(57)【要約】【課題】マグネトロンを高精度に検査する。【解決手段】  一実施形態の方法は、マグネトロンによる高周波の発生の開始から所定時間以上の時間が経過しており、進行波の電力と設定電力との差が第１の所定値以下であり、反射波の電力が第２の所定値以下であるときのマグネトロンの現在の状態を特定するための一以上の測定値から得られるマグネトロンの現在の状態を示す現在のパラメータと、該現在のパラメータに対応するマグネトロンの初期の状態を示す初期のパラメータとの比較に基づいて、マグネトロンの寿命を判定する。【選択図】図６
2016081908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロンを検査する方法であって、
マグネトロンに、設定電力に基づく高周波の発生を開始させるステップと、
前記マグネトロンの状態を特定するための一以上の測定値を検出するステップと、
前記マグネトロンによる前記高周波の発生の開始時点から所定時間長以上の時間が経過しているか否かを判定するステップと、
前記マグネトロンによって生成された高周波に基づく進行波の電力と前記設定電力との差が第１の所定値以下であるか否かを判定するステップと、
前記マグネトロンと負荷との間に設けられた方向性結合器から出力される反射波の電力が第２の所定値以下であるか否かを判定するステップと、
前記開始時点から前記所定時間長以上の時間が経過し、前記進行波の電力と前記設定電力との差が前記第１の所定値以下であり、且つ、前記反射波の電力が前記第２の所定値以下である使用条件が満たされている時点の前記一以上の測定値から得られる前記マグネトロンの現在の状態を示す現在のパラメータと、該現在のパラメータに対応する前記マグネトロンの初期の状態を示す初期のパラメータとの比較に基づいて、前記マグネトロンの寿命を判定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記現在のパラメータは、前記マグネトロンの現在の高周波変換効率を含み、
前記高周波変換効率は、前記マグネトロンに対する投入電力によって前記一以上の測定値に含まれる進行波の電力を除した値であり、
前記マグネトロンの寿命を判定する前記ステップでは、前記現在の高周波変換効率が、前記初期のパラメータに含まれる前記マグネトロンの初期の高周波変換効率に対して所定割合以上低下している場合に、前記マグネトロンの寿命を検出する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記開始時点から前記使用条件が満たされている前記時点までの経過時間長ＴＬを、所定の第１関数に入力することにより、該所定の第１関数の出力である第１の基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）を取得するステップであり、該所定の第１関数は、前記マグネトロンが所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生する期間の開始から該期間中の任意の時点までの経過時間長ｔＡと、該任意の時点での該マグネトロンの高周波変換効率と該マグネトロンが前記所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンの高周波変換効率の収束値との差の絶対値である第１の基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）との関係を定める、該ステップと、
前記使用条件が満たされている前記時点の前記進行波の電力の測定値Ｐｆｍを、所定の第２関数に入力することによって、該所定の第２関数の出力である係数Ｂη（Ｐｆｍ）を取得するステップであり、該所定の第２関数は、任意の進行波電力ＰＡと、前記マグネトロンが該任意の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンの高周波変換効率の最大変動量として予め定められた値の、前記第１の基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率を表す係数Ｂη（ＰＡ）との関係を定める、該ステップと、
前記開始時点の直前に前記マグネトロンが高周波の発生を停止していた停止期間の直前に該マグネトロンが高周波を発生していた期間において求められた該マグネトロンの高周波変換効率のオフセット値を前記第１の基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の前記所定の最大値で除すことにより、係数Ｃηを取得するステップと、
前記停止期間の時間長ＴＳを、所定の第３関数に入力することにより、該所定の第３関数の出力である係数Ｄη（ＴＳ）を取得するステップであり、該所定の第３関数は、前記マグネトロンが高周波の発生を停止する任意の停止時間長ｔＳＡと、前記マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンの高周波変換効率の最大変動量に対する、該マグネトロンが前記任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンの高周波変換効率の最大変動量の比率を表す係数Ｄη（ｔＳＡ）との関係を定める、該ステップと、
前記第１の基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）、前記係数Ｂη（Ｐｆｍ）、前記係数Ｃη、及び前記係数Ｄη（ＴＳ）を式（１）に用いて、前記マグネトロンの高周波変換効率のオフセット値ηＯＦＦＳＥＴを求めるステップと、
