進行波、反射波

US2020335308(JP、名古屋大学)
[0041] The microwave generation unit 120 generates a microwave which propagates through the waveguide 110 . The microwave propagates through the waveguide 110 in the z direction. The microwave is, for example, a sinusoidal wave or a rectangular wave. Preferably, the microwave is transmitted in the TE10 mode. 
【００１５】
  マイクロ波発生部１２０は、導波管１１０を伝送するマイクロ波を発生させるためのものである。マイクロ波は、導波管１１０をｚ方向に伝送する。マイクロ波は、例えば、正弦波また矩形波である。マイクロ波は、ＴＥ₁₀モードであるとよい。

The microwave generation unit 120 is, for example, a magnetron, a klystron, a gyrotron, or a traveling wave tube.
マイクロ波発生部１２０は、例えば、マグネトロン、クライストロン、ジャイロトロン、進行波管である。

The frequency of the microwave generated by the microwave generation unit 120 is, for example, 2.45 GHz. Needless to say, the frequency may be other than 2.45 GHz. These are mere examples, and the configuration of the microwave generation unit 120 may differ from the above-described configuration.
マイクロ波発生部１２０が発生するマイクロ波の周波数は、例えば２．４５ＧＨｚである。もちろん、これ以外の周波数であってもよい。これらは例示であり、マイクロ波発生部１２０の構成は、上記と異なっていてもよい。

[0042] The isolator 130 prevents reflection waves of the microwave from entering the microwave generation unit 120 .
【００１６】
  アイソレーター１３０は、マイクロ波の反射波がマイクロ波発生部１２０に入射することを抑制するためのものである。

The isolator 130 transmits the microwave transmitted from the microwave generation unit 120 toward the waveguide 110 and releases the microwave propagating from the waveguide 110 toward the microwave generation unit 120 .
アイソレーター１３０は、マイクロ波発生部１２０から伝送されるマイクロ波を導波管１１０に向かって伝送させるとともに、導波管１１０からマイクロ波発生部１２０に向かうマイクロ波を逃がす。

As a result, it is possible to prevent the reflection waves of the microwave from the waveguide 110 , etc., from entering the microwave generation unit 120 .
これにより、導波管１１０等からのマイクロ波の反射波がマイクロ波発生部１２０に入射することを防止することができる。

7-3. Impedance Matcher
【００４２】
７－３．インピーダンス整合器

[0068] In the present embodiment, an EH tuner 150 is used. However, instead of the EH tuner 150 , any of other impedance matchers may be used.
 本実施形態では、ＥＨチューナー１５０を用いる。しかし、ＥＨチューナー１５０の代わりに、その他のインピーダンス整合器を用いてもよい。

US10896810(JP、日立国際電気)
[0153] In the detection circuit 14 , a forward power and a reflected power are detected, input as monitor signals to the A/D converter circuit 15 , and converted to digital signals.
【００９８】
  検出回路１４では、進行波と反射波が検出されてモニタ信号としてＡ／Ｄ変換回路１５に入力され、デジタル信号に変換される。

[0154] Then, in the arithmetic circuit 16 , the forward power and the reflected power are subjected to quadrature detection, respectively, to extract an in-phase component and a quadrature component,
そして、演算回路１６では、進行波と反射波のそれぞれが直交検波されて同相成分と直交成分が取り出され、

and then subjected to band limitation by the digital filters 51 , 54 , respectively, to remove interference wave components so that a forward power level, a reflected power level, and a reflection coefficient will be calculated by the level arithmetic circuits 52 , 55 .
  それぞれデジタルフィルタ５１，５４で帯域制限されて干渉波成分が除去され、レベル演算回路５２，５５で進行波レベルと反射波レベルと反射係数が算出される。

WO2019003345(JP)（上記US10896810と同一発明）
In the detection circuit 14, a traveling wave and a reflected wave are detected and inputted to the A / D conversion circuit 15 as a monitor signal, and converted into a digital signal.

