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JP2002365318A - Waveform analyzer and plasma processing apparatus using the same - Google Patents

Waveform analyzer and plasma processing apparatus using the same

Info

Publication number
JP2002365318A
JP2002365318A JP2001168381A JP2001168381A JP2002365318A JP 2002365318 A JP2002365318 A JP 2002365318A JP 2001168381 A JP2001168381 A JP 2001168381A JP 2001168381 A JP2001168381 A JP 2001168381A JP 2002365318 A JP2002365318 A JP 2002365318A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
waveform
fundamental frequency
osc
sampling
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.)
Pending
Application number
JP2001168381A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Ihara
正博 井原
Naoji Moriya
直司 森谷
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.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu 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 Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2001168381A priority Critical patent/JP2002365318A/en
Publication of JP2002365318A publication Critical patent/JP2002365318A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりも低いサンプリングクロック周波数
で波形の解析を正確に行う波形解析装置およびこれを用
いたプラズマ処理装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 RF波の周波数として13.56MHz
(基本周波数fosc)の電力をRF電源1から供給し、
5次高調波まで解析を行うので次数nを5、lを24
mを33、サンプリングデータ数l×kを4096(k
は256)とした条件のとき、RF波とエッチングチャ
ンバ7内のプラズマ負荷によって反射された複数の高調
波とを重畳させた波形をプローブ3で測定して、計測部
4で離散フーリエ変換を行って波形を解析する。離散フ
ーリエ変換で使用されるサンプリングクロック周波数
は、上記条件のもとではfosc×l/mで表されるの
で、従来よりも低いサンプリングクロック周波数で波形
の解析を正確に行うことができる。
(57) [Problem] To provide a waveform analyzer that accurately analyzes a waveform at a lower sampling clock frequency than in the past, and a plasma processing apparatus using the same. SOLUTION: The frequency of the RF wave is 13.56 MHz.
(Fundamental frequency f osc ) is supplied from the RF power supply 1,
Since analysis is performed up to the fifth harmonic, order n is 5, l is 2 4 ,
m is 3 3 and the number of sampling data 1 × k is 4096 (k
Is 256), a waveform in which an RF wave and a plurality of harmonics reflected by the plasma load in the etching chamber 7 are superimposed is measured by the probe 3, and a discrete Fourier transform is performed by the measuring unit 4. To analyze the waveform. Since the sampling clock frequency used in the discrete Fourier transform is represented by f osc × l / m under the above conditions, it is possible to accurately analyze the waveform at a lower sampling clock frequency than before.

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】この発明は、正弦波と負荷に
よる反射によって得られる複数の高調波とから重畳され
た重畳波形を解析して、負荷の状態を解析する波形解析
装置およびこれを用いたプラズマ処理装置に係り、特
に、離散フーリエ変換を用いて解析する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveform analyzer for analyzing a load state by analyzing a superimposed waveform superimposed on a sine wave and a plurality of harmonics obtained by reflection from a load, and using the same. The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a technique for performing analysis using a discrete Fourier transform.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の装置として、例えばプラ
ズマが生成されたチャンバ内に正弦波を入射させて、プ
ラズマ負荷による反射によって得られる複数の高調波
と、プラズマチャンバ内に入射させた正弦波とを重畳さ
せた重畳波形を解析するものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an apparatus of this type, for example, a sine wave is injected into a chamber in which plasma is generated, a plurality of harmonics obtained by reflection by a plasma load, and a sine wave input into the plasma chamber. There is one that analyzes a superimposed waveform obtained by superimposing a wave.

【0003】このような重畳波形の解析は、重畳波形デ
ータのデジタルサンプリングを行い周波数領域について
離散フーリエ変換(DFT(Discrete Fourier Transfor
m)とも呼ばれる)することによって、その信号振幅(電
流振幅または電圧振幅)のそれぞれのピークおよび位相
差を測定することで、通常行われている。また、この解
析によって各波形の信号の振幅および位相差がわかり、
負荷であるプラズマの状態(例えば、プラズマ密度やガ
ス圧など)を把握することができる。
The analysis of such a superimposed waveform is performed by digitally sampling the superimposed waveform data and performing a discrete Fourier transform (DFT) on the frequency domain.
m)) to measure the respective peak and phase differences of the signal amplitude (current amplitude or voltage amplitude). This analysis also reveals the amplitude and phase difference of each waveform signal,
It is possible to grasp the state of the plasma as the load (for example, the plasma density and the gas pressure).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
離散フーリエ変換を用いて波形を解析する場合には、次
のような問題がある。すなわち、従来の離散フーリエ変
換では、解析が必要な波形の中でもっとも高い周波数の
2倍に満たないサンプリングクロック周波数でデジタル
サンプリングすると、離散フーリエ変換で得られたサン
プリングデータにおいて、次数の異なる高調波が同じデ
ータ位置(周波数帯域)に現れてしまう。その結果、高
調波の信号振幅および位相差を測定することが困難とな
り、求めたい信号の振幅・位相差を正確に得ることがで
きない。従って、次数の異なる高調波が同じデータ位置
(周波数帯域)に現れないようにするためには、解析が
必要な波形の中でもっとも高い周波数の2倍以上のサン
プリングクロック周波数でデジタルサンプリングしなけ
ればならない(サンプリング定理)。
However, when the waveform is analyzed using the conventional discrete Fourier transform, there are the following problems. That is, in the conventional discrete Fourier transform, when digital sampling is performed at a sampling clock frequency less than twice the highest frequency among the waveforms that need to be analyzed, harmonics of different orders are obtained in the sampling data obtained by the discrete Fourier transform. Appear at the same data position (frequency band). As a result, it becomes difficult to measure the signal amplitude and the phase difference of the harmonic, and the amplitude / phase difference of the desired signal cannot be obtained accurately. Therefore, in order to prevent harmonics having different orders from appearing at the same data position (frequency band), digital sampling must be performed at a sampling clock frequency that is at least twice the highest frequency among the waveforms that need to be analyzed. No (sampling theorem).

【0005】例えば、プラズマエッチング装置などに用
いられる正弦波の基本周波数が13.56MHzの場合
において5次高調波まで解析を行うためには、5次高調
波の周波数が、解析が必要な波形の中でもっとも高い周
波数であるので、13.56MHz×5次(=67.8
MHz)となり、その周波数の2倍以上の周波数、すな
わち13.56MHz×5次×2(=135.6MH
z)以上の周波数を、サンプリングクロック周波数とし
てデジタルサンプリングすることになる。
For example, when the fundamental frequency of a sine wave used in a plasma etching apparatus or the like is 13.56 MHz, in order to perform analysis up to the fifth harmonic, the frequency of the fifth harmonic must be adjusted to the waveform of the waveform that needs to be analyzed. 13.56 MHz × 5th order (= 67.8)
MHz), which is twice or more that frequency, ie, 13.56 MHz × 5th order × 2 (= 135.6 MHz)
z) The above frequency is digitally sampled as a sampling clock frequency.

