(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を発生させるマグネトロンと、前記マグネトロンのフィラメントとアノードとの間に電力を供給するアノード電源と、前記マグネトロンのフィラメントに電力を供給するフィラメント電源と、前記フィラメントとアノードとの間に流れるアノード電流により所望のマイクロ波出力を得るためのマイクロ波出力設定器とを具備したマイクロ波発生装置において、
前記フィラメント電源の出力により所望のフィラメント入力を得るためのフィラメント入力設定器と、
マイクロ波の出力状態を検出するマイクロ波出力状態検出器と、
前記マイクロ波出力状態検出器の出力から、マイクロ波出力が安定状態であるか否かを判定するマイクロ波出力状態判定部と、
予め定められたマイクロ波出力とフィラメント入力との関係から、任意のマイクロ波出力値に対応したフィラメント入力値を規定値として記憶するフィラメント入力規定値記憶部と、
前記フィラメント入力設定器に設定されたフィラメント入力設定値を低下させるフィラメント入力設定値変更部と、
前記規定値をフィラメント入力設定器に設定し、かつ前記規定値を選定したときのマイクロ波出力値をマイクロ波出力設定器に設定した状態で、前記フィラメント入力設定値をフィラメント入力設定値変更部により下げて行き、前記マイクロ波出力状態判定部によりマイクロ波出力が不安定状態になったと判定されたときに、マイクロ波出力が安定状態であると判定されているときに得られた最小の前記フィラメント入力設定値を記憶するフィラメント入力設定値記憶部と、
前記フィラメント入力設定値記憶部に記憶された設定記憶値と前記フィラメント入力規定値記憶部に記憶された規定記憶値とのフィラメント入力差を算出するフィラメント入力演算部とを有し、前記フィラメント入力差をフィラメントの寿命の判断材料とするフィラメント寿命診断回路とを設けたマイクロ波発生装置。
【請求項２】
マイクロ波を発生させるマグネトロンと、前記マグネトロンのフィラメントとアノードとの間に電力を供給するアノード電源と、前記マグネトロンのフィラメントに電力を供給するフィラメント電源と、前記フィラメントとアノードとの間に流れるアノード電流により所望のマイクロ波出力を得るためのマイクロ波出力設定器とを具備したマイクロ波発生装置において、
前記フィラメント電源の出力により所望のフィラメント入力を得るためのフィラメント入力設定器と、
マイクロ波の出力を検出するマイクロ波出力検出器と、
前記マイクロ波出力検出器の出力から、マイクロ波出力の変化率が零であるか否かを判定するマイクロ波出力変化判定部と、
任意のマイクロ波出力値を規定値として記憶するマイクロ波出力規定値記憶部と、
前記マイクロ波出力設定器に設定されたマイクロ波出力設定値を上昇させるマイクロ波出力設定値変更部と、
前記規定値をマイクロ波出力設定器に設定し、かつ予め定められたマイクロ波出力とフィラメント入力との関係から、前記規定値に対応したフィラメント入力値をフィラメント入力設定器に設定した状態で、前記マイクロ波出力設定値をマイクロ波出力設定値変更部により上げて行き、前記マイクロ波出力変化判定部によりマイクロ波出力の変化率が零になったと判定されたときに、マイクロ波出力の変化率が零でないと判定されているときに得られた最大の前記マイクロ波出力設定値を記憶するマイクロ波出力設定値記憶部と、
前記マイクロ波出力設定値記憶部に記憶された設定記憶値と前記マイクロ波出力規定値記憶部に記憶された規定記憶値とのマイクロ波出力差を算出するマイクロ波出力演算部とを有し、前記マイクロ波出力差をフィラメントの寿命の判断材料とするフィラメント寿命診断回路とを設けたマイクロ波発生装置。
【請求項３】
前記フィラメント寿命診断回路は、予め定めたマグネトロンの交換時期限界値を設定する交換時期設定部と、
前記演算部による算出値と交換時期設定部に設定された限界値とを比較する比較部と、