Then, in the arithmetic circuit 16, the in-phase component and the quadrature component are orthogonally detected, the in-phase component and the quadrature component are taken out, band-limited by the digital filters 51 and 54, respectively, the interference wave component is removed, the level calculation circuit 52 At 55, the traveling wave level, reflected wave level and reflection coefficient are calculated.

（USには以下を含む図8の公知技術説明部分が無い）

　In the first system, when an instruction to turn on the output from the host device 98 is input, the high frequency power supply 91 starts outputting the high frequency power and detects traveling waves and reflected waves of the high frequency output power. The high frequency power supply 91 calculates a reflection coefficient from the detected traveling wave and the level and phase of the reflected wave and controls the capacitance value of the variable capacitance capacitor of the matching unit 92 so that the level of the reflected wave becomes small.

【００１４】
  第１の系統において、高周波電源９１は、上位装置９８から出力ＯＮの指示が入力されると、高周波電力の出力を開始すると共に、高周波出力電力の進行波と反射波とを検出する。
  高周波電源９１は、検出された進行波と反射波のレベルと位相などから反射係数を算出し、反射波のレベルが小さくなるように、整合器９２の可変容量コンデンサの容量値を制御する。

US10734196(JP、ダイヘン)
[0057] The high-frequency detection unit 4 illustrated in FIG. 1 is a component for detecting a parameter used to calculate the load-side impedance.
【００３９】
  ＜高周波検出部＞
  図１に示された高周波検出部４は、負荷側インピーダンスを演算するために用いるパラメータを検出する部分である。

A high-frequency voltage and high-frequency current supplied from the high-frequency power source 1 to the load 2 , and a phase difference between the high-frequency voltage and high-frequency current, for example, may be used as parameters that reflect the load-side impedance, and traveling-wave power and reflected-wave power detected at an output end of the high-frequency power source 1 may also be used.
負荷側インピーダンスが反映されたパラメータとしては、例えば、高周波電源１から負荷２に供給される高周波電圧及び高周波電流とこれらの間の位相差とを用いてもよく、また高周波電源１の出力端で検出した進行波電力及び反射波電力を用いてもよい。

The high-frequency detection unit 4 is provided with a directional coupler or the like and is configured so as to be able to detect the above parameters.
高周波検出部４は、方向性結合器などを備えて、これらのパラメータを検出し得るように構成されている。

In the present embodiment, the high-frequency voltage and high-frequency current presented to the load 2 from the high-frequency power source 1 , and the phase difference between the high-frequency voltage and high-frequency current, are detected from the high-frequency detection unit 4 as parameters that reflect the load-side impedance.
本実施形態では、高周波電源１から負荷２に与えられる高周波電圧及び高周波電流と、これらの位相差とを負荷側インピーダンスが反映されたパラメータとして高周波検出部４から検出する。

US10840874(JP、日立国際電気）
[0023] The matching device 10 shown in FIG. 1 includes a directional coupler 11 for detecting a forward power and a reflected power,
【００１１】
  図１の整合器１０は、進行波と反射波とを検出する方向性結合器１１と、

a matching circuit 30 having a matching element for matching an impedance between the RF generator 2 and the plasma processing apparatus 3 ,
高周波電源装置２とプラズマ処理装置３との間でインピーダンスを整合させる整合素子を有する整合回路３０と、

a control unit 20 for controlling a circuit constant of the matching element of the matching circuit 30 , and a storage unit 25 .
整合回路３０の整合素子の回路定数を制御するための制御部２０と、記憶部２５と、を含むように構成される。

[0026] The forward power Pf and the reflected power Pr detected by the directional coupler 11 are inputted to the reflection coefficient calculation unit 21 of the control unit 20 .
【００１４】
  方向性結合器１１で検出された進行波（Ｐｆ）と反射波（Ｐｒ）は、制御部２０の反射係数演算部２１に入力される。