【0006】しかしながら、上述のような基本周波数は
MHzレベルの高周波であるので、サンプリングクロッ
ク周波数はそれ以上の高周波となる。このような高い周
波数の場合、離散フーリエ変換によってデジタルサンプ
リングするA/D(Analog To Digital)変換回路にお
いて、振幅に関して高い分解能を得ることは困難であ
る。その結果、解析結果によって得られた信号の振幅に
おいても高い分解能を得ることができず、波形の解析を
正確に行うことができない。
However, since the above-mentioned fundamental frequency is a high frequency of MHz level, the sampling clock frequency is higher than that. In the case of such a high frequency, it is difficult to obtain a high amplitude resolution in an A / D (Analog To Digital) conversion circuit that performs digital sampling by discrete Fourier transform. As a result, a high resolution cannot be obtained even in the amplitude of the signal obtained from the analysis result, and the waveform cannot be accurately analyzed.

【0007】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、従来よりも低いサンプリングクロッ
ク周波数で波形の解析を正確に行う波形解析装置および
これを用いたプラズマ処理装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a waveform analysis apparatus for accurately analyzing a waveform at a lower sampling clock frequency than in the past, and a plasma processing apparatus using the same. The purpose is to:

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明者等は、シミュレーションとして、正
弦波の基本周波数,サンプリングデータ数,サンプリン
グクロック周波数などの条件をそれぞれ変えて、正弦波
と高調波とを重畳させて離散フーリエ変換を行ってみ
た。
In order to achieve the above object, the present inventors conducted simulations by changing conditions such as the fundamental frequency of a sine wave, the number of sampling data, and the sampling clock frequency. The discrete Fourier transform was performed by superimposing waves and harmonics.

【0009】様々な上述の条件の中で、ある条件のとき
に、解析が必要な波形の中でもっとも高い周波数の2倍
に満たないサンプリングクロック周波数において、次数
の異なる高調波が同じ周波数帯域に現れず、また基本波
および高調波間の振幅値の相互強度比が実データと同等
となるシミュレーション結果が得られた。そこで、本発
明者等は、その条件に基づいて上記目的を達成すること
ができることに想到した。
[0009] Among various above-mentioned conditions, under certain conditions, at a sampling clock frequency less than twice the highest frequency among the waveforms to be analyzed, harmonics of different orders fall into the same frequency band. A simulation result was obtained that did not appear and that the mutual intensity ratio of the amplitude value between the fundamental wave and the harmonic was equivalent to the actual data. Thus, the present inventors have reached the conclusion that the above object can be achieved based on the conditions.

【0010】以上のような知見に基づいて創作されたこ
の発明は、次のような構成をとる。すなわち、請求項1
に記載の発明は、交流電源から正弦波の電力を負荷に供
給して、前記正弦波と、負荷による反射によって得られ
る複数の高調波とが重畳された重畳波形の少なくとも一
部についてデジタルサンプリングを行い、前記デジタル
サンプリングされたデータを離散フーリエ変換すること
で、前記重畳波形を解析するとともに負荷の状態を解析
する波形解析装置において、前記交流電源から出力する
正弦波の周波数である基本周波数をfosc、l,k,
m,nを自然数、nを解析を行う高調波の所望の最大次
数、lが2n+1よりも大きく、lとmとは互いに素で
あって、かつサンプリングデータ数がl×kで表されて
いるときに、fosc×l/mなるサンプリングクロック
周波数でデジタルサンプリングを行い、前記デジタルサ
ンプリングされたデータを離散フーリエ変換することを
特徴とするものである。
The present invention based on the above knowledge has the following configuration. That is, claim 1
According to the invention described in the above, a sine wave power is supplied from an AC power supply to a load, and digital sampling is performed on at least a part of a superimposed waveform in which the sine wave and a plurality of harmonics obtained by reflection by the load are superimposed. Performing a discrete Fourier transform of the digitally sampled data, a waveform analyzer for analyzing the superimposed waveform and analyzing the state of the load. osc , l, k,
m and n are natural numbers, n is the desired maximum order of the harmonic to be analyzed, l is greater than 2n + 1, l and m are relatively prime, and the number of sampling data is represented by l × k. Sometimes, digital sampling is performed at a sampling clock frequency of f osc × l / m, and the digitally sampled data is subjected to discrete Fourier transform.

【0011】〔作用・効果〕請求項1に記載の発明によ
れば、交流電源から出力する正弦波の周波数である基本
周波数をfoscとし、l,k,m,nが自然数である場
合、nが解析を行う高調波の所望の最大次数、lが2n
+1よりも大きく、lとmとは互いに素であって、かつ
サンプリングデータ数がl×kで表されているときに、
osc×l/mなるサンプリングクロック周波数でデジ
タルサンプリングを行い、デジタルサンプリングしたデ
ータを離散フーリエ変換する条件の場合、解析が必要な
波形の中でもっとも高い周波数の2倍(fosc×2n)
に満たないサンプリングクロック周波数において、次数
の異なる高調波が同じ周波数帯域に現れず、また所望の
高調波までの振幅強度比が元データと一致する。つま
り、この発明でのサンプリングクロック周波数は、f
osc×l/m(>=fosc×(2n+1)/m)であるの
で、lを2n+1に近づけると従来のサンプリングクロ
ック周波数fosc×2nのおよそ1/mだけ低くなる。
従って、従来よりも低いサンプリングクロック周波数で
各高調波の信号振幅のピークと位相差とをそれぞれ測定
することができる。その結果、従来よりも低いサンプリ
ングクロック周波数では、解析結果によって得られた信
号の振幅および位相差においても高い分解能を得ること
ができるとともに、波形の解析を正確に行うことができ
る。さらに、波形の正確な解析によって負荷の状態を正
確に解析することができる。
According to the first aspect of the present invention, when the fundamental frequency, which is the frequency of the sine wave output from the AC power supply, is f osc and l, k, m, and n are natural numbers, n is the desired maximum order of the harmonics to be analyzed, l is 2n
When +1 is larger than +1 and l and m are relatively prime and the number of sampling data is represented by l × k,
Under the condition that digital sampling is performed at a sampling clock frequency of f osc × l / m and the digitally sampled data is subjected to discrete Fourier transform, twice the highest frequency among the waveforms requiring analysis (f osc × 2n)
At a sampling clock frequency less than, harmonics of different orders do not appear in the same frequency band, and the amplitude intensity ratio up to the desired harmonic matches the original data. That is, the sampling clock frequency in the present invention is f
Since osc × l / m (> = fosc × (2n + 1) / m), when 1 approaches 2n + 1, the sampling clock frequency fosc × 2n becomes lower by about 1 / m.
Accordingly, the peak and the phase difference of the signal amplitude of each harmonic can be measured at a sampling clock frequency lower than the conventional one. As a result, at a lower sampling clock frequency than before, a high resolution can be obtained even in the amplitude and phase difference of the signal obtained from the analysis result, and the waveform can be accurately analyzed. Further, the load condition can be accurately analyzed by accurate analysis of the waveform.

【0012】また、交流電源(特に高周波交流電源)か
ら正弦波の電力を供給する負荷として、例えばチャンバ
内に生成されるプラズマなどが挙げられる。この場合、
上述のチャンバ内に正弦波を入射させると、チャンバ内
のプラズマ負荷によって複数の高調波となって反射され
る。この正弦波と複数の高調波とを重畳させた重畳波形
を解析することで、負荷であるプラズマの状態、例えば
プラズマ密度やガス圧などを把握することができる。
As a load for supplying sine-wave power from an AC power supply (particularly, a high-frequency AC power supply), for example, plasma generated in a chamber can be cited. in this case,
When a sine wave enters the above-described chamber, the sine wave is reflected as a plurality of harmonics by the plasma load in the chamber. By analyzing a superimposed waveform obtained by superimposing the sine wave and a plurality of harmonics, it is possible to grasp the state of the plasma as the load, for example, the plasma density and the gas pressure.