前記算出値が限界値と等しいとき及び前記算出値が限界値より小さいときに、マグネトロンの交換指示を行う警報表示部とをさらに備えた請求項１または２に記載のマイクロ波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネトロンのフィラメント寿命診断回路を設けたマイクロ波発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜を形成する装置の１つであるＣＶＤ装置、また半導体製造装置用エッチング装置などのプラズマ処理装置にマイクロ波によるプラズマを利用したものがある。これらの装置には、マイクロ波を発生させるためのマグネトロンと、そのフィラメントとアノードとの間に電力を供給するアノード電源と、フィラメントに電力を供給するフィラメント電源とから構成されるマイクロ波発生装置が設けられている。
【０００３】
マイクロ波発生装置に取り付けられたマグネトロンは消耗品であるため、寿命が近づけばマイクロ波出力が不安定になったり、低下したりして、最終的に出力が停止して寿命に至る。特に、ウエハを処理するプラズマ処理装置では、安定したマイクロ波出力が要求されるため、出力が不安定になる以前にマグネトロンを交換する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マグネトロンの交換は、マグネトロンの製造メーカが推奨する累積フィラメント点灯時間経過時に行っているために、寿命に至っていないマグネトロンを廃棄することになり、ランニングコストの上昇を招くという問題があった。また、ユーザ側では、ランニングコストの上昇を抑えるために、メーカ推奨時間以上に点灯させることがあり、この場合、マグネトロンの交換は、マグネトロンの寿命がわからないままマイクロ波出力が低下してから行っているために、プラズマプロセスが途中から不安定になり、ウエハが処理されずに終了するという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、マグネトロンのフィラメント寿命判定ができると共に、マグネトロンの交換時期を延長させ、かつ交換指示を行うマイクロ波発生装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マイクロ波を発生させるマグネトロンと、マグネトロンのフィラメントとアノードとの間に電力を供給するアノード電源と、マグネトロンのフィラメントに電力を供給するフィラメント電源と、フィラメントとアノードとの間に流れるアノード電流により所望のマイクロ波出力を得るためのマイクロ波出力設定器とを具備したマイクロ波発生装置に係わるものである。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、マイクロ波の出力状態を検出するマイクロ波出力状態検出器と、マイクロ波出力状態検出器の出力から、マイクロ波出力が安定状態であるか否かを判定するマイクロ波出力状態判定部と、予め定められたマイクロ波出力とフィラメント入力との関係から、任意のマイクロ波出力値に対応したフィラメント入力値を規定値として記憶するフィラメント入力規定値記憶部と、フィラメント入力設定器に設定されたフィラメント入力設定値を低下させるフィラメント入力設定値変更部と、規定値をフィラメント入力設定器に設定し、かつ規定値を選定したときのマイクロ波出力値をマイクロ波出力設定器に設定した状態で、フィラメント入力設定値をフィラメント入力設定値変更部により下げて行き、マイクロ波出力状態判定部によりマイクロ波出力が不安定状態になったと判定されたときに、マイクロ波出力が安定状態であると判定されているときに得られた最小のフィラメント入力設定値を記憶するフィラメント入力設定値記憶部と、フィラメント入力設定値記憶部に記憶された設定記憶値とフィラメント入力規定値記憶部に記憶された規定記憶値とのフィラメント入力差を算出するフィラメント入力演算部とを有し、フィラメント入力差をフィラメントの寿命の判断材料とするフィラメント寿命診断回路とを設けたものである。
【０００８】
マグネトロンの多くは、フィラメントから放出される熱電子の量が次第に減少し、これに伴ってマイクロ波出力も低下し、寿命に至る。フィラメントから放出できる熱電子の総量は、フィラメント表面の状態に依存しており、長時間フィラメントを点灯すると、フィラメント表面の劣化が進み、充分な熱電子が放出できなくなる。逆に、フィラメント点灯時間の短いものは、フィラメント表面の劣化が少ないので、熱電子が充分に放出できる。また、熱電子の放出可能量は、フィラメントの表面状態が同じであれば、フィラメント入力量にも依存している。
