(57)【要約】【課題】高周波増幅回路内の素子の損傷を未然に防止すること。【解決手段】複数の入力側フェライト５１及び複数の出力側フェライト５２のうち、少なくともいずれか一つの温度を計測する温度計測部を設け、この温度計測部によって計測された温度が予め設定されている第１の閾値を超えた場合に、高周波電源を停止または出力低減させる高周波電源装置を提供する。【選択図】図３
2010114982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電力を出力する高周波電源と、
高周波増幅手段を有し、該高周波電源からの高周波電力を調整して出力する整合手段と
を備え、
前記高周波増幅手段は、互いに並列に接続される複数の増幅手段を備え、
前記増幅手段の各々は、
入力側フェライトと、
出力側フェライトと、
を備え、
複数の前記入力側フェライト及び複数の前記出力側フェライトのうち、少なくともいずれか一つの温度を計測する温度計測手段を設け、
前記温度計測手段によって計測された温度が予め設定されている第１の閾値を超えた場合に、前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させる高周波電源装置。
【請求項２】
前記温度計測手段は、各増幅器の入力側フェライトまたは出力側フェライトに対応して少なくとも１つ設けられており、
増幅手段間における温度差が予め設定されている第２の閾値を超えた場合に、前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させる請求項１に記載の高周波電源装置。
【請求項３】
高周波電力を出力する高周波電源と、該高周波電源からの高周波電力を調整して出力する整合手段とを備え、前記整合手段から出力された高周波電力を放電電極に設けられた各給電点に供給する高周波電源装置であって、
反射波の電力を計測する反射電力計測手段と、
前記反射電力計測手段によって計測された反射波の電力とその反射波が観測された時間とに基づいて、劣化評価値を算出する評価値算出手段と、
該評価値算出手段によって算出された劣化評価値が予め設定されている所定の閾値を超えた場合に、前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させる制御手段と
を具備する高周波電源装置。
【請求項４】
前記評価値算出手段は、前記反射電力計測手段によって計測された反射波の電力とその反射波が観測された時間とを乗算して求められる電力積算値を累積することにより前記劣化評価値を算出する請求項３に記載の高周波電源装置。
【請求項５】
前記評価値算出手段は、反射電力レベル毎に前記劣化評価値を算出し、
前記制御手段は、前記評価値算出手段によって算出される各反射電力レベルの劣化評価値と該反射電力レベルに対応付けられた閾値とを比較し、その比較結果に応じて前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させる請求項３または請求項４に記載の高周波電源装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の高周波電源装置を備える真空処理装置。
【請求項７】
高周波電力を出力する高周波電源と、高周波増幅手段を有し、該高周波電源からの高周波電力を調整して出力する整合手段とを備え、前記高周波増幅手段が、互いに並列に接続される複数の増幅手段を備え、前記増幅手段の各々が、入力側フェライトと、出力側フェライトとを備える高周波電源装置の出力制御方法であって、
各増幅器において、前記入力側フェライトまたは前記出力側フェライトの温度をそれぞれ計測し、
計測した温度が予め設定されている第１の閾値を超えた場合、または、前記増幅器間における温度差が予め設定されている第２の閾値を超えた場合に、前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させる高周波電源装置の出力制御方法。
【請求項８】
高周波電力を出力する高周波電源と、該高周波電源からの高周波電力を調整して出力する整合手段とを備え、前記整合手段から出力された高周波電力を放電電極に設けられた各給電点に供給する高周波電源装置の出力制御方法であって、
反射波の電力を計測し、
計測した反射波の電力とその反射波が観測された時間とを乗算して求められる電力積算値を累積することにより劣化評価値を算出し、
算出した劣化評価値が予め設定されている所定の閾値を超えた場合に、前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させる高周波電源装置の出力制御方法。
【請求項９】
前記劣化評価値を反射電力レベル毎に算出し、