【数１】
2016081908.tif 000023
前記使用条件が満たされている前記時点の前記一以上の測定値に含まれる進行波の電力を前記マグネトロンに対する投入電力によって除した値である現在の高周波変換効率ηｍ及び前記オフセット値ηＯＦＦＳＥＴを式（２）に用いて、高周波変換効率の補正値ηＣを求めるステップと、
【数２】
2016081908.tif 000024
を更に含み、
前記現在のパラメータは、前記高周波変換効率の補正値ηＣを含み、
前記マグネトロンの寿命を判定する前記ステップでは、前記現在のパラメータに含まれる前記高周波変換効率の補正値ηＣが、前記初期のパラメータに含まれる前記マグネトロンの初期の高周波変換効率に対して所定割合以上低下している場合に、前記マグネトロンの寿命を検出する、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記現在のパラメータは、前記使用条件が満たされている前記時点の前記一以上の測定値に含まれる前記マグネトロンのアノード電圧の測定値の絶対値を、該マグネトロンの現在のアノード電圧の絶対値として含み、
前記マグネトロンの寿命を判定する前記ステップでは、前記現在のパラメータに含まれる前記マグネトロンの現在のアノード電圧の絶対値が、前記初期のパラメータに含まれる前記マグネトロンの初期のアノード電圧の絶対値に対して所定値以上増加している場合に、前記マグネトロンの寿命を検出する、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記開始時点から前記使用条件が満たされている前記時点までの経過時間長ＴＬを、所定の第４関数に入力することにより、該所定の第４関数の出力である第２の基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）を取得するステップであり、該所定の第４関数は、前記マグネトロンが所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生する期間の開始から該期間中の任意の時点までの経過時間長ｔＡと、該任意の時点での該マグネトロンのアノード電圧と該マグネトロンが前記所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電圧の収束値との差の絶対値である第２の基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）との関係を定める、該ステップと、
前記使用条件が満たされている前記時点の前記進行波の電力の測定値Ｐｆｍを、所定の第５関数に入力することによって、該所定の第５関数の出力である係数ＢＶ（Ｐｆｍ）を取得するステップであり、該所定の第５関数は、任意の進行波電力ＰＡと、前記マグネトロンが該任意の進行波電力ＰＡの設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電圧の最大変動量として予め定められた値の、前記第２の基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率を表す係数ＢＶ（ＰＡ）との関係を定める、該ステップと、
前記開始時点の直前に前記マグネトロンが高周波の発生を停止していた停止期間の直前に該マグネトロンが高周波を発生していた期間において求められた該マグネトロンのアノード電圧のオフセット値を前記第２の基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の前記所定の最大値で除すことにより、係数ＣＶを取得するステップと、
前記停止期間の時間長ＴＳを、所定の第６関数に入力することにより、該所定の第６関数の出力である係数ＤＶ（ＴＳ）を取得するステップであり、該所定の第６関数は、前記マグネトロンが高周波の発生を停止する任意の停止時間長ｔＳＡと、前記マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電圧の最大変動量に対する、該マグネトロンが前記任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電圧の最大変動量の比率を表す係数ＤＶ（ｔＳＡ）との関係を定める、該ステップと、
前記第２の基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）、前記係数ＢＶ（Ｐｆｍ）、前記係数ＣＶ、及び前記係数ＤＶ（ＴＳ）を式（３）に用いて、前記マグネトロンのアノード電圧のオフセット値ＶＯＦＦＳＥＴを求めるステップと、
【数３】
2016081908.tif 000025
前記使用条件が満たされている前記時点の前記一以上の測定値に含まれる前記マグネトロンの現在のアノード電圧の測定値Ｖｍ及び前記オフセット値ＶＯＦＦＳＥＴを式（４）に用いて、アノード電圧の絶対値の補正値ＶＣを求めるステップと、
【数４】
2016081908.tif 000026
を更に含み、
前記マグネトロンの寿命を判定する前記ステップでは、前記現在のパラメータに含まれる前記アノード電圧の絶対値の補正値ＶＣが、前記初期のパラメータに含まれる前記マグネトロンの初期のアノード電圧に対して所定値以上増加している場合に、前記マグネトロンの寿命を検出する、