【０００９】
ところでマグネトロンは、フィラメント表面の劣化が進んでいなければ、定格よりも低いフィラメント入力でもアノード電流を流すのに充分な熱電子が放出され、安定したマイクロ波出力を発生させることが可能であるが、フィラメント入力が低すぎると、マイクロ波出力が不安定となる。また、フィラメント表面の劣化が進んでいれば、定格よりも低いフィラメント入力では熱電子の量が不足し、安定したマイクロ波出力が発生しなくなるが、フィラメント入力を高くすれば、安定したマイクロ波出力を発生させることができる。
【００１０】
したがって、点検時点でマイクロ波が不安定状態となる寸前のフィラメント入力設定値がフィラメント入力設定値記憶部に記憶された設定記憶値と、フィラメント入力規定値記憶部に記憶された規定記憶値とのフィラメント入力差を点検毎に算出する。この差が大きいほどフィラメント表面の劣化が進んでいないことになり、また差が小さいほどフィラメント表面の劣化が進んでいることになるので、この差からフィラメントの寿命に余力があるか否かの判定ができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、マイクロ波の出力を検出するマイクロ波出力検出器と、マイクロ波出力検出器の出力から、マイクロ波出力の変化率が零であるか否かを判定するマイクロ波出力変化判定部と、任意のマイクロ波出力値を規定値として記憶するマイクロ波出力規定値記憶部と、マイクロ波出力設定器に設定されたマイクロ波出力設定値を上昇させるマイクロ波出力設定値変更部と、規定値をマイクロ波出力設定器に設定し、かつ予め定められたマイクロ波出力とフィラメント入力との関係から、規定値に対応したフィラメント入力値をフィラメント入力設定器に設定した状態で、マイクロ波出力設定値をマイクロ波出力設定値変更部により上げて行き、マイクロ波出力変化判定部によりマイクロ波出力の変化率が零になったと判定されたときに、マイクロ波出力の変化率が零でないと判定されているときに得られた最大のマイクロ波出力設定値を記憶するマイクロ波出力設定値記憶部と、マイクロ波出力設定値記憶部に記憶された設定記憶値とマイクロ波出力規定値記憶部に記憶された規定記憶値とのマイクロ波出力差を算出するマイクロ波出力演算部とを有し、マイクロ波出力差をフィラメントの寿命の判断材料とするフィラメント寿命診断回路とを設けたものである。
【００１２】
アノード電流の電流量と熱電子の量は比例関係にあることから、フィラメント表面の劣化が進んでいなければ、多くのアノード電流を流すのに充分な熱電子が放出されているので、大きなマイクロ波出力を発生させることが可能である。また、フィラメント表面の劣化が進んでいれば、多くのアノード電流を流すのには熱電子の量が不足しているので、劣化が進んでいないときに比べて、小さいマイクロ波出力しか発生しなくなる。
【００１３】
したがって、点検時点で最大限のマイクロ波出力を発生させるマイクロ波出力設定値がマイクロ波出力設定値記憶部に記憶された設定記憶値と、マイクロ波出力規定値記憶部に記憶された規定記憶値とのマイクロ波出力差を点検毎に算出する。この差が大きいほどフィラメント表面の劣化が進んでいないことになり、また差が小さいほどフィラメント表面の劣化が進んでいることになるので、この差からフィラメントの寿命に余力があるか否かの判定ができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、フィラメント寿命診断回路は、予め定めたマグネトロンの交換時期限界値を設定する交換時期設定部と、演算部による算出値と交換時期設定部に設定された限界値とを比較する比較部と、算出値が限界値と等しいとき及び算出値が限界値より小さいときに、マグネトロンの交換指示を行う警報表示部とをさらに備えたものである。
【００１５】
