(57)【要約】【課題】コンタミネーションを回避しつつ簡易な構成でプラズマの状態を検出する。【解決手段】高周波電源２と、プラズマ発生部４ａと、方向性結合器３ａと、整合器本体３ｃと、進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒに基づいてスラグ１３，１４の位置を変化させて高周波電源２およびプラズマ発生部４ａの間のインピーダンスを整合させる整合器制御部３ｅおよび統括制御部７と、プラズマ発生部４ａにおいてプラズマが発生していない状態でのスラグ１３，１４の各位置における方向性結合器３ａの入力インピーダンスＺについての情報を消滅情報Ｄ３として記憶する記憶部８とを備え、統括制御部７は、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に基づいて算出された入力インピーダンスＺと、記憶部８に記憶されている消滅情報Ｄ３とを比較して、プラズマ発生部４ａでのプラズマの発生状態を判別する。【選択図】図１
2008210599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を出力する高周波電源と、
前記高周波信号を入力してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間に配設されて当該高周波電源から出力された前記高周波信号についての進行波成分信号および反射波成分信号を検出する方向性結合器と、
前記方向性結合器および前記プラズマ発生部の間に配設されると共に内蔵する整合要素の位置が変化させられることによって前記高周波電源および当該プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる整合器本体と、
前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて前記整合要素の前記位置を変化させて前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる制御部とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生していない状態での前記整合要素の各位置における前記方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ消滅時情報として記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記方向性結合器から出力されている前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて算出された前記方向性結合器の入力インピーダンスと、前記記憶部に記憶されている前記プラズマ消滅時情報とを比較することにより、前記プラズマ発生部での前記プラズマの発生状態を判別するプラズマ処理装置。
【請求項２】
高周波信号を出力する高周波電源と、
前記高周波信号を入力してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間に配設されて当該高周波電源から出力された前記高周波信号についての進行波成分信号および反射波成分信号を検出する方向性結合器と、
前記方向性結合器および前記プラズマ発生部の間に配設されると共に内蔵する整合要素の位置が変化させられることによって前記高周波電源および当該プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる整合器本体と、
前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて前記整合要素の前記位置を変化させて前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる制御部とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生している状態での前記整合要素の各位置における前記方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ発生時情報として記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記方向性結合器から出力されている前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて算出された前記方向性結合器の入力インピーダンスと、前記記憶部に記憶されている前記プラズマ発生時情報とを比較することにより、前記プラズマ発生部での前記プラズマの発生状態を判別するプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生していると判別した後に、当該プラズマ発生部において前記プラズマが消滅したと判別したときに前記高周波電源を制御して前記高周波信号の出力を停止させる請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマの発生状態を判別可能に構成されたプラズマ処理装置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として、特開平７−４１９５４号公報に開示されたプラズマ処理装置が知られている。