JP2004093257A - 光センサユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】電気的なノイズの影響を受けない光センサユニットを提供する。
【解決手段】光センサユニットのセンサ筐体２０の外部側面には高周波コネクタ２２、２４が取り付けられ、センサ筐体２０の内部には金属板２６が固定されてその両端が高周波コネクタ２２、２４の内部導体に接続されている。金属板２６の上面には、全反射ミラー３２、電流センサ３４および全反射ミラー３６からなる高周波電流を測定する電流センサと全反射ミラー４４、電圧センサ４６および全反射ミラー４８からなる高周波電圧を測定する電圧センサとが固定されており、電圧センサ４６の上面にはセンサ筐体２０に接続されている電極５８が設けられている。そして、外部からレーザ光を光ファイバ３８、５０を介して全反射ミラー３２、４４に入射し、全反射ミラー３６、４８から出射される信号光を光ファイバ４０、５２を介して外部に取り出す。
【選択図】 図１
【解決手段】光センサユニットのセンサ筐体２０の外部側面には高周波コネクタ２２、２４が取り付けられ、センサ筐体２０の内部には金属板２６が固定されてその両端が高周波コネクタ２２、２４の内部導体に接続されている。金属板２６の上面には、全反射ミラー３２、電流センサ３４および全反射ミラー３６からなる高周波電流を測定する電流センサと全反射ミラー４４、電圧センサ４６および全反射ミラー４８からなる高周波電圧を測定する電圧センサとが固定されており、電圧センサ４６の上面にはセンサ筐体２０に接続されている電極５８が設けられている。そして、外部からレーザ光を光ファイバ３８、５０を介して全反射ミラー３２、４４に入射し、全反射ミラー３６、４８から出射される信号光を光ファイバ４０、５２を介して外部に取り出す。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同軸ケーブル等により伝送される高周波の電流および電圧を測定するする光センサユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波プラズマを用いた半導体製造装置では、高周波電源から同軸ケーブルを介して真空処理室に供給する高周波（たとえば、周波数が４００ｋＨｚ 、１３．５６ ＭＨｚ 等の高周波）の基本波成分および高調波成分を高調波測定装置により算出して製造工程を管理している。従来の高調波測定装置では、コイルやコンデンサを組み合わせた高周波測定回路から構成さるセンサユニットを用いて、真空処理室に印加される高周波の電流および電圧を電気的にピックアップし、ピックアップした電流および電圧の信号をシールドされた信号ケーブルを介してデータ処理装置に伝送し、そのデータ処理装置で高速フーリエ変換（ＦＦＴ ）により波形解析することにより高周波の基本波成分および第５次までの各高調波成分の電流、電圧、位相差をそれぞれ測定していた（たとえば、特開平６−５２９９４ 号公報、特開２００１−６８４５９ 号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の高調波測定装置では、高周波電源から真空処理室に供給される高周波の伝送路に上記のセンサユニットを挿入すると、センサユニットに接続されている検出信号を取り出す信号ケーブルがアンテナになり、それが原因となって真空処理室におけるプラズマ放電のマッチングが取れなくなる場合が生ずるという問題があった。また、高周波を測定する一般的な光センサが開示されているが（たとえば、特開平８−１０５９１９号公報）、高周波電源から真空処理室に供給される高周波の測定に好適な光センサについては何ら開示していなかった。
【０００４】
本発明は、このような従来の技術の問題点を解決するもので、半導体製造装置に対して悪影響を与えない光センサユニットを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による光センサユニットは上記の問題を解決するために、高周波を伝播させる伝送路と、高周波の磁界に応じて入射光の光強度が変化する光信号を生成する電流センサ部と、高周波の電界に応じて入射光の光強度が変化する光信号を生成する電圧センサ部と、外部からの光を電流センサ部に入射する第１の光ファイバと、外部からの光を電圧センサ部に入射する第２の光ファイバと、電流センサ部で生成された光信号を外部に出射する第３の光ファイバと、電圧センサ部で生成された光信号を外部に出射する第４の光ファイバとを含むことを特徴とする。
【０００６】
光強度変化を起こすための一方法として、たとえば、偏光面の変化を生成するファラデー効果を電流信号検出に、ポッケルス効果を電圧信号検出に利用する。
【０００７】
この場合、電流センサ部を第１の光ファイバから入射される光を直線偏光に変換する偏光子と、偏光子から出射される直線偏子の偏光面を高周波の磁界に応じて回転させるファラデー素子と、ファラデー素子から出射される光をこの光の偏光面の回転に応じて光強度が変化する光信号に変換する検光子とで構成するとよい。
【０００８】
また、この場合、電圧センサ部を第２の光ファイバから入射される光を直線偏光に変換する偏光子と、偏光子から出射される直線偏光を高周波の電界に応じて楕円偏光に変換するポッケルス素子と、ポッケルス素子から出射される楕円偏光を電界が０のとき円偏光化する１／４波長板と、１／４波長板から出射される偏光された光を光強度が変化する光信号に変換する検光子とで構成するとよい。
【０００９】
また、本発明による高調波測定装置は、レーザ光を出射する光源と、光源から出射されるレーザ光の偏光面を入力される高周波の磁界に応じて変化させその変化に応じて光強度が変化する光信号を生成する電流センサ部と、光源から出射されるレーザ光の偏光面を前記高周波の電界に応じて変化させその変化に応じて光強度が変化する光信号を生成する電圧センサ部とを含む光センサユニットと、光センサユニットの電流センサ部および電圧センサ部で生成された光信号を電気信号に変換する受光器と、受光器から出力される電気信号を解析して高周波の高調波成分を算出するデータ処理装置とを含むことを特徴とする。
【００１０】
この場合、光センサユニットと光源を偏光面保持ファイバにより接続するとよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明による光センサユニットの実施例を詳細に説明する。図２は、高周波電源１、整合器２、真空処理室３および高調波測定装置４から構成される半導体製造装置の一例であり、高調波測定装置４には本発明によるセンサユニット６が使用されている。図２において、高周波電源１から出力された高周波は、整合器２および高調波測定装置４を介して真空処理室３に供給され、高調波測定装置４では真空処理室３に供給される高周波の高調波を測定する。なお、高周波電源１、整合器２、真空処理室３および高調波測定装置４は、高周波同軸ケーブルにより接続されている。ただし、センサユニット６は、整合器２の内部に設置される場合もある。
