(57)【要約】【課題】パルス変調高周波信号を使用したプラズマ処理装置において正確な整合を制御し得るプラズマ処理装置用整合器を提供する。【解決手段】方向性結合器３ａ、整合器本体３ｂ、および整合器制御部３ｄを備え、方向性結合器３ａに入力されたパルス変調高周波信号Ｓを整合器本体３ｂを介してプラズマ発生部４ａに供給するプラズマ処理装置用整合器１であって、方向性結合器３ａは、パルス変調高周波信号Ｓを入力して整合器本体３ｂに出力すると共に、パルス変調高周波信号Ｓの進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒを検出して出力し、整合器制御部３ｄは、進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒを入力すると共に、パルス変調高周波信号Ｓが方向性結合器３ａに入力されているときの進行波Ｓｆに対する反射波Ｓｒの割合を算出して、割合が予め設定された収束判定値Ｄ２以下となるように整合器本体３ｂに対するプラズマ発生部４ａとの整合を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
方向性結合器、整合器本体、および整合器制御部を備え、前記方向性結合器に入力されたパルス変調高周波信号を前記整合器本体を介してプラズマ発生部に供給するプラズマ処理装置用整合器であって、
前記方向性結合器は、前記パルス変調高周波信号を入力して前記整合器本体に出力すると共に、当該パルス変調高周波信号の進行波および反射波を検出してそれぞれ進行波成分信号および反射波成分信号とし出力し、
前記整合器制御部は、前記進行波成分信号および前記反射波成分信号を入力すると共に、前記パルス変調高周波信号が前記方向性結合器に入力されているときの当該進行波成分信号に対する当該反射波成分信号の割合を算出して、当該割合が予め設定された基準値以下となるように前記整合器本体に対する前記プラズマ発生部との整合を制御するプラズマ処理装置用整合器。
【請求項２】
前記整合器制御部は、前記パルス変調高周波信号を生成する高周波電源から当該パルス変調高周波信号の出力タイミングを示すタイミング信号を入力すると共に、当該タイミング信号に同期して前記進行波成分信号および前記反射波成分信号を入力する請求項１記載のプラズマ処理装置用整合器。
【請求項３】
前記整合器制御部は、前記方向性結合器からの前記進行波成分信号の出力タイミングに同期して前記進行波成分信号および前記反射波成分信号を入力する請求項１記載のプラズマ処理装置用整合器。
【請求項４】
前記整合器制御部は、前記パルス変調高周波信号についてのパルス変調の周波数およびデューティー比に対応させて前記基準値を変更する請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置用整合器。
【請求項５】
高周波電源、請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置用整合器、および前記プラズマ処理装置用整合器から供給された前記パルス変調高周波信号を入力してプラズマを発生させて、収容されている被処理物に対するプラズマ処理を実行可能に構成されているプラズマ処理室を備えているプラズマ処理装置。
【請求項６】
方向性結合器および整合器本体を備えて当該方向性結合器に入力されたパルス変調高周波信号を当該整合器本体を介してプラズマ発生部に出力するプラズマ処理装置用整合器を用いた整合方法であって、
前記方向性結合器を用いて前記パルス変調高周波信号の進行波成分信号および反射波成分信号を検出し、
前記パルス変調高周波信号が前記方向性結合器に入力されているときの前記進行波成分信号に対する前記反射波成分信号の割合を検出し、
前記割合が予め設定された基準値以下となるように前記整合器本体に対する前記プラズマ発生部との整合を制御する整合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向性結合器に入力されたパルス変調高周波信号を整合器本体を介してプラズマ発生部に出力するプラズマ処理装置用整合器、プラズマ処理装置、およびこのプラズマ処理装置用整合器を用いた整合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のプラズマ処理装置用整合器（以下、「整合器」ともいう）として、本願出願人は、特開２００３−３４４４６５号公報に開示された整合装置（整合器）を既に提案している。