請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記現在のパラメータは、前記使用条件が満たされている前記時点の前記一以上の測定値に含まれる前記マグネトロンのアノード電流の測定値を、該マグネトロンの現在のアノード電流として含み、
前記マグネトロンの寿命を判定する前記ステップでは、前記現在のパラメータに含まれる前記マグネトロンの現在のアノード電流が、前記初期のパラメータに含まれる前記マグネトロンの初期のアノード電流に対して所定値以上増加している場合に、前記マグネトロンの寿命を検出する、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記開始時点から前記使用条件が満たされている前記時点までの経過時間長ＴＬを、所定の第７関数に入力することにより、該所定の第７関数の出力である第３の基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）を取得するステップであり、該所定の第７関数は、前記マグネトロンが所定の進行波電力の設定下で高周波を発生する期間の開始から該期間中の任意の時点までの経過時間長ｔＡと、該任意の時点での該マグネトロンのアノード電流と該マグネトロンが前記所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電流の収束値との差の絶対値である第３の基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）との関係を定める、該ステップと、
前記使用条件が満たされている前記時点の前記進行波の電力の測定値Ｐｆｍを、所定の第８関数に入力することによって、該所定の第８関数の出力である係数ＢＩ（Ｐｆｍ）を取得するステップであり、該所定の第８関数は、任意の進行波電力ＰＡと、前記マグネトロンが該任意の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電流の最大変動量として予め定められた値の、前記第３の基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率を表す係数ＢＩ（ＰＡ）との関係を定める、該ステップと、
前記開始時点の直前に前記マグネトロンが高周波の発生を停止していた停止期間の直前に該マグネトロンが高周波を発生していた期間において求められた該マグネトロンのアノード電流のオフセット値を前記第３の基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の前記所定の最大値で除すことにより、係数ＣＩを取得するステップと、
前記停止期間の時間長ＴＳを、所定の第９関数に入力することにより、該所定の第９関数の出力である係数ＤＩ（ＴＳ）を取得するステップであり、該所定の第９関数は、前記マグネトロンが高周波の発生を停止する任意の停止時間長ｔＳＡと、前記マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電流の最大変動量に対する、該マグネトロンが前記任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電流の最大変動量の比率を表す係数ＤＩ（ｔＳＡ）の関係を定める、該ステップと、
前記第３の基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）、前記係数ＢＩ（Ｐｆｍ）、前記係数ＣＩ、及び前記係数ＤＩ（ＴＳ）を式（５）に用いて、前記マグネトロンのアノード電流のオフセット値ＩＯＦＦＳＥＴを求めるステップと、
【数５】
2016081908.tif 000027
前記使用条件が満たされている前記時点の前記一以上の測定値に含まれる前記マグネトロンの現在のアノード電流の測定値Ｉｍ及び前記オフセット値ＩＯＦＦＳＥＴを式（６）に用いて、アノード電流の補正値ＩＣを求めるステップと、
【数６】
2016081908.tif 000028
を更に含み、
前記マグネトロンの寿命を判定する前記ステップでは、前記現在のパラメータに含まれる前記アノード電流の補正値ＩＣが、前記初期のパラメータに含まれる前記マグネトロンの初期のアノード電流に対して所定値以上増加している場合に、前記マグネトロンの寿命を検出する、請求項１〜５の何れか一項記載の方法。
【請求項８】
前記現在のパラメータは、前記使用条件が満たされている前記時点の前記一以上の測定値に含まれる前記進行波のピーク周波数の測定値を、該進行波の現在のピーク周波数として含み、
前記マグネトロンの寿命を判定する前記ステップでは、前記現在のパラメータに含まれる前記進行波の現在のピーク周波数が前記初期のパラメータに含まれる進行波の初期のピーク周波数に対して所定値以上低下している場合に、前記マグネトロンの寿命を検出する、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記開始時点から前記使用条件が満たされている前記時点までの経過時間長ＴＬを、所定の第１０関数に入力することにより、該所定の第１０関数の出力である第４の基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）を取得するステップであり、該所定の第１０関数は、前記マグネトロンが所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生する期間の開始から該期間中の任意の時点までの経過時間長ｔＡと、該任意の時点での該マグネトロンの進行波のピーク周波数と該マグネトロンが前記所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンの進行波のピーク周波数の収束値との差の絶対値である第４の基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）との関係を定める、該ステップと、