このプラズマ処理装置は、真空容器内の放電電位および放電電流を検出する放電電位・電流検出手段と、真空容器内の放電圧力を測る圧力測定手段と、真空容器内の放電パワーを測る放電パワー測定手段と、これらの各手段による放電電位・電流、放電圧力、放電パワーの検出値に生じた変化の大小を比較する比較手段と、検出値を監視し、比較手段による比較結果に応じて原料ガスおよびマイクロ波の導入制御を行う制御装置とを備えている。このプラズマ処理装置では、プラズマ放電が停止したときに、放電空間の電流・電圧がゼロになったり、また放電圧力が低下したり、さらにこれまで消費していたマイクロ波のパワーが増えたりすることに着目し、これらの各状態の変化を放電電位・電流検出手段、圧力測定手段および放電パワー測定手段が検出し、比較手段が各手段で検出された変化の大小に応じて、プラズマ放電が停止したか否かを検知する。また、このプラズマ処理装置では、真空容器内に導体からなる検出棒が配設され、電流検出手段（電流計）および放電電位検出手段（電圧計）はこの検出棒にそれぞれ接続されている。
【特許文献１】特開平７−４１９５４号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、この従来のプラズマ処理装置には、以下の問題点がある。すなわち、このプラズマ処理装置では、検出棒が真空容器内に配設されているため、検出棒を構成する材料が真空容器内に発生したプラズマによって分解されて処理対象に付着する現象（コンタミネーション）が発生して、被処理体を汚染するおそれがあるという問題点が存在している。この問題点を回避するために、例えば、光学的装置を真空容器の外部に設けてプラズマの状態を光学的に測定する方法が考えられるが、真空容器に観測用窓を設ける必要があるため、真空容器の構造が複雑化するという他の問題点が発生する。
【０００４】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、コンタミネーションを回避しつつ簡易な構成でプラズマの状態を検出し得るプラズマ処理装置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は、高周波信号を出力する高周波電源と、前記高周波信号を入力してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間に配設されて当該高周波電源から出力された前記高周波信号についての進行波成分信号および反射波成分信号を検出する方向性結合器と、前記方向性結合器および前記プラズマ発生部の間に配設されると共に内蔵する整合要素の位置が変化させられることによって前記高周波電源および当該プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる整合器本体と、前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて前記整合要素の前記位置を変化させて前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる制御部とを備えたプラズマ処理装置であって、前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生していない状態での前記整合要素の各位置における前記方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ消滅時情報として記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記方向性結合器から出力されている前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて算出された前記方向性結合器の入力インピーダンスと、前記記憶部に記憶されている前記プラズマ消滅時情報とを比較することにより、前記プラズマ発生部での前記プラズマの発生状態を判別する。
【０００６】
また、請求項２記載のプラズマ処理装置は、高周波信号を出力する高周波電源と、前記高周波信号を入力してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間に配設されて当該高周波電源から出力された前記高周波信号についての進行波成分信号および反射波成分信号を検出する方向性結合器と、前記方向性結合器および前記プラズマ発生部の間に配設されると共に内蔵する整合要素の位置が変化させられることによって前記高周波電源および当該プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる整合器本体と、前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて前記整合要素の前記位置を変化させて前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる制御部とを備えたプラズマ処理装置であって、前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生している状態での前記整合要素の各位置における前記方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ発生時情報として記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記方向性結合器から出力されている前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて算出された前記方向性結合器の入力インピーダンスと、前記記憶部に記憶されている前記プラズマ発生時情報とを比較することにより、前記プラズマ発生部での前記プラズマの発生状態を判別する。