この整合器は、高周波発生部とプラズマを発生させる処理室との間に配設された方向性結合器および整合器本体と、整合器本体内の各スラグを移動させる移動機構と、制御装置とを備えている。この整合器では、高周波発生部から出力される連続波（ＣＷ）である高周波信号の進行波と反射波とを方向性結合器で検出し、制御装置がこの検出した進行波と反射波とに基づいて整合器本体内での各スラグの整合位置をそれぞれ算出すると共に、移動機構を制御して算出した整合位置に各スラグを移動させることにより、高周波発生部と処理室との間のインピーダンスを自動的に整合する。したがって、この整合器によれば、フィードバック制御を繰り返しつつ各スラグの整合位置を決定する構成とは異なり、フィードバック制御が不要となる結果、インピーダンス整合を極めて高速に行うことができる。
【特許文献１】特開２００３−３４４４６５号公報（第５−７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年では、連続波の高周波信号に代わって、パルス変調された高周波信号（以下、「パルス変調高周波信号」ともいう）でプラズマを発生させる新たな技術が開発されている。この新たな技術によれば、プラズマの電子温度を電子密度と独立して制御することができるため、例えば高分子樹脂材料などの熱に弱い材料で構成された部材の表面処理についても、電子密度を所定のレベルに維持しつつ電子温度を下げることにより、プラズマ処理することができる。しかしながら、上記の従来の整合器では、連続波（ＣＷ）の高周波信号が入力されることを前提としている。したがって、パルス変調高周波信号が実際に出力されていないときにおいてもパルス変調高周波信号の進行波および反射波の検出動作を行うこともあり、進行波および反射波のレベルを正確に検出できない結果、整合器本体に対する正確な整合制御が困難となるという解決すべき課題が存在している。
【０００４】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、パルス変調高周波信号を使用したプラズマ処理装置において正確な整合を制御し得るプラズマ処理装置用整合器、プラズマ処理装置、および整合方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成すべく請求項１記載のプラズマ処理装置用整合器は、方向性結合器、整合器本体、および整合器制御部を備え、前記方向性結合器に入力されたパルス変調高周波信号を前記整合器本体を介してプラズマ発生部に供給するプラズマ処理装置用整合器であって、前記方向性結合器は、前記パルス変調高周波信号を入力して前記整合器本体に出力すると共に、当該パルス変調高周波信号の進行波および反射波を検出してそれぞれ進行波成分信号および反射波成分信号とし出力し、前記整合器制御部は、前記進行波成分信号および前記反射波成分信号を入力すると共に、前記パルス変調高周波信号が前記方向性結合器に入力されているときの当該進行波成分信号に対する当該反射波成分信号の割合を算出して、当該割合が予め設定された基準値以下となるように前記整合器本体に対する前記プラズマ発生部との整合を制御する。
【０００６】
また、請求項２記載のプラズマ処理装置用整合器は、請求項１記載のプラズマ処理装置用整合器において、前記整合器制御部は、前記パルス変調高周波信号を生成する高周波電源から当該パルス変調高周波信号の出力タイミングを示すタイミング信号を入力すると共に、当該タイミング信号に同期して前記進行波成分信号および前記反射波成分信号を入力する。
【０００７】
また、請求項３記載のプラズマ処理装置用整合器は、請求項１記載のプラズマ処理装置用整合器において、前記整合器制御部は、前記方向性結合器からの前記進行波成分信号の出力タイミングに同期して前記進行波成分信号および前記反射波成分信号を入力する。
【０００８】
また、請求項４記載のプラズマ処理装置用整合器は、請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置用整合器において、前記整合器制御部は、前記パルス変調高周波信号についてのパルス変調の周波数およびデューティー比に対応させて前記基準値を変更する。
【０００９】
また、請求項５記載のプラズマ処理装置は、高周波電源、上記のいずれかのプラズマ処理装置用整合器、および前記プラズマ処理装置用整合器から供給された前記パルス変調高周波信号を入力してプラズマを発生させて、収容されている被処理物に対するプラズマ処理を実行可能に構成されているプラズマ処理室を備えている。