【００１２】
高調波測定装置４は、光源５、光センサユニット６、受光器７およびデータ処理用のパソコン８から構成され、光源５と光センサユニット６は光ファイバ９、１０により接続され、光センサユニット６と受光器７は光ファイバ１３、１４により接続され、受光器７とパソコン８は信号線１３、１４により接続されている。光源５は、たとえば、半導体レーザにより波長が１３１０ｎｍで出力が安定化されたレーザ光を発光する光源である。光源５で発光されたレーザ光は、光ファイバ９、１０を通して光センサユニット６に入射される。また、光源５を安定化する方法として、たとえば、温度補償法やＤＣモニター法を利用する。
【００１３】
光センサユニット８は、整合器２から入力される高周波の磁界に応じて光ファイバ９から入射されるレーザ光の偏光面を変化させ、その変化に応じて光強度が変化する光信号を生成する電流センサと、整合器２から入力される高周波の電界に応じて光ファイバ１０から入射されるレーザ光の偏光面を変化させ、その変化に応じて光強度が変化する光信号を生成する電圧センサとを有し、高周波の電流の変化に応じて光強度が変化する光信号と電圧の変化に応じて光強度が変化する光信号とを出射するものである。
【００１４】
光センサユニット６で生成された光信号は、光ファイバ１１、１２を通して受光器７に入射される。受光器７は、光センサユニット６からの光信号を、たとえば、ホトダイオードにより電気信号に変換して、高周波の電流、電圧の変化に応じて振幅が変化する電気信号を生成する。なお、受光器７は、光信号に含まれる高周波の高調波成分を検出できるように、たとえば、測定する高周波の基本周波数の少なくとも５倍以上の周波数帯域を有している。
【００１５】
受光器７で検出された電気信号は信号線１３、１４を通してデータ処理用パソコン８に入力される。データ処理用パソコン８は、周波数解析手段たとえばフーリエ変換機能を有するデータ処理装置であり、受光器７から出力される電気信号に対してフーリエ変換を施し、高周波の電流および電圧の基本波成分と高調波成分とを計算すると共に、基本波成分および高調波成分毎に電流と電圧の位相差を計算する。計算された結果は半導体製造装置における製造工程の管理に利用される。
【００１６】
図１は、本発明による光センサユニットの第１の実施例を示す構成図である。光センサユニットのセンサ筐体２０は、金属などの導電性の材料からなる容器でありセンサ等を収容する。センサ筐体２０の外部の両側面には同軸タイプの高周波コネクタ２２、２４がそれぞれ取り付けられている。なお、高周波コネクタを用いることにより、光センサユニットを半導体製造装置の高周波ケーブルのラインに対して簡単に挿抜することができる。この場合、高周波コネクタの形状は、半導体製造装置によって異なるので、半導体製造装置に合わせて高周波コネクタ２２、２４の型を選択すればよい。
【００１７】
センサ筐体２０の内部には、板状の導体、たとえば金属板２６がセンサ筐体２０から電気的に絶縁された状態で保持されており、金属板２６の両端は、接続線２８、３０により高周波コネクタ２２、２４の内部導体にそれぞれ接続されている。これにより、センサ筐体２０と金属板２６は、高周波を伝送する伝送路を構成し、高周波コネクタ２２に入力され高周波は、センサ筐体２０と金属板２６とからなる伝送路を伝播して高周波コネクタ２４から出力される。
【００１８】
金属板２６の上面には、高周波の電流を測定する電流センサ部を構成する全反射ミラー３２、電流センサ３４および全反射ミラー３６が、同一光軸上に所定の間隔で固定され、光を集光レンズ（図示せず）介して全反射ミラー３２に入射する光ファイバ３８と全反射ミラー３４から出射される光信号を入射する光ファイバ４０とが、センサ筐体２０に取り付けられている光ファイバ固定台４２により所定の位置に保持されている。なお、光ファイバ３８、４０は図２の光ファイバ９、１１にそれぞれ対応し、安定化光源５からの光（レーザ光）は光ファイバ３８を介して全反射ミラー３２に入射し、全反射ミラー３４から出射された光信号は光ファイバ１１を介して受光器７に入射する。
【００１９】
また、金属板２６の上面には、上記の電流センサ３４等から所定の距離を隔てて、高周波の電圧を測定する電圧センサ部を構成する全反射ミラー４４、電圧センサ４６および全反射ミラー４８が同一光軸上に所定の間隔で固定され、集光レンズ（図示せず）を介して光を全反射ミラー４４に入射する光ファイバ５０と全反射ミラー４８から出射される光信号を入射する光ファイバ５２とが、センサ筐体２０に取り付けられている光ファイバ固定台５４により所定の位置に保持されている。さらに、電圧センサ４６の上面には導電性の電極５８が設けられ、電極５８はアース線５６によりセンサ筐体２０に接続されている。金属板２６と電極５８は、電圧センサ４６に高周波の電圧を印加して内部に電界を生じさせる電極となる。
【００２０】
なお、光ファイバ５０、５２は図２の光ファイバ１０、１２にそれぞれ対応し、光源５からの光（レーザ光）は光ファイバ１０を介して全反射ミラー４４に入射し、全反射ミラー４８から出射された光信号は光ファイバ１２を介して受光器７に入射する。
【００２１】
なお、本実施例では図１のように、光ファイバ３８、４０、５０、５２のセンサ筐体２０に対する取り付け方向を同一とするために全反射ミラー３２、３６、４４、４８を用いているが、光ファイバ３８、５０から集光レンズを介して光を電流センサ３４、電圧センサ４６に直接入射するように光ファイバ３８、５０を保持し、電流センサ３４、電圧センサ４６から出射される光信号を光ファイバ４０、５２に直接入射するように光ファイバ４０、５２を固定することにより全反射ミラー３２、３６、４４、４８を省略してもよい。
【００２２】
また、本実施例における光ファイバ３８、４０、５０、５２は、図２の光源５、受光器７等に直接的に接続されるが光コネクタを介して接続してもよい。たとえば、光ファイバ３８の場合、光ファイバ３８のうち光ファイバ固定台４２より上側の部分を除去し、光ファイバ固定台４２に光コネクタを固定してこの光コネクタに残る光ファイバ３８の一端を接続し、この光コネクタを介して光源５、受光器７に接続される光ファイバを接続してもよい。光ファイバ４０、５０、５２についても光ファイバ３８の場合と同様である。ただし、光センサユニットと光源５および受光器７を光ファイバ３８、４０、５０、５２で直接接続する場合、光強度損失を小さく抑えることができる。