各反射電力レベルの劣化評価値と該反射電力レベルに対応付けられた閾値とを比較し、その比較結果に応じて前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させる請求項８に記載の高周波電源装置の出力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電力を供給する高周波電源装置及びその出力制御方法に係り、例えば、プラズマを用いて基板に製膜処理等を行うプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置等の真空処理装置に適用される高周波電源装置及びその出力制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大面積（例えば、縦１ｍ以上、横１ｍ以上の大きさ）を有する基板に対して、シリコンなどの物質を製膜するのにプラズマ化学蒸着（Ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＣＶＤ）法を用いたプラズマＣＶＤ装置が使用されている。このプラズマＣＶＤ装置は、例えば、アモルファス太陽電池や微結晶太陽電池や液晶ディスプレイ用ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などに用いられる非晶質シリコン、微結晶シリコン、窒化シリコン等からなる膜の製膜処理などに使用されていて、エッチングによるチャンバや放電電極に付着した膜のクリーニング（セルフクリーニング）する機能を保有するものもある。
【０００３】
上述のプラズマＣＶＤ装置の放電電極としては、棒状の縦電極をほぼ平行に並べた放電電極が用いられることが多く、このような放電電極は超高周波数（例えば、３０ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下）の電源を用いて、大面積を有する基板に対して製膜を行う場合に適している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
上述した構成の放電電極においては、複数の放電電極を製膜処理する基板面に略平行になるように並べて構成されており、複数の各放電電極の給電点である上下方向の端部と高周波電源装置とが電気的に接続され、高周波電源装置から高周波電力が各放電電極に給電される。また、各放電電極の給電点の近傍には、放電電極に供給される高周波電力の位相を調整するための整合装置が設けられている。
【０００５】
このようなプラズマＣＶＤ装置においては、高周波電力が放電電極へ供給されるまでの供給ルートに、インピーダンス変化構造があり、また、製膜の進捗でプラズマのインピーダンスが時間的に変化することから、各整合装置は、各放電電極から高周波電源装置に戻る反射電力が最小となるように、放電電極に供給される高周波電力の位相を調整している。
【特許文献１】特開２００５−１５０２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、製膜の繰り返しによる膜付着の蓄積によるインピーダンスの変化や給電ルートの一部の熱破損等の影響により、負荷側である放電電極の給電点付近にインピーダンス変化が生じる場合がある。この場合、反射電力が急増して整合装置に内蔵されている高周波増幅回路の動作保証点を逸脱したインピーダンスで運用する事態が発生し、高周波増幅回路に使用されているスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ等）などが劣化・破損するおそれがあった。
【０００７】
給電部付近にインピーダンス変化が発生する場合、その影響は反射波の電力（以下「反射電力」という。）に顕著に現れ、反射電力が瞬時に変化する。したがって、例えば、反射電力の実測値が予め設定されている閾値を超えた場合に、高周波電源からの電力供給を停止することで、高周波増幅回路内の素子の破損を回避することが行われている。
しかしながら、反射電力が閾値を超えたことを検知して高周波電源を停止する従来の方法では、反射電力が急に増加した際には、この異常を検知してから高周波電力の供給を停止するまでに制御回路の自定数などによる制御時間がかかり、この間に高周波増幅回路内の素子が損傷してしまうおそれがあった。
上記反射電力が急に増加する事象は、特に４０ＭＨｚを超える高高周波で顕著になり、また出力が１ｋＷを越えるものでは反射電力量も大きくなるために、高周波増幅回路内の素子への負担は大きくなる。更には、反射電力が継続的に発生することにより、反射電力への素子の耐久力が低下する事象を新たに発見するに至り、反射電力が急に増加する前にその前兆を感知する適切な回避対策が望まれている。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、高周波増幅回路内の素子の損傷を未然に防止することのできる高周波電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、高周波電力を出力する高周波電源と、高周波増幅手段を有し、該高周波電源からの高周波電力を調整して出力する整合手段とを備え、前記高周波増幅手段は、互いに並列に接続される複数の増幅手段を備え、前記増幅手段の各々は、入力側フェライトと、出力側フェライトとを備え、複数の前記入力側フェライト及び複数の前記出力側フェライトのうち、少なくともいずれか一つの温度を計測する温度計測手段を設け、前記温度計測手段によって計測された温度が予め設定されている第１の閾値を超えた場合に、前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させる高周波電源装置を提供する。