【００１０】
また、請求項６記載の整合方法は、方向性結合器および整合器本体を備えて当該方向性結合器に入力されたパルス変調高周波信号を当該整合器本体を介してプラズマ発生部に出力するプラズマ処理装置用整合器を用いた整合方法であって、前記方向性結合器を用いて前記パルス変調高周波信号の進行波成分信号および反射波成分信号を検出し、前記パルス変調高周波信号が前記方向性結合器に入力されているときの前記進行波成分信号に対する前記反射波成分信号の割合を検出し、前記割合が予め設定された基準値以下となるように前記整合器本体に対する前記プラズマ発生部との整合を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載のプラズマ処理装置用整合器、およびこの整合器を備えたプラズマ処理装置では、整合器制御部が、高周波発生部からプラズマ発生部に対してパルス変調高周波信号が実際に供給されている状態における進行波成分信号に対する反射波成分信号の割合を検出して、この割合が予め設定された基準値以下となるように高周波電源とプラズマ処理室との間のインピーダンス整合を制御する。したがって、この整合器、プラズマ処理装置、およびこの整合器を用いた整合方法によれば、高周波発生部からプラズマ発生部にパルス変調高周波信号を供給するときにも、高周波発生部からプラズマ発生部に対してパルス変調高周波信号が実際に供給されている状態における進行波成分信号および反射波成分信号をのみ検出し、パルス変調高周波信号が供給されていない状態における進行波成分信号および反射波成分信号を検出しないようにできるため、進行波成分信号および反射波成分信号のレベルを正確に検出することができる。この結果、この整合器、プラズマ処理装置、および整合器を用いた整合方法によれば、連続波の高周波信号を供給するときと同様にして、パルス変調高周波信号についての進行波成分信号に対する反射波成分信号の割合を算出でき、これによって高周波発生部とプラズマ発生部との間のインピーダンスを正確に自動整合できるため、効率の良い状態でパルス変調高周波信号をプラズマ発生部に供給させることができると共に、パルス変調高周波信号のパルス変調の周波数やデューティー比を変更して、プラズマ処理室内のプラズマの電子温度を電子密度と独立して制御することができる。
【００１２】
請求項２記載のプラズマ処理装置用整合器、およびこの整合器を備えたプラズマ処理装置では、整合器制御部が、高周波電源から入力したタイミング信号に同期して、進行波成分信号および反射波成分信号を入力する。したがって、この整合器、この整合器を備えたプラズマ処理装置によれば、高周波発生部からプラズマ発生部に対してパルス変調高周波信号が実際に供給されている状態における進行波成分信号および反射波成分信号を確実に検出することができ、かつパルス変調高周波信号が供給されていない状態における進行波成分信号および反射波成分信号の検出を確実に回避できるため、これによって進行波成分信号および反射波成分信号の各レベル、および進行波成分信号に対する反射波成分信号の割合を正確に検出することができる結果、高周波発生部とプラズマ発生部との間のインピーダンスを一層正確に自動整合できる。
【００１３】
請求項３記載のプラズマ処理装置用整合器、およびこの整合器を備えたプラズマ処理装置では、整合器制御部が、方向性結合器からの進行波成分信号の出力タイミングに同期して、進行波成分信号および反射波成分信号を入力する。したがって、この整合器、この整合器を備えたプラズマ処理装置によれば、高周波発生部からプラズマ発生部に対してパルス変調高周波信号が実際に供給されている状態における進行波成分信号および反射波成分信号を確実に検出することができ、かつパルス変調高周波信号が供給されていない状態における進行波成分信号および反射波成分信号の検出を確実に回避できるため、これによって進行波成分信号および反射波成分信号の各レベル、および進行波成分信号に対する反射波成分信号の割合を正確に検出することができる結果、高周波発生部とプラズマ発生部との間のインピーダンスを一層正確に自動整合できる。また、高周波電源と整合器との間の信号ラインの数を高周波信号のラインのみにすることができるため、プラズマ処理装置の構成を簡略化することができる。
【００１４】
