를 실제로 측정할 경우와 측정 환경을 갖추기 위해서, 기준 부하의 임피던스의 측정은, 고주파 측정장치(3) 내부의 부품이나 주위온도를 소정의 온도로 유지해서 행해진다.
더미 로드(6)는, 소정의 기준 부하를 재현하기 위한 부하 장치로서, 고주파 측정장치(3)의 입력단(b)으로부터 부하 측을 본 임피던스, 즉, 더미 로드(6) 및 고주파 측정장치(3) 전체의 임피던스를 소정의 기준 부하의 임피던스로 한다. 더미 로드(6)는, 도시하지 않은 가변 리액턴스 소자(예를 들어, 가변 커패시터, 가변 인덕터 등)의 리액턴스를 변화시킴으로써 임피던스를 변화시킨다. 더미 로드(6)는, 특성 임피던스(50Ω)를 지니는 기준 부하와, 개방 상태의 임피던스 및 단락 상태의 임피던스에 각각 가까운 반사계수가 0.9 이하인 2개의 기준 부하를, 소정의 기준 부하로서 재현할 수 있도록 미리 설정되어 있다. 또한, 더미 로드(6)를 접속해서 설정을 전환함으로써 3개의 소정의 기준 부하를 재현하는 대신에, 소정의 기준 부하를 재현하기 위한 3개의 부하를 차례로 접속하도록 해도 된다.
임피던스 분석기(7)는, 임피던스를 측정하는 것으로, 고주파 측정장치(3)의 입력단(b)으로부터 부하 측을 본 임피던스, 즉, 기준 부하의 임피던스를 측정한다.
기본 교정 파라미터(X)를 산출하기 위한 기준 부하의 임피던스의 측정은, 각 기준 부하를 재현해서 임피던스 분석기(7)와 고주파 측정장치(3)에 의해서 각각 임피던스를 측정함으로써 행해진다. 또, 고주파 측정장치(3)가 측정하는 임피던스의 참값을 얻는 방법이 있으면, 임피던스 분석기(7)를 이용하지 않아도 된다.
고주파 측정장치(3)에 의해서 측정되는 3개의 기준 부하의 임피던스 측정값과, 해당 3개의 기준 부하의 임피던스의 참값으로부터, 기본 교정 파라미터(X)의 각 요소(X11), (X12), (X21), (X22)를 산출할 수 있다. 산출된 기본 교정 파라미터(X)를 이용해서, 도 4(a)로부터 전류신호(I0) 및 전압신호(V0)를 기본 교정 후의 전류신호(I1) 및 전압신호(V1)로 변환할 수 있다. 즉, 도 4(a)로부터 유도되는 하기 (6)식 및 (7)식으로부터, 기본 교정 후의 전류신호(I1) 및 전압신호(V1)를 산출할 수 있다.
Figure 112011074325423-pat00016
도 3으로 되돌아가, 벡터 역변환부(383)는, 제1교정부(382)로부터 입력되는 기본 교정 후의 전류신호(I1) 및 전압신호(V1)로부터, 기본 교정 후의 전류 실효치(I1'), 전압 실효치(V1') 및 위상차(θ1')를 산출해서, 반사계수 위상각 산출부(384)에 출력한다.
반사계수 위상각 산출부(384)는, 벡터 역변환부(383)로부터 입력되는 기본 교정 후의 전류 실효치(I1'), 전압 실효치(V1') 및 위상차(θ1')로부터, 반사계수의 위상각(ψ)을 산출해서, 상한 판정부(385)에 출력한다. 반사계수 위상각 산출부(384)는, 전류 실효치(I1'), 전압 실효치(V1') 및 위상차(θ1')로부터, 상기 (1)식 및 (2)식에 의거해서, 임피던스(Z)(= R+j·X)의 저항 성분(R) 및 리액턴스 성분(X)을 산출하고, 하기 (8)식에 의거해서, 반사계수의 위상각(ψ)을 산출한다. 또, Γr 및 Γi는 각각 반사계수(Γ)(= Γr + j·Γi)의 실수부분 및 허수부분이다.
Figure 112011073196169-pat00003
상한 판정부(385)는, 반사계수 위상각 산출부(384)로부터 입력되는 반사계수의 위상각(ψ)에 의거해서, 플라즈마 처리장치(4)의 임피던스가 스미스 차트 상의 어느 상한에 위치하는지를 판정하여, 그 판정 결과를 제2교정부(386)에 출력한다. 스미스 차트 상의 점은, 특성 임피던스의 위치를 원점으로 하면, 반사계수(Γ)의 실수부분(Γr)과 허수부분(Γi)의 좌표로서 표시된다.
도 6은 스미스 차트 상의 점을 반사계수(Γ)의 실수부분(Γr)과 허수부분(Γi)의 좌표로서 나타낸 도면으로, 일반적으로, 폴라 차트라 불릴 경우가 있다. 또, 이하에서는, 이 경우에도 스미스 차트라 기재하고 있다. 동 도면에 있어서, u축은 반사계수의 실수축이며, v축은 반사계수의 허수축이다. 반사계수(Γ)(= Γr + j·Γi)의 점(G)은, u축(실수축)의 성분이 Γr이고, v축(허수축)의 성분이 Γi인 점으로서 표시된다. 또한, 점(G)과 원점(A)을 연결하는 선분의 길이가 반사계수(Γ)의 크기 |Γ| = √(Γr2 + Γi2)을 나타내고, 점(G)과 원점(A)을 연결하는 선분이 u축의 양의 방향과 이루는 각도가 반사계수의 위상각 ψ = ∠Γ = arcTan(Γi/Γr)을 나타낸다. 따라서, 반사계수의 위상각(ψ)에 의해서, 임피던스가 스미스 차트의 어느 쪽의 상한에 위치하는지 판정할 수 있다.