【0013】プラズマを負荷としたプラズマ処理装置
(請求項5)として、例えば半導体基板や液晶表示器の
ガラス基板やフォトマスク用のガラス基板や光ディスク
用の基板などの基板をチャンバ内に投入して、エッチン
グを行うプラズマエッチング装置、薄膜のCVD(化学
気相成長)を行うプラズマCVD装置、基板の表面に付
着するゴミなどのアッシングを行うプラズマアッシング
装置などが挙げられる。このようなプラズマ装置におい
て、重畳波形の解析によってプラズマの状態を把握する
ことができるので、様々なパラメータ(正弦波の投入電
力やガス圧)を操作することで、プラズマを制御して、
プラズマによる基板の処理を的確に行うことができる
他、異常状態の検知やエッチングの終了ポイントの検出
を精度良く行うことができる。
As a plasma processing apparatus using plasma as a load, a substrate such as a semiconductor substrate, a glass substrate of a liquid crystal display, a glass substrate for a photomask, or a substrate for an optical disk is put into a chamber. A plasma etching apparatus for performing etching, a plasma CVD apparatus for performing CVD (chemical vapor deposition) of a thin film, a plasma ashing apparatus for performing ashing of dust and the like adhering to the surface of a substrate, and the like. In such a plasma device, the state of the plasma can be grasped by analyzing the superimposed waveform. Therefore, by controlling various parameters (input power of sine wave and gas pressure), the plasma is controlled.
In addition to accurately performing the processing of the substrate with the plasma, it is also possible to accurately detect an abnormal state and the end point of the etching.

【0014】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の波形解析装置において、前記サンプリングクロ
ック周波数を導出するための基本周波数foscを生成す
る第1の基本周波数生成手段と、前記重畳波形を測定し
てその結果を離散フーリエ変換に与えるための測定手段
とを備え、前記サンプリングクロック周波数を導出する
ための基本周波数foscの基準クロック信号は、前記測
定手段によって測定された前記重畳波形の中から前記正
弦波の基本周波数を、前記第1の基本周波数生成手段に
よって取り出し整流することで、生成されることを特徴
とするものである。
Further, the invention described in claim 2 is the same as the invention described in claim 1.
A first fundamental frequency generating means for generating a fundamental frequency f osc for deriving the sampling clock frequency, and a means for measuring the superimposed waveform and giving the result to a discrete Fourier transform Measuring means, and a reference clock signal of a basic frequency f osc for deriving the sampling clock frequency, the basic frequency of the sine wave from the superimposed waveform measured by the measuring means, It is generated by taking out and rectifying by a fundamental frequency generating means.

【0015】〔作用・効果〕請求項2に記載の発明によ
れば、測定手段によって測定された重畳波形の中から正
弦波の基本周波数が、第1の基本周波数生成手段によっ
て取り出されて整流されて、サンプリングクロック周波
数を導出するための基本周波数foscとして生成され
る。サンプリングクロック周波数でデジタルサンプリン
グが行われ、そのデジタルサンプリングされたデータが
離散フーリエ変換されるが、そのサンプリングクロック
周波数を導出するための基本周波数foscが、重畳波形
の中から正弦波の基本周波数が取り出されて整流される
というように正弦波の基本周波数がそのまま用いられ
る。従って、正弦波の基本周波数が変動して、測定手段
によって測定される重畳波形の結果が変動しても、第1
の基本周波数生成手段によって生成される基本周波数f
oscも変動するので、デジタルサンプリングされたデー
タの離散フーリエ変換によって得られた各高調波間の振
幅強度比が元データと一致し、波形の解析を正確に行う
ことができる。
According to the second aspect of the present invention, the fundamental frequency of the sine wave is extracted from the superimposed waveform measured by the measuring means and rectified by the first fundamental frequency generating means. Thus, the sampling frequency is generated as a basic frequency f osc for deriving the sampling clock frequency. Digital sampling is performed at the sampling clock frequency, and the digitally sampled data is subjected to discrete Fourier transform. The fundamental frequency f osc for deriving the sampling clock frequency is the fundamental frequency of the sine wave from the superimposed waveform. The fundamental frequency of the sine wave is used as it is such that it is extracted and rectified. Therefore, even if the fundamental frequency of the sine wave fluctuates and the result of the superimposed waveform measured by the measuring means fluctuates, the first
Fundamental frequency f generated by the fundamental frequency generating means
Since the osc also fluctuates, the amplitude intensity ratio between each harmonic obtained by the discrete Fourier transform of the digitally sampled data matches the original data, so that the waveform can be accurately analyzed.

【0016】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
に記載の波形解析装置において、前記サンプリングクロ
ック周波数を導出するための前記基本周波数foscを生
成する第2の基本周波数生成手段を備え、前記サンプリ
ングクロック周波数を導出するための基本周波数fosc
は、前記交流電源から出力された正弦波自身を、前記第
2の基本周波数生成手段によって整流することで、生成
されることを特徴とするものである。
[0016] The invention according to claim 3 provides the invention according to claim 1.
Fundamental frequency f osc of the waveform analysis apparatus, further comprising a second fundamental frequency generation means for generating the fundamental frequency f osc for deriving the sampling clock frequency, for deriving the sampling clock frequency
Is generated by rectifying the sine wave itself output from the AC power supply by the second fundamental frequency generating means.

【0017】〔作用・効果〕請求項3に記載の発明によ
れば、交流電源から出力された正弦波の基本周波数が、
第2の基本周波数生成手段によって整流されて、サンプ
リングクロック周波数を導出するための基本周波数f
oscとして生成される。サンプリングクロック周波数で
デジタルサンプリングされ、離散フーリエ変換が行われ
るが、そのサンプリングクロック周波数を導出するため
の基本周波数foscが、交流電源から出力された正弦波
の基本周波数がそのまま用いられる。従って、交流電源
から出力された正弦波の基本周波数が変動しても、その
正弦波の基本周波数に同期して第2の基本周波数生成手
段によって生成される基本周波数foscも変動するの
で、基本周波数foscから導出されるサンプリングクロ
ック周波数でデジタルサンプリングし、離散フーリエ変
換を行っても、波形の解析、特に各高調波および基本波
間の振幅強度比解析を正確に行うことができる。
According to the third aspect of the present invention, the fundamental frequency of the sine wave output from the AC power supply is:
A fundamental frequency f which is rectified by the second fundamental frequency generating means and is used to derive a sampling clock frequency.
Generated as osc . Digital sampling is performed at the sampling clock frequency, and discrete Fourier transform is performed. The fundamental frequency f osc for deriving the sampling clock frequency is the same as the fundamental frequency of the sine wave output from the AC power supply. Therefore, even if the fundamental frequency of the sine wave output from the AC power supply varies, the fundamental frequency f osc generated by the second fundamental frequency generating means also varies in synchronization with the fundamental frequency of the sine wave. Even if digital sampling is performed at a sampling clock frequency derived from the frequency f osc and discrete Fourier transform is performed, it is possible to accurately analyze a waveform, particularly, an amplitude intensity ratio between each harmonic and a fundamental wave.