請求項４記載のプラズマ処理装置用整合器、およびこの整合器を備えたプラズマ処理装置では、整合器制御部が、パルス変調高周波信号についてのパルス変調の周波数およびデューティー比に対応させて、インピーダンス整合処理の完了を判別するための基準値を変更する。したがって、この整合器、この整合器を備えたプラズマ処理装置によれば、基準値を一定とする構成とは異なり、パルス変調高周波信号についての周波数およびデューティー比のパターンを変更可能としつつ、すなわちプラズマ処理室内のプラズマの電子温度を電子密度と独立して制御可能としつつ、すべてのパターンにおいて、インピーダンス整合処理に要する時間を短縮し、かつ反射波成分信号を十分なレベルまで抑圧することができる（高周波発生部とプラズマ発生部との間のインピーダンスを正確に整合させることができる）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るプラズマ処理装置用整合器およびプラズマ処理装置の最良の形態について説明する。
【００１６】
図１に示すプラズマ処理装置１は、高周波電源２、整合器（本発明に係るプラズマ処理装置用整合器）３およびプラズマ処理室４を備えている。また、このプラズマ処理装置１は、高周波電源２において生成された高周波信号（例えばマイクロ波）Ｓを整合器３を介してプラズマ処理室４に供給することによってプラズマ処理室４内にプラズマを発生させて、プラズマ処理室４内に収容されている被処理物５に対するプラズマ処理を実行可能に構成されている。
【００１７】
高周波電源２は、図１に示すように、高周波制御部２ａ、操作部２ｂおよび高周波発生部２ｃを備え、高周波信号（一例として、２．４５ＧＨｚ程度のマイクロ波）Ｓを生成して、整合器３に出力する。具体的には、高周波制御部２ａは、操作部２ｂに対する操作によって選択された周波数およびデューティー比でタイミング信号Ｓ１を生成して高周波発生部２ｃおよび後述する整合器制御部３ｄに出力する。高周波発生部２ｃは、高周波制御部２ａから出力されるタイミング信号Ｓ１のレベルが「Ｈｉｇｈ」のときに高周波信号Ｓを出力し、レベルが「Ｌｏｗ」のときに高周波信号Ｓの出力を停止することにより、パルス変調された高周波信号（パルス変調高周波信号）Ｓまたは連続波（ＣＷ）としての高周波信号Ｓを出力する。したがって、タイミング信号Ｓ１は、高周波信号Ｓの出力タイミングを示す信号としても機能する。
【００１８】
本例では、一例として、高周波制御部２ａは、周波数およびデューティー比について、図３に示す５つのパターンのうちから、操作部２ｂに対する操作によって選択された任意の１つのパターンで規定される周波数およびデューティー比でタイミング信号Ｓ１を生成する。この場合、２番目〜５番目のパターンが選択されたときには、高周波制御部２ａはパルス信号としてのタイミング信号Ｓ１を生成して出力するため、高周波発生部２ｃは、パルス変調高周波信号Ｓを生成して出力する。一方、１番目のパターンが選択されたときには、このパターンで規定されるデューティー比が１００［％］であるため、高周波制御部２ａは、常時「Ｈｉｇｈ」のタイミング信号Ｓ１を出力する。この結果、高周波発生部２ｃは、連続波の高周波信号Ｓを生成して出力する。また、高周波制御部２ａは、選択されたパターンを示すパターンデータＤ１（図３に示すパターンの番号（「Ｎｏ」）を示すデータ）を整合器制御部３ｄに出力する。
【００１９】
整合器３は、図１に示すように、方向性結合器３ａ、整合器本体３ｂ、移動機構３ｃ、整合器制御部３ｄおよび記憶部３ｅを備えている。方向性結合器３ａは、入力した高周波信号Ｓを整合器本体３ｂに出力すると共に、高周波信号Ｓの進行波および反射波を検出して進行波の電圧に応じた電圧の進行波成分信号（以下、「進行波」ともいう）Ｓｆと反射波の電圧に応じた電圧の反射波成分信号（以下、「反射波」ともいう）Ｓｒを整合器制御部３ｄに出力する。
【００２０】
整合器本体３ｂは、一例として、図２に示すように、管状（円筒状）の外部導体１１、外部導体１１内に互いの軸線同士が一致するように配設された円柱状の内部導体１２、および外部導体１１の内面と内部導体１２の外面との間の隙間内に配設された２組の誘電体（スラグ）１３，１４を備えたいわゆるスラグチューナとして構成され、方向性結合器３ａとプラズマ処理室４との間に配設されている。また、外部導体１１には、その長手方向に沿ってスリットＳＬが１つ形成されている。また、入力端側（図２中の左端側）のスラグ１３は、誘電体材料で形成されたスラグ１３ａ，１３ｂと、スラグ１３ａ，１３ｂを連結すると共に移動機構３ｃによって移動される移動用ブラケット１３ｃとを備えている。この場合、移動用ブラケット１３ｃは、スリットＳＬに挿入されてその端部（図２中の上端）がスリットＳＬから外部導体１１の外部に突出している。出力端側（図２中の右端側）のスラグ１４は、スラグ１３と同様にして、誘電体材料で形成されたスラグ１４ａ，１４ｂと、スラグ１４ａ，１４ｂを連結すると共に移動機構３ｃによって移動される移動用ブラケット１４ｃとを備えている。この整合器３では、スラグ１３，１４をスライド（移動）させることにより、インピーダンス整合が可能となっている。