【００２３】
次に図１における電流センサ３４および電圧センサ４６の構成例について詳細に説明する。図３は、電流センサ３４の構成例を示すブロック図である。なお、接続線に付した参照符号はその接続線に現れる信号を示す（図４の場合も同様である）。この電流センサは、偏光子１００ 、ファラデー素子（ＲＩＧ 薄膜）１０２ および検光子１０４ から構成され、ファラデー素子１０２ には図１の金属板２６を流れる高周波電流による磁界が存在する。偏光子１００ には、図１の全反射ミラー３２により反射された光１１０ （レーザ光）が入射される。
【００２４】
偏光子１００ は光１１０ を直線偏光１１２ に変換してファラデー素子１０２ に出射し、ファラデー素子１０２ は直線偏光１１２ を通過させる際にその偏光面を、図１の金属板２６を流れる高周波電流により生ずる磁界に応じて回転させてこれを光１１４ として検光子１０４ に出射し、検光子１０４ は光１１４ の偏光面の回転に応じて光強度変調された光信号１１６ を生成して図１の全反射ミラー３６に出射する。この光信号１１６ は、図２の受光器１１に入射され電気信号に変換される。
【００２５】
図４は、電圧センサ４６の構成例を示すブロック図である。この電圧センサは、偏光子２００ 、ポッケルス素子（ＢＧＯ 結晶）２０２ 、１／４ 波長板２０４ および検光子２０６ から構成され、ポッケルス素子２０２ の内部には図１の金属板２６および電極５８により印加された高周波電圧による電界が透過する光と直角方向に存在する。偏光子２００ には、図１の全反射ミラー４４により反射された光２１０ （レーザ光）が入射される。
【００２６】
偏光子２００ は光２１０ を直線偏光２１２ に変換してポッケルス素子２０２ に出射し、ポッケルス素子２０２ は直線偏光２１２ を内部に生ずる高周波の電界に応じた楕円偏光２１４ に変換して１／４ 波長板２０４ に出射し、１／４ 波長板２０４ は楕円偏光２１４ を電界が０のとき円偏光２１６ となるように変換して検光子２０６ に出射し、検光子２０６ は楕円偏光２１６ に基づいて、電界に応じて光強度変調される光信号２１８ を生成して図１の全反射ミラー４８に出射する。この光信号２１８ は、図２の受光器１１に入射され電気信号に変換される。
【００２７】
このように、第１の実施例の光センサユニットによれば、光を用いて高周波の電流および電圧を測定し、その測定結果を光信号により出力しているので、電気的なノイズの影響を受けることなく良い精度で高周波の電流、電圧を測定することが可能となる。また、半導体製造装置等に本実施例による光センサユニットを含む高調波測定装置を使用することにより、従来のプロセスパラメータをモニタするだけでは検知できなかった装置の変動を検知することが可能となる。
【００２８】
次に、本発明による光センサユニットの第２の実施例について説明する。図１の第１の実施例では、電圧センサ４６のポッケルス素子（２０２ ）内に存在する電界の方向が透過光に対して直角となるように電極５８を設けていたが、第２の実施例は、電圧センサ４６のポッケルス素子（２０２ ）に生ずる電界の方向が透過光に対して平行となるように電極６０、６２を設けた点に特徴がある。なお、電圧センサ部を除く他の部分は、第１の実施例の場合と同様である。
【００２９】
図５は、この第２の実施例を示す構成図である。なお、電流センサ部を省略して電圧センサ部のみを示してあり、図１と同じものには同一の参照符号を付してある。図５において、電圧センサ部を構成する全反射ミラー４４、電圧センサ４６および全反射ミラー４８は、金属板２６の上面から離れた位置に、同一光軸上に所定の間隔で固定されている。たとえば、金属板２６の上面に固定した非導電性のスペーサ上に電圧センサ部を固定してもよい。なお、電圧センサ４６は、内部電界が金属板２６の影響を受けない程度に金属板２６から離れていればよい。
【００３０】
電圧センサ４６の光が入出射される両端には、光を通過させるための穴、たとえば、直径２ｍｍ程度の穴が設けられた金属製の電極６０、６２がそれぞれ設けられ、電極６０は接続線６４により金属板２６に接続され、電極６２はアース線５６によりセンサ筐体２０に接続されている。これにより、電極６０、６２には金属板２６を伝播する高周波の電圧が印加され、電圧センサ４６の内部には透過光に平行となる電界が生ずる。なお、本実施例では、電極６０、６２を電圧センサ４６のポッケルス素子（２０２ ）の両端に設けている。また、電極６０をセンサ筐体２０に接続し、電極６２を金属板２６に接続してもよい。
【００３１】
電圧センサ４６の内部の電界と透過光の向きが直交する場合、電圧センサ４６により測定される電圧変化量は光路長に比例し電極間の距離に反比例するので、センサ素子が周囲温度の変化により大きく膨張・収縮した場合、測定される電圧変化量が変動してしまう。しかし、本実施例では、電圧センサ４６の内部の電界が透過光と平行になるように高周波電圧を電圧センサ４６に加えているので、測定される電圧変化量に対する電圧センサ４６の膨張・収縮の影響が無くなり、安定した測定が可能となる。
【００３２】
図６は、本発明による光センサユニットの第３の実施例を示す構成図である。図５の光センサユニットでは、電圧センサ４６の電極６０、６２に金属製の電極を用いていたので、電極の中心部に光を通すための穴を設ける必要がある。これに対して、本実施例は、レーザ光吸収係数の低い導電性の材料からなる透明電極７０、７２を用い、この透明電極７０、７２を透明接着剤により電圧センサ４６の両端に固着したものである。
【００３３】
この第３の実施例によれば、第２の実施例の場合に比べ、レーザ光軸と電圧センサ部素子の位置合せを簡略化することができ、センサの量産化が容易になる。さらに、蒸着法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて透明電極を形成することにより、製造工程をコントロールして接着工程で生ずるレーザ光の吸収、反射等の特性変動を低減することができる。
【００３４】
図７は、本発明による光センサユニットの第４の実施例を示す構成図である。なお、図１と同じものには同一の参照符号を付してある。この光センサユニットは、光ファイバを保持する光ファイバ固定台４２、５４に外部からの光ファイバを接続するための光コネクタを取り付け、光センサユニットと外部装置（図２の安定化光源５、受光器７等）との間を曲げによる偏波面変化の少ない偏波面保持ファイバを用いて接続できるようにしたものである。