【0018】また、請求項4に記載の発明は、請求項1
から請求項3のいずれかに記載の波形解析装置におい
て、l×kなる前記サンプリングデータ数が2のべき乗
であることを特徴とするものである。
The invention described in claim 4 is the first invention.
4. The waveform analyzer according to claim 3, wherein the number of sampling data of 1 × k is a power of 2.

【0019】〔作用・効果〕請求項4に記載の発明によ
れば、サンプリングデータ数は2のべき乗である。例え
ば波形の対称性を生かしたCooley-Tukey型FFT(Fast
Fourier Transform)などに代表される高速型のFFTに
おいては、演算処理が通常の離散フーリエ変換と比べて
高速である。このような高速型のFFTでは、サンプリ
ングデータ数が2のべき乗であることが条件として求め
られるので、請求項4に記載の発明のように2のべき乗
である場合において、高速型のFFTは特に有用であ
る。ここで、波形の対称性とは、例えばsinθ=−s
in(−θ),cosθ=cos(−θ),sin(2
nπ+θ)=sinθ,cos(2nπ+θ)=cos
θのことを指す。
[Operation and Effect] According to the fourth aspect of the invention, the number of sampling data is a power of two. For example, a Cooley-Tukey type FFT (Fast
In a high-speed FFT typified by Fourier Transform, etc., arithmetic processing is faster than ordinary discrete Fourier transform. In such a high-speed FFT, since the number of sampling data is required to be a power of two, the high-speed FFT is particularly required when the power is a power of two as in the invention according to claim 4. Useful. Here, the symmetry of the waveform is, for example, sin θ = −s
in (−θ), cos θ = cos (−θ), sin (2
nπ + θ) = sin θ, cos (2nπ + θ) = cos
refers to θ.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】〔第1実施例〕以下、図面を参照
してこの発明の第1実施例を説明する。図1は、この発
明に係る波形解析装置を備えたプラズマ処理装置の一実
施例の概略構成を示したブロック図である。なお、第1
実施例から第3実施例までは、プラズマエッチングを例
に採って説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a plasma processing apparatus provided with a waveform analyzer according to the present invention. The first
The embodiments to the third embodiment will be described using plasma etching as an example.

【0021】第1実施例に係る波形解析装置を備えたプ
ラズマ処理装置は、図1に示すように、RF(Radio Fr
equency)電源1とマッチングボックス2とプローブ3
と計測部4と解析部5と電極6とエッチングチャンバ7
とから構成されている。
As shown in FIG. 1, a plasma processing apparatus equipped with a waveform analyzer according to the first embodiment has an RF (Radio Fr.
equency) Power supply 1, matching box 2, and probe 3
, Measurement unit 4, analysis unit 5, electrode 6, and etching chamber 7
It is composed of

【0022】RF電源1は、RF波(波長が0.1m〜
103mオーダ)を出力するためのもので、本発明にお
ける交流電源に相当する。なお、交流電源としてRF電
源1を用いたが、RF波より高い周波数(例えばマイク
ロ波やミリ波など)を出力する高周波電源であってもよ
いし、RF波よりも低い周波数を出力する低周波電源で
あってもよい。また、RF電源1から出力されるRF
波,およびその周波数は、本発明における正弦波,およ
び基本周波数にそれぞれ相当する。
The RF power source 1 supplies an RF wave (having a wavelength of 0.1 m to
10 3 m) and corresponds to the AC power supply of the present invention. Although the RF power supply 1 is used as the AC power supply, a high-frequency power supply that outputs a higher frequency (for example, a microwave or a millimeter wave) than an RF wave or a low-frequency power supply that outputs a lower frequency than the RF wave may be used. It may be a power supply. Also, the RF output from the RF power supply 1
The wave and its frequency correspond to a sine wave and a fundamental frequency in the present invention, respectively.

【0023】マッチングボックス2は、RF電源1から
出力された電力(電圧,電流も含む)の周波数や信号
(電力,電圧,電流)の振幅を設定された値通りにマッ
チングさせるためのもので、ノイズや後述するプラズマ
負荷によって反射された高調波の混入を除去する機能を
も果たす。
The matching box 2 is for matching the frequency of the power (including voltage and current) and the amplitude of the signal (power, voltage and current) output from the RF power source 1 according to the set values. It also has a function of removing noise and mixing of harmonics reflected by a plasma load described later.

【0024】プローブ3は、RF電源1からマッチング
ボックス2を介して入力されたRF波と、プラズマ負荷
によって反射された複数の高調波とが重畳された重畳波
形の信号(周波数や振幅など)を測定するためのもの
で、本発明における測定手段に相当する。
The probe 3 outputs a signal (frequency, amplitude, etc.) of a superimposed waveform in which an RF wave input from the RF power supply 1 via the matching box 2 and a plurality of harmonics reflected by the plasma load are superimposed. It is for measuring and corresponds to the measuring means in the present invention.

【0025】計測部4は、測定された重畳波形をA/D
変換して、離散フーリエ変換を行うためのものであっ
て、解析部5は、そのフーリエ変換された信号の振幅や
位相情報に基づいてプラズマの状態(例えば、プラズマ
密度やガス圧など)の情報を求めるためのものである。
The measuring unit 4 converts the measured superimposed waveform into an A / D
The analysis unit 5 converts the information of the plasma state (for example, plasma density and gas pressure) based on the amplitude and phase information of the Fourier-transformed signal. It is for seeking.

【0026】電極6は、RF電源1からマッチングボッ
クス2とプローブ3とを介して入力されたRF波を入射
させてエッチングチャンバ7内にプラズマを発生させて
おり、プラズマ負荷によって反射された複数の高調波を
プローブ3に副次的に伝搬させるものである。さらに電
極6は、エッチングチャンバ7内のプラズマ中のイオン
などを処理物である基板Wに入射させて基板Wのエッチ
ングを行う機能をも果たしている。
The electrode 6 receives the RF wave input from the RF power source 1 via the matching box 2 and the probe 3 to generate plasma in the etching chamber 7, and generates a plurality of plasmas reflected by the plasma load. The harmonics are secondarily propagated to the probe 3. Further, the electrode 6 also has a function of performing etching of the substrate W by causing ions or the like in the plasma in the etching chamber 7 to be incident on the substrate W as a processing object.

【0027】エッチングチャンバ7は、内壁部に電極6
を配設しており、内部では処理物である基板Wを載置台
Sに載置させている。
The etching chamber 7 has an electrode 6 on the inner wall.
The substrate W, which is a processing object, is placed on the mounting table S inside.

【0028】次に、第1実施例に係るプラズマ処理装置
で行われる各処理について、図2のフローチャートを参
照して説明する。なお、RF波の周波数として13.5
6MHz(基本周波数fosc)の電力をRF電源1から
供給し、5次高調波まで解析を行うとするので解析を行
う高調波の所望の最大次数であるnを5とし、lを2 4
(=16)、mを33(=27)、サンプリングデータ
数を4096(つまりkは4096/lである256)
とする。lが24でmが33であることからlとmとは互
いに素であって、lが24でnが5であることからlは
2n+1よりも大きく、サンプリングデータ数が409
6(=212)であることからサンプリングデータ数は2
のべき乗である。また、エッチングチャンバ7内にはプ
ラズマを発生させるためのガスが予め充填されている。
Next, the plasma processing apparatus according to the first embodiment
For each process performed in step 2, refer to the flowchart in FIG.
It will be described in the light of the above. The frequency of the RF wave is 13.5.
6 MHz (fundamental frequency fosc) From the RF power supply 1
Supply and perform analysis up to the fifth harmonic.
Let n, which is the desired maximum order of harmonics, be 5, and l be 2 Four
(= 16), m is 3Three(= 27), sampling data
Let the number be 4096 (ie 256 where k is 4096 / l)
And l is 2FourAnd m is 3ThreeTherefore, l and m are
If the prime is 2FourAnd because n is 5, l is
2n + 1 and the number of sampling data is 409
6 (= 212), The number of sampling data is 2
Is a power of. In addition, the etching chamber 7
Gas for generating plasma is pre-filled.