【００２１】
移動機構３ｃは、図２に示すように、スラグ１３を移動させる移動機構２１とスラグ１４を移動させる移動機構２２とで構成されている。移動機構２１は、外部導体１１の各端部近傍に配置された一対のプーリー２１ａ，２１ｂと、一対のプーリー２１ａ，２１ｂ間に掛け渡されたワイヤーロープ２１ｃと、ワイヤーロープ２１ｃを回転駆動するモータ２１ｄとを備えて構成され、ワイヤーロープ２１ｃにスラグ１３の移動用ブラケット１３ｃが連結されている。この構成により、モータ２１ｄによってワイヤーロープ２１ｃが回転駆動された際には、移動用ブラケット１３ｃと共にスラグ１３が外部導体１１内をスライドする。一方、移動機構２２は、外部導体１１の各端部近傍に配置された一対のプーリー２２ａ，２２ｂ間に掛け渡されたワイヤーロープ２２ｃと、ワイヤーロープ２２ｃを回転駆動するモータ２２ｄとを備えて構成され、ワイヤーロープ２２ｃにスラグ１４の移動用ブラケット１４ｃが連結されている。この構成により、モータ２２ｄによってワイヤーロープ２２ｃが回転駆動された際には、移動用ブラケット１４ｃと共にスラグ１４が外部導体１１内をスライドする。
【００２２】
整合器制御部３ｄは、ＣＰＵおよび内部メモリなどを備えて構成されて、高周波制御部２ａから出力されるタイミング信号Ｓ１を入力すると共に、このタイミング信号Ｓ１の入力に同期して進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒを入力する（つまり入力するタイミングを決定して、決定したタイミングでサンプリングする）。また、整合器制御部３ｄは、方向性結合器３ａから出力される進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒと、記憶部３ｅに記憶されている収束判定値（本発明における基準値）Ｄ２とに基づき、移動機構３ｃを制御して整合器本体３ｂの各スラグ１３，１４をスライド（移動）させることにより、インピーダンス整合処理を実行する。記憶部３ｅには、図３に示す各パターンの収束判定値Ｄ２が、対応するパターンの番号（Ｎｏ）と共に予め記憶されている。プラズマ処理室４は、内部にプラズマ発生部４ａが配設されると共に、被処理物５を収容可能に構成されている。プラズマ発生部４ａは、高周波信号Ｓの供給により、プラズマを発生させる。
【００２３】
次に、本発明に係る整合器３のインピーダンス整合処理について、プラズマ処理装置１の動作と併せて図４を参照して説明する。
【００２４】
プラズマ処理装置１の動作時には、高周波制御部２ａが、図３に示す５つのパターンのうちの操作部２ｂに対する操作によって選択された１つのパターンで規定された周波数およびデューティー比でタイミング信号Ｓ１を生成し、高周波発生部２ｃおよび整合器制御部３ｄに出力する（ステップ５１）。以下では、一例として、図３に示す２番目のパターンが選択されているものとして説明する。したがって、高周波制御部２ａは、周波数が１０［ｋＨｚ］で、かつデューティー比が２０［％］のタイミング信号Ｓ１を生成する。また、高周波制御部２ａは、整合器制御部３ｄに対しては、タイミング信号Ｓ１と共に、選択されているパターンを示すパターンデータＤ１（２番目のパターンの番号「２」）を出力する。
【００２５】
これにより、一定のデューティー比で、かつ一定周期のパルス状のタイミング信号Ｓ１が高周波発生部２ｃに入力されるため、高周波発生部２ｃは、高周波信号Ｓ（パルス変調高周波信号Ｓ）の生成および出力を開始する（ステップ５２）。具体的には、高周波発生部２ｃは、タイミング信号Ｓ１が「Ｈｉｇｈ」のときに高周波信号Ｓを出力し、タイミング信号Ｓ１が「Ｌｏｗ」のときに高周波信号Ｓの出力を停止することにより、パルス変調高周波信号Ｓを生成して出力する。また、整合器３では、方向性結合器３ａが、パルス変調高周波信号Ｓの進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒの検出と、検出した進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒの整合器制御部３ｄへの出力とを開始する（ステップ５３）。