상한 판정부(385)는, 반사계수 위상각 산출부(384)로부터 입력되는 반사계수의 위상각(ψ)이 0≤ψ<(1/2)π인 경우, 임피던스가 스미스 차트의 제1상한에 위치한다고 판정한다. 또, (1/2)π≤ψ<π인 경우, 임피던스가 스미스 차트의 제2상한에 위치하고, π≤ψ<(3/2)π인 경우, 임피던스가 스미스 차트의 제3상한에 위치하며, (3/2)π≤ψ<2π인 경우, 임피던스가 스미스 차트의 제4상한에 위치한다고 판정한다. 또, 반사계수 위상각 산출부(384)로부터 입력되는 반사계수의 위상각(ψ)은 기본 교정 후의 전류 실효치(I1'), 전압 실효치(V1') 및 위상차(θ1')로부터 산출되므로, 정밀도는 그다지 높지 않다. 그러나, 임피던스가 스미스 차트 상의 어느 쪽의 상한에 위치하는지를 판정하기 위하여 이용할 수 있는 정도의 정밀도는 구비하고 있다.
제2교정부(386)는, 메모리에 기록되어 있는 상한별 교정 파라미터(X')를 이용하고, 제1교정부(382)로부터 입력되는 전류신호(I1) 및 전압신호(V1)에 제2단계의 교정(이하에서는, 「상한별 교정」이라 칭함)을 행하여, 상한별 교정 후의 전류신호(I2) 및 전압신호(V2)를 벡터 역변환부(387)에 출력한다. 메모리에는 상한별 교정 파라미터(X')로서, 4개의 교정 파라미터, 즉, 제1상한에서 정밀도가 높은 교정을 행할 수 있는 제1상한 교정 파라미터(X1), 제2상한에서 정밀도가 높은 교정을 행할 수 있는 제2상한 교정 파라미터(X2), 제3상한에서 정밀도가 높은 교정을 행할 수 있는 제3상한 교정 파라미터(X3), 제4상한에서 정밀도가 높은 교정을 행할 수 있는 제4상한 교정 파라미터(X4)가 기록되어 있다. 제2교정부(386)는, 상한 판정부(385)로부터 입력되는 판정 결과에 의거해서, 상한별 교정 파라미터(X')로서 사용하는 교정 파라미터를 결정한다. 즉, 판정 결과가 제1상한인 경우, 제1상한 교정 파라미터(X1)가 상한별 교정 파라미터(X')로서 사용된다. 또한, 판정 결과가 제2상한인 경우에는 제2상한 교정 파라미터(X2)가, 판정 결과가 제3상한인 경우에는 제3상한 교정 파라미터(X3)가, 판정 결과가 제4상한인 경우에는 제4상한 교정 파라미터(X4)가 상한별 교정 파라미터(X')로서 사용된다.
각 상한 교정 파라미터(X1) 내지 (X4)는, 각각 3개의 기준 부하에 의거해서 산출되어, 메모리에 기록되어 있다. 각 상한 교정 파라미터(X1) 내지 (X4)를 산출하는 방법도, 상기 기본 교정 파라미터(X)를 산출하는 방법과 마찬가지이다.
상기와 마찬가지로, 제1교정부(382)로부터 출력되는 전류신호(I1) 및 전압신호(V1)와, 전송 선로(5)에 흐르는 고주파 전류 및 전송 선로(5)에 생기는 고주파 전압과의 관계를 2단자쌍 회로로 치환하면, 전류신호(I1) 및 전압신호(V1)를 전류신호(I2) 및 전압신호(V2)로 교정하는 상한별 교정 파라미터(X')를, 도 4(b)에 나타낸 오른쪽의 2차원의 벡터 행렬이라고 생각할 수 있다. 또, 도 4(b) 전체로서는, 전류신호(I0) 및 전압신호(V0)를 2차원의 벡터 행렬인 기본 교정 파라미터(X) 및 상한별 교정 파라미터(X')에 의해서 변환해서 상한별 교정 후의 전류신호(I2) 및 전압신호(V2)를 출력하는 교정회로(38)를 나타내고 있다.
상한별 교정 파라미터(X')(각 상한 교정 파라미터(X1) 내지 (X4))의 각 요소(X'11), (X'12), (X'21), (X'22)도, 상기와 마찬가지로, 3개의 기준 부하를 재현했을 때 각각 고주파 측정장치(3)에 의해서 측정되는 기준 부하의 임피던스 측정값과, 해당 3개의 기준 부하의 임피던스의 참값으로부터 산출된다.