前記使用条件が満たされている前記時点の前記進行波の電力の測定値Ｐｆｍを、所定の第１１関数に入力することによって、該所定の第１１関数の出力である係数ＢＦ（Ｐｆｍ）を取得するステップであり、該所定の第１１関数は、任意の進行波電力ＰＡと、前記マグネトロンが該任意の進行波電力ＰＡの設定下で高周波を連続的に発生するときの前記進行波のピーク周波数の最大変動量として予め定められた値の、前記第４の基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率を表す係数ＢＦ（ＰＡ）との関係を定める、該ステップと、
前記開始時点の直前に前記マグネトロンが高周波の発生を停止していた停止期間の直前に該マグネトロンが高周波を発生していた期間において求められた前記進行波のピーク周波数のオフセット値を前記第４の基本オフセット値の所定の最大値で除すことにより、係数ＣＦを取得するステップと、
前記停止期間の時間長ＴＳを、所定の第１２関数に入力することにより、該所定の第１２関数の出力である係数ＤＦ（ＴＳ）を取得するステップであり、該所定の第１２関数は、マグネトロンが高周波の発生を停止する任意の停止時間長ｔＳＡと、前記マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの進行波のピーク周波数の最大変動量に対する、該マグネトロンが前記任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの進行波のピーク周波数の最大変動量の比率を表す係数ＤＦ（ｔＳＡ）の関係を定める、該ステップと、
前記第４の基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）、前記係数ＢＦ（Ｐｆｍ）、前記係数ＣＦ、及び前記係数ＤＦ（ＴＳ）を式（７）に用いて、前記進行波のピーク周波数のオフセット値ＦＯＦＦＳＥＴを求めるステップと、
【数７】
2016081908.tif 000029
前記使用条件が満たされている前記時点の前記一以上の測定値に含まれる前記進行波のピーク周波数の測定値Ｆｍ及び前記オフセット値ＦＯＦＦＳＥＴを式（８）に用いて、前記進行波のピーク周波数の補正値ＦＣを求めるステップと、
【数８】
2016081908.tif 000030
を更に含み、
前記マグネトロンの寿命を判定する前記ステップでは、前記現在のパラメータに含まれる前記進行波のピーク周波数の補正値ＦＣが前記初期のパラメータに含まれる前記進行波の初期のピーク周波数に対して所定値以上低下している場合に、前記マグネトロンの寿命を検出する、
請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記マグネトロンの現在の寿命までの残存時間長を予測するステップを更に含み、
該残存時間長を予測するステップでは、
前記マグネトロンの使用時間長と前記マグネトロンの高周波変換効率とを対応付けたデータを参照して、前記現在の高周波変換効率に対応する現在のマグネトロンの使用時間長を求め、
予め設定されたマグネトロンの寿命時間長と前記現在のマグネトロンの使用時間長との差を前記残存時間長として求める、
請求項２又は３に記載の方法。
【請求項１１】
前記マグネトロンの現在の寿命までの残存時間長を予測するステップを更に含み、
該残存時間長を予測するステップでは、
前記マグネトロンの現在の使用時間長ｔｃ、前記初期の高周波変換効率ηｉｃ、及び、前記現在の高周波変換効率ηｍを用いて、式（９）に基づき定数Ａを算出し、
【数９】
2016081908.tif 000031
予め定められた前記マグネトロンの寿命時の高周波変換効率ηｄ、算出された前記定数Ａ、及び、前記初期の高周波変換効率ηｉｃを用いて、式（１０）に基づき、寿命時間長ｔｄを算出し、
【数１０】
2016081908.tif 000032
算出された前記寿命時間長ｔｄと前記現在の使用時間長ｔｃとの差を前記残存時間長として算出する、
請求項２又は３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、マグネトロンを検査する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、被処理体に対してエッチング、又は成膜等のプロセスを行うために、プラズマ処理装置が用いられている。プラズマ処理装置は、その処理容器内に導入された処理ガスのプラズマを生成するために、処理容器内に導入するエネルギーを発生する装置を有している。このような装置としては、マイクロ波を発生するマグネトロンが知られている。
【０００３】
マグネトロンの状態は、使用時間の経過につれて、その作成直後又はプラズマ処理装置への組み込み直後の初期状態から変化する。例えば、マグネトロンの状態は、フィラメントを構成する表面炭化層の消耗により変化する。このようにマグネトロンの状態が変化すると、生成されるプラズマの状態が変化し、被処理体に対する処理に悪影響が生じる。したがって、マグネトロンを検査して、マグネトロンの交換時期を把握する必要がある。
【０００４】