【0029】(ステップS1)プラズマの発生 RF電源1から出力されたRF波はマッチングボックス
2とプローブ3とを介してエッチングチャンバ7の電極
6に入射される。すると、エッチングチャンバ7内に充
填されているガスとRF波とによってエッチングチャン
バ7内にプラズマが発生する。
(Step S1) Generation of Plasma The RF wave output from the RF power source 1 is incident on the electrode 6 of the etching chamber 7 via the matching box 2 and the probe 3. Then, a plasma is generated in the etching chamber 7 by the gas and the RF wave filled in the etching chamber 7.

【0030】(ステップS2)高調波の反射 エッチングチャンバ7内にプラズマが発生すると、RF
電源1からRF波をエッチングチャンバ7内に供給し続
けるようにRF電源1を操作する。さらに、電極6から
はエッチングチャンバ7内のプラズマ中のイオンなどが
基板Wに入射されて基板Wのエッチング処理が行われ
る。なお、基板Wのエッチングチャンバ7への投入のタ
イミングは、第1実施例のようにステップS2の時点で
基板Wを既に投入してもよいし、第1実施例に係るプラ
ズマ処理装置によってプラズマの状態を把握してから基
板Wを投入してもよい。
(Step S2) Reflection of Harmonics When plasma is generated in the etching chamber 7, RF
The RF power source 1 is operated so that the RF wave is continuously supplied from the power source 1 into the etching chamber 7. Further, ions and the like in the plasma in the etching chamber 7 are incident on the substrate W from the electrode 6, and the substrate W is etched. Note that the timing of loading the substrate W into the etching chamber 7 may be such that the substrate W is already loaded at the time of step S2 as in the first embodiment, or the plasma processing apparatus according to the first embodiment may supply the plasma. After grasping the state, the substrate W may be loaded.

【0031】その一方で、エッチングチャンバ7内のプ
ラズマ負荷によって入射されたRF波が歪を伴うことで
複数の高調波を伴って反射される。反射された複数の高
調波はプローブ3に送り出される。
On the other hand, the incident RF wave due to the plasma load in the etching chamber 7 is reflected with a plurality of harmonics due to the accompanying distortion. The reflected harmonics are sent to the probe 3.

【0032】(ステップS3)重畳波形の測定 送り出された複数の高調波(基本波も含む)と、RF電
源1から入力されたRF波とは重畳されて、重畳波形と
なってプローブ3にて測定される。プローブ3によって
測定された重畳波形の信号(周波数や振幅など)は、計
測部4に送り出される。
(Step S3) Measurement of Superimposed Waveform The plurality of transmitted harmonics (including the fundamental wave) and the RF wave input from the RF power source 1 are superimposed to form a superimposed waveform and the probe 3 Measured. The signal (frequency, amplitude, etc.) of the superimposed waveform measured by the probe 3 is sent to the measuring unit 4.

【0033】(ステップS4)離散フーリエ変換 計測部4に送り出された重畳波形は図示を省略するバン
ドパスフィルタによって13.56MHz〜13.56
×5MHz(つまりRF波から5次までの高調波)の周
波数帯域のみが取り出されて、それ以外の周波数帯域で
あるノイズなどは除去される。ノイズなどが除去された
重畳波形はA/D変換されて、離散フーリエ変換によっ
て周波数解析される。
(Step S4) Discrete Fourier Transform The superimposed waveform sent to the measuring section 4 is 13.56 MHz to 13.56 by a band pass filter not shown.
Only a frequency band of × 5 MHz (that is, a harmonic from the RF wave to the fifth order) is extracted, and noise and the like in other frequency bands are removed. The superimposed waveform from which noise or the like has been removed is subjected to A / D conversion, and is subjected to frequency analysis by discrete Fourier transform.

【0034】このとき、重畳波形のうちから基本周波数
osc(=13.56MHz)が、計測部4内の発信器
(図示省略)によって取り出されて、その基本周波数f
oscを24/33に分周させた信号から作られたクロック
信号がトリガとなって、重畳波形がA/D変換される。
このクロック信号は、基本周波数fosc×24/33、す
なわちfosc×l/mとなり、本発明におけるサンプリ
ングクロック周波数に相当する。
At this time, a fundamental frequency f osc (= 13.56 MHz) is taken out of the superimposed waveform by a transmitter (not shown) in the measuring section 4 and the fundamental frequency f osc is obtained.
2 4/3 clock signal produced from the 3-divided is not a signal osc becomes a trigger, superimposed waveform is converted A / D.
This clock signal, the fundamental frequency f osc × 2 4/3 3 , i.e. f osc × l / m, and the corresponds to the sampling clock frequency in the present invention.

【0035】元の波形をx(T)として、フーリエ変換
されたデータをX(ω)として、サンプルデータ数をN
としたとき、離散フーリエ変換の式は下記の(1)式の
ように一般に表される。
Let the original waveform be x (T), the Fourier transformed data be X (ω), and the number of sample data be N
Then, the equation of the discrete Fourier transform is generally represented as the following equation (1).

【0036】[0036]

【数1】 (Equation 1)

【0037】なお、この発明において上記の(1)式で
のサンプリングデータ数Nはl×kである。
In the present invention, the number N of sampling data in the above equation (1) is 1 × k.

【0038】(ステップS5)波形およびプラズマの解
析 このようにして計測部4によって離散フーリエ変換され
たデータは、解析部5に送り出されて、フーリエ変換さ
れた信号の振幅や位相情報について解析するとともに、
それらのデータに基づいてプラズマの状態を解析する。
(Step S5) Analysis of Waveform and Plasma The data subjected to the discrete Fourier transform by the measuring unit 4 in this way is sent to the analyzing unit 5, and the amplitude and phase information of the Fourier-transformed signal is analyzed. ,
The state of the plasma is analyzed based on the data.

【0039】以上のステップS1〜ステップS5の各処
理により、以下の作用・効果を奏する。すなわち、この
ステップを行う条件として、下記のように設定してい
る。RF波の周波数として13.56MHz(基本周波
数fosc)の電力をRF電源1から供給し、5次高調波
まで解析を行うとするので解析を行う高調波の所望の最
大次数であるnを5とし、lを24(=16)、mを33
(=27)、サンプリングデータ数を4096(つまり
kは4096/lである256)としている。lが24
でmが33であることからlとmとは互いに素であっ
て、lが24でnが5であることからlは2n+1より
も大きく、サンプリングデータ数が4096(=212
であることからサンプリングデータ数は2のべき乗であ
る。
The following operations and effects are achieved by the processes in steps S1 to S5. That is, the conditions for performing this step are set as follows. Power of 13.56 MHz (basic frequency f osc ) is supplied from the RF power source 1 as the frequency of the RF wave and analysis is performed up to the fifth harmonic. Therefore, n, which is the desired maximum order of the harmonic to be analyzed, is 5 Where l is 2 4 (= 16) and m is 3 3
(= 27), the number of sampling data is set to 4096 (that is, k is 256, which is 4096 / l). l is 2 4
Since m is 3 3 , l and m are relatively prime. Since l is 2 4 and n is 5, l is larger than 2n + 1 and the number of sampling data is 4096 (= 2 12 ).
Therefore, the number of sampling data is a power of two.