【０００７】
また、請求項３記載のプラズマ処理装置は、請求項１または２記載のプラズマ処理装置において、前記制御部は、前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生していると判別した後に、当該プラズマ発生部において前記プラズマが消滅したと判別したときに前記高周波電源を制御して前記高周波信号の出力を停止させる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載のプラズマ処理装置では、プラズマ発生部においてプラズマが発生していない状態での整合要素の位置における方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ消滅時情報として記憶部に予め記憶させ、制御部が、方向性結合器から出力されている進行波成分信号および反射波成分信号に基づいて算出された方向性結合器の入力インピーダンスと、記憶部に記憶されているプラズマ消滅時情報とを比較して、入力インピーダンスがプラズマ消滅時情報の範囲内に含まれているときにプラズマが停止状態であり、入力インピーダンスがプラズマ消滅時情報の範囲から外れているときにプラズマが発生状態（着火している状態）であると判別する。したがって、このプラズマ処理装置によれば、検出棒をプラズマの発生している領域に配設する必要がないため、コンタミネーションを確実に回避できると共に、プラズマ処理室内でプラズマを発生させる構成とした場合においてもプラズマ処理室に観測用窓を設ける必要がないため、プラズマ処理装置の構造を簡易に構成することができる。
【０００９】
請求項２記載のプラズマ処理装置では、プラズマ発生部においてプラズマが発生している状態での整合要素の位置における方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ発生時情報として記憶部に予め記憶させ、制御部が、方向性結合器から出力されている進行波成分信号および反射波成分信号に基づいて算出された方向性結合器の入力インピーダンスと、記憶部に記憶されているプラズマ発生時情報とを比較して、入力インピーダンスがプラズマ発生時情報の範囲内に含まれているときにプラズマが発生状態（着火している状態）であり、入力インピーダンスがプラズマ発生時情報の範囲から外れているときにプラズマが停止状態であると判別する。したがって、このプラズマ処理装置によれば、検出棒をプラズマの発生している領域に配設する必要がないため、コンタミネーションを確実に回避できると共に、プラズマ処理室内でプラズマを発生させる構成とした場合においてもプラズマ処理室に観測用窓を設ける必要がないため、プラズマ処理装置の構造を簡易に構成することができる。
【００１０】
請求項３記載のプラズマ処理装置によれば、プラズマの着火後において、プラズマが消滅したと判別したときに制御部が高周波電源を制御して高周波信号の出力を停止させることにより、高周波信号が無駄に出力され続ける事態を確実に回避できる結果、プラズマ処理装置の電源効率や安全性を十分に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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の最良の形態について説明する。
【００１２】
図１に示すプラズマ処理装置１は、高周波電源２、整合器３、プラズマ処理室４、ガス供給装置５、ガス排気装置６、統括制御部７、記憶部８および出力部９を備えている。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１０に対するプラズマ処理を実行可能に構成されている。
【００１３】
高周波電源２は、図１に示すように、高周波制御部２ａおよび高周波発生部２ｂを備え、高周波信号（一例として、２．４５ＧＨｚ程度のマイクロ波）Ｓを連続波として生成して、整合器３に出力する。具体的には、高周波制御部２ａは、統括制御部７から制御信号Ｓ１を入力しているときには、高周波発生部２ｂを作動させて高周波信号Ｓを出力させる。一方、高周波制御部２ａは、統括制御部７からの制御信号Ｓ１の入力が停止したときには、高周波発生部２ｂの作動を停止させて、高周波信号Ｓの出力を停止させる。
【００１４】
整合器３は、図１に示すように、方向性結合器３ａ、検波器３ｂ、整合器本体３ｃ、移動機構３ｄ、および整合器制御部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３ｃ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を検波器３ｂに出力する。検波器３ｂは、進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒを入力して、進行波Ｓｆの電力Ｐｆ、反射波Ｓｒの電力Ｐｒ、および進行波Ｓｆと反射波Ｓｒとの間の位相差θを検出して出力する。