マグネトロンを検査する技術として、例えば、特許文献１、即ち、国際公開第２０１３／１４６６５５号に記載された技術が開発されている。特許文献１に記載された技術は、マグネトロンの現在の状態を示すパラメータとマグネトロンの初期の状態を示すパラメータとを比較することにより、マグネトロンが寿命に至っているか否かを判断しており、マグネトロンが寿命に至っていると判断される場合には、マグネトロンの交換を促す信号を出力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１４６６５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者は、マグネトロンの状態を示すパラメータの取得に用いられる測定値、例えば、進行波の電力の測定値、反射波の電力の測定値、アノード電圧の測定値、アノード電流の測定値の検出タイミングによっては、マグネトロンを適切に検査し得ないことを見出している。したがって、適切な時点に検出された測定値を用いることにより、より高精度にマグネトロンを検査すること、例えば、マグネトロンの寿命を判定することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様においては、マグネトロンを検査する方法が提供される。この方法は、（ａ）マグネトロンに、設定電力に基づく高周波の発生を開始させるステップと、（ｂ）マグネトロンの状態を特定するための一以上の測定値を検出するステップと、（ｃ）マグネトロンによる高周波の発生の開始時点から所定時間長以上の時間が経過しているか否かを判定するステップと、（ｄ）マグネトロンによって生成された高周波に基づく進行波の電力と前設定電力との差が第１の所定値以下であるか否かを判定するステップと、（ｅ）マグネトロンと負荷との間に設けられた方向性結合器から出力される反射波の電力が第２の所定値以下であるか否かを判定するステップと、（ｆ）マグネトロンによる高周波の発生の開始時点から前記所定時間長以上の時間が経過し、進行波の電力と前記設定電力との差が第１の所定値以下であり、反射波の電力が第２の所定値以下である使用条件が満たされる時点のマグネトロンの前記一以上の測定値から得られる該マグネトロンの現在の状態を示す現在のパラメータと、該現在のパラメータに対応する該マグネトロンの初期の状態を示す初期のパラメータとの比較に基づいて、マグネトロンの寿命を判定するステップと、を含む。
【０００８】
マグネトロンによる高周波の発生直後に検出される測定値から得られる現在のパラメータ、例えば、高周波変換効率、アノード電圧、アノード電流、及び／又は、進行波のピーク周波数は、不安定であり、所定時間の経過後に安定する。上記方法では、マグネトロンの高周波の発生の開始時点から所定時間長の時間が経過し、進行波の電力が設定電力と略同一となり、且つ、反射波の電力が略０になったとき、即ち、使用条件が満たされている時点の測定値から得られる現在のパラメータを用い、マグネトロンの寿命を判定しているので、高精度にマグネトロンを検査することが可能となる。
【０００９】
一実施形態では、現在のパラメータはマグネトロンの現在の高周波変換効率を含み、高周波変換効率は、マグネトロンに対する投入電力によって一以上の測定値に含まれる進行波の電力を除した値である。この実施形態のマグネトロンの寿命を判定するステップでは、現在のパラメータに含まれる現在の高周波変換効率が、初期のパラメータに含まれるマグネトロンの初期の高周波変換効率に対して所定割合以上低下している場合に、マグネトロンの寿命を検出してもよい。
【００１０】
一実施形態では、現在の高周波変換効率から該現在の時点の高周波変換効率のオフセット値を減算することにより、高周波変換効率の補正値を取得して、高周波変換効率の補正値が、初期のパラメータに含まれるマグネトロンの初期の高周波変換効率に対して所定割合以上低下している場合に、マグネトロンの寿命を検出してもよい。例えば、一実施形態の方法は、
開始時点から使用条件が満たされている時点までの経過時間長を、所定の第１関数に入力することにより、所定の第１関数の出力である第１の基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）を取得するステップであり、所定の第１関数は、マグネトロンが所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生する期間の開始から該期間中の任意の時点までの経過時間長ｔＡと、該任意の時点での該マグネトロンの高周波変換効率と該マグネトロンが所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンの高周波変換効率の収束値との差の絶対値である第１の基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）との関係を定める、該ステップと、
使用条件が満たされている時点の進行波の電力の測定値Ｐｆｍを、所定の第２関数に入力することによって、所定の第２関数の出力である係数Ｂη（Ｐｆｍ）を取得するステップであり、所定の第２関数は、任意の進行波電力ＰＡと、マグネトロンが該任意の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンの高周波変換効率の最大変動量として予め定められた値の、第１の基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率を表す係数Ｂη（ＰＡ）との関係を定める、該ステップと、