点検時に算出されたフィラメント入力差またはマイクロ波出力差をマグネトロンの交換時期限界値と比較する。この入力差または出力差の方が小さければ、フィラメントが寿命に達するまでの点検段階でマグネトロンを交換することができる。また、入力差または出力差の方が大きければ、これらの差の値からマグネトロンの交換時期限界値を差し引いた値を点検時点で表示させることもでき、この場合、この値が小さければ、交換時期が近づいていることを示している。このマグネトロンの交換時期限界値を小さくすれば、交換時期をフィラメントの寿命切れ寸前まで延長させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明に係るマイクロ波発生装置の第１の実施形態を示すブロック図である。同図において、１はマイクロ波を発生させるマグネトロン、２はマグネトロン１のフィラメントとアノードとの間に電力を供給するアノード電源、３はマグネトロン１のフィラメントに電力を供給するフィラメント電源である。４はマグネトロン１のフィラメントとアノードとの間に流れるアノード電流により所望のマイクロ波出力を得るためのマイクロ波出力設定器、５はフィラメント電源３の出力により所望のフィラメント入力、例えばフィラメント電圧、フィラメント電流またはフィラメント電力を得るためのフィラメント入力設定器、６はマイクロ波の出力状態を検出するマイクロ波出力状態検出器、７はフィラメントの寿命の判定及びマグネトロンの交換指示を行うフィラメント寿命診断回路である。
【００１７】
フィラメント寿命診断回路７は、マイクロ波出力状態検出器６の出力を入力して、マイクロ波出力が安定状態であるか否かを判定するマイクロ波出力状態判定部７ａと、任意のマイクロ波出力値に対応したフィラメント入力値を規定値として記憶するフィラメント入力規定値記憶部７ｂと、フィラメント入力設定器５に設定されたフィラメント入力設定値を低下させるフィラメント入力設定値変更部７ｃとを有している。また、マイクロ波出力状態判定部７ａによりマイクロ波出力が不安定状態になったと判定されたときに、マイクロ波出力が安定状態であると判定されているときに得られた最小のフィラメント入力設定値を記憶するフィラメント入力設定値記憶部７ｄと、フィラメント入力設定値記憶部７ｄに記憶された設定記憶値とフィラメント入力規定値記憶部７ｂに記憶された規定記憶値とのフィラメント入力差を算出するフィラメント入力演算部７ｅとを有している。さらに、マグネトロン１の交換時期限界値を設定する交換時期設定部７ｆと、フィラメント入力演算部７ｅによる算出値と交換時期設定部７ｆに設定された交換時期限界値とを比較する比較部７ｇと、比較部７ｇの結果に基づいてマグネトロン１の交換指示の警報または表示を行う警報表示部７ｈとを有している。
【００１８】
フィラメント寿命診断回路７には、フィラメント入力設定器５の出力とマイクロ波出力状態検出器６の出力とが入力されている。このマイクロ波出力状態検出器６は、図示しない例えば方向性結合器に接続されたマイクロ波電力計または検波回路の出力から脈流分を取り出すように構成されており、方向性結合器がマイクロ波発生装置と負荷との間を連結する導波管に設けられている。このようにマイクロ波出力状態検出器６は、マイクロ波の出力状態が不安定である場合、マイクロ波出力に脈流が重畳するので、その脈流が検出され、また安定している場合、マイクロ波出力に脈流が現れないので、脈流が検出されない。
【００１９】
上記のように構成されたマイクロ波発生装置においては、点検時に、まずマグネトロンの種類毎に定められたマイクロ波出力に対するフィラメント入力の低減を表した曲線に基づき、任意のマイクロ波出力値に対応したフィラメント入力値をフィラメント入力規定値ＦR とし、この規定値ＦR をフィラメント入力設定器５に設定する。つぎに、上記の規定値ＦR を選定したときのマイクロ波出力値をマイクロ波出力設定器４に設定し、これらの設定器５，４による設定値をそれぞれフィラメント電源３及びアノード電源２に入力することによりマイクロ波を発生させる。
【００２０】