【００１５】
整合器本体３ｃ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（本発明における整合要素。一例としてスラグ）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３ｄ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３ｄ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。この場合、各スラグ１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの厚みＬ１はλ／４（λは、整合器本体３ｃ内における高周波信号Ｓの管内波長）に設定され、スラグ１３ａ，１３ｂの間隔Ｌ２およびスラグ１４ａ，１４ｂの間隔Ｌ２もλ／４に設定されている。また、同図中のパラメータＸはスラグ１３とスラグ１４との距離を示す。また、パラメータＹは、スラグ１３とスラグ１４との間の中間点と、整合器本体３ｃの出力基準点（外部導体１１の右端）との間の距離を示す。この整合器３では、スラグ１３，１４をスライド（移動）させて各スラグ１３，１４の位置を変化させ、これによって各パラメータＸ，Ｙを変化させることにより、インピーダンス整合が可能となっている。
【００１６】
移動機構３ｄ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。
【００１７】
整合器制御部３ｅは、統括制御部７と共に本発明における制御部を構成し、ＣＰＵおよび内部メモリなどを備えて構成されている。また、整合器制御部３ｅは、検波器３ｂから出力される電力Ｐｆ、電力Ｐｒおよび位相差θに基づいて、高周波電源２からの高周波信号Ｓの出力状態（高周波信号Ｓが高周波電源２から出力されているか否か）をリアルタイムで判別すると共に、整合器３の入力インピーダンスＺをリアルタイムで算出する。また、整合器制御部３ｅは、統括制御部７から制御信号Ｓ２を入力しているときに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は、電力Ｐｆに対する電力Ｐｒの割合（比率）Ｄｐ（＝Ｐｒ×１００／Ｐｆ）を算出しつつ、割合Ｄｐが小さくなるように移動機構３ｄを制御して整合器本体３ｃの各スラグ１３，１４をスライドさせて、割合Ｄｐが最小となる位置に各スラグ１３，１４を移動させる処理をいう。また、整合器制御部３ｅは、判別した高周波信号Ｓの出力状態を示す高周波出力情報Ｄ１、算出した入力インピーダンスＺ、および整合器本体３ｃ内での現在の各スラグ１３，１４についての位置情報Ｄ２を統括制御部７に出力する。
【００１８】
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１０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を入力してプラズマを発生させる。ガス供給装置５は、統括制御部７から制御信号Ｓ３を入力しているときに作動して、プラズマ発生用のガスを生成すると共にプラズマ処理室４内に供給する。ガス排気装置６は、統括制御部７から制御信号Ｓ４を入力しているときに作動して、プラズマ処理室４内のプラズマ発生用のガスをプラズマ処理室４外に所定量ずつ排出する。
【００１９】
統括制御部７は、ＣＰＵおよび内部メモリなどを備えて構成されている。また、統括制御部７は、各制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を高周波制御部２ａ、整合器制御部３ｅ、ガス供給装置５およびガス排気装置６に出力することにより、これらの構成要素を制御する。また、統括制御部７は、整合器制御部３ｅから入力した整合器３の入力インピーダンスＺと記憶部８に記憶されているプラズマ消滅時情報Ｄ３（以下、「消滅情報Ｄ３」ともいう）とに基づいて、プラズマ処理室４内においてプラズマが発生しているか否かを判別するプラズマ状態判別処理を実行する。記憶部８は、ＲＯＭおよびＲＡＭで構成されて、消滅情報Ｄ３と共に統括制御部７用の動作プログラムを記憶する。出力部９は、一例としてディスプレイ装置で構成されて、統括制御部７からの制御信号Ｓ５に応じた情報を表示する。
【００２０】
この場合、消滅情報Ｄ３とは、高周波電源２からプラズマ処理室４に対して高周波信号Ｓが供給されているものの、プラズマ処理室４内にプラズマが発生していない状態（例えば、低レベルの高周波信号Ｓが供給されている状態）において、整合器３の入力インピーダンスＺを測定しつつ、スラグ１４を外部導体１１の出力基準点から入力端に向けて少しずつずらしつつ、スラグ１４の各位置において、スラグ１３をスラグ１４に接触させた状態から外部導体１１の入力端まで少しずつずらしたときのスラグ１３，１４の各位置において測定された整合器３の入力インピーダンスＺについての情報である。また、本例では、消滅情報Ｄ３は、一例として、入力インピーダンスＺの測定誤差やばらつきを考慮して、スラグ１３，１４の各位置で測定された入力インピーダンスＺに対して、その入力インピーダンスＺを中心とした所定の広さの範囲データとして設定されている。理解を容易にするために、スラグ１３，１４の１つの位置における消滅情報Ｄ３をスミスチャート上で示すと、図４に示すように、この１つの位置で測定された上記入力インピーダンスＺを含む範囲データ（斜線を付した部分）として表される。