【００１０】
発明者らが数々の試験を行った結果、高周波電力の供給中に大きな反射波が急激に発生することによって高周波増幅手段の素子が一気に破損される事象は少なく、断続的な反射波が繰り返し発生することで、過負荷状態が累積されることにより、高周波増幅手段の内部素子が劣化し、また、この内部素子の劣化に伴い、入力側フェライト及び出力側フェライトの温度が徐々に上昇することが判明した。断続的な反射波の繰り返し発生で過負荷状態が累積され、高周波増幅手段の内部素子が劣化すると、内部素子の高周波電力の反射波への耐久性が低下するため、好ましくない。本発明では、入力側フェライト及び出力側フェライトの少なくとも一つの温度を温度計測手段により計測し、この温度が予め設定されている所定の値を超えた場合に、高周波電源を停止または高周波電源の出力を低減させることとしている。このように、高周波増幅手段の内部素子の劣化等による影響が現れるフェライトの温度を直接的に計測するので、異常の発生を早い段階で検知することが可能となる。これにより、高周波増幅手段の内部素子の破損を未然に防ぐことができる。
高周波電力とは、特に、４０ＭＨｚ以上の高高周波電力をいう。
【００１１】
上記高周波電源装置において、高周波増幅手段は、互いに並列に接続される複数の増幅手段を備え、増幅手段の各々は、入力側フェライトと、出力側フェライトと、入力側フェライトと出力側フェライトとの間に設けられ、互いに直列に接続される複数のインピーダンス変換手段と、インピーダンス変換手段の間に設けられたスイッチング手段とを備えていてもよい。
【００１２】
また、上記高周波電源装置において、前記温度計測手段は、各増幅器の入力側フェライトまたは出力側フェライトに対応して少なくとも１つ設けられており、増幅手段間における温度差が予め設定されている第２の閾値を超えた場合に、前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させることとしてもよい。
【００１３】
高周波増幅手段が備えるスイッチング手段が破損する要因として、並列に接続された増幅器の特性のばらつきが挙げられる。例えば、特性が異なる増幅器が並列に接続された場合には、いずれかの増幅器に負荷が集中し、これにより該増幅器の内部素子が破損する事象が発生する。
このような場合を勘案して、各増幅手段に対応する入力側フェライトまたは出力側フェライトに温度計測手段を設け、この温度計測手段によって各増幅手段が備える入力側フェライトまたは出力側フェライトの温度を計測する。そして、計測した温度の差分を計算することにより、増幅手段間でのフェライトの温度差を得、この温度差が第２の閾値を超えていた場合に、増幅器間における負荷のバランスが保たれていないと判断し、高周波電源の出力を低減、または、高周波電源を停止させる。これにより、増幅器の特性のばらつきに起因する内部素子の破損等を未然に防止することが可能となる。
【００１４】
本発明は、高周波電力を出力する高周波電源と、該高周波電源からの高周波電力を調整して出力する整合手段とを備え、前記整合手段から出力された高周波電力を放電電極に設けられた各給電点に供給する高周波電源装置であって、反射波の電力を計測する反射電力計測手段と、前記反射電力計測手段によって計測された反射波の電力とその反射波が観測された時間とに基づいて、劣化評価値を算出する評価値算出手段と、該評価値算出手段によって算出された劣化評価値が予め設定されている所定の閾値を超えた場合に、前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させる制御手段とを具備する高周波電源装置を提供する。
【００１５】
発明者らが数々の試験を行った結果、高周波増幅回路内のスイッチング素子等の劣化に伴う反射波の増加現象が、反射波の大きさと反射波が観測された運転時間の積算値とに依存することが判明した。換言すると、膜の付着堆積や給電点の劣化等に起因する何らかの状況変化が進行し、反射波が増加するうちに、ある運転時間を経過すると何らかの状況変化が大きく進行することにより、反射波が急増し始めることが判明した。本発明では、このような反射波の様子を監視することによって、給電部の劣化と整合手段における変化を事前に予測する。具体的には、反射波の電力値及びその反射波が観測された時間に基づいて劣化評価値を算出し、この劣化評価値が予め設定されている所定の閾値を超えた場合に、前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させる。これにより、整合手段等における素子の劣化程度を予測することができ、素子の破損を未然に防止することが可能となる。