【0040】このような条件において、従来のサンプリ
ングクロック周波数は、解析が必要な波形の中でもっと
も高い周波数の2倍(fosc×2n=13.56MHz
×2×5=135.6MHz)以上であるので、この発
明で用いられるサンプリングクロック周波数fosc×l
/m(=13.56MHz×24/33=8.036MH
z)は、上述の従来のサンプリングクロック周波数より
も低くなる。そして、従来のサンプリングクロック周波
数よりも低くても、上述の条件において次数の異なる高
調波が同じ周波数帯域に現れず、また高調波の相互振幅
強度比が測定する元の波形の振幅強度比と一致してい
る。従って、従来よりも低いサンプリングクロック周波
数で各高調波の信号振幅のピークをそれぞれ測定するこ
とができて、求めたい信号の振幅や位相情報などの解析
結果を正確に得ることができる。その結果、従来よりも
低いサンプリングクロック周波数では、解析結果によっ
て得られた信号の振幅においても高い分解能を得ること
ができるとともに、波形の解析を正確に行うことができ
る。さらに、波形の正確な解析によってプラズマの状態
を、例えばプラズマ密度やガス圧などを正確に解析する
ことができる。
Under these conditions, the conventional sampling clock frequency is twice as high as the highest frequency among the waveforms that need to be analyzed ( fosc × 2n = 13.56 MHz).
× 2 × 5 = 135.6 MHz) or more, so that the sampling clock frequency f osc × l used in the present invention.
/M(=13.56MHz×2 4/3 3 = 8.036MH
z) is lower than the above-described conventional sampling clock frequency. Even when the sampling clock frequency is lower than the conventional sampling clock frequency, harmonics of different orders do not appear in the same frequency band under the above-mentioned conditions, and the mutual amplitude intensity ratio of the harmonics is not equal to the amplitude intensity ratio of the original waveform to be measured. I do. Therefore, the peak of the signal amplitude of each harmonic can be measured at a sampling clock frequency lower than before, and the analysis result such as the amplitude and phase information of the signal to be obtained can be obtained accurately. As a result, at a sampling clock frequency lower than before, a high resolution can be obtained even in the amplitude of the signal obtained from the analysis result, and the waveform can be accurately analyzed. Further, the state of the plasma, for example, the plasma density and the gas pressure can be accurately analyzed by the accurate analysis of the waveform.

【0041】また、第1実施例装置において、重畳波形
の解析によってプラズマの状態を把握することができる
ので、RF波の電力や周波数を操作することで、エッチ
ングチャンバ7内のプラズマを制御して、プラズマエッ
チングによる基板Wの処理を適切に行うことができる
他、異常状態の検知やエッチングの終了ポイントの検出
を精度良く行うことができる。
In the apparatus of the first embodiment, since the state of the plasma can be grasped by analyzing the superimposed waveform, the plasma in the etching chamber 7 can be controlled by controlling the power and frequency of the RF wave. In addition, the processing of the substrate W by plasma etching can be appropriately performed, and the detection of an abnormal state and the detection of the end point of the etching can be accurately performed.

【0042】また、lとmとが互いに素の関係さえ満た
せば、mを大きくすることができることから(第1実施
例では33)、サンプリングクロック周波数を限りなく
小さくしても、原理的には求めたい信号の振幅や位相情
報などを正確に得ることができるとともに、解析結果に
よって得られた信号の振幅においても高い分解能を得る
ことができる。しかしながら、mを大きくしていくとサ
ンプリングに要する時間が膨大になるので、その時間が
所望の時間になるようにmを適宜に調整する。
Further, satisfy and l and m are even relatively prime, since it is possible to increase the m (in the first embodiment 3 3), be reduced as possible sampling clock frequency, theoretically Can accurately obtain the amplitude, phase information, and the like of the signal to be obtained, and can also obtain high resolution in the amplitude of the signal obtained from the analysis result. However, if m is increased, the time required for sampling becomes enormous. Therefore, m is appropriately adjusted so that the time becomes a desired time.

【0043】また、サンプリングデータ数が2のべき乗
であることから、高速型のFFT、例えば波形の対称性
を生かしたCooley-Tukey型FFT(Fast Fourier Transf
orm)が行えるように、計測部4のCPU(中央処理装
置)を構成すると、ステップ4での離散フーリエ変換を
高速型のFFTで行うことができて、波形をより高速に
解析することができる。
Also, since the number of sampling data is a power of 2, a high-speed FFT, for example, a Cooley-Tukey type FFT (Fast Fourier Transf
If the CPU (central processing unit) of the measuring unit 4 is configured to perform the orm), the discrete Fourier transform in step 4 can be performed by a high-speed FFT, and the waveform can be analyzed at higher speed. .

【0044】〔第2実施例〕次に、この発明の第2実施
例を説明する。図3は、第2実施例に係るプラズマ処理
装置の概略構成を示したブロック図である。なお、第1
実施例装置と共通する箇所については同符号を付して、
その箇所の図示および説明を省略する。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the plasma processing apparatus according to the second embodiment. The first
The same reference numerals are given to the parts common to the embodiment device,
The illustration and description of that part are omitted.

【0045】第2実施例に係るプラズマ処理装置は、図
3に示すように、第1実施例と共通するRF電源1とマ
ッチングボックス2とプローブ3と計測部4と解析部5
と電極6とエッチングチャンバ7とから構成されるとと
もに、さらにクロック生成回路8から構成されている。
As shown in FIG. 3, the plasma processing apparatus according to the second embodiment has an RF power source 1, a matching box 2, a probe 3, a measuring unit 4, and an analyzing unit 5, which are common to the first embodiment.
, An electrode 6, and an etching chamber 7, and a clock generation circuit 8.

【0046】符号1から7までは第1実施例と同様であ
るが、第2実施例に係る計測部4においては、クロック
生成回路8の説明の箇所でも述べるように、第1実施例
のような発信器(図示省略)を必ずしも備えなくてもよ
い。
The reference numerals 1 to 7 are the same as those in the first embodiment, but in the measuring section 4 according to the second embodiment, as described in the description of the clock generation circuit 8, as in the first embodiment. It is not always necessary to provide a suitable transmitter (not shown).