【００２１】
次に、本発明に係るプラズマ処理装置１の動作について図３を参照して説明する。
【００２２】
プラズマ処理装置１の作動時には、統括制御部７が、まず、ガス供給装置５およびガス排気装置６に制御信号Ｓ３，Ｓ４を出力して作動を開始させると共に、制御信号Ｓ１の高周波電源２への出力を開始して、高周波電源２の作動を開始させる（ステップ５１）。また、整合器３では、方向性結合器３ａが進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒの検出を開始し、検波器３ｂがこの進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒに基づいて進行波Ｓｆの電力Ｐｆ、反射波Ｓｒの電力Ｐｒ、および進行波Ｓｆと反射波Ｓｒとの間の位相差θを検出して出力する処理を開始する。また、整合器制御部３ｅは、進行波Ｓｆの電力Ｐｆに基づいて、高周波電源２から高周波信号Ｓが確実に出力されているか否か（高周波信号Ｓの出力状態）を検出して（ステップ５２）、その検出結果を高周波出力情報Ｄ１として統括制御部７に出力する処理を開始する。
【００２３】
次いで、統括制御部７は、整合器制御部３ｅから出力される高周波出力情報Ｄ１の内容に基づき、高周波電源２から高周波信号Ｓが確実に出力されていると判別したときには、制御信号Ｓ５を出力して出力部９に「プラズマ着火中」を示す情報を表示させ（ステップ５３）、高周波電源２から高周波信号Ｓが出力されていないと判別したときには、制御信号Ｓ５を出力して出力部９に「プラズマ停止」を示す情報を表示させる（ステップ５４）。
【００２４】
この場合、統括制御部７は、整合器制御部３ｅからの高周波出力情報Ｄ１の内容を繰り返し判別しつつ、その内容が高周波信号Ｓが出力されていない旨のときには、高周波信号Ｓの未出力状態が制御信号Ｓ１の高周波電源２への出力開始から規定時間（例えば時間Ｔ１）継続しているか否かを検出する（ステップ５５）。この検出の結果、高周波信号Ｓの未出力状態が規定時間Ｔ１継続したと判別したときには、統括制御部７は、ガス供給装置５への制御信号Ｓ３の出力を停止することにより、プラズマ処理室４に対するガスの供給を停止させると共に、出力部９に制御信号Ｓ５を出力してアラーム情報（例えば「高周波電源２の異常」）を表示させて（ステップ５６）、このプラズマ発生処理を終了させる。これにより、高周波電源２を作動させたにも拘わらず、高周波電源２、および高周波電源２と整合器３との間の信号ラインの少なくとも一方の異常によって高周波信号Ｓが整合器３に入力されない事態が長時間に亘って放置されることが防止される。
【００２５】
続いて、統括制御部７は、上記ステップ５３において出力部９に「プラズマ着火中」を示す情報を表示させた後に、整合器制御部３ｅに対して制御信号Ｓ２を出力してインピーダンス整合処理を開始させる（ステップ５７）。このインピーダンス整合処理は、プラズマ処理室４にプラズマが発生していない状況下での整合処理であり、整合器制御部３ｅは、検波器３ｂから出力される電力Ｐｆ、電力Ｐｒおよび位相差θに基づいて、整合器３の入力インピーダンスＺをリアルタイムで算出すると共に、電力Ｐｆに対する電力Ｐｒの割合Ｄｐを算出して、割合Ｄｐが最小となる位置への各スラグ１３，１４の移動を制御する。また、整合器制御部３ｅは、算出した入力インピーダンスＺ、および整合器本体３ｃ内での現在の各スラグ１３，１４についての位置情報Ｄ２の統括制御部７への出力を開始する。
【００２６】
次いで、統括制御部７は、整合器制御部３ｅから各スラグ１３，１４の入力インピーダンスＺおよび位置情報Ｄ２を入力し、入力した位置情報Ｄ２によって特定される各スラグ１３，１４の外部導体１１内での現在位置に対応する消滅情報Ｄ３を記憶部８から読み出して、読み出した消滅情報Ｄ３の範囲内に入力インピーダンスＺが含まれているか否かを検出する（ステップ５８）。この場合、高周波電源２からプラズマ処理室４への高周波信号Ｓの供給が開始されている状況において、整合器制御部３ｅがインピーダンス整合処理を開始することにより、整合器３の入力インピーダンスＺが高周波電源２の出力インピーダンスに徐々に整合されるため、プラズマ処理室４に供給される高周波信号Ｓの電力が徐々に上昇する。このため、プラズマ処理装置１が正常なときには、高周波電源２からプラズマ処理室４への高周波信号Ｓの供給開始直後の短い期間だけ入力インピーダンスＺが消滅情報Ｄ３の範囲内に含まれるものの、プラズマ処理室４への高周波信号Ｓの供給開始から規定時間（例えば時間Ｔ２）を経過する前に、プラズマ処理室４に供給されている高周波信号Ｓの電力が着火に必要な電力に達してプラズマが着火する。これにより、入力インピーダンスＺは、この規定時間Ｔ２の経過前に図４において黒塗りの四角形で示すように消滅情報Ｄ３の範囲外に移行する（範囲外の値となる）。
【００２７】