【００１６】
上記高周波電源装置において、前記評価値算出手段は、前記反射電力計測手段によって計測された反射波の電力とその反射波が観測された時間とを乗算して求められる電力積算値を累積することにより前記劣化評価値を算出することとしてもよい。
【００１７】
また、評価値算出手段は、反射電力レベルに応じた重み付け値を用いて前記劣化評価値を算出することとしてもよい。
また、制御手段は、劣化評価値だけでなく、入力側フェライトの温度又は／及び出力側フェライトの温度を加味して、内部素子の劣化度合いを予測し、この結果に基づいて高周波電源の運転停止または出力低減を制御することとしてもよい。
【００１８】
上記高周波電源装置において、前記評価値算出手段は、反射電力レベル毎に前記劣化評価値を算出し、前記制御手段は、前記評価値算出手段によって算出される各反射電力レベルの劣化評価値と該反射電力レベルに対応付けられた閾値とを比較し、その比較結果に応じて前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させることとしてもよい。
【００１９】
このように、反射電力レベル毎に劣化評価値を算出し、反射波の大きなものに対する許容できる運転時間は短く評価することで、評価精度を向上できる。反射電力レベル毎に劣化評価値と閾値とを比較することにより、高周波電源の出力制御を行うか否かを決定するので、反射波の電力レベルに応じた細やかな判断を行うことが可能となる。これにより、内部素子の破損をより確実に防止することが可能となる。
【００２０】
本発明は、上記いずれかの高周波電源装置を備える真空処理装置を提供する。
【００２１】
本発明は、高周波電力を出力する高周波電源と、高周波増幅手段を有し、該高周波電源からの高周波電力を調整して出力する整合手段とを備え、前記高周波増幅手段が、互いに並列に接続される複数の増幅手段を備え、前記増幅手段の各々が、入力側フェライトと、出力側フェライトとを備える高周波電源装置の出力制御方法であって、各増幅器において、前記入力側フェライトまたは前記出力側フェライトの温度をそれぞれ計測し、計測した温度が予め設定されている第１の閾値を超えた場合、または、前記増幅器間における温度差が予め設定されている第２の閾値を超えた場合に、前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させる高周波電源装置の出力制御方法を提供する。
【００２２】
本発明は、高周波電力を出力する高周波電源と、該高周波電源からの高周波電力を調整して出力する整合手段とを備え、前記整合手段から出力された高周波電力を放電電極に設けられた各給電点に供給する高周波電源装置の出力制御方法であって、反射波の電力を計測し、計測した反射波の電力とその反射波が観測された時間とを乗算して求められる電力積算値を累積することにより劣化評価値を算出し、算出した劣化評価値が予め設定されている所定の閾値を超えた場合に、前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させる高周波電源装置の出力制御方法を提供する。
【００２３】
上記高周波電源装置の出力制御方法において、前記劣化評価値を反射電力レベル毎に算出し、各反射電力レベルの劣化評価値と該反射電力レベルに対応付けられた閾値とを比較し、その比較結果に応じて前記高周波電源の出力を低減または前記高周波電源を停止させることとしてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、高周波増幅回路内の素子の損傷を未然に防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る高周波電源装置をプラズマＣＶＤ装置に適用したときの各実施形態について図を参照して説明する。ここで、本発明に係る高周波電源装置は、高周波（例えば、４０ＭＨｚ以上）の電力を電源として必要とする装置に広く適用されるものであり、その適用の一例として、プラズマを用いて基板に製膜処理等を行う真空処理装置が挙げられる。真空処理装置の一例としては、上記プラズマＣＶＤ装置のほか、例えば、ドライエッチング装置、スパッタリング装置、プラズマ表面改質装置等が挙げられる。