【0047】クロック生成回路8は、プローブ3によっ
て測定された重畳波形の中からRF波の基本周波数f
osc(=13.56MHz)を取り出して、その取り出
された信号を整流して生成するためのものである。詳述
すると、プローブ3によって測定された重畳波形の信号
は計測部4に送り出される一方、一部の信号は分岐され
てクロック生成回路8に送り出される。クロック生成回
路8内の図示を省略するバンドパスフィルタによってR
F波の基本周波数foscのみが取り出されて、必要に応
じてクロック生成回路内のアンプゲイン(図示省略)を
コントロールすることでRF波の信号の振幅をほぼ一定
にする。このように整流されたRF波の信号について、
第1実施例と同様に、その基本周波数foscを24/33
に分周させた信号から作られたクロック信号がトリガと
なってクロック生成回路8内で生成される。生成された
クロック信号は計測部4に送り出されて、サンプリング
クロック周波数として重畳波形のA/D変換に使用され
る。このクロック生成回路8は、第1実施例での計測部
4内の発信器に近い機能を果たしており、本発明におけ
る第1の基本周波数生成手段に相当する。
The clock generation circuit 8 calculates the fundamental frequency f of the RF wave from the superimposed waveform measured by the probe 3.
osc (= 13.56 MHz) is extracted, and the extracted signal is rectified and generated. More specifically, a signal of a superimposed waveform measured by the probe 3 is sent to the measuring unit 4, while a part of the signal is branched and sent to the clock generation circuit 8. A band-pass filter (not shown) in the clock generation circuit 8
Only the fundamental frequency f osc of the F wave is extracted, and the amplitude of the RF wave signal is made substantially constant by controlling the amplifier gain (not shown) in the clock generation circuit as necessary. For the rectified RF wave signal,
Like the first embodiment, the fundamental frequency f osc 2 4/3 3
The clock signal generated from the divided signal is used as a trigger to be generated in the clock generation circuit 8. The generated clock signal is sent to the measuring unit 4 and used as a sampling clock frequency for A / D conversion of a superimposed waveform. This clock generation circuit 8 has a function similar to that of the transmitter in the measuring section 4 in the first embodiment, and corresponds to a first fundamental frequency generation means in the present invention.

【0048】クロック生成回路8によって重畳波形の中
からRF波の周波数が取り出されて整流されるというよ
うにRF波の周波数が基本周波数foscとして用いられ
るので、RF波の周波数が変動しても、クロック生成回
路8によって生成される基本周波数foscも変動する。
従って、第1実施例の発信器と比較して、離散フーリエ
変換を計測部4で行っても、解析部5において波形の解
析をより正確に行うことができる。
Since the frequency of the RF wave is used as the fundamental frequency f osc such that the frequency of the RF wave is extracted from the superimposed waveform and rectified by the clock generation circuit 8, even if the frequency of the RF wave fluctuates. , The fundamental frequency f osc generated by the clock generation circuit 8 also fluctuates.
Therefore, as compared with the transmitter of the first embodiment, even if the discrete Fourier transform is performed by the measurement unit 4, the analysis unit 5 can more accurately analyze the waveform.

【0049】なお、第2実施例に係るプラズマ処理装置
で行われる各処理のフローチャートについては、第1実
施例のステップS4の離散フーリエ変換において、プロ
ーブ3で測定された重畳波形を計測部4に送り出す際に
信号が分岐して、一方が計測部4に他方がクロック生成
回路8に送り出されることを除けば、第1実施例と共通
するのでその説明を省略する。
The flowchart of each process performed by the plasma processing apparatus according to the second embodiment is as follows. In the discrete Fourier transform in step S4 of the first embodiment, the superimposed waveform measured by the probe 3 is transmitted to the measuring unit 4. Except for the fact that the signal is branched at the time of sending out and one is sent out to the measuring unit 4 and the other is sent out to the clock generation circuit 8, the explanation is omitted because it is common to the first embodiment.

【0050】〔第3実施例〕次に、この発明の第3実施
例を説明する。図4は、第3実施例に係るプラズマ処理
装置の概略構成を示したブロック図である。なお、第
1,第2実施例装置と共通する箇所については同符号を
付して、その箇所の図示および説明を省略する。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the plasma processing apparatus according to the third embodiment. In addition, the same reference numerals are given to portions common to the first and second embodiments, and illustration and description of those portions are omitted.

【0051】第3実施例装置に係るプラズマ処理装置
は、図4に示すように、第2実施例と共通するRF電源
1とマッチングボックス2とプローブ3と計測部4と解
析部5と電極6とエッチングチャンバ7とクロック生成
回路8とから構成されている。
As shown in FIG. 4, the plasma processing apparatus according to the third embodiment has an RF power source 1, a matching box 2, a probe 3, a measuring unit 4, an analyzing unit 5, and an electrode 6 common to the second embodiment. , An etching chamber 7 and a clock generation circuit 8.

【0052】符号1から符号8までは第2実施例と同様
であるが、第2実施例に係るクロック生成回路8が、プ
ローブ3で測定された重畳波形から分岐した信号に基づ
いてトリガを生成して計測部4に送り出しているのに対
して、第3実施例に係るクロック生成回路8は、RF電
源1からRF波の周波数を、マッチングボックス2に送
り出されるRF波とは別に分岐させて、トリガを生成し
て計測部4に送り出している。この第3実施例に係るク
ロック生成回路8は、本発明における第2の基本周波数
生成手段に相当する。
Reference numerals 1 to 8 are the same as in the second embodiment, but the clock generation circuit 8 according to the second embodiment generates a trigger based on a signal branched from the superimposed waveform measured by the probe 3. In contrast, the clock generation circuit 8 according to the third embodiment splits the frequency of the RF wave from the RF power supply 1 separately from the RF wave sent to the matching box 2, , And a trigger is generated and sent to the measuring unit 4. The clock generation circuit 8 according to the third embodiment corresponds to a second basic frequency generation unit according to the present invention.

【0053】RF電源1から出力されたRF波の周波数
をそのまま用いているので、RF電源1から出力された
RF波の周波数が変動しても、そのRF波の周波数に同
期してクロック生成回路8によって生成される基本周波
数foscも変動する。従って、第1実施例の発信器と比
較して、離散フーリエ変換を計測部4で行っても、解析
部5において波形の解析をより正確に行うことができ
る。さらには、第2実施例と比較しても、第2実施例で
は必要に応じてRF波の信号の振幅を一定にさせるため
のアンプゲインを備える可能性があったのに対して、第
3実施例ではRF電源1から出力されたRF波の周波数
をそのまま用いているので、アンプゲインを備えなくて
もよいという効果をも奏する。
Since the frequency of the RF wave output from the RF power supply 1 is used as it is, even if the frequency of the RF wave output from the RF power supply 1 fluctuates, the clock generation circuit synchronizes with the frequency of the RF wave. also varies the fundamental frequency f osc generated by 8. Therefore, as compared with the transmitter of the first embodiment, even if the discrete Fourier transform is performed by the measurement unit 4, the analysis unit 5 can more accurately analyze the waveform. Furthermore, in comparison with the second embodiment, the second embodiment may have an amplifier gain for making the amplitude of the RF wave signal constant as needed, whereas In the embodiment, since the frequency of the RF wave output from the RF power supply 1 is used as it is, there is also an effect that it is not necessary to provide an amplifier gain.

【0054】なお、第3実施例に係るプラズマ処理装置
で行われる各処理のフローチャートについては、第3実
施例のステップS1のプラズマ発生において、RF電源
1から信号を分岐させるのに対して、第2実施例のステ
ップS4の離散フーリエ変換において、プローブ3で測
定された重畳波形を計測部4に送り出す際に信号を分岐
させることを除けば、第2実施例と共通するのでその説
明を省略する。
The flowchart of each process performed by the plasma processing apparatus according to the third embodiment will be described with respect to the case where the signal is branched from the RF power supply 1 in the plasma generation in step S1 of the third embodiment. In the discrete Fourier transform of step S4 in the second embodiment, since the signal is branched when the superimposed waveform measured by the probe 3 is sent to the measuring unit 4, the description is omitted because it is common to the second embodiment. .