또한, 3개의 기준 부하 중 1개는 상기와 마찬가지로 특성 임피던스(50Ω)를 지니는 부하로 할 필요가 있다. 제1상한 교정 파라미터(X1)의 경우, 나머지 2개의 기준 부하는, 제1상한을 둘러싸도록, 개방 상태의 임피던스에 가까운 임피던스와, 저항 성분이 제로이고 유도성의 리액턴스 성분이 50Ω의 임피던스에 가까운 임피던스가 이용된다(도 1(b) 참조). 제2상한 교정 파라미터(X2)의 경우, 제2상한을 둘러싸도록, 단락 상태의 임피던스에 가까운 임피던스와, 저항 성분이 제로이고 유도성의 리액턴스 성분이 50Ω의 임피던스에 가까운 임피던스가 이용된다. 제3상한 교정 파라미터(X3)의 경우, 제3상한을 둘러싸도록, 단락 상태의 임피던스에 가까운 임피던스와, 저항 성분이 제로이고 용량성의 리액턴스 성분이 50Ω의 임피던스에 가까운 임피던스가 이용된다. 제4상한 교정 파라미터(X4)의 경우, 제4상한을 둘러싸도록, 개방 상태의 임피던스에 가까운 임피던스와, 저항 성분이 제로이고 용량성의 리액턴스 성분이 50Ω의 임피던스에 가까운 임피던스가 이용된다.
상한별 교정 파라미터(X')를 이용해서, 도 4(b)로부터, 전류신호(I1) 및 전압신호(V1)를 상한별 교정 후의 전류신호(I2) 및 전압신호(V2)로 변환할 수 있다. 즉, 도 4(b)로부터 유도되는 하기 (9)식 및 (10)식으로부터, 상한별 교정 후의 전류신호(I2) 및 전압신호(V2)를 산출할 수 있다.
Figure 112011074325423-pat00017
플라즈마 처리장치(4)의 임피던스가 변동하면, 반사계수 위상각 산출부(384)가 산출하는 반사계수 위상각(ψ)도 변동한다. 임피던스가 스미스 차트 상의 다른 상한으로 이동한 경우, 상한 판정부(385)로부터 입력되는 판정 결과도 전환되고, 제2교정부(386)에서 사용되는 상한별 교정 파라미터(X')도 전환된다. 즉, 제2교정부(386)는, 상한별 교정 파라미터(X')로서 사용하는 교정 파라미터를, 측정하고 있는 임피던스에 추종해서, 대응하는 상한에서 정밀도가 높은 교정을 행할 수 있는 교정 파라미터로 전환한다.
도 3으로 되돌아가, 벡터 역변환부(387)는, 제2교정부(386)로부터 입력되는 상한별 교정 후의 전류신호(I2) 및 전압신호(V2)로부터, 교정 후의 전류 실효치(I'), 전류 실효치(V') 및 위상차(θ')를 산출해서 출력한다.
임피던스 산출회로(39)는 임피던스를 산출하는 것이다. 임피던스 산출회로(39)는, 교정회로(38)로부터 입력되는 교정 후의 전류 실효치(I'), 전류 실효치(V') 및 위상차(θ')로부터, 상기 (1)식 내지 (3)식에 의해, 임피던스(Z)를 산출해서 출력한다. 또한, 고주파 측정장치(3)는, 진행파 전력(Pf)이나 반사파 전력(Pr) 등의 고주파 파라미터도 산출해서 출력하지만, 동 도면에 있어서는 이들을 산출하는 구성의 기재를 생략하고 있다.
다음에, 고주파 측정장치(3)의 교정을 행하는 순서에 대해서, 도 7에 나타낸 순서도를 참조해서 설명한다.
도 7은 고주파 측정장치(3)의 교정의 순서를 설명하기 위한 순서도이다. 해당 순서도는, 고주파 측정장치(3)에 의해서 플라즈마 처리장치(4)의 임피던스를 측정할 경우의, 검출된 전류신호(I0) 및 전압신호(V0)의 교정을 행하는 처리 순서를 나타내고 있다.
우선, 고주파 측정장치(3)에 더미 로드(6)와 임피던스 분석기(7)를 접속해서(도 5 참조), 더미 로드(6)에 의해서 기본 교정 파라미터(X)를 산출하기 위한 기준 부하의 재현을 행하고, 임피던스 분석기(7)와 고주파 측정장치(3)에 의해서 각각 임피던스를 측정한다(S1). 또한, 해당 기준 부하는 3개 설정되어 있으므로, 각각의 기준 부하를 재현해서, 각각 임피던스 분석기(7)와 고주파 측정장치(3)에 의해 임피던스를 측정한다. 해당 기준 부하는, 특성 임피던스(50Ω)를 지니는 기준 부하와, 개방 상태의 임피던스 및 단락 상태의 임피던스에 각각 가까운 반사계수가 0.9 이하인 2개의 기준 부하로 하고 있다.
스텝 S1에서 임피던스 분석기(7)와 고주파 측정장치(3)에 의해서 측정된, 3개의 기준 부하의 각각의 임피던스로부터, 기본 교정 파라미터(X)를 산출해서, 고주파 측정장치(3)의 도시하지 않은 메모리에 기록한다(S2). 본 실시형태에서는, 고주파 측정장치(3)의 도시하지 않은 연산 회로가 임피던스 산출회로(39)에서 산출되는 임피던스와 임피던스 분석기(7)로부터 입력되는 임피던스를 메모리에 기록해두고, 3개의 기준 부하를 측정한 후에 기본 교정 파라미터(X)의 각 요소를 산출해서 메모리에 기록한다. 또, 기본 교정 파라미터(X)의 산출은 고주파 측정장치(3)의 연산 회로가 행할 경우에 한정되지 않고, 예를 들어, 작업자가 별도 행하도록 해도 된다. 이 경우, 작업자가 고주파 측정장치(3)의 도시하지 않은 입력 수단으로 기본 교정 파라미터(X)를 입력함으로써, 메모리에 기록하면 된다.