【００２６】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の高周波電源装置が適用されるプラズマＣＶＤ装置の構成の一部を示す部分斜視図、図２は、本実施形態に係る高周波電源装置の概略回路構成を示した図である。本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置は、例えば、８個の放電電極３（３ａ〜３ｈ）を備えている。図２に示すように、放電電極３ａ〜３ｈの一端部（上端部）に設けられた給電点ｃｈ１〜ｃｈ８は同軸給電部１２ａ〜１２ｈを経由して整合装置１３ａ〜１３ｈに接続している。また、放電電極３ａ〜３ｈの他端部（下端部）に設けられた給電点ｃｈ９〜ｃｈ１６は、同軸給電部１６ａ〜１６ｈを経由して整合装置１７ａ〜１７ｈに接続している。
【００２７】
本実施形態では、各放電電極の各給電点に対して１つの整合装置を設けているが、１つの整合装置に対応する放電電極数、給電点数については、特に限定されない。例えば、２つの給電点に対して１つの整合装置を設けることとしてもよい。また、放電電極数も８個に限定されず、設置数については適宜選択できるものとする。
また、例えば、図１及び図２に示すように、放電電極３ａ〜３ｈの一端部（上端部）に設けられた給電点ｃｈ１〜ｃｈ８のうち、給電点ｃｈ１〜ｃｈ４に対応する整合装置１３ａ〜１３ｄを１つのボックス１０ａ内に収納して管理することとしてもよい。本実施形態では、４つの整合装置を１つのボックス内に収納することとしているが、ボックス内に収納される整合装置の数は、任意に選択可能とされている。本実施形態においては、整合装置１３ｅ〜１３ｈをボックス１０ｂ内に、整合装置１７ａ〜１７ｄをボックス１０ｃ内に、整合装置１７ｅ〜１７ｈをボックス１０ｄ内に収納している。
【００２８】
図１に示されるように、放電電極３ａ〜３ｈの給電点ｃｈ１〜ｃｈ１６に対して、各４組を枠内に記載してあるが、各々は独立に制御される。放電電極３ａの給電点ｃｈ１側には、整合装置１３ａの他、同軸給電部１２ａ、熱媒体供給管１４ａ、および原料ガス配管１５が設けられ、また、給電点ｃｈ９側には、整合装置１７ａ、同軸給電部１６ａ、熱媒体供給管１８ａ、および原料ガス配管１９が設けられている。
【００２９】
同様に、放電電極３ｂ〜３ｈのそれぞれに対して、上端部及び下端部には、同軸給電部、および熱媒体供給管がそれぞれ設けられている。原料ガス配管１５、１９は、供給ガス量が均等になるように配分して放電電極３ａ〜３ｈへ供給し、各放電電極の内部で更に均等に分配されて各放電電極から吹き出すようになっている。
放電電極３ａ〜３ｈの周囲には防着板４があり、製膜雰囲気の限定を行っている。また放電電極３ａ〜３ｈを始めとする周囲各構成要素は、お互いの熱膨張差による構造変形が生じないように工夫して製膜室用扉６に支持されている。
【００３０】
図２に示すように、整合装置１３ａ〜１３ｄ及び整合装置１３ｅ〜１３ｈは高周波電源２０ａに接続し、整合装置１７ａ〜１７ｄ及び整合装置１７ｅ〜１７ｈは高周波電源２０ｂに接続している。高周波電源２０ａ，２０ｂは、設定器２１、位相変調器２２に接続している。
高周波電源２０ａ，２０ｂは、高周波電力、例えばＶＨＦ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：３０ＭＨｚから３００ＭＨｚ）の周波数帯域の電力、より好ましくは４０ＭＨｚから１００ＭＨｚ程度の周波数を有する電力を供給するものである。また、高周波電源２０ａ，２０ｂは、供給する高周波電力の周波数を変動可能に、例えば、６０ＭＨｚの高周波電源においては、周波数を５８．５ＭＨｚから５９．９ＭＨｚ、または、６０．１ＭＨｚから６１．５ＭＨｚのように変動可能に構成されている。
整合装置１３ａは、高周波増幅回路３０ａ、方向性結合部３１ａ、整合器３２ａ、及び監視装置３３ａを備えている。また、整合装置１３ｂ〜１３ｈ、１７ａ〜１７ｈの各々についても同様の構成を備えている。
【００３１】
このような構成を備える高周波電源装置においては、設定器２１及び位相変調器２２から位相及び電圧レベル等の各種指令値が高周波電源２０ａ，２０ｂに与えられるとともに、各整合装置１３ａ〜１３ｈ、１７ａ〜１７ｈから実パワー等の検出値が入力される。
高周波電源２０ａ，２０ｂは、これらの入力情報に基づいて所定の出力レベルの高周波電力を生成し、この高周波電力を各整合装置１３ａ〜１３ｈ、１７ａ〜１７ｈに供給する。整合装置１３ａ〜１３ｈ、１７ａ〜１７ｈの各々は、反射電力等に応じて高周波電力の出力レベル、位相等を調整し、調整後の高周波電力を対応する供給点に供給する。この結果、整合装置１３ａ〜１３ｄからは高周波電力が供給点ｃｈ１〜ｃｈ４に、整合装置１３ｅ〜１３ｈからは高周波電力が供給点ｃｈ５〜ｃｈ８に、整合装置１７ａ〜１７ｄからは高周波電力が供給点ｃｈ９〜ｃｈ１２に、整合装置１７ｅ〜１７ｈからは高周波電力が供給点ｃｈ１３〜ｃｈ１６に供給される。このとき供給される電力は、例えば、１チャネル当たり１．０ｋｗ以上である。
【００３２】
図３は、整合装置１３ａ〜１３ｈ、１７ａ〜１７ｈが備える高周波増幅回路３０ａ〜３０ｈの概略構成を示した図である。ここでは、整合装置１３ａが備える高周波増幅回路３０ａの構成を代表に取り上げて詳細を説明するが、各整合装置１３ｂ〜１３ｄ、１７ａ〜１７ｈにおいても同様の構成及び機能を有する高周波増幅回路を備えている。