ここで、マイクロ波出力状態判定部７ａによりマイクロ波出力が不安定状態であると判定されるまで、フィラメント入力規定値ＦR を設定したフィラメント入力設定値Ｆ＝ＦR を、フィラメント入力設定値変更部７ｃにプログラムされた設定値低下パターンに基づいて下げて行く。その結果、マイクロ波出力が不安定状態になったと判定されたときに、マイクロ波出力が安定状態であると判定されているときに得られた最小のフィラメント入力設定値Ｆ＝Ｆ1 が設定記憶値としてフィラメント入力設定値記憶部７ｄに記憶され、記憶された設定記憶値Ｆ1 とフィラメント入力規定値記憶部７ｂに記憶されていた規定記憶値ＦR とのフィラメント入力差ＦX ＝ＦR −Ｆ1 をフィラメント入力演算部７ｅにより算出する。
【００２１】
次回の点検時におけるマイクロ波出力設定値は、前回点検時と同じ設定値にすると共に、フィラメント入力設定値Ｆを前回点検時と同じ規定値ＦR から下げて行き、マイクロ波出力が不安定状態になったと判定されたときに、マイクロ波出力が安定状態であると判定されているときに得られた最小のフィラメント入力設定値Ｆ＝Ｆ2 が記憶され、記憶された設定記憶値Ｆ2 と規定記憶値ＦR とのフィラメント入力差ＦX ＝ＦR −Ｆ2 を算出する。
【００２２】
上記のフィラメント入力差ＦX を算出すると、初期のマグネトロンでは、フィラメントが劣化していないので、そのときの設定記憶値Ｆ0 が最小となり、フィラメント入力差ＦX は最大となる。また、点検時のマグネトロンでは、使用によるフィラメントが劣化しているので、Ｆ0 ＜Ｆ1 ＜Ｆ2 となり、差ＦX は次第に小さくなり、最終的にこの差がなくなる。すなわち、差がないということは、フィラメントが寿命であることを意味している。したがって、この差を算出すれば、その差をフィラメントの寿命の余力と判定することができる。
【００２３】
また、フィラメント入力差ＦX とマグネトロンの交換時期限界値ＦS との大小を比較することにより、ＦX の方が小さいとき、またＦX がＦS と等しいときには、マグネトロンを交換しなければならないことを警報または表示させることができる。
【００２４】
交換時期限界値ＦS は上記のフィラメント入力差ＦX に基づいて決定される。ところで、マグネトロンの製造メーカでは、マグネトロンの使用条件に拘らず、累積２０００時間のフィラメント点灯を以て交換することを推奨しており、本発明では、マグネトロンの交換時期を２０００時間以上に延長させる必要がある。そこで、ＦS の値の目安として２０００時間経過後のＦX を算出するが、同じ種類のマグネトロンであっても、使用条件例えばマイクロ波出力を大きくして使用する場合と小さくして使用する場合とでは、フィラメントの劣化度が異なるので、長時間経過後の同時期に算出した上記のＦX に差が生じる。したがって、限界値ＦS は使用状態が一番厳しい条件の下で予め実験を行ない、２０００時間経過後のＦX よりも小さく、かつ好ましくは零に近い値が設定される。ところが、零に近い値を設定したり、また点検間隔が長すぎると、次回の点検までの稼動中にマグネトロンが寿命切れになる虞があるので、限界値ＦS の値に余裕を持たせるか、または点検間隔を短くすることにより、装置の稼動中に寿命切れになることが回避される。この限界値ＦS は、マグネトロンの種類に応じて変える必要がある。
【００２５】
図２はフィラメント寿命診断回路７でコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【００２６】
図２に示したアルゴリズムの場合、まず初期化処理が行われる。ここでは、フィラメント入力規定値ＦＲをフィラメント入力設定器５及びフィラメント入力規定値記憶部７ｂにセットし、マグネトロンの交換時期限界値Ｆｓを交換時期設定部７ｆにセットし、フィラメント入力設定値記憶部７ｄに記憶された設定記憶値Ｆをリセットする（ステップ１）。
【００２７】
つぎに、予めフィラメント入力規定値ＦR を設定しておいたフィラメント入力設定値Ｆを少し低下させるように、フィラメント入力設定値変更部７ｃからフィラメント入力設定器５に変更指令を出す（ステップ２）。
【００２８】
つづいて、マイクロ波出力が安定状態であるか否かをマイクロ波出力状態判定部７ａにより判定する（ステップ３）。
【００２９】