【００２６】
この状態において、整合器制御部３ｄは、高周波発生部２ｃとプラズマ発生部４ａとの間のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合処理を実行する。このインピーダンス整合処理では、整合器制御部３ｄは、まず、タイミング信号Ｓ１に同期して、進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒを入力して、進行波Ｓｆに対する反射波Ｓｒの割合Ｄｐを算出する（ステップ５４）。具体的には、整合器制御部３ｄは、タイミング信号Ｓ１が「Ｈｉｇｈ」のときに、すなわち、実際にパルス変調高周波信号Ｓが出力されているときにのみ、進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒを１回または複数回入力して、進行波Ｓｆの電力Ｐｆおよび反射波Ｓｒの電力Ｐｒを算出し、電力Ｐｆに対する電力Ｐｒの割合（比率）Ｄｐ（＝Ｐｒ×１００／Ｐｆ）を算出する。
【００２７】
次いで、整合器制御部３ｄは、高周波制御部２ａから入力したパターンデータＤ１で示される番号に対応する収束判定値Ｄ２（この場合、２番目のパターンに対応する数値「１８」）を特定して記憶部３ｅから読み出すと共に、算出した割合Ｄｐと比較する（ステップ５５）。この比較の結果、割合Ｄｐが収束判定値Ｄ２よりも大きいときには、整合器制御部３ｄは、整合器本体３ｂのプラズマ発生部４ａに対する整合が十分でない（すなわち、高周波発生部２ｃとプラズマ発生部４ａとの間のインピーダンスが整合状態となっていない）と判別して、移動機構３ｃを制御して整合器本体３ｂの各スラグ１３，１４をスライド（移動）させることにより、高周波発生部２ｃとプラズマ発生部４ａとの間のインピーダンス整合を制御する（ステップ５６）。整合器制御部３ｄは、算出した割合Ｄｐが収束判定値Ｄ２以下となるまで、上記ステップ５４〜ステップ５６を繰り返し実行し、ステップ５５での比較の結果、算出した割合Ｄｐが収束判定値Ｄ２以下となったときに、整合器本体３ｂのプラズマ発生部４ａに対する整合が十分に行われた（すなわち、高周波発生部２ｃとプラズマ発生部４ａとの間のインピーダンスが整合状態となった）と判別して、インピーダンス整合処理を完了させる。
【００２８】
この整合器制御部３ｄによるインピーダンス整合処理により、高周波発生部２ｃとプラズマ発生部４ａとの間のインピーダンス整合が正確に行われるため、高周波発生部２ｃからプラズマ発生部４ａに対して、パルス変調高周波信号Ｓが良好な状態（反射波Ｓｒが少ない状態）で、つまり効率のよい状態（電力ロスの少ない状態）で供給され、プラズマ発生部４ａはこのパルス変調高周波信号Ｓの供給を受けてプラズマを連続発生させる。
【００２９】
また、操作部２ｂにより、図３に示す３番目〜５番目のパターンのうちの１つが選択されたときにおいても、高周波発生部２ｃ、高周波制御部２ａおよび整合器制御部３ｄが、上記した２番目のパターンが選択された場合と同様にして作動することにより、高周波発生部２ｃとプラズマ発生部４ａとの間のインピーダンス整合が正確に行われる。したがって、このプラズマ処理装置１では、整合器３がパルス変調高周波信号Ｓの周波数およびデューティー比に固有の収束判定値Ｄ２に基づいてインピーダンス整合処理を完了させるため、収束判定値Ｄ２を一定とする構成とは異なり、パルス変調高周波信号Ｓについての周波数およびデューティー比のパターンを変更可能、すなわちプラズマ処理室４内のプラズマの電子温度を電子密度と独立して制御可能としつつ、すべてのパターンにおいて、インピーダンス整合処理に要する時間が短縮され、かつ反射波Ｓｒが十分なレベルまで抑圧される。
【００３０】
また、操作部２ｂにより、図３に示す１番目のパターンが選択されたときにおいては、高周波制御部２ａは、デューティー比１００％のタイミング信号Ｓ１（レベルが「Ｈｉｇｈ」に固定された信号）を生成して、高周波発生部２ｃおよび整合器制御部３ｄに出力する。これにより、高周波発生部２ｃは、連続波としての高周波信号Ｓを生成してプラズマ発生部４ａに出力する。この場合には、整合器制御部３ｄは、タイミング信号Ｓ１に同期した進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒの入力に代えて、予め設定された周期で進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒを入力して各電力Ｐｆ，Ｐｒを検出し、割合Ｄｐを算出する。また、整合器制御部３ｄは、この割合ＤｐがパターンデータＤ１に対応する収束判定値Ｄ２（数値「１」）以下となるように移動機構３ｃを制御して整合器本体３ｂの各スラグ１３，１４をスライドさせることにより、高周波発生部２ｃとプラズマ発生部４ａとの間のインピーダンスを整合を制御する。