【００３５】
具体的には、光ファイバ固定台４２に光ファイバ３８の一端が接続されている光コネクタ８０と光ファイバ４０の一端が接続されている光コネクタ８２とを取り付け、光ファイバ固定台５４に光ファイバ５０の一端が接続されている光コネクタ８４と光ファイバ５２の一端が接続されている光コネクタ８６とを取り付ける。そして、図２の安定化光源５、受光器７に繋がる光ファイバ９、１０、１１、１２の先端に接続された光コネクタを上記の光コネクタ８０、８４、８２、８６にそれぞれ挿入することにより、光ファイバ９、１０、１１、１２を光センサユニット内の光ファイバ３８、５０、４０、５２にそれぞれ接続する。
【００３６】
この場合、光センサユニットと安定化光源５および受光器７を接続する光ファイバ９、１０、１１、１２には外部から曲げの力が加えられる場合が多い。本実施例の光センサユニットでは、光コネクタ８０〜８６を介して任意の光ファイバを接続することができるので、少なくとも往路の光ファイバ９、１０に偏波面保持ファイバ８８、９２を使用することにより信号劣化を低減することができ、測定信号強度の変動を低減することが可能となる。
【００３７】
図８は、本発明による光センサユニットを含む高調波測定装置を用いた半導体製造装置の他の例である。図２の半導体製造装置では、光センサユニット６は高調波測定装置４内に含まれていたが、本実施例では、図８のように光センサユニット６を整合器１３内の出力側最終段（マッチング整合器１４の出力側）に取り付けたものである。
【００３８】
本実施例によれば、整合器１３内に光センサユニット６を取り付けているので、整合器１３と真空処理室３の間に光センサユニット６を挿入するスペースがなくても、測定が可能となる。また、光センサユニット６の取り付けによる高周波電流伝送路の延長を最小限にすることができるので、装置への影響を少なくすることができる。
【００３９】
図９〜図１２は、本発明による光センサユニットを用いて実験したときの実験結果の一例である。図９は、光電圧センサおよび光電流センサによるプラズマ放電時の高周波電流および高周波電圧の測定結果である。図の縦軸は、光センサの光強度である。デジタルオシロスコープによる測定であり、実際の電流値、電圧値と相関を取っていないので、光強度として表示している。図９に示すように、本実施例の光センサユニットを半導体製造装置に使用することにより、良好な高周波電流・電圧の波形を得ることができる。
【００４０】
また、図１０〜図１２は、上記の電流波形および電圧波形を高速フーリエ変換し、各高調波成分に分解したグラフである。図１０は高調波電流を、図１１は高調波電圧を、図１２は高調波位相差を、それぞれ示す。位相差は、電圧に対する電流の位相ずれを示している。図１０、図１１の電流グラフ、電圧グラフの縦軸は、各高調波成分の光強度である。図１２の位相差グラフの縦軸は、位相差で、単位は度である。横軸は、３グラフとも放電時間であり、単位は秒である。波形測定は、１秒間隔で行われ（システム上は任意に設定可能である）、ＦＦＴ 解析後、各成分値をグラフ表示したものである。
【００４１】
【発明の効果】
このように本発明の光センサユニットによれば、光を用いて高周波の電流および電圧を測定し、その測定結果を光信号により出力しているので、電気的なノイズの影響を受けることなく良い精度で測定することが可能となる。
【００４２】
この場合、光センサユニットにおける電圧センサに対して内部電界が透過光と平行になるように高周波電圧を印加することにより、測定される電圧変化量に対する電圧センサの膨張・収縮の影響を無くすことができる。また、高周波電圧を印加する電極に透明電極を用いることにより、レーザ光軸と電圧センサ部素子の位置合せを簡略化することがでる。また、光ファイバを接続する光コネクタを設け、光センサユニットと光源を接続する光ファイバに偏波面保持ファイバを使用することにより曲げによる信号劣化を低減させることが可能となる。
【００４３】
また、本発明による光センサユニットを使用した高調波測定装置を半導体製造装置等に使用すれば、従来のプロセスパラメータをモニタするだけでは検知できなかった装置の変動を検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光センサユニットの第１の実施例を示す構成図である。
【図２】本発明による光センサユニットを含む高調波測定装置を用いた半導体製造装置の一例を示すブロック図である。
【図３】図１の光センサユニットにおける電流センサの構成例を示すブロック図である。
【図４】図１の光センサユニットにおける電圧センサの構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明による光センサユニットの第２の実施例を示す構成図である。
【図６】本発明による光センサユニットの第３の実施例を示す構成図である。
【図７】本発明による光センサユニットの第４の実施例を示す構成図である。
【図８】本発明による光センサユニットを含む高調波測定装置を用いた半導体製造装置の他の例を示すブロック図である。
【図９】本発明による光センサユニットによる高周波電流および高周波電圧の実測波形を示す図である。
【図１０】図９の実測波形を高調波測定装置により解析して得た高調波電流を示す図である。
【図１１】図９の実測波形を高調波測定装置により解析して得た高調波電圧を示す図である。
【図１２】図９の実測波形を高調波測定装置により解析して得た高調波位相差を示す図である。
【符号の説明】
２０ センサ筐体
２２、２４ 高周波コネクタ
２６ 金属板
３２、３６、４４、４８ 全反射ミラー
３４ 電流センサ
３８、４０、５０、５２ 光ファイバ
４２、５４ 光ファイバ固定台