その結果、マイクロ波出力が安定状態であると判定された場合、ステップ２に戻り、さらにフィラメント入力設定値Ｆを少し低下させるように、再びフィラメント入力設定値変更部７ｃからフィラメント入力設定器５に変更指令を出し、マイクロ波出力が安定状態であると判定されている間は、このような指令を出し続ける（ステップ２及びステップ３の繰り返し）。
【００３０】
ステップ３において、マイクロ波出力が不安定状態になったと判定された場合、マイクロ波出力が安定状態であると判定されているときに得られた最小のフィラメント入力設定値Ｆが設定記憶値としてフィラメント入力設定値記憶部７ｄに記憶される（ステップ４）。
【００３１】
設定記憶値Ｆと、フィラメント入力規定値記憶部７ｂに記憶されていた規定記憶値ＦR とのフィラメント入力差ＦX を算出するが、ＦR ＞Ｆであるので、（ＦR −Ｆ）の演算を行う（ステップ５）。
【００３２】
算出値ＦX と交換時期限界値ＦS とを比較する（ステップ６）。その結果、ＦX ≦ＦS の場合、マグネトロンの交換指示の警報または表示信号を出力し（ステップ７）、またＦX ＞ＦS の場合、（ＦX −ＦS ）の表示信号を出力してもよい（ステップ８）。
【００３３】
上記のステップ１からステップ５までの実行により、フィラメントの寿命の判定を行うことができる。また、ステップ１〜ステップ５に続けて、さらにステップ６，ステップ７の実行により、マグネトロンの交換指示の警報または表示を行うことができる。
【００３４】
＜第２の実施形態＞
図３は本発明に係るマイクロ波発生装置の第２の実施形態を示すブロック図である。同図において、１はマイクロ波を発生させるマグネトロン、２はマグネトロン１のフィラメントとアノードとの間に電力を供給するアノード電源、３はマグネトロン１のフィラメントに電力を供給するフィラメント電源である。４はマグネトロン１のフィラメントとアノードとの間に流れるアノード電流により所望のマイクロ波出力を得るためのマイクロ波出力設定器、５はフィラメント電源３の出力により所望のフィラメント入力、例えばフィラメント電圧、フィラメント電流またはフィラメント電力を得るためのフィラメント入力設定器、６′はマイクロ波の出力を検出するマイクロ波出力検出器、７′はフィラメントの寿命の判定及びマグネトロンの交換指示を行うフィラメント寿命診断回路である。
【００３５】
フィラメント寿命診断回路７′は、マイクロ波出力検出器６′の出力を入力して、マイクロ波出力の変化率が零であるか否かを判定するマイクロ波出力変化判定部７ａ′と、任意のマイクロ波出力値を規定値として記憶するマイクロ波出力規定値記憶部７ｂ′と、マイクロ波出力設定器４に設定されたマイクロ波出力設定値を上昇させるマイクロ波出力設定値変更部７ｃ′とを有している。また、マイクロ波出力変化判定部７ａによりマイクロ波出力の変化率が零になったと判定されたときに、マイクロ波出力の変化率が零でないと判定されているときに得られた最大のマイクロ波出力設定値を記憶するマイクロ波出力設定値記憶部７ｄ′と、マイクロ波出力設定値記憶部７ｄ′に記憶された設定記憶値とマイクロ波出力規定値記憶部７ｂ′に記憶された規定記憶値とのマイクロ波出力差を算出するマイクロ波出力演算部７ｅ′とを有している。さらに、マグネトロン１の交換時期限界値を設定する交換時期設定部７ｆ′と、マイクロ波出力演算部７ｅ′による算出値と交換時期設定部７ｆ′に設定された交換時期限界値とを比較する比較部７ｇと、比較部７ｇの結果に基づいてマグネトロン１の交換指示の警報または表示を行う警報表示部７ｈとを有している。
【００３６】
フィラメント寿命診断回路７′には、マイクロ波出力設定器４の出力とマイクロ波出力検出器６′の出力とが入力されている。このマイクロ波出力検出器６′は、図示しない例えば方向性結合器に接続されたマイクロ波電力計または検波回路により構成されており、方向性結合器がマイクロ波発生装置と負荷との間を連結する導波管に設けられている。
【００３７】
上記のように構成されたマイクロ波発生装置においては、点検時に、まず任意のマイクロ波出力値をマイクロ波出力規定値ＡR とし、この規定値ＡR をマイクロ波出力設定器４に設定する。つぎに、マグネトロンの種類毎に定められたマイクロ波出力に対するフィラメント入力の低減を表した曲線に基づき、上記の規定値ＡR に対応したフィラメント入力値をフィラメント入力設定器５に設定し、これらの設定器４，５による設定値をそれぞれアノード電源２及びフィラメント電源３に入力することによりマイクロ波を発生させる。