다음에, 더미 로드(6)에 의해서 제1상한 교정 파라미터(X1)를 산출하기 위한 기준 부하의 재현을 행하고, 임피던스 분석기(7)와 고주파 측정장치(3)에 의해 각각 임피던스를 측정한다(S3). 또한, 해당 기준 부하는 3개 설정되어 있으므로, 각각의 기준 부하를 재현해서, 각각 임피던스 분석기(7)와 고주파 측정장치(3)에 의해 임피던스를 측정한다. 해당 기준부하는, 특성 임피던스(50Ω)를 지니는 기준 부하와, 개방 상태의 임피던스 및 저항 성분이 제로이고 유도성의 리액턴스 성분이 50Ω의 임피던스에 각각 가까운 반사계수가 0.9 이하인 2개의 기준 부하로 하고 있다.
스텝 S3에서 임피던스 분석기(7)와 고주파 측정장치(3)에 의해서 측정된, 3개의 기준 부하의 각각의 임피던스로부터, 제1상한 교정 파라미터(X1)를 산출해서, 고주파 측정장치(3)의 메모리에 기록한다(S4). 본 실시형태에서는, 고주파 측정장치(3)의 연산 회로가, 임피던스 산출회로(39)에서 산출되는 임피던스와 임피던스 분석기(7)로부터 입력되는 임피던스를 메모리에 기록해두고, 3개의 기준 부하를 측정한 후에 제1상한 교정 파라미터(X1)의 각 요소를 산출해서 메모리에 기록한다. 또한, 제1상한 교정 파라미터(X1)의 산출은 고주파 측정장치(3)의 연산 회로가 행할 경우에 한정되지 않고, 예를 들어, 작업자가 별도 행하도록 해도 된다. 이 경우, 작업자가 고주파 측정장치(3)의 도시하지 않은 입력 수단으로 제1상한 교정 파라미터(X1)를 입력함으로써, 메모리에 기록하면 된다.
스텝 S3 및 S4와 마찬가지로 해서, 스텝 S5 및 S6에서 제2상한 교정 파라미터(X2)를 산출하여 메모리에 기록하고, 스텝 S7 및 S8에서 제3상한 교정 파라미터(X3)를 산출하여 메모리에 기록하며, 스텝 S9 및 S10에서 제4상한 교정 파라미터(X4)를 산출하여 메모리에 기록한다.
다음에, 고주파 측정장치(3)를 실제로 사용되는 플라즈마 처리 시스템(A)에 설치해서(도 2 참조), 실제로 플라즈마 처리를 행하고 있을 때의 플라즈마 처리장치(4)의 임피던스를 측정한다(S11). 이때, 고주파 측정장치(3)는 기본 교정 후의 전류신호(I1) 및 전압신호(V1)에 의거해서 산출된 반사계수의 위상각(ψ)에 의해서 상한별 교정 파라미터(X')로서 이용하는 교정 파라미터를 결정한다. 그리고, 고주파 측정장치(3)는 전류신호(I0) 및 전압신호(V0)를 메모리에 기록된 기본 교정 파라미터(X) 및 상한별 교정 파라미터(X')로 교정하고, 상한별 교정 후의 전류신호(I2) 및 전압신호(V2)에 의거하는 전류 실효치(I'), 전압 실효치(V') 및 위상차(θ')로부터 임피던스(Z)를 산출한다. 상한별 교정 파라미터(X')에 의한 교정의 정밀도는 충분히 높은 것이므로, 전류신호(I0) 및 전압신호(V0)를 높은 정밀도로 교정할 수 있다. 따라서, 고주파 측정장치(3)에 의해서 측정된 전류 실효치(I'), 전압 실효치(V') 및 임피던스(Z)는, 정밀도가 높아 신용할 수 있는 것이다.
또, 상기 교정의 처리 순서는, 고주파 측정장치(3)의 메모리에 기본 교정 파라미터(X) 및 각 상한 교정 파라미터(X1) 내지 (X4)가 기록되어 있지 않을 경우의 처리 순서이다. 스텝 S1 내지 S10에 대해서는 매회 행할 필요는 없고, 한 번 행해서 메모리에 기본 교정 파라미터(X) 및 각 상한 교정 파라미터(X1) 내지 (X4)를 기록해두면 된다. 이 처리는, 고주파 측정장치(3)의 제조 시, 제조 메이커가 행해두어도 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 2단계의 교정이 행해진다. 즉, 우선, 저정밀도이지만 넓은 임피던스의 범위에서 교정가능한 기본 교정 파라미터(X)로 교정이 행해진다. 다음에, 고정밀도이지만 좁은 임피던스의 범위에서 교정가능한 상한별 교정 파라미터(X')로 교정이 행해진다. 기본 교정 파라미터(X)에 의한 교정 후의 전류신호(I1) 및 전압신호(V1)에 의거해서, 측정 대상의 임피던스가 스미스 차트 상의 어느 상한에 위치하는지가 판정되어, 해당하는 상한만을 고정밀도로 교정할 수 있는 교정 파라미터가, 상한별 교정 파라미터(X')로서 이용된다. 따라서, 검출된 전압 및 전류를 높은 정밀도로 교정할 수 있다.