【００３３】
図３に示されるように、高周波増幅回路３０ａは、互いに並列に接続された２つの増幅部４１ａ，４１ｂを備えている。
増幅部４１ａ，４１ｂは、それぞれ、入力側フェライト５１、出力側フェライト５２、入力側フェライト５１と出力側フェライト５２との間に設けられるとともに、互いに直列に接続される２つのインピーダンス変換回路５３，５４、及びインピーダンス変換部５３，５４の間に設けられたスイッチング回路５５を備えている。スイッチング回路５５は、例えば、直列に接続された２つのＦＥＴを含む回路により構成されている。
また、いずれかの出力側フェライト５２には、温度センサ（図示略）が設けられており、温度センサの検出値が監視装置３３ａ（図２参照）に供給されるようになっている。温度センサは、熱容量の小さい熱電対が望ましく、例えば、φ１ｍｍ程度のシース型熱電対などをポリイミドテープなどで絶縁しながら取り付けることが一例として挙げられる。
【００３４】
このような高周波増幅回路３０ａにおいては、高周波電源２０ａから供給された高周波電力は、入力端子ＲＦ Ｉｎから入力され、各増幅部４１ａ，４１ｂに供給される。各増幅部４１ａ，４１ｂでは、高周波電力が入力側フェライト５１を介してインピーダンス変換回路５３に供給され、その後、スイッチング回路５５を介してインピーダンス変換回路５４に供給される。インピーダンス変換回路５４によって処理された高周波電力は、出力側フェライト５２を介して高周波増幅回路３０ａの出力端子ＲＦ Ｏｕｔから後段に設けられた方向性結合部３１ａ（図２参照）に出力される。
また、出力側フェライト５２の温度が温度センサにより逐次検出され、この検出値が監視装置に出力される。
【００３５】
監視装置３３ａ（図２参照）は、予め設定されている第１の閾値と温度センサの検出値とを比較し、温度センサの検出値が第１の閾値を越えた場合に、高周波電源２０ａに対して運転停止信号または出力レベル低減信号を出力するとともに、異常発生の兆候を捕らえた旨を報知する。報知の手段としては、表示画面等にエラーメッセージを表示する、ブザー等を発する等の種々の公知の方法を採用することができる。
【００３６】
以上説明してきたように、本実施形態に係る高周波電源装置によれば、出力側フェライト５２の温度を計測する温度センサを設け、この温度センサの検出値が第１の閾値を超えた場合に、高周波電源に対して運転停止信号または出力レベル低減信号を出力するとともに、異常の兆候を検知した旨を報知するので、整合装置１３ａ〜１３ｈ、１７ａ〜１７ｈに内蔵される高周波増幅回路の内部素子（例えば、スイッチング回路を構成するＦＥＴなど）の破損を未然に防ぐことが可能となる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、出力側フェライト５２の温度を計測することとしていたが、これに代えて、入力側フェライト５１の温度を計測することとしてもよい。また、入力側フェライト５１及び出力側フェライト５２の両方の温度を計測し、監視装置３３ａがこれらの温度に基づいて異常発生の兆候を捕らえることとしてもよい。
また、上記第１の閾値は、事前に試験運転を行い、そのときのフェライトの温度と内部素子の劣化度合いとに基づいて適切な値を決定すればよい。例えば、通常は４０℃程度であるが、異常が発生することにより４０℃から１５０℃まで徐々に温度が上昇するような場合には、通常の作動温度である４０℃に任意に決定されるオフセット量（例えば、２０℃）を加算した値を閾値として用いればよい。
【００３８】
また、例えば、温度によって段階をつけてもよい。例えば、４０℃程度でエラーメッセージの提示、５０℃程度で高周波電源の出力レベルの低減、６０℃程度で高周波電源の運転停止等を行うこととしてもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、各整合装置に対して監視装置３３ａがそれぞれ設けられた場合について述べたが、監視装置３３ａは、複数個の整合装置に対して１つ設けられていてもよい。また、全ての整合装置１３ａ〜１３ｈ，１７ａ〜１７ｈに対応して１つの監視装置を設け、全ての整合装置１３ａ〜１３ｈ，１７ａ〜１７ｈの状況を１つの整合装置によって一元管理することとしてもよい。
【００４０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る高周波電源装置は、各増幅器４１ａ，４１ｂが備える出力側フェライト５２に対して温度センサをそれぞれ設け、この温度センサによって各増幅器４１ａ，４１ｂのそれぞれの出力側フェライト５２の温度を計測する点で上述した第１の実施形態に係る高周波電源装置と異なる。
ここでは、整合装置１３ａにおける高周波増幅回路３０ａ及び監視回路３３ａの作動について説明する。なお、他の整合装置１３ｂ〜１３ｈ、１７ａ〜１７ｈが備える高周波増幅回路及び監視回路についても同様の構成および機能を備えている。