【００３８】
ここで、マイクロ波出力変化判定部７ａ′によりマイクロ出力の変化率が零であると判定されるまで、マイクロ波出力規定値ＡR を設定したマイクロ波出力設定値Ａ＝ＡR を、マイクロ波出力設定値変更部７ｃ′にプログラムされた設定値上昇パターンに基づいて上げて行く。その結果、マイクロ波出力の変化率が零になったと判定されたときに、マイクロ波出力の変化率が零でないと判定されているときに得られた最大のマイクロ波出力設定値Ａ＝Ａ1 が設定記憶値としてマイクロ波出力設定値記憶部７ｄ′に記憶され、記憶された設定記憶値Ａ1 とマイクロ波出力規定値記憶部７ｂ′に記憶されていた規定記憶値ＡR とのマイクロ波出力差ＡX ＝Ａ1 −ＡR をマイクロ波出力演算部７ｅ′により算出する。
【００３９】
次回の点検時におけるフィラメント入力設定値は、前回点検時と同じ設定値にすると共に、マイクロ波出力設定値Ａを前回点検時と同じ規定値ＡR から上げて行き、マイクロ波出力の変化率が零になったと判定されたときに、マイクロ波出力の変化率が零でないと判定されているときに得られた最大のマイクロ波出力設定値Ａ＝Ａ2 が記憶され、記憶された設定記憶値Ａ2 と規定記憶値ＡR との差ＡX ＝Ａ2 −ＡR を算出する。
【００４０】
上記のマイクロ波出力差ＡX を算出すると、初期のマグネトロンでは、フィラメントが劣化していないので、そのときの設定記憶値Ａ0 が最大となり、マイクロ波出力差ＡX は最大となる。また、点検時のマグネトロンでは、使用によるフィラメントが劣化しているので、Ａ0 ＞Ａ1 ＞Ａ2 となり、マイクロ波出力差ＡX は次第に小さくなり、最終的にこの差がなくなる。すなわち、差がないということは、フィラメントが寿命であることを意味している。したがって、この差を算出すれば、その差をフィラメントの寿命の余力と判定することができる。
【００４１】
また、マイクロ波出力差ＡX とマグネトロンの交換時期限界値ＡS との大小を比較することにより、ＡX の方が小さいとき、またＡX がＡS と等しいときには、マグネトロンを交換しなければならないことを警報または表示させることができる。
【００４２】
交換時期限界値ＡS は上記のマイクロ波出力差ＡX に基づいて決定される。ところで、マグネトロンの製造メーカでは、マグネトロンの使用条件に拘らず、累積２０００時間のフィラメント点灯を以て交換することを推奨しており、本発明では、マグネトロンの交換時期を２０００時間以上に延長させる必要がある。そこで、ＡS の値の目安として２０００時間経過後のＡX を算出するが、同じ種類のマグネトロンであっても、使用条件例えばマイクロ波出力を大きくして使用する場合と小さくして使用する場合とでは、フィラメントの劣化度が異なるので、長時間経過後の同時期に算出した上記のＡX に差が生じる。したがって、限界値ＡS は使用状態が一番厳しい条件の上で予め実験を行ない、２０００時間経過後のＡX よりも小さく、かつ好ましくは零に近い値が設定される。ところが、零に近い値を設定したり、また点検間隔が長すぎると、次回の点検までの稼動中にマグネトロンが寿命切れになる虞があるので、限界値ＡS の値に余裕を持たせるか、または点検間隔を短くすることにより、装置の稼動中に寿命切れになることが回避される。この限界値ＡS は、マグネトロンの種類に応じて変える必要がある。
【００４３】
図４はフィラメント寿命診断回路７′でコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【００４４】
図４に示したアルゴリズムの場合、まず初期化処理が行われる。ここでは、マイクロ波出力規定値ＡR をマイクロ波出力規定値記憶部７ｂ′にセットし、マグネトロンの交換時期限界値Ａｓを交換時期設定部７ｆ′にセットし、マイクロ波出力設定値記憶部７ｄ′に記憶された設定記憶値Ａをリセットする（ステップ１）。
【００４５】