또한, 상기 실시형태(이하, 「제1실시형태」라 칭함)에서는, 상한 판정부(385)는, 반사계수 위상각 산출부(384)가 산출하는 반사계수 위상각(ψ)에 따라서, 측정 대상의 임피던스가 어느 상한에 위치하는지의 판정을 행하므로, 해당 임피던스가 2개의 상한의 경계선을 넘어서 빈번하게 변동하면, 제2교정부(386)에서 사용되는 상한별 교정 파라미터(X')가 빈번하게 전환되는 것으로 된다. 이것을 개선하기 위하여, 이하에 설명하는 제2실시형태에서는 상한 판정부(385)에 의한 판정에 히스테리시스 특성을 지니게 하고 있다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조해서, 제2실시형태에 따른 고주파 측정장치에 대해서 설명한다.
도 8은 제2실시형태에 따른 고주파 측정장치의 교정방법의 사고방식을 설명하기 위한 도면으로, 상한의 전환을 설명하기 위한 도면이다.
동 도면에 있어서, 범위(D1)는 제1상한의 범위를 나타내고 있고, 점(G1)은 측정 대상의 임피던스의 위치를 나타내고 있다. 이때, 측정 대상의 반사계수의 위상각(ψ1)은, 0≤ψ1<(1/2)π이므로, 임피던스는 제1상한인 범위(D1)에 위치하고 있다. 따라서, 제1상한 교정 파라미터(X1)가 상한별 교정 파라미터(X')로서 사용되어서 상한별 교정이 행해진다. 다음에, 측정 대상의 임피던스의 위치가 점(G2)으로 이동했을 경우, 측정 대상의 반사계수의 위상각(ψ2)은 (1/2)π≤ψ2<π이므로, 임피던스는 제2상한인 범위(D2)에 위치하고 있다. 그러나, 본 실시형태에서는, 동 도면에 나타낸 범위(D1')를 범위(D1)에 가한 범위를 확대된 제1상한으로 해서, 임피던스의 위치가 이 확대된 제1상한인 범위(D1+D1')에 위치하고 있는 동안, 즉, 위상각(ψ)이 -α≤ψ<(1/2)π+α를 충족시키고 있는 동안에는, 상한별 교정 파라미터(X')의 전환을 행하지 않도록 하고 있다. 따라서, 임피던스는 제2상한에 위치하고 있지만, 제1상한 교정 파라미터(X1)가 상한별 교정 파라미터(X')로서 사용되어서 상한별 교정이 행해진다. 다음에, 측정 대상의 임피던스의 위치가 점(G3)으로 이동한 경우, 측정 대상의 반사계수의 위상각(ψ3)은 (1/2)π+α≤ψ3<π이므로, 임피던스는 확대된 제1상한인 범위(D1+D1')에 위치하지 않고, 제2상한인 범위(D2)에 위치하고 있다. 따라서, 제2상한 교정 파라미터(X2)가 상한별 교정 파라미터(X')로서 사용되어서 상한별 교정이 행해진다.
제2실시형태에 따른 고주파 측정장치(3')의 내부 구성은 도 3에 나타낸 고주파 측정장치(3)와 공통이다. 고주파 측정장치(3')는, 상한 판정부(385)에서 행해지는 판정의 처리방법이 제1실시형태에 따른 고주파 측정장치(3)와 다르다.
도 9는 제2실시형태에 있어서의 상한 판정부(385)에서 행해지는 판정처리를 설명하기 위한 순서도이다. 해당 판정처리는, 반사계수 위상각 산출부(384)로부터 반사계수 위상각(ψ)이 입력되었을 때 개시된다.
우선, 반사계수 위상각 산출부(384)로부터 입력되는 반사계수 위상각(ψ)이 취득된다(S21). 다음에, 전회의 판정에서 임피던스가 위치하고 있다고 판정된 상한의 확대된 상한의 범위 내에 측정 대상의 임피던스가 위치하고 있는지의 여부가 판별된다(S2). 해당 판별은, 반사계수 위상각(ψ)이 확대된 상한의 범위를 나타내는 소정의 각도 범위 내인지의 여부에 의해서 판별된다. 즉, 전회의 판정으로 제1상한이라고 판정되었을 경우에는 -α≤ψ<(1/2)π+α인지의 여부, 전회의 판정으로 제2상한이라고 판정되었을 경우에는 (1/2)π-α≤ψ<π+α인지의 여부, 전회의 판정으로 제3상한이라고 판정되었을 경우에는 π-α≤ψ<(3/2)π+α인지의 여부, 전회의 판정으로 제4상한이라고 판정되었을 경우에는 (3/2)π-α≤ψ<(2π+α)인지의 여부로 판별된다. α는 0<α<(1/4)π의 범위에서, 측정 대상에 따라서 미리 설정되어 있다. α를 큰 값으로 설정한 경우, 확대된 상한이 커지므로, 상한별 교정 파라미터(X')의 빈번한 전환을 억제하는 효과가 커진다. 그러나, 상한별 교정 파라미터(X')를 전환하지 않음으로써, 교정의 정밀도가 저하한다. 한편, α를 작은 값으로 설정한 경우, 보다 적절한 상한별 교정 파라미터(X')를 이용함으로써, 교정의 정밀도가 높아진다. 그러나, 상한별 교정 파라미터(X')의 빈번한 전환을 억제하는 효과가 작아진다. 또한, 상한의 판정이 처음인 경우, 전회 판정된 상한이 없으므로, 스텝 S24로 진행되어서 상한의 판정이 행해진다.