【００３１】
このように、この整合器３、およびこの整合器３を備えたプラズマ処理装置１では、整合器制御部３ｄが、高周波発生部２ｃからプラズマ発生部４ａに対してパルス変調高周波信号Ｓが実際に供給されている状態における進行波Ｓｆに対する反射波Ｓｒの割合Ｄｐを算出して、割合Ｄｐが予め設定された収束判定値Ｄ２以下となるように高周波電源２とプラズマ処理室４との間のインピーダンス整合を制御する。したがって、この整合器３、プラズマ処理装置１、および整合器３を用いた整合方法によれば、高周波発生部２ｃからプラズマ発生部４ａにパルス変調高周波信号Ｓを供給するときにも、高周波発生部２ｃからプラズマ発生部４ａに対してパルス変調高周波信号Ｓが実際に供給されている状態における進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒをのみ検出し、パルス変調高周波信号Ｓが供給されていない状態における進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒを検出しないようにできるため、進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒのレベルを正確に検出することができる。この結果、この整合器３、プラズマ処理装置１、および整合器３を用いた整合方法によれば、連続波の高周波信号Ｓを供給するときと同様にして、パルス変調高周波信号Ｓについての進行波Ｓｆに対する反射波Ｓｒの割合を算出でき、これによって高周波発生部２ｃとプラズマ発生部４ａとの間のインピーダンスを正確に自動整合できるため、効率の良い状態でパルス変調高周波信号Ｓをプラズマ発生部４ａに供給させることができると共に、パルス変調高周波信号Ｓのパルス変調の周波数やデューティー比を変更して、プラズマ処理室４内のプラズマの電子温度を電子密度と独立して制御することができる。
【００３２】
また、この整合器３、およびこの整合器３を備えたプラズマ処理装置１では、整合器制御部３ｄが、高周波電源２から入力したタイミング信号Ｓ１に同期して、方向性結合器３ａから出力されている進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒを入力する。したがって、この整合器３、この整合器３を備えたプラズマ処理装置１、およびこの整合器３を用いた整合方法によれば、高周波発生部２ｃからプラズマ発生部４ａに対してパルス変調高周波信号Ｓが実際に供給されている状態における進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒを確実に検出することができ、かつパルス変調高周波信号Ｓが供給されていない状態における進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒの検出を確実に回避できるため、これによって進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒの各レベルを正確に検出し、かつ割合Ｄｐを正確に算出することができる結果、高周波発生部２ｃとプラズマ発生部４ａとの間のインピーダンスを一層正確に自動整合することができる。
【００３３】
また、この整合器３、およびこの整合器３を備えたプラズマ処理装置１では、整合器制御部３ｄが、パルス変調高周波信号Ｓについてのパルス変調の周波数およびデューティー比に対応させて、インピーダンス整合処理の完了を判別するための収束判定値Ｄ２を変更する。したがって、この整合器３、この整合器３を備えたプラズマ処理装置１、およびこの整合器３を用いた整合方法によれば、収束判定値Ｄ２を一定とする構成とは異なり、パルス変調高周波信号Ｓについての周波数およびデューティー比のパターンを変更可能としつつ、すなわちプラズマ処理室４内のプラズマの電子温度を電子密度と独立して制御可能としつつ、すべてのパターンにおいて、インピーダンス整合処理に要する時間を短縮し、かつ反射波Ｓｒを十分なレベルまで抑圧することができる（高周波発生部２ｃとプラズマ発生部４ａとの間のインピーダンスを正確に整合させることができる）。