４６ 電圧センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、同軸ケーブル等により伝送される高周波の電流および電圧を測定するする光センサユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波プラズマを用いた半導体製造装置では、高周波電源から同軸ケーブルを介して真空処理室に供給する高周波（たとえば、周波数が４００ｋＨｚ 、１３．５６ ＭＨｚ 等の高周波）の基本波成分および高調波成分を高調波測定装置により算出して製造工程を管理している。従来の高調波測定装置では、コイルやコンデンサを組み合わせた高周波測定回路から構成さるセンサユニットを用いて、真空処理室に印加される高周波の電流および電圧を電気的にピックアップし、ピックアップした電流および電圧の信号をシールドされた信号ケーブルを介してデータ処理装置に伝送し、そのデータ処理装置で高速フーリエ変換（ＦＦＴ ）により波形解析することにより高周波の基本波成分および第５次までの各高調波成分の電流、電圧、位相差をそれぞれ測定していた（たとえば、特開平６−５２９９４ 号公報、特開２００１−６８４５９ 号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の高調波測定装置では、高周波電源から真空処理室に供給される高周波の伝送路に上記のセンサユニットを挿入すると、センサユニットに接続されている検出信号を取り出す信号ケーブルがアンテナになり、それが原因となって真空処理室におけるプラズマ放電のマッチングが取れなくなる場合が生ずるという問題があった。また、高周波を測定する一般的な光センサが開示されているが（たとえば、特開平８−１０５９１９号公報）、高周波電源から真空処理室に供給される高周波の測定に好適な光センサについては何ら開示していなかった。
【０００４】
本発明は、このような従来の技術の問題点を解決するもので、半導体製造装置に対して悪影響を与えない光センサユニットを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による光センサユニットは上記の問題を解決するために、高周波を伝播させる伝送路と、高周波の磁界に応じて入射光の光強度が変化する光信号を生成する電流センサ部と、高周波の電界に応じて入射光の光強度が変化する光信号を生成する電圧センサ部と、外部からの光を電流センサ部に入射する第１の光ファイバと、外部からの光を電圧センサ部に入射する第２の光ファイバと、電流センサ部で生成された光信号を外部に出射する第３の光ファイバと、電圧センサ部で生成された光信号を外部に出射する第４の光ファイバとを含むことを特徴とする。
【０００６】
光強度変化を起こすための一方法として、たとえば、偏光面の変化を生成するファラデー効果を電流信号検出に、ポッケルス効果を電圧信号検出に利用する。
【０００７】
この場合、電流センサ部を第１の光ファイバから入射される光を直線偏光に変換する偏光子と、偏光子から出射される直線偏子の偏光面を高周波の磁界に応じて回転させるファラデー素子と、ファラデー素子から出射される光をこの光の偏光面の回転に応じて光強度が変化する光信号に変換する検光子とで構成するとよい。
【０００８】
また、この場合、電圧センサ部を第２の光ファイバから入射される光を直線偏光に変換する偏光子と、偏光子から出射される直線偏光を高周波の電界に応じて楕円偏光に変換するポッケルス素子と、ポッケルス素子から出射される楕円偏光を電界が０のとき円偏光化する１／４波長板と、１／４波長板から出射される偏光された光を光強度が変化する光信号に変換する検光子とで構成するとよい。
【０００９】
また、本発明による高調波測定装置は、レーザ光を出射する光源と、光源から出射されるレーザ光の偏光面を入力される高周波の磁界に応じて変化させその変化に応じて光強度が変化する光信号を生成する電流センサ部と、光源から出射されるレーザ光の偏光面を前記高周波の電界に応じて変化させその変化に応じて光強度が変化する光信号を生成する電圧センサ部とを含む光センサユニットと、光センサユニットの電流センサ部および電圧センサ部で生成された光信号を電気信号に変換する受光器と、受光器から出力される電気信号を解析して高周波の高調波成分を算出するデータ処理装置とを含むことを特徴とする。
【００１０】
この場合、光センサユニットと光源を偏光面保持ファイバにより接続するとよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明による光センサユニットの実施例を詳細に説明する。図２は、高周波電源１、整合器２、真空処理室３および高調波測定装置４から構成される半導体製造装置の一例であり、高調波測定装置４には本発明によるセンサユニット６が使用されている。図２において、高周波電源１から出力された高周波は、整合器２および高調波測定装置４を介して真空処理室３に供給され、高調波測定装置４では真空処理室３に供給される高周波の高調波を測定する。なお、高周波電源１、整合器２、真空処理室３および高調波測定装置４は、高周波同軸ケーブルにより接続されている。ただし、センサユニット６は、整合器２の内部に設置される場合もある。
【００１２】
高調波測定装置４は、光源５、光センサユニット６、受光器７およびデータ処理用のパソコン８から構成され、光源５と光センサユニット６は光ファイバ９、１０により接続され、光センサユニット６と受光器７は光ファイバ１３、１４により接続され、受光器７とパソコン８は信号線１３、１４により接続されている。光源５は、たとえば、半導体レーザにより波長が１３１０ｎｍで出力が安定化されたレーザ光を発光する光源である。光源５で発光されたレーザ光は、光ファイバ９、１０を通して光センサユニット６に入射される。また、光源５を安定化する方法として、たとえば、温度補償法やＤＣモニター法を利用する。
【００１３】
光センサユニット８は、整合器２から入力される高周波の磁界に応じて光ファイバ９から入射されるレーザ光の偏光面を変化させ、その変化に応じて光強度が変化する光信号を生成する電流センサと、整合器２から入力される高周波の電界に応じて光ファイバ１０から入射されるレーザ光の偏光面を変化させ、その変化に応じて光強度が変化する光信号を生成する電圧センサとを有し、高周波の電流の変化に応じて光強度が変化する光信号と電圧の変化に応じて光強度が変化する光信号とを出射するものである。
【００１４】
光センサユニット６で生成された光信号は、光ファイバ１１、１２を通して受光器７に入射される。受光器７は、光センサユニット６からの光信号を、たとえば、ホトダイオードにより電気信号に変換して、高周波の電流、電圧の変化に応じて振幅が変化する電気信号を生成する。なお、受光器７は、光信号に含まれる高周波の高調波成分を検出できるように、たとえば、測定する高周波の基本周波数の少なくとも５倍以上の周波数帯域を有している。
【００１５】
受光器７で検出された電気信号は信号線１３、１４を通してデータ処理用パソコン８に入力される。データ処理用パソコン８は、周波数解析手段たとえばフーリエ変換機能を有するデータ処理装置であり、受光器７から出力される電気信号に対してフーリエ変換を施し、高周波の電流および電圧の基本波成分と高調波成分とを計算すると共に、基本波成分および高調波成分毎に電流と電圧の位相差を計算する。計算された結果は半導体製造装置における製造工程の管理に利用される。
【００１６】