つぎに、予めマイクロ波出力規定値ＡR を設定しておいたマイクロ波出力設定値Ａを少し上昇させるように、マイクロ波出力設定値変更部７ｃ′からマイクロ波出力設定器４に変更指令を出す（ステップ２）。
【００４６】
つづいて、マイクロ波出力の変化率が零であるか否かをマイクロ波出力変化判定部７ａ′により判定する（ステップ３）。
【００４７】
その結果、マイクロ波出力の変化率が零でないと判定された場合、さらにマイクロ波出力設定値Ａを少し上昇させるように、再びマイクロ波出力設定値変更部７ｃ′からマイクロ波出力設定器４に変更指令を出し、マイクロ波出力の変化率が零でないと判定されている間は、このような指令を出し続ける（ステップ２及びステップ３の繰り返し）。
【００４８】
ステップ３において、マイクロ波出力の変化率が零になったと判定されたときに、マイクロ波出力の変化率が零でないと判定されているときに得られた最大のマイクロ波出力設定値Ａが設定記憶値としてマイクロ波出力設定値記憶部７ｄ′に記憶される（ステップ４）。
【００４９】
設定記憶値Ａと、マイクロ波出力規定値記憶部７ｂ′に記憶されていた規定記憶値ＡR とのマイクロ波出力差ＡX を算出するが、Ａ＞ＡR であるので、（Ａ−ＡR ）の演算を行う（ステップ５）。
【００５０】
算出値ＡX と交換時期限界値ＡS とを比較する（ステップ６）。その結果、ＡX ≦ＡS の場合、マグネトロンの交換指示の警報または表示信号を出力し（ステップ７）、またＡX ＞ＡS の場合、（ＡX −ＡS ）の表示信号を出力してもよい（ステップ８）。
【００５１】
上記のステップ１からステップ５までの実行により、フィラメントの寿命の判定を行うことができる。また、ステップ１〜ステップ５に続けて、さらにステップ６，ステップ７の実行により、マグネトロンの交換指示の警報または表示を行うことができる。
【００５２】
上記の第１の実施形態で用いたマイクロ波出力状態検出器６は、マグネトロン１とアノード電源２との間に設けてもよく、この場合、アノード電流、アノード電圧またはアノード電力を直接検出し、その検出出力から脈流分を取り出すように構成する。また、第２の実施形態で用いたマイクロ波出力検出器６′は、マグネトロン１とアノード電源２との間に設けてもよく、この場合、アノード電流またはアノード電力を直接検出するように構成する。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１及び２に記載した発明によれば、マグネトロンのフィラメント寿命、特にフィラメント寿命に余力があるか否かを点検時に判定することができるようになったので、この判定結果によりフィラメントが寿命に達するまでの点検段階でマグネトロンを交換することが可能となった。
【００５４】
また、請求項３に記載した発明によれば、フィラメントの寿命切れ寸前にマグネトロンを交換することができるので、寿命までに充分に余力のあるマグネトロンを廃棄することがなくなり、しかもプラズマプロセスを常に安定に保った状態でウエハを処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマイクロ波発生装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態のフィラメント寿命診断回路でコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係るマイクロ波発生装置の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態のフィラメント寿命診断回路でコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  マグネトロン
２  アノード電源
３  フィラメント電源
４  マイクロ波出力設定器
５  フィラメント入力設定器
６  マイクロ波出力状態検出器
６′  マイクロ波出力検出器
７  フィラメント寿命診断回路
【図１】
0003650477.tif 000002
【図２】
0003650477.tif 000003
【図３】
0003650477.tif 000004
【図４】
0003650477.tif 000005