【0055】この発明は、上記実施形態に限られること
はなく、下記のように変形実施することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified as follows.

【0056】(1)上述した実施例では、プラズマエッ
チングを例に採って説明したが、プラズマCVD,プラ
ズマアッシングなどにもこの発明を適用することができ
る。さらには、負荷としてプラズマを例に採って説明し
たが、通常の線路回路(例えば分布定数回路)において
線路上を電力が伝搬して反射される場合での線路回路な
どから構成される負荷に例示されるように、負荷はプラ
ズマだけに限定されない。
(1) In the above-described embodiment, the description has been made by taking plasma etching as an example. However, the present invention can be applied to plasma CVD, plasma ashing, and the like. Further, although the description has been given by taking the plasma as an example of the load, the load is constituted by a line circuit or the like in a case where power is propagated and reflected on the line in a normal line circuit (for example, a distributed constant circuit). As noted, the load is not limited to plasma only.

【0057】(2)上述した実施例では、波形を測定す
る手段としてプローブ4を用いたが、方向性結合器など
に例示されるように、入射された波形と反射された波形
とを重畳させた波形を測定する手段であれば特に限定さ
れない。また、プローブ4の測定箇所についても特に限
定されない。
(2) In the above-described embodiment, the probe 4 is used as a means for measuring the waveform. However, as exemplified by a directional coupler, the incident waveform and the reflected waveform are superposed. There is no particular limitation as long as it is a means for measuring the waveform. Further, the measurement location of the probe 4 is not particularly limited.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、従来よりも低いサンプリングクロック周波
数においても、次数の異なる高調波が同じ周波数帯域に
現れないので、離散フーリエ変換によって得られた解析
結果を正確に得ることができる。その結果、従来よりも
低いサンプリングクロック周波数では、解析結果によっ
て得られた信号の振幅および位相差においても高い分解
能を得ることができるとともに、波形の解析を正確に行
うことができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, even if the sampling clock frequency is lower than the conventional one, harmonics of different orders do not appear in the same frequency band, so that the harmonics obtained by the discrete Fourier transform can be obtained. The analysis results obtained can be obtained accurately. As a result, at a lower sampling clock frequency than before, a high resolution can be obtained even in the amplitude and phase difference of the signal obtained from the analysis result, and the waveform can be accurately analyzed.

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

【図1】この発明に係るプラズマ処理装置の第1実施例
の概略構成を示したブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention.

【図2】第1実施例装置で行われる各処理を示すフロー
チャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing each process performed in the first embodiment apparatus.

【図3】第2実施例に係るプラズマ処理装置の概略構成
を示したブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a second embodiment.

【図4】第3実施例に係るプラズマ処理装置の概略構成
を示したブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 … RF電源 3 … プローブ 4 … 計測部 7 … エッチングチャンバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... RF power supply 3 ... Probe 4 ... Measuring part 7 ... Etching chamber

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流電源から正弦波の電力を負荷に供給
して、前記正弦波と、負荷による反射によって得られる
複数の高調波とが重畳された重畳波形の少なくとも一部
についてデジタルサンプリングを行い、前記デジタルサ
ンプリングされたデータを離散フーリエ変換すること
で、前記重畳波形を解析するとともに負荷の状態を解析
する波形解析装置において、前記交流電源から出力する
正弦波の周波数である基本周波数をfosc、l,k,
m,nを自然数、nを解析を行う高調波の所望の最大次
数、lが2n+1よりも大きく、lとmとは互いに素で
あって、かつサンプリングデータ数がl×kで表されて
いるときに、fosc×l/mなるサンプリングクロック
周波数でデジタルサンプリングを行い、前記デジタルサ
ンプリングされたデータを離散フーリエ変換することを
特徴とする波形解析装置。
1. A sine wave power is supplied from an AC power supply to a load, and digital sampling is performed on at least a part of a superimposed waveform in which the sine wave and a plurality of harmonics obtained by reflection from the load are superimposed. A discrete Fourier transform of the digitally sampled data, thereby analyzing the superimposed waveform and analyzing the state of the load. In the waveform analyzer, a fundamental frequency which is a frequency of a sine wave output from the AC power supply is set to f osc. , L, k,
m and n are natural numbers, n is the desired maximum order of the harmonic to be analyzed, l is greater than 2n + 1, l and m are relatively prime, and the number of sampling data is represented by l × k. A waveform analysis apparatus, wherein digital sampling is performed at a sampling clock frequency of f osc × l / m, and the digitally sampled data is subjected to discrete Fourier transform.
【請求項2】 請求項1に記載の波形解析装置におい
て、前記サンプリングクロック周波数を導出するための
基本周波数foscを生成する第1の基本周波数生成手段
と、前記重畳波形を測定してその結果を離散フーリエ変
換に与えるための測定手段とを備え、前記サンプリング
クロック周波数を導出するための基本周波数foscの基
準クロック信号は、前記測定手段によって測定された前
記重畳波形の中から前記正弦波の基本周波数を、前記第
1の基本周波数生成手段によって取り出し整流すること
で、生成されることを特徴とする波形解析装置。
2. The waveform analyzer according to claim 1, wherein a first fundamental frequency generating means for generating a fundamental frequency f osc for deriving the sampling clock frequency, and the superimposed waveform is measured. And a measuring means for giving a discrete Fourier transform to the discrete Fourier transform, and a reference clock signal of a fundamental frequency f osc for deriving the sampling clock frequency is a signal of the sine wave from the superimposed waveform measured by the measuring means. A waveform analyzer, wherein a fundamental frequency is generated by taking out and rectifying a fundamental frequency by the first fundamental frequency generating means.
【請求項3】 請求項1に記載の波形解析装置におい
て、前記サンプリングクロック周波数を導出するための
前記基本周波数foscを生成する第2の基本周波数生成
手段を備え、前記サンプリングクロック周波数を導出す
るための基本周波数foscは、前記交流電源から出力さ
れた正弦波自身を、前記第2の基本周波数生成手段によ
って整流することで、生成されることを特徴とする波形
解析装置。
3. The waveform analysis device according to claim 1, further comprising a second fundamental frequency generation unit that generates the basic frequency f osc for deriving the sampling clock frequency, and derives the sampling clock frequency. A fundamental frequency f osc for generating the sine wave output from the AC power supply by rectifying the sine wave itself by the second fundamental frequency generating means.
【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
の波形解析装置において、l×kなる前記サンプリング
データ数が2のべき乗であることを特徴とする波形解析
装置。
4. The waveform analyzer according to claim 1, wherein the number of sampling data of 1 × k is a power of two.
【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれかに記載
の波形解析装置を備えたことを特徴とするプラズマ処理
装置。
5. A plasma processing apparatus comprising the waveform analyzer according to claim 1. Description:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100483138C (en) * 2004-12-24 2009-04-29 陈耀钧 Method and system for detecting and analyzing waveform in monocycle
JP2010519683A (en) * 2007-02-16 2010-06-03 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド Arc detector using harmonics
JP2023126588A (en) * 2019-05-31 2023-09-07 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド Power generation system and method using phase-linked solid-state generator modules

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JP7579926B2 (en) 2019-05-31 2024-11-08 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド Power generation system and method using phase-linked solid-state generator modules - Patents.com

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