したがって、統括制御部７は、ステップ５８において、入力インピーダンスＺが消滅情報Ｄ３の範囲内であるときには、この状態がプラズマ処理室４への高周波信号Ｓの供給開始から（具体的には、「プラズマ着火中」を示す内容の高周波出力情報Ｄ１の入力から）規定時間Ｔ２継続しているか否かを判別しつつ（ステップ５９）、ステップ５７，５８，５９を繰り返し実行する。この結果、ステップ５９において、入力インピーダンスＺが消滅情報Ｄ３の範囲内となる状態が規定時間Ｔ２継続したときには、統括制御部７は、プラズマ処理装置１に異常が発生していると判別して、高周波電源２への制御信号Ｓ１の出力を停止して作動（高周波信号Ｓの出力）を停止させると共に、ガス供給装置５への制御信号Ｓ３の出力を停止してプラズマ処理室４に対するガスの供給を停止させる。また、統括制御部７は、整合器制御部３ｅへの制御信号Ｓ２の出力を停止してインピーダンス整合処理を終了させると共に、出力部９に制御信号Ｓ５を出力してアラーム情報（例えば「プラズマ処理室４の異常」）を表示させて（ステップ６０）、このプラズマ発生処理を終了させる。
【００２８】
一方、規定時間Ｔ２に達する前に、ステップ５８において、入力インピーダンスＺが消滅情報Ｄ３の範囲外に移行したことを検出したときには、統括制御部７は、プラズマ処理室４内においてプラズマが着火（発生）した（放電が開始された）と判別して、制御信号Ｓ５を出力部９に出力することにより、プラズマ処理室４内のプラズマが発生状態である旨の情報（例えば、「発生中」の文字）を出力部９に表示させる（ステップ６１）。プラズマの発生開始により、プラズマ処理室４の入力インピーダンスが変化し、これに起因して整合器３の入力インピーダンスＺも変化するが、整合器３では、整合器制御部３ｅが、引き続いてインピーダンス整合処理を実行しているため、プラズマ処理室４にプラズマが発生している状態においても、整合器３の入力インピーダンスＺが高周波電源２の出力インピーダンスに徐々に整合されて、プラズマ処理室４への高周波信号Ｓの供給が効率よく行われる。
【００２９】
その後、統括制御部７は、ステップ５８と同様の動作を繰り返し実行することにより、整合器制御部３ｅから出力された入力インピーダンスＺが記憶部８から読み出した消滅情報Ｄ３の範囲内に再度含まれるか否かを検出する（ステップ６２）。この検出の結果、入力インピーダンスＺが消滅情報Ｄ３の範囲内に再度含まれたときには、統括制御部７は、何らかの原因により、プラズマ処理室４内のプラズマが消滅したと判別して、制御信号Ｓ５を出力部９に出力することにより、プラズマ処理室４内のプラズマが消滅した旨の情報（例えば、「プラズマ停止」の文字）を出力部９に表示させる（ステップ６３）。次いで、統括制御部７は、プラズマ処理装置１に対して再着火を許容する設定がなされているか否かを判別して（ステップ６４）、再着火が許容されているときには、ステップ５２に移行して、再度プラズマ発生処理を実行する。一方、再着火が許容されていないときには、上記したステップ６０を実行した後、このプラズマ発生処理を終了させる。このようにして、プラズマが一旦着火した後に消滅したときに、高周波電源２による高周波信号Ｓの発生が統括制御部７によって停止させられるため、高周波信号Ｓが無駄に出力され続ける事態が回避されて、プラズマ処理装置１の電源効率や安全性が十分に高められている。
【００３０】
このように、このプラズマ処理装置１では、プラズマ処理室４においてプラズマが発生していない状態での各スラグ１３，１４の各位置における整合器３の入力インピーダンスＺ（つまり方向性結合器３ａの入力インピーダンス）についての情報を消滅情報Ｄ３として記憶部８に予め記憶させ、統括制御部７が、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に基づいて整合器制御部３ｅによって算出された入力インピーダンスＺと、記憶部８に記憶されている消滅情報Ｄ３とを比較して、入力インピーダンスＺが消滅情報Ｄ３の範囲内に含まれているときにプラズマが停止状態であり、入力インピーダンスＺが消滅情報Ｄ３の範囲から外れているときにプラズマが発生状態（着火している状態）であると判別する。したがって、このプラズマ処理装置１によれば、従来例の構成とは異なり、検出棒をプラズマ処理室４内に配設する必要がないため、コンタミネーションを確実に回避できると共に、プラズマ処理室４に観測用窓を設ける必要がないため、プラズマ処理室４の構造、ひいてはプラズマ処理装置１自体の構造を簡易に構成することができる。
【００３１】
また、このプラズマ処理装置１によれば、統括制御部７が、プラズマの着火後において、プラズマが消滅したと判別したときに高周波電源２を制御して高周波信号Ｓの出力を停止させることにより、高周波信号Ｓが無駄に出力され続ける事態を確実に回避できる結果、プラズマ処理装置１の電源効率や安全性を十分に高めることができる。
【００３２】