図１は、本発明による光センサユニットの第１の実施例を示す構成図である。光センサユニットのセンサ筐体２０は、金属などの導電性の材料からなる容器でありセンサ等を収容する。センサ筐体２０の外部の両側面には同軸タイプの高周波コネクタ２２、２４がそれぞれ取り付けられている。なお、高周波コネクタを用いることにより、光センサユニットを半導体製造装置の高周波ケーブルのラインに対して簡単に挿抜することができる。この場合、高周波コネクタの形状は、半導体製造装置によって異なるので、半導体製造装置に合わせて高周波コネクタ２２、２４の型を選択すればよい。
【００１７】
センサ筐体２０の内部には、板状の導体、たとえば金属板２６がセンサ筐体２０から電気的に絶縁された状態で保持されており、金属板２６の両端は、接続線２８、３０により高周波コネクタ２２、２４の内部導体にそれぞれ接続されている。これにより、センサ筐体２０と金属板２６は、高周波を伝送する伝送路を構成し、高周波コネクタ２２に入力され高周波は、センサ筐体２０と金属板２６とからなる伝送路を伝播して高周波コネクタ２４から出力される。
【００１８】
金属板２６の上面には、高周波の電流を測定する電流センサ部を構成する全反射ミラー３２、電流センサ３４および全反射ミラー３６が、同一光軸上に所定の間隔で固定され、光を集光レンズ（図示せず）介して全反射ミラー３２に入射する光ファイバ３８と全反射ミラー３４から出射される光信号を入射する光ファイバ４０とが、センサ筐体２０に取り付けられている光ファイバ固定台４２により所定の位置に保持されている。なお、光ファイバ３８、４０は図２の光ファイバ９、１１にそれぞれ対応し、安定化光源５からの光（レーザ光）は光ファイバ３８を介して全反射ミラー３２に入射し、全反射ミラー３４から出射された光信号は光ファイバ１１を介して受光器７に入射する。
【００１９】
また、金属板２６の上面には、上記の電流センサ３４等から所定の距離を隔てて、高周波の電圧を測定する電圧センサ部を構成する全反射ミラー４４、電圧センサ４６および全反射ミラー４８が同一光軸上に所定の間隔で固定され、集光レンズ（図示せず）を介して光を全反射ミラー４４に入射する光ファイバ５０と全反射ミラー４８から出射される光信号を入射する光ファイバ５２とが、センサ筐体２０に取り付けられている光ファイバ固定台５４により所定の位置に保持されている。さらに、電圧センサ４６の上面には導電性の電極５８が設けられ、電極５８はアース線５６によりセンサ筐体２０に接続されている。金属板２６と電極５８は、電圧センサ４６に高周波の電圧を印加して内部に電界を生じさせる電極となる。
【００２０】
なお、光ファイバ５０、５２は図２の光ファイバ１０、１２にそれぞれ対応し、光源５からの光（レーザ光）は光ファイバ１０を介して全反射ミラー４４に入射し、全反射ミラー４８から出射された光信号は光ファイバ１２を介して受光器７に入射する。
【００２１】
なお、本実施例では図１のように、光ファイバ３８、４０、５０、５２のセンサ筐体２０に対する取り付け方向を同一とするために全反射ミラー３２、３６、４４、４８を用いているが、光ファイバ３８、５０から集光レンズを介して光を電流センサ３４、電圧センサ４６に直接入射するように光ファイバ３８、５０を保持し、電流センサ３４、電圧センサ４６から出射される光信号を光ファイバ４０、５２に直接入射するように光ファイバ４０、５２を固定することにより全反射ミラー３２、３６、４４、４８を省略してもよい。
【００２２】
また、本実施例における光ファイバ３８、４０、５０、５２は、図２の光源５、受光器７等に直接的に接続されるが光コネクタを介して接続してもよい。たとえば、光ファイバ３８の場合、光ファイバ３８のうち光ファイバ固定台４２より上側の部分を除去し、光ファイバ固定台４２に光コネクタを固定してこの光コネクタに残る光ファイバ３８の一端を接続し、この光コネクタを介して光源５、受光器７に接続される光ファイバを接続してもよい。光ファイバ４０、５０、５２についても光ファイバ３８の場合と同様である。ただし、光センサユニットと光源５および受光器７を光ファイバ３８、４０、５０、５２で直接接続する場合、光強度損失を小さく抑えることができる。
【００２３】
次に図１における電流センサ３４および電圧センサ４６の構成例について詳細に説明する。図３は、電流センサ３４の構成例を示すブロック図である。なお、接続線に付した参照符号はその接続線に現れる信号を示す（図４の場合も同様である）。この電流センサは、偏光子１００ 、ファラデー素子（ＲＩＧ 薄膜）１０２ および検光子１０４ から構成され、ファラデー素子１０２ には図１の金属板２６を流れる高周波電流による磁界が存在する。偏光子１００ には、図１の全反射ミラー３２により反射された光１１０ （レーザ光）が入射される。
【００２４】
偏光子１００ は光１１０ を直線偏光１１２ に変換してファラデー素子１０２ に出射し、ファラデー素子１０２ は直線偏光１１２ を通過させる際にその偏光面を、図１の金属板２６を流れる高周波電流により生ずる磁界に応じて回転させてこれを光１１４ として検光子１０４ に出射し、検光子１０４ は光１１４ の偏光面の回転に応じて光強度変調された光信号１１６ を生成して図１の全反射ミラー３６に出射する。この光信号１１６ は、図２の受光器１１に入射され電気信号に変換される。
【００２５】
図４は、電圧センサ４６の構成例を示すブロック図である。この電圧センサは、偏光子２００ 、ポッケルス素子（ＢＧＯ 結晶）２０２ 、１／４ 波長板２０４ および検光子２０６ から構成され、ポッケルス素子２０２ の内部には図１の金属板２６および電極５８により印加された高周波電圧による電界が透過する光と直角方向に存在する。偏光子２００ には、図１の全反射ミラー４４により反射された光２１０ （レーザ光）が入射される。
【００２６】
偏光子２００ は光２１０ を直線偏光２１２ に変換してポッケルス素子２０２ に出射し、ポッケルス素子２０２ は直線偏光２１２ を内部に生ずる高周波の電界に応じた楕円偏光２１４ に変換して１／４ 波長板２０４ に出射し、１／４ 波長板２０４ は楕円偏光２１４ を電界が０のとき円偏光２１６ となるように変換して検光子２０６ に出射し、検光子２０６ は楕円偏光２１６ に基づいて、電界に応じて光強度変調される光信号２１８ を生成して図１の全反射ミラー４８に出射する。この光信号２１８ は、図２の受光器１１に入射され電気信号に変換される。
【００２７】
このように、第１の実施例の光センサユニットによれば、光を用いて高周波の電流および電圧を測定し、その測定結果を光信号により出力しているので、電気的なノイズの影響を受けることなく良い精度で高周波の電流、電圧を測定することが可能となる。また、半導体製造装置等に本実施例による光センサユニットを含む高調波測定装置を使用することにより、従来のプロセスパラメータをモニタするだけでは検知できなかった装置の変動を検知することが可能となる。