The reflection coefficient Γ is defined from an amplitude ratio r of the reflected power Pr to the forward power Pf and a phase difference 9 therebetween, as in the following Eq. (1).
反射係数（Γ）は、進行波（Ｐｆ）に対する反射波（Ｐｒ）の振幅比（ｒ）と位相差（θ）から、式（１）のように定義される。   

Γ=r ·exp(j ·θ)(j :imaginary unit)  Eq. (1)
   Γ＝ｒ・exp（ｊ・θ） (ｊ：虚数単位)・・・（１）  

[0027] Therefore, the reflection coefficient Γ can be obtained if the amplitude ratio r of the reflected power Pr to the forward power Pf and the phase difference θ therebetween can be obtained.
よって、進行波（Ｐｆ）に対する反射波（Ｐｒ）の振幅比（ｒ）と位相差（θ）が分かれば、反射係数（Γ）を求めることが出来る。

The reflection coefficient calculation unit 21 calculates the reflection coefficient Γ by obtaining the amplitude ratio r and the phase difference θ based on the travelling wave Pf and the reflected power Pr.
反射係数演算部２１では、進行波（Ｐｆ）と反射波（Ｐｒ）とに基づき、上記振幅比（ｒ）と位相差（θ）を計算し、反射係数（Γ）を算出する。

Specifically, the forward power Pf and the reflected power Pr are transformed to a frequency domain by FFT (Fast Fourier Transform), and the amplitude ratio r and the phase difference θ are calculated by comparing the amplitudes and the phases of the travelling wave Pf and the reflected power Pr at a frequency equal to that of the RF power outputted from the RF generator 2 .
 具体的な方法としては、進行波（Ｐｆ）と反射波（Ｐｒ）をＦＦＴ（高速フーリエ変換）によって周波数領域に変換し、高周波電源装置２が出力している高周波電力と同じ周波数について、進行波（Ｐｆ）と反射波（Ｐｒ）の振幅と位相を比較し、振幅比（ｒ）と位相差（θ）を計算すればよい。

US2018315588(JP、ＳＰＰテクノロジーズ)
[0013] In the plasma control apparatus 100 ′ having the above configuration, the power source control unit of the power source unit 1 ′ receives, as input, target set power, and a forward wave/reflected wave signal output from the directional coupler S 1 , and performs power feedback control in which output of the DC power source is adjusted in such a manner as to obtain the set power.
【０００６】
  以上の構成を有するプラズマ制御装置１００’において、電源部１’の電源制御部には、目標とする設定電力と、方向性結合器Ｓ１から出力された進行波／反射波信号とが入力され、電源制御部は、設定電力が得られるようにＤＣ電源の出力を調整する電力帰還制御を実行する。

[0014] The matching device control unit of the impedance matching device 2 ′ receives, as input, the ratio and the phase difference between the magnitude of the current flowing in and the magnitude of the voltage applied to the impedance matching device 2 ′, the ratio and the phase difference being detected with the sensor S 2 , and monitors a matching state.
 また、インピーダンス整合器２’の整合器制御部には、センサＳ２で検出したインピーダンス整合器２’内を流れる電流と印加される電圧の大きさの比率及び位相差が入力され、整合器制御部で整合状態を監視する。

In a case of an unmatched state, the matching device control unit performs impedance matching between the power source unit 1 ′ and the plasma P by performing impedance feedback control in which constants of the variable elements (variable capacitors VC 1 and VC 2 ) are changed in a mechanically driven way from the motor M.
 不整合状態であれば、整合器制御部は、電動機Ｍの機械的駆動によって、可変素子（可変コンデンサＶＣ１、ＶＣ２）の定数を変化させるインピーダンス帰還制御を実行し、電源部１’とプラズマＰとのインピーダンスの整合を行う。