【００４１】
高周波増幅回路３０ａにおいて、各温度センサによって計測された各増幅器４１ａ，４１ｂの出力側フェライト５２の温度は、監視装置に出力される。監視装置は、入力された温度のうち、予め設定されている第１の閾値を超えているものがあるか否かを判定し、第１の閾値を超えている温度が合った場合に、高周波電源２０ａに対して運転停止信号または出力レベル低減信号を出力するとともに、異常発生の兆候を捕らえた旨を報知する。なお、この機能については、上述した第１の実施形態と同じである。
【００４２】
更に、監視装置３３ａは、各温度センサから通知された温度の差分を求める。これにより、増幅器４１ａの出力側フェライト５２の温度と増幅器４１ｂの出力側フェライト５２の温度の差分が算出される。続いて、監視装置は、この温度差が予め設定されている第２の閾値を超えているか否かを判定し、温度差が第２の閾値を超えていた場合に、高周波電源２０ａに対して運転停止信号または出力レベル低減信号を出力するとともに、異常発生の兆候を捕らえた旨を報知する。
【００４３】
以上説明してきたように、本実施形態に係る高周波電源装置によれば、各増幅器４１ａ，４１ｂに対応して温度センサをそれぞれ設け、この温度センサによって各増幅器４１ａ，４１ｂが備える出力側フェライト５２の温度を計測する。そして、計測した温度の差分を計算することにより、増幅器間での出力側フェライト５２の温度差を得、この温度差が第２の閾値を超えていた場合に、増幅器間における負荷のバランスが保たれていないと判断し、高周波電源の運転を停止または出力を低減させる。このように、２つの指標に基づいて異常の兆候を察知するので、各温度センサの周囲雰囲気の環境温度の変化の影響を受けることなく、高周波増幅回路の内部素子の破損等をより確実に防止することが可能となる。
【００４４】
なお、上記実施形態では、出力側フェライト５２の温度を計測することとしていたが、これに代えて、入力側フェライト５１の温度を計測することとしてもよい。また、入力側フェライト５１及び出力側フェライト５２の両方の温度を計測し、監視装置がこれらの温度に基づいてそれぞれの温度差を算出し、これらの温度差に基づいて異常発生の兆候を捕らえることとしてもよい。
【００４５】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
本実施形態に係る高周波電源装置は、上述した第１または第２の実施形態のように温度に基づいて異常を検知するのではなく、反射波の電力に基づいて異常発生の兆候を検知する。具体的には、図１に示した各給電点ｃｈ１〜ｃｈ１６に反射波の電力を計測する反射電力計測部をそれぞれ設け、各整合装置１３ａ〜１３ｈ、１７ａ〜１７ｈの監視装置が、それぞれ対応する反射電力計測部によって検出された反射波の電力レベル等に基づいて異常発生の兆候を検知する。
以下、整合装置１３ａにおける監視回路３３ａについて説明する。なお、他の整合装置１３ｂ〜１３ｈ、１７ａ〜１７ｈが備える監視回路についても同様の構成および機能を備えている。
【００４６】
図４に示すように、整合装置１３ａの監視装置３３ａは、反射電力計測部によって計測された反射波の電力とその反射波が観測された時間とに基づいて劣化評価値を算出する評価値算出部（評価値算出手段）６１と、評価値算出部６１によって算出された電力積算値が予め設定されている所定の閾値を超えた場合に、高周波電源２０ａを停止または出力を低減させる制御部（制御手段）６２とを備えている。
【００４７】
このような構成において、例えば、反射電力計側部によって計測された給電点ｃｈ１における反射電力値は、整合装置１３ａの監視装置３３ａの評価値算出部６１に入力される。評価値算出部６１では、給電点毎に、反射電力計測部によって計測された反射波の電力とその電力の反射波が観測された時間とに基づいて劣化評価値が算出される。劣化評価値は、例えば、以下の（１）式に示されるように、反射波の電力とその電力の反射波が観測された時間とを乗算した値を積算することにより算出される。
【００４８】
劣化評価値＝Σ{（反射波の電力）×（該反射波の観測時間）}      （１）
【００４９】
評価値算出部６１によって算出された各劣化評価値は、制御部６２に出力される。制御部６２では、各劣化評価値が予め設定されている閾値を超えているか否かが判定され、閾値を超えている劣化評価値があった場合に、高周波電源を停止または出力を低減させる信号が高周波電源に対して出力される。
【００５０】
以上述べてきたように、本実施形態に係る高周波電源装置によれば、反射波の電力値及び該反射波の観測時間に基づいて劣化評価値が算出され、この劣化評価値に基づいて異常の発生が判断される。これにより、素子の破損等を未然に防止することが可能となる。
なお、上記閾値については、事前に試験運転を行い、そのときの劣化評価値と整合装置内の素子の劣化度合いとに基づいて適切な値を決定すればよい。
【００５１】