스텝 S22에 있어서, 측정 대상의 임피던스가 확대된 상한의 범위 내에 위치하고 있다고 판별되었을 경우(S22: 예), 상한이 변경되지 않고, 판정 결과가 해당 상한인 것으로 해서 제2교정부(386)에 출력되어(S23), 판정처리가 종료된다.
한편, 스텝 S22에 있어서, 측정 대상의 임피던스가 확대된 상한의 범위 내에 위치하고 있지 않다고 판별되었을 경우(S22: 아니오), 측정 대상의 임피던스가 어느 상한에 위치하는지가 판정되어서, 해당 판정 결과가 제2교정부(386)에 출력되어(S24), 판정처리가 종료된다. 해당 판정은, 제1실시형태의 상한 판정부(385)에서 행해지는 판정과 마찬가지로, 반사계수 위상각(ψ)에 의거해서 행해진다.
제2실시형태에 있어서는, 측정 대상의 임피던스가 변동해서 다른 상한으로 이동했을 경우라도, 해당 임피던스가 확대된 상한의 범위 내에 있는 동안에는, 상한 판정부(385)로부터 출력되는 판정 결과가 변경되지 않으므로, 제2교정부(386)에서 사용되는 상한별 교정 파라미터(X')의 전환이 행해지지 않는다. 따라서, 측정 대상의 임피던스가 2개의 상한의 경계선을 넘어서 빈번하게 변동할 경우라도, 제2교정부(386)에서 사용되는 상한별 교정 파라미터(X')가 빈번하게 전환되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2실시형태에서는, 반사계수 위상각(ψ)이 0 내지 (1/2)π인 경우(제1상한), (1/2)π 내지 π인 경우(제2상한), π 내지 (3/2)π인 경우(제3상한), (3/2)π 내지 2π인 경우(제4상한)의 4개의 범위로 나누었을 경우에 대해서 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 각 범위의 경계를 어떻게 설정해도 되고, 각 범위의 크기가 동일하지 않아도 무방하다. 또한, 4분할로 한정되는 것도 아니다. 예를 들어, 각 상한을 더욱 2개의 범위로 나누어서 8개의 범위로 나누어도 되고, 제1상한과 제2상한을 일치시킨 범위와 제3상한과 제4상한을 일치시킨 범위의 2개의 범위로 나누어도 된다. 범위의 수가 많아질수록 각 범위의 크기가 작아지므로 교정의 정밀도가 높아지지만, 메모리에 기록시키는 교정 파라미터의 수가 많아지므로, 교정 파라미터의 기록을 위한 작업량도 증가한다.
상기 제1 및 제2실시형태에서는, 반사계수 위상각(ψ)의 범위를 분할했을 경우에 대해서 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 반사계수의 크기 |Γ|로 범위를 분할하도록 해도 된다.
도 10은, 위상각(ψ)에서 4개의 범위로 분할한 각 범위를, 반사계수의 크기 |Γ|로 더욱 2개의 범위로 분할한 예를 나타내고 있다. 이 경우, 반사계수 위상각 산출부(384)가 반사계수의 크기 |Γ|도 산출해서 출력하고, 상한 판정부(385)가 반사계수의 위상각(ψ)에 의한 판정과, 반사계수의 크기 |Γ|에 의한 판정(|Γ|≤Γ1인지의 여부의 판정)에 의해, 임피던스가 어느 범위에 위치하는지를 판정하도록 하면 된다. 한편, 각 범위의 교정 파라미터를 사전에 산출해서 메모리에 기록해둘 필요가 있다. 예를 들어, 제1상한 중 |Γ|≤Γ1의 범위를 범위(D11), |Γ|>Γ1의 범위를 범위(D12)라 하면, 임피던스가 범위(D11)에 위치할 경우를 위한 교정 파라미터를 점(A), (B'), (E')의 임피던스를 기준으로 해서 산출하고, 임피던스가 범위(D12)에 위치할 경우를 위한 교정 파라미터를 점(A), (B), (E)의 임피던스를 기준으로 해서 산출해서, 각각 기록해둘 필요가 있다. 또, 범위(D12)에 위치할 경우를 위한 교정 파라미터는 제1상한의 전체 범위인 경우의 교정 파라미터와 공통되므로, 상한마다 분할했을 경우와 교정의 정밀도는 변하지 않는다. 그러나, 임피던스가 범위(D11)에 위치할 경우에, 보다 높은 정밀도로 교정을 행할 수 있다.