【００２８】
次に、本発明による光センサユニットの第２の実施例について説明する。図１の第１の実施例では、電圧センサ４６のポッケルス素子（２０２ ）内に存在する電界の方向が透過光に対して直角となるように電極５８を設けていたが、第２の実施例は、電圧センサ４６のポッケルス素子（２０２ ）に生ずる電界の方向が透過光に対して平行となるように電極６０、６２を設けた点に特徴がある。なお、電圧センサ部を除く他の部分は、第１の実施例の場合と同様である。
【００２９】
図５は、この第２の実施例を示す構成図である。なお、電流センサ部を省略して電圧センサ部のみを示してあり、図１と同じものには同一の参照符号を付してある。図５において、電圧センサ部を構成する全反射ミラー４４、電圧センサ４６および全反射ミラー４８は、金属板２６の上面から離れた位置に、同一光軸上に所定の間隔で固定されている。たとえば、金属板２６の上面に固定した非導電性のスペーサ上に電圧センサ部を固定してもよい。なお、電圧センサ４６は、内部電界が金属板２６の影響を受けない程度に金属板２６から離れていればよい。
【００３０】
電圧センサ４６の光が入出射される両端には、光を通過させるための穴、たとえば、直径２ｍｍ程度の穴が設けられた金属製の電極６０、６２がそれぞれ設けられ、電極６０は接続線６４により金属板２６に接続され、電極６２はアース線５６によりセンサ筐体２０に接続されている。これにより、電極６０、６２には金属板２６を伝播する高周波の電圧が印加され、電圧センサ４６の内部には透過光に平行となる電界が生ずる。なお、本実施例では、電極６０、６２を電圧センサ４６のポッケルス素子（２０２ ）の両端に設けている。また、電極６０をセンサ筐体２０に接続し、電極６２を金属板２６に接続してもよい。
【００３１】
電圧センサ４６の内部の電界と透過光の向きが直交する場合、電圧センサ４６により測定される電圧変化量は光路長に比例し電極間の距離に反比例するので、センサ素子が周囲温度の変化により大きく膨張・収縮した場合、測定される電圧変化量が変動してしまう。しかし、本実施例では、電圧センサ４６の内部の電界が透過光と平行になるように高周波電圧を電圧センサ４６に加えているので、測定される電圧変化量に対する電圧センサ４６の膨張・収縮の影響が無くなり、安定した測定が可能となる。
【００３２】
図６は、本発明による光センサユニットの第３の実施例を示す構成図である。図５の光センサユニットでは、電圧センサ４６の電極６０、６２に金属製の電極を用いていたので、電極の中心部に光を通すための穴を設ける必要がある。これに対して、本実施例は、レーザ光吸収係数の低い導電性の材料からなる透明電極７０、７２を用い、この透明電極７０、７２を透明接着剤により電圧センサ４６の両端に固着したものである。
【００３３】
この第３の実施例によれば、第２の実施例の場合に比べ、レーザ光軸と電圧センサ部素子の位置合せを簡略化することができ、センサの量産化が容易になる。さらに、蒸着法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて透明電極を形成することにより、製造工程をコントロールして接着工程で生ずるレーザ光の吸収、反射等の特性変動を低減することができる。
【００３４】
図７は、本発明による光センサユニットの第４の実施例を示す構成図である。なお、図１と同じものには同一の参照符号を付してある。この光センサユニットは、光ファイバを保持する光ファイバ固定台４２、５４に外部からの光ファイバを接続するための光コネクタを取り付け、光センサユニットと外部装置（図２の安定化光源５、受光器７等）との間を曲げによる偏波面変化の少ない偏波面保持ファイバを用いて接続できるようにしたものである。
【００３５】
具体的には、光ファイバ固定台４２に光ファイバ３８の一端が接続されている光コネクタ８０と光ファイバ４０の一端が接続されている光コネクタ８２とを取り付け、光ファイバ固定台５４に光ファイバ５０の一端が接続されている光コネクタ８４と光ファイバ５２の一端が接続されている光コネクタ８６とを取り付ける。そして、図２の安定化光源５、受光器７に繋がる光ファイバ９、１０、１１、１２の先端に接続された光コネクタを上記の光コネクタ８０、８４、８２、８６にそれぞれ挿入することにより、光ファイバ９、１０、１１、１２を光センサユニット内の光ファイバ３８、５０、４０、５２にそれぞれ接続する。
【００３６】
この場合、光センサユニットと安定化光源５および受光器７を接続する光ファイバ９、１０、１１、１２には外部から曲げの力が加えられる場合が多い。本実施例の光センサユニットでは、光コネクタ８０〜８６を介して任意の光ファイバを接続することができるので、少なくとも往路の光ファイバ９、１０に偏波面保持ファイバ８８、９２を使用することにより信号劣化を低減することができ、測定信号強度の変動を低減することが可能となる。
【００３７】
図８は、本発明による光センサユニットを含む高調波測定装置を用いた半導体製造装置の他の例である。図２の半導体製造装置では、光センサユニット６は高調波測定装置４内に含まれていたが、本実施例では、図８のように光センサユニット６を整合器１３内の出力側最終段（マッチング整合器１４の出力側）に取り付けたものである。
【００３８】
本実施例によれば、整合器１３内に光センサユニット６を取り付けているので、整合器１３と真空処理室３の間に光センサユニット６を挿入するスペースがなくても、測定が可能となる。また、光センサユニット６の取り付けによる高周波電流伝送路の延長を最小限にすることができるので、装置への影響を少なくすることができる。
【００３９】
図９〜図１２は、本発明による光センサユニットを用いて実験したときの実験結果の一例である。図９は、光電圧センサおよび光電流センサによるプラズマ放電時の高周波電流および高周波電圧の測定結果である。図の縦軸は、光センサの光強度である。デジタルオシロスコープによる測定であり、実際の電流値、電圧値と相関を取っていないので、光強度として表示している。図９に示すように、本実施例の光センサユニットを半導体製造装置に使用することにより、良好な高周波電流・電圧の波形を得ることができる。
【００４０】