また、評価値算出部６１は、反射電力レベルに応じた重み付け値を保有していてもよく、このような重み付け値を用いて劣化評価値を算出することとしてもよい。例えば、以下の（２）式に示すように、電力値が大きい場合には素子を劣化させる可能性も高くなることから、電力値の大きさに応じた重み付け係数αを更に乗算することにより、劣化評価値を算出することとしてもよい。
【００５２】
劣化評価値＝Σ{（反射波の電力）×（該反射波の観測時間）×α}      （２）
なお、αは、反射波の電力レベルに応じて変更される重み付け係数である。
【００５３】
また、監視装置は、劣化評価値だけでなく、上述した第１または第２の実施形態に係る入力側フェライト５１または／及び出力側フェライト５２の温度を加味して、高周波増幅回路の内部素子の劣化度合いを予測することとしてもよい。
このように、温度と劣化評価値との両方を用いて異常の発生の兆候を検知することにより、異常発生の兆候をより確実に検知することが可能となり、高周波増幅回路の素子の破損を未然に防止することができる。
【００５４】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
本実施形態に係る高周波電源装置では、反射波の電力レベルを複数のランクに区分けし、区分けした反射電力レベル毎に上記劣化評価値を算出して素子の劣化度合いを評価する点で上述した第３の実施形態に係る高周波電源装置と異なる。
【００５５】
具体的には、評価値算出部６１は、反射波の電力強度に応じて区分けされた反射電力レベル毎に劣化評価値を算出し、算出した劣化評価値を反射電力レベルに対応付けて制御部６２に出力する。制御部６２は、反射電力レベル毎に閾値を保有しており、評価値算出部６１から通知された劣化評価値がその反射電力レベルに対応する閾値を超えているか否かを判定する。この結果、超えていた場合には、高周波電源に対して運転停止または出力レベルの低減指令を出力する。
【００５６】
図５に、反射電力レベル毎に設定された閾値と実際の劣化評価値の関係の一例を示す。反射電力レベル毎の閾値は白四角のバーで、実際の反射波積算値を各バー内におけるハッチング状態で示している。図５に示されるように、反射電力レベルが高い程、閾値が低く設定されている。これは、反射電力レベルが高いほど、内部素子に及ぼす影響が大きいからである。
【００５７】
以上説明してきたように、本実施形態に係る高周波電源装置によれば、反射電力レベル毎に反射波の電力及び該反射波の観測時間を求め、これらの値に基づいて劣化評価値を反射電力レベル毎に算出し、反射電力レベル毎に劣化評価値が所定値を超えているか否かを判断して、高周波電源の出力制御を行うか否かを決定する。これにより、反射波の電力レベルに応じた細やかな判断を行うことが可能となるとともに、信頼性を向上することができる。
【００５８】
なお、本実施形態において、現在の各反射電力レベルにおける劣化評価値と閾値との関係をディスプレイ等に表示し、現在における高周波電源装置の運転状況を管理者等に通知することとしてもよい。例えば、図５に示すようなグラフ、つまり、各反射電力レベルにおける劣化評価値を棒グラフで表すことで、閾値に対する現時点での劣化評価値を管理者等に通知することとしてもよい。
このように、現在の状況を管理者等に通知することで、あとどのくらいの期間で異常が発生する可能性が高いのかを管理者等に事前に把握させることが可能となり、事前に保全メンテナンスを実施することで装置の稼働率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の高周波電源装置が適用されるプラズマＣＶＤ装置の構成の一部を示す部分斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る高周波電源装置の概略回路構成を示した図である。
【図３】各整合装置が備える高周波増幅回路の概略構成を示した図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る高周波電源装置における監視装置の機能を展開して示した機能ブロック図である。
【図５】反射電力レベル毎に設定された閾値と実際の劣化評価値の関係の一例を示す。
【符号の説明】
【００６０】
３ａ〜３ｈ  放電電極
１２ａ〜１２ｈ，１６ａ〜１６ｈ  同軸給電部
１３ａ〜１３ｈ，１７ａ〜１７ｈ  整合装置
２０ａ，２０ｂ  高周波電源
３０ａ  高周波増幅回路
３１ａ  方向性結合部
３２ａ  整合器
３３ａ  監視装置
４１ａ，４１ｂ  増幅部
５１  入力側フェライト
５２  出力側フェライト
５３，５４  インピーダンス変換回路
５５  スイッチング回路
６１  評価値算出部
６２  制御部
ｃｈ１〜ｃｈ１６  給電点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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