US10622197(JP、東京エレクトロン)
[0007] In an exemplary embodiment, there is provided a plasma processing apparatus including a processing vessel;
【０００７】
  開示するプラズマ処理装置は、１つの実施態様において、処理容器と、

a carrier wave group generating unit configured to generate a carrier wave group including multiple carrier waves having different frequencies belonging to a preset frequency band centered on a predetermined center frequency;
所定の中心周波数を中心とする所定の周波数帯域に属する周波数であって、互いに異なる周波数をそれぞれ有する複数の搬送波から成る搬送波群を生成する搬送波群生成部と、

a plasma generating unit configured to generate plasma within the processing vessel by using the carrier wave group;
前記搬送波群を用いて、前記処理容器内にプラズマを生成するプラズマ生成部と、

a spectrum detecting unit configured to detect a progressive wave spectrum, which is a frequency spectrum of a progressive wave of the carrier wave group, and a reflection wave spectrum, which is a frequency spectrum of a reflection wave of the carrier wave group;
前記搬送波群の進行波の周波数スペクトルである進行波スペクトルと、前記搬送波群の反射波の周波数スペクトルである反射波スペクトルとを検出するスペクトル検出部と、

and a control unit configured to calculate, by using the progressive wave spectrum and the reflection wave spectrum, an absorption power which is a power of the carrier wave group absorbed into the plasma,
前記進行波スペクトル及び前記反射波スペクトルを用いて、前記プラズマに吸収される前記搬送波群のパワーである吸収パワーを算出し、

and configured to adjust a parameter, which varies a minimum value of the reflection wave spectrum and a frequency corresponding to the minimum value, such that the absorption power becomes equal to or larger than a threshold value.
前記吸収パワーが閾値以上となるように、前記反射波スペクトルの極小値及び当該極小値に対応する周波数を変動させるパラメータを調整する制御部とを有する。

US10291198(JP、日立国際電気）
[0006] Hereinafter, an operation of the directional coupler 11 will be described.
【０００６】
  方向性結合器１１の動作を説明する。  

A high frequency power (travelling wave: Pf) travelling from an RFin terminal toward an RFout terminal is detected by the directional coupler 11 and outputted to a FORWARD terminal.
ＲＦin端子からＲＦout端子に向かって進む高周波電力（進行波：Ｐｆ）は、方向性結合器１１で検出され、ＦＯＲＷＡＲＤ端子に出力される。

A high frequency power (reflected wave: Pr) travelling from the RFout terminal toward the RFin terminal is detected by the directional coupler 11 and outputted to a REFLECT terminal.
ＲＦout端子からＲＦin端子に向かって進む高周波電力（反射波：Ｐｒ）は、方向性結合器１１で検出され、ＲＥＦＬＥＣＴ端子に出力される。

The high frequency power Pf travelling from the RFin terminal toward the RFout terminal is not detected at the REFLECT terminal, or even if detected, the amount thereof is very small.
また、ＲＦin端子からＲＦout端子に向かって進む高周波電力Ｐｆは、ＲＥＦＬＥＣT端子では検出されず、もし検出されても僅かである。

Similarly, the high frequency power Pr travelling from the RFout terminal toward the RFin terminal is not detected at the FORWARD terminal, or even if detected, the amount thereof is very small.
同様に、ＲＦout端子からＲＦin端子に向かって進む高周波電力Ｐｒは、ＦＯＲＷＡＲＤ端子では検出されず、もし検出されても僅かである。

 

【０００６】
  方向性結合器１１の動作を説明する。
  ＲＦin端子からＲＦout端子に向かって進む高周波電力（進行波：Ｐｆ）は、方向性結合器１１で検出され、ＦＯＲＷＡＲＤ端子に出力される。ＲＦout端子からＲＦin端子に向かって進む高周波電力（反射波：Ｐｒ）は、方向性結合器１１で検出され、ＲＥＦＬＥＣＴ端子に出力される。また、ＲＦin端子からＲＦout端子に向かって進む高周波電力Ｐｆは、ＲＥＦＬＥＣT端子では検出されず、もし検出されても僅かである。同様に、ＲＦo ut端子からＲＦin端子に向かって進む高周波電力Ｐｒは、ＦＯＲＷＡＲＤ端子では検出されず、もし検出されても僅かである。