また、図１０〜図１２は、上記の電流波形および電圧波形を高速フーリエ変換し、各高調波成分に分解したグラフである。図１０は高調波電流を、図１１は高調波電圧を、図１２は高調波位相差を、それぞれ示す。位相差は、電圧に対する電流の位相ずれを示している。図１０、図１１の電流グラフ、電圧グラフの縦軸は、各高調波成分の光強度である。図１２の位相差グラフの縦軸は、位相差で、単位は度である。横軸は、３グラフとも放電時間であり、単位は秒である。波形測定は、１秒間隔で行われ（システム上は任意に設定可能である）、ＦＦＴ 解析後、各成分値をグラフ表示したものである。
【００４１】
【発明の効果】
このように本発明の光センサユニットによれば、光を用いて高周波の電流および電圧を測定し、その測定結果を光信号により出力しているので、電気的なノイズの影響を受けることなく良い精度で測定することが可能となる。
【００４２】
この場合、光センサユニットにおける電圧センサに対して内部電界が透過光と平行になるように高周波電圧を印加することにより、測定される電圧変化量に対する電圧センサの膨張・収縮の影響を無くすことができる。また、高周波電圧を印加する電極に透明電極を用いることにより、レーザ光軸と電圧センサ部素子の位置合せを簡略化することがでる。また、光ファイバを接続する光コネクタを設け、光センサユニットと光源を接続する光ファイバに偏波面保持ファイバを使用することにより曲げによる信号劣化を低減させることが可能となる。
【００４３】
また、本発明による光センサユニットを使用した高調波測定装置を半導体製造装置等に使用すれば、従来のプロセスパラメータをモニタするだけでは検知できなかった装置の変動を検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光センサユニットの第１の実施例を示す構成図である。
【図２】本発明による光センサユニットを含む高調波測定装置を用いた半導体製造装置の一例を示すブロック図である。
【図３】図１の光センサユニットにおける電流センサの構成例を示すブロック図である。
【図４】図１の光センサユニットにおける電圧センサの構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明による光センサユニットの第２の実施例を示す構成図である。
【図６】本発明による光センサユニットの第３の実施例を示す構成図である。
【図７】本発明による光センサユニットの第４の実施例を示す構成図である。
【図８】本発明による光センサユニットを含む高調波測定装置を用いた半導体製造装置の他の例を示すブロック図である。
【図９】本発明による光センサユニットによる高周波電流および高周波電圧の実測波形を示す図である。
【図１０】図９の実測波形を高調波測定装置により解析して得た高調波電流を示す図である。
【図１１】図９の実測波形を高調波測定装置により解析して得た高調波電圧を示す図である。
【図１２】図９の実測波形を高調波測定装置により解析して得た高調波位相差を示す図である。
【符号の説明】
２０ センサ筐体
２２、２４ 高周波コネクタ
２６ 金属板
３２、３６、４４、４８ 全反射ミラー
３４ 電流センサ
３８、４０、５０、５２ 光ファイバ
４２、５４ 光ファイバ固定台
４６ 電圧センサ
Claims (9)
- 高周波を伝播させる伝送路と、
前記高周波の磁界に応じて入射光の光強度が変化する光信号を生成する電流センサ部と、
前記高周波の電界に応じて入射光の光強度が変化する光信号を生成する電圧センサ部と、
外部からの光を前記電流センサ部に入射する第１の光ファイバと、
外部からの光を前記電圧センサ部に入射する第２の光ファイバと、
前記電流センサ部で生成された光信号を外部に出射する第３の光ファイバと、
前記電圧センサ部で生成された光信号を外部に出射する第４の光ファイバとを含むことを特徴とする光センサユニット。 - 請求項１に記載の光センサユニットにおいて、前記電流センサ部は、前記第１の光ファイバから入射される光を直線偏光に変換する偏光子と、該偏光子から出射される直線偏子の偏光面を高周波の磁界に応じて回転させるファラデー素子と、該ファラデー素子から出射される光を該光の偏光面の回転に応じて光強度が変化する光信号に変換する検光子とを含むことを特徴とする光センサユニット。
- 請求項１に記載の光センサユニットにおいて、前記電圧センサ部は、前記第２の光ファイバから入射される光を直線偏光に変換する偏光子と、該偏光子から出射される直線偏光を高周波の電界に応じて楕円偏光に変換するポッケルス素子と、該ポッケルス素子から出射される楕円偏光を電界が０のとき円偏光化する１／４波長板と、該１／４波長板から出射される偏光された光を光強度が変化する光信号に変換する検光子とを含むことを特徴とする光センサユニット。
- 請求項１に記載の光センサユニットにおいて、前記伝送路は、導体を内部に保持するセンサ筐体からなり、前記電流センサ部および電圧センサ部は、前記導体の上面に固定され、該電圧センサ部の上面には前記センサ筐体に接続された第１の電極が設けられていることを特徴とする光センサユニット。
- 請求項１に記載の光センサユニットにおいて、前記伝送路は、導体を内部に保持するセンサ筐体からなり、前記電流センサ部は、前記導体の上面に固定され、前記電圧センサ部は、前記導体の上部に該導体とは所定の距離を隔てて固定され、該電圧センサ部の側面のうち光が入出射される側面に前記導体に接続された第２の電極と前記センサ筐体に接続された第３の電極とが設けられ、該第２の電極と第３の電極は前記電圧センサ部内に入射光に平行な高周波電界を生じさせることを特徴とする光センサユニット。
- 請求項５に記載の光センサユニットにおいて、前記第２の電極および第３の電極は、光を透過する導電性の透明電極であることを特徴とする光センサユニット。
- 請求項１に記載の光センサユニットにおいて、前記第１の光ファイバおよび第２の光ファイバは、偏光面保持ファイバであることを特徴とする光センサユニット。
- レーザ光を出射する光源と、
該光源から出射されるレーザ光の偏光面を入力される高周波の磁界に応じて変化させその変化に応じて光強度が変化する光信号を生成する電流センサ部と、前記光源から出射されるレーザ光の偏光面を前記高周波の電界に応じて変化させその変化に応じて光強度が変化する光信号を生成する電圧センサ部とを含む光センサユニットと、
前記光センサユニットの電流センサ部および電圧センサ部で生成された光信号を電気信号に変換する受光器と、
該受光器から出力される電気信号を解析して前記高周波の高調波成分を算出するデータ処理装置とを含むことを特徴とする高調波測定装置。 - 請求項７に記載の高調波測定装置において、前記光センサユニットと前記光源は偏光面保持ファイバにより接続されていることを特徴とする高調波測定装置。
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