또한, 반사계수의 위상각(ψ)으로 범위를 분할하는 것이 아니라, 예를 들어, 저항치나 리액턴스로 분할하도록 해도 되고, 스미스 차트를 수평선이나 수직선으로 분할하도록 해도 된다.
본 발명에 따른 고주파 측정장치 및 고주파 측정장치의 교정방법은 전술한 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 따른 고주파 측정장치의 각 부의 구체적인 구성은 여러 가지로 설계 변경가능하다.

Claims (12)

  1. 플라즈마 처리장치를 포함하는 부하와 고주파 전원장치 사이의 접속점에 접속되어서, 해당 접속점에 있어서의 고주파 전압 및 고주파 전류를 검출하고, 상기 부하의 임피던스를 측정하는 고주파 측정장치로서,
    상기 접속점에 있어서의 고주파 전압을 검출하고, 검출한 전압값의 정보를 포함하는 전압 검출신호를 출력하는 전압 검출수단;
    상기 접속점에 있어서의 고주파 전류를 검출하고, 검출한 전류값의 정보를 포함하는 전류 검출신호를 출력하는 전류 검출수단;
    상기 전압 검출수단에서 출력된 전압 검출신호와 상기 전류 검출수단에서 출력된 전류 검출신호를 교정하는 교정수단; 및
    상기 교정수단에 의해서 교정된 상기 전압 검출신호와 상기 전류 검출신호에 의거해서, 상기 접속점으로부터 부하 측을 본 임피던스를 산출하는 임피던스 산출수단을 포함하되,
    상기 교정수단은,
    상기 전압 검출수단 및 상기 전류 검출수단에서 출력되는 전압 검출신호 및 전류 검출신호를 전압과 전류의 위상차 정보를 포함한 벡터 정보인 교정 전 전압 검출신호(V0) 및 교정 전 전류 검출신호(I0)로 변환하는 검출신호 변환수단과,
    기본 3개의 기준 부하에 상기 고주파 측정장치를 각각 접속했을 때의 상기 임피던스 산출수단에 의해서 산출된 3개의 임피던스와 상기 기본 3개의 기준 부하의 임피던스에 의거해서 미리 산출된 기본 교정 파라미터를 이용해서, 상기 교정 전 전압 검출신호(V0)와 교정 전 전류 검출신호(I0)를 각각 제1 교정 후 전압 검출신호(V1)와 제1 교정 후 전류 검출신호(I1)로 교정하는 제1교정수단과,
    상기 제1교정수단에 의해서 교정된 제1 교정 후 전압 검출신호(V1)와 제1 교정 후 전류 검출신호(I1)로부터 산출되는 임피던스를 스미스 차트 상에서 표시했을 경우에, 전체 임피던스의 범위가 복수로 분할된 범위 중 어느 쪽의 범위에 위치하는지를 판정하는 판정수단과,
    상기 판정수단에 의해서 상기 임피던스가 위치한다고 판정된 범위를 둘러싸는 3개의 임피던스를 각각 지니는 범위별의 3개의 기준 부하에 상기 고주파 측정장치를 각각 접속했을 때의 상기 임피던스 산출수단에 의해서 산출된 3개의 임피던스와 상기 범위별의 3개의 기준 부하의 임피던스에 의거해서 미리 산출된 범위별 교정 파라미터를 이용해서, 상기 제1교정수단에 의해서 교정된 제1 교정 후 전압 검출신호(V1)와 제1 교정 후 전류 검출신호(I1)를 각각 제2 교정 후 전압 검출신호(V2)와 제2 교정 후 전류 검출신호(I2)로 더욱 교정하는 제2교정수단을 포함하는 것인 고주파 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수로 분할된 범위는, 스미스 차트 상의 특성 임피던스를 나타내는 점을 중심으로 해서, 해당 중심을 지나가는 직선으로 분할되어 있는 것인 고주파 측정장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수로 분할된 범위는, 개방 상태의 임피던스를 나타내는 점을 지나가는 직선과 이것에 직교하는 직선에 의해서 4개로 분할되어 있는 것인 고주파 측정장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 판정수단은, 상기 제1교정수단에 의해서 교정된 상기 제1 교정 후 전압 검출신호(V1)와 상기 제1 교정 후 전류 검출신호(I1)로부터 산출되는 반사계수의 위상각에 의거해서, 어느 쪽의 범위에 위치하는지를 판정하는 것인 고주파 측정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 판정수단은 판정 결과를 전환하는 타이밍에 히스테리시스 특성을 지니게 하고 있는 것인 고주파 측정장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기본 3개의 기준 부하 중 1개의 기준 부하, 및 상기 범위별의 3개의 기준 부하 중 1개의 기준 부하는, 상기 고주파 측정장치의 특성 임피던스와 동일한 임피던스를 지니는 부하인 것인 고주파 측정장치.