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、高周波電源２からプラズマ処理室４に対して高周波信号Ｓが供給されているものの、プラズマ処理室４内にプラズマが発生していない状態において測定されたスラグ１３，１４の各位置における整合器３の入力インピーダンスＺについての情報である消滅情報Ｄ３を用いてプラズマの発生（着火）および停止（消滅）を判別しているが、これに限定されるものではない。例えば、プラズマ処理室４においてプラズマが発生している状態での各スラグ１３，１４の各位置における整合器３の入力インピーダンスＺ（つまり方向性結合器３ａの入力インピーダンス）についての情報をプラズマ発生時情報（以下、着火情報Ｄ４）として記憶部８に予め記憶させ、統括制御部７が、入力インピーダンスＺが着火情報Ｄ４の範囲内に含まれているときに、プラズマが発生状態であり、入力インピーダンスＺが着火情報Ｄ４の範囲から外れているときにプラズマが停止状態であると判別する構成を採用することもできる。この構成においても、検出棒をプラズマ処理室４内に配設する必要がないため、コンタミネーションを確実に回避できると共に、プラズマ処理室４に観測用窓を設ける必要がないため、プラズマ処理室４の構造、ひいてはプラズマ処理装置１自体の構造を簡易に構成することができる。
【００３３】
ただし、プラズマ処理室４で発生しているプラズマの状態は、ガス供給装置５からプラズマ処理室４に供給されているガスの種類、ガスの供給圧（単位時間当たりの流量）、また高周波信号Ｓの電力などの様々な要因によって変化し、これによってプラズマ処理室４の入力インピーダンス、ひいては整合器３の入力インピーダンスＺも変化する。このため、着火情報Ｄ４は、その情報量が膨大なものとなる。一方、消滅情報Ｄ３は、プラズマ処理室４にプラズマが発生していないときの情報であるため、その情報量が少ない。したがって、着火情報Ｄ４を用いる構成と比較して、消滅情報Ｄ３を用いる構成の方が、データ取得のために要する時間および費用を大幅に低減することができる結果、装置コストを十分に低減することができる。
【００３４】
また、上記した消滅情報Ｄ３や着火情報Ｄ４として、スラグ１３，１４の各位置において測定される整合器３の入力インピーダンスＺについての情報を使用しているが、スラグ１３，１４をスライドさせて上記したパラメータＸ，Ｙを変えたときの入力インピーダンスＺを測定して、パラメータＸ，Ｙの各値と測定した各入力インピーダンスＺとを対応させた情報を使用することもできる。また、上記した消滅情報Ｄ３や着火情報Ｄ４として、整合器３の入力インピーダンスＺを使用しているが、電力Ｐｆに対する電力Ｐｒの割合Ｄｐ、および進行波Ｓｆと反射波Ｓｒとの間の位相差θも実質的に入力インピーダンスＺを示すパラメータとなるため、割合Ｄｐや位相差θを使用してもよいのは勿論である。
【００３５】
また、整合器制御部３ｅと統括制御部７とを別個に配設する構成を採用したが、整合器制御部３ｅの機能を統括制御部７に含めて、整合器制御部３ｅを省略する構成を採用することもできる。また、上記の移動機構３ｄ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。また、一対のスラグ１３ａ，１３ｂを有するスラグ１３、および一対のスラグ１４ａ，１４ｂを有するスラグ１４を備えた整合器本体３ｃを用いて構成された整合器３を例に挙げて説明したが、整合器３の構成はこれに限定されず、他の構成の整合器３を使用することもできる。
【００３６】
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１０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１０を処理する構成を採用することもできる。この構成において、プラズマの発生を確認するために、従来は、プラズマトーチ内部のプラズマ箇所に近い点に観測用窓を設ける方法や、被処理物１０を暗所に配置してプラズマトーチから噴出されたプラズマで処理しつつ、噴出されたプラズマの光を検出する方法などの光学的な手法が一般的に採用されているが、観測用窓を設ける方法については電気的に影響があり、また噴出されたプラズマの光を検出する方法については処理環境が限定されるなどの問題があった。しかしながら、本願発明を採用することにより、プラズマトーチを使用する構成においても、これらの問題の発生を回避しつつ、プラズマの発生を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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３ｃの側面断面図および移動機構３ｄの側面図である。
【図３】プラズマ処理装置１によるプラズマ発生処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】消滅情報Ｄ３の概要を説明するためのスミスチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
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
３ｃ  整合器本体
３ｅ  整合器制御部
４  プラズマ処理室
４ａ  プラズマ発生部
７  統括制御部
８  記憶部
１３，１４  スラグ
Ｄ３  消滅情報
Ｄ４  着火情報
Ｓ  高周波信号
Ｓｆ  進行波
Ｓｒ  反射波
Ｚ  入力インピーダンス
θ  位相差
【図１】
2008210599.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008210599.tif 000006