【００３４】
なお、本発明は、上記した実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、パルス変調高周波信号Ｓについてのパルス変調の周波数およびデューティー比の各パターンに対応する収束判定値Ｄ２を、対応するパターンの番号（Ｎｏ）と共に記憶部３ｅに予め記憶し、整合器制御部３ｄが高周波制御部２ａから入力したパターンデータＤ１と記憶部３ｅに記憶されているパターンの番号（Ｎｏ）とから収束判定値Ｄ２を特定する例について説明したが、パターンデータＤ１として収束判定値Ｄ２を高周波制御部２ａから直接入力する構成を採用することもできる。この構成を採用することにより、記憶部３ｅを省いて、整合器３、ひいてはプラズマ処理装置１の構成を簡略化することができる。
【００３５】
また、高周波制御部２ａから出力されるタイミング信号Ｓ１に同期して、整合器制御部３ｄが進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒを入力する構成について上記したが、整合器制御部３ｄが、方向性結合器３ａからの進行波Ｓｆの出力タイミングに同期して、進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒを入力する構成を採用することもできる。この構成を採用した整合器およびプラズマ処理装置においても、上記した高周波電源２およびプラズマ処理装置１と同様の効果を奏することができる。また、この構成によれば、高周波電源２と整合器３との間の信号ラインの数を高周波信号Ｓのラインのみにすることができるため、プラズマ処理装置の構成を簡略化することができる。また、この構成においても、図３に示すパルス変調高周波信号Ｓについてのパルス変調の周波数およびデューティー比の各パターンと、各パターンに対応する収束判定値Ｄ２とを記憶部３ｅに予め記憶させておくことにより、整合器制御部３ｄが、進行波Ｓｆの出力タイミングおよび出力時間に基づいて、変調高周波信号Ｓについてのパルス変調の周波数およびデューティー比を検出し、かつ記憶部３ｅを参照することにより、パルス変調高周波信号Ｓについてのパルス変調の周波数およびデューティー比に対応させて、インピーダンス整合処理の完了を判別するための収束判定値Ｄ２を変更することができる。
【００３６】
また、上記の移動機構３ｃについては、ワイヤーロープ２１ｃ，２２ｃに代えて、タイミングベルト、スチールベルト、Ｖベルト、平ベルトおよびギヤ（ラックとピニオン）などを用いて構成することもできる。また、ベルト類を用いることなくボールねじなどを使用して移動機構を構成することもできる。
【００３７】
また、高周波制御部２ａからタイミング信号Ｓ１を出力する構成に代えて、タイミング信号Ｓ１を生成するパルス生成部（図示せず）をプラズマ処理装置１に配設して、このタイミング信号Ｓ１を高周波電源２の高周波発生部２ｃおよび整合器３の整合器制御部３ｄに出力する構成を採用することもできる。この場合、ファンクションジェネレータなどでパルス生成部を構成することができる。また、プラズマ処理室４（例えばチャンバ）内にプラズマ発生部４ａを配設して、プラズマ処理室４内で被処理物５を処理する構成について上記したが、この構成に代えて、プラズマトーチを使用して大気中でプラズマを発生させて被処理物５を処理する構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】プラズマ処理装置１の構成図である。
【図２】整合器本体３ｂの側面断面図および移動機構３ｃの側面図である。
【図３】高周波信号Ｓについてのパルス変調の周波数およびデューティー比の各パターンと、各パターンに対応する収束判定値Ｄ２との関係を示す関係図である。
【図４】整合器３によるインピーダンス整合動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１  プラズマ処理装置
２  高周波電源
３  整合器
３ａ  方向性結合器
３ｂ  整合器本体
３ｄ  整合器制御部
４  プラズマ処理室
４ａ  プラズマ発生部
５  被処理物
Ｄ２  収束判定値
Ｓ  高周波信号
Ｓ１  タイミング信号
Ｓｆ  進行波
Ｓｒ  反射波
【図１】
2008210598.tif 000003
【図２】
2008210598.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008210598.tif 000006