  7. 플라즈마 처리장치를 포함하는 측정 대상 부하와 고주파 전원장치 사이의 접속점에 접속되어서, 해당 접속점에 있어서의 고주파 전압 및 고주파 전류를 검출하고, 또한 해당 접속점으로부터 부하 측을 본 임피던스를 산출하는 고주파 측정장치에서 검출된 전압값의 정보를 포함하는 전압 검출신호와 상기 고주파 측정장치에서 검출된 전류값의 정보를 포함하는 전류 검출신호의 교정방법으로서,
    상기 전압 검출신호 및 전류 검출신호를 전압과 전류의 위상차 정보를 포함한 벡터 정보인 교정 전 전압 검출신호(V0) 및 교정 전 전류 검출신호(I0)로 변환하는 공정;
    기본 3개의 기준 부하에 상기 고주파 측정장치를 각각 접속했을 때 산출된 3개의 임피던스와 상기 기본 3개의 기준 부하의 임피던스에 의거해서, 상기 교정 전 전압 검출신호(V0)와 교정 전 전류 검출신호(I0)를 각각 제1 교정 후 전압 검출신호(V1)와 제1 교정 후 전류 검출신호(I1)로 교정하기 위한 기본 교정 파라미터를 산출하여, 상기 고주파 측정장치에 설정하는 공정;
    전체 임피던스의 범위를 복수의 범위로 분할했을 경우의 각 범위를 둘러싸는 각각 3개의 임피던스를 지니는 3개의 기준 부하에 각각 상기 고주파 측정장치를 접속했을 때 산출된 3개의 임피던스와 해당 3개의 기준 부하의 임피던스에 의거해서, 상기 기본 교정 파라미터를 이용해서 교정된 제1 교정 후 전압 검출신호(V1)와 제1 교정 후 전류 검출신호(I1)를 각각 제2 교정 후 전압 검출신호(V2)와 제2 교정 후 전류 검출신호(I2)로 더욱 교정하기 위한 범위별 교정 파라미터를 각각의 범위마다 산출하여, 상기 고주파 측정장치에 설정하는 공정; 및
    상기 고주파 측정장치를 상기 측정 대상 부하에 접속하여, 상기 전압 검출신호 및 전류 검출신호를 상기 기본 교정 파라미터 및 상기 범위별 교정 파라미터를 이용해서 교정하는 공정을 포함하는 교정방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기본 교정 파라미터 및 상기 범위별 교정 파라미터를 이용해서 교정하는 공정에 있어서 이용되는 상기 범위별 교정 파라미터는, 상기 기본 교정 파라미터를 이용해서 교정된 제1 교정 후 전압 검출신호(V1)와 제1 교정 후 전류 검출신호(I1)에 의거해서 산출된 임피던스가 위치하는 범위에 대응하는 범위별 교정 파라미터인 것인 교정방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 임피던스 산출수단은,
    상기 제2 교정 후 전압 검출신호(V2)와 상기 제2 교정 후 전류 검출신호(I2)를 전압과 전류의 위상차 정보를 포함하지 않는 전압값의 정보, 전압과 전류의 위상차 정보를 포함하지 않는 전류값의 정보 및 전압과 전류의 위상차 정보로 변환하는 검출신호 역변환수단을 포함하며,
    상기 검출신호 역변환수단에 의해 변환된 전압값의 정보, 전류값의 정보 및 전압과 전류의 위상차 정보에 기초하여 상기 부하의 임피던스를 산출하는 것인 고주파 측정장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기본 교정 파라미터 및 상기 범위별 교정 파라미터를 기억하는 메모리를 포함하는 것인 고주파 측정장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기본 교정 파라미터 및 범위별 교정 파라미터는 각각 복수의 요소를 가지며,
    상기 기본 교정 파라미터의 각 요소를 X11, X12, X21, X22라 하면, 상기 제1교정수단은 아래의 관계식에 따라 상기 교정 전 전압 검출신호(V0)와 상기 교정 전 전류 검출신호(I0)를 각각 상기 제1 교정 후 전압 검출신호(V1)와 상기 제1 교정 후 전류 검출신호(I1)로 변환하고,
    Figure 112018053534373-pat00018

    상기 범위별 교정 파라미터의 각 요소를 X' 11, X' 12, X' 21, X' 22라 하면, 상기 제2교정수단은 아래의 관계식에 따라 상기 제1 교정 후 전압 검출신호(V1)와 상기 제1 교정 후 전류 검출신호(I1)를 각각 상기 제2 교정 후 전압 검출신호(V2)와 상기 제2 교정 후 전류 검출신호(I2)로 변환하는,
    Figure 112018053534373-pat00019

    것인 고주파 측정장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 기본 교정 파라미터 및 범위별 교정 파라미터는 각각 복수의 요소를 가지며,
    상기 기본 교정 파라미터 및 상기 범위별 교정 파라미터를 이용해서 교정하는 공정에서,
    상기 기본 교정 파라미터의 각 요소를 X11, X12, X21, X22라 하면, 아래의 관계식에 따라 상기 교정 전 전압 검출신호(V0)와 상기 교정 전 전류 검출신호(I0)를 각각 상기 제1 교정 후 전압 검출신호(V1)와 상기 제1 교정 후 전류 검출신호(I1)로 변환하고,
    Figure 112018053534373-pat00020

    상기 범위별 교정 파라미터의 각 요소를 X' 11, X' 12, X' 21, X' 22라 하면, 아래의 관계식에 따라 상기 제1 교정 후 전압 검출신호(V1)와 상기 제1 교정 후 전류 검출신호(I1)를 각각 상기 제2 교정 후 전압 검출신호(V2)와 상기 제2 교정 후 전류 검출신호(I2)로 변환하는,
    Figure 112018053534373-pat00021

    것인 교정방법.
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