開始時点の直前にマグネトロンが高周波の発生を停止していた停止期間の直前に該マグネトロンが高周波を発生していた期間において求められたマグネトロンの高周波変換効率のオフセット値を第１の基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値で除すことにより、係数Ｃηを取得するステップと、
停止期間の時間長ＴＳを、所定の第３関数に入力することにより、所定の第３関数の出力である係数Ｄη（ＴＳ）を取得するステップであり、所定の第３関数は、マグネトロンが高周波の発生を停止する任意の停止時間長ｔＳＡと、マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンの高周波変換効率の最大変動量に対する、マグネトロンが前記任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンの高周波変換効率の最大変動量の比率を表す係数Ｄη（ｔＳＡ）との関係を定める、該ステップと、
第１の基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）、係数Ｂη（Ｐｆｍ）、係数Ｃη、及び係数Ｄη（ＴＳ）を式（１）に用いて、マグネトロンの高周波変換効率のオフセット値ηＯＦＦＳＥＴを求めるステップと、
【数１】
2016081908.tif 000003
使用条件が満たされている時点の一以上の測定値に含まれる進行波の電力をマグネトロンに対する投入電力によって除した値である現在の高周波変換効率ηｍ及びオフセット値ηＯＦＦＳＥＴを式（２）に用いて、高周波変換効率の補正値ηＣを求めるステップと、
【数２】
2016081908.tif 000004
を更に含む。この実施形態の方法において、現在のパラメータは、高周波変換効率の補正値ηＣを含み、マグネトロンの寿命を判定するステップでは、現在のパラメータに含まれる高周波変換効率の補正値ηＣが、初期のパラメータに含まれるマグネトロンの初期の高周波変換効率に対して所定割合以上低下している場合に、マグネトロンの寿命を検出する。
【００１１】
一実施形態では、現在のパラメータは、使用条件が満たされている時点の一以上の測定値に含まれるマグネトロンのアノード電圧の測定値の絶対値を、該マグネトロンの現在のアノード電圧として含む。この実施形態のマグネトロンの寿命を判定するステップでは、現在のパラメータに含まれるマグネトロンの現在のアノード電圧の絶対値が、初期のパラメータに含まれるマグネトロンの初期のアノード電圧の絶対値に対して所定値以上増加している場合に、マグネトロンの寿命を検出してもよい。
【００１２】
一実施形態では、現在のマグネトロンのアノード電圧の測定値の絶対値から該現在の時点のマグネトロンのアノード電圧のオフセット値を減算することにより、マグネトロンのアノード電圧の絶対値の補正値を取得して、マグネトロンのアノード電圧の絶対値の補正値が、初期のパラメータに含まれるマグネトロンの初期のアノード電圧の絶対値に対して所定値以上増加している場合に、マグネトロンの寿命を検出してもよい。例えば、一実施形態の方法は、
開始時点から使用条件が満たされている時点までの経過時間長ＴＬを、所定の第４関数に入力することにより、所定の第４関数の出力である第２の基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）を取得するステップであり、所定の第４関数は、マグネトロンが所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生する期間の開始から該期間中の任意の時点までの経過時間長ｔＡと、該任意の時点での該マグネトロンのアノード電圧と該マグネトロンが所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電圧の収束値との差の絶対値である第２の基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）との関係を定める、該ステップと、
使用条件が満たされている時点の進行波の電力の測定値Ｐｆｍを、所定の第５関数に入力することによって、所定の第５関数の出力である係数ＢＶ（Ｐｆｍ）を取得するステップであり、所定の第５関数は、任意の進行波電力ＰＡと、マグネトロンが該任意の進行波電力ＰＡの設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電圧の最大変動量として予め定められた値の、第２の基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率を表す係数ＢＶ（ＰＡ）との関係を定める、該ステップと、
開始時点の直前にマグネトロンが高周波の発生を停止していた停止期間の直前に該マグネトロンが高周波を発生していた期間において求められた該マグネトロンのアノード電圧のオフセット値を第２の基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値で除すことにより、係数ＣＶを取得するステップと、
停止期間の時間長ＴＳを、所定の第６関数に入力することにより、所定の第６関数の出力である係数ＤＶ（ＴＳ）を取得するステップであり、所定の第６関数は、マグネトロンが高周波の発生を停止する任意の停止時間長ｔＳＡと、マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電圧の最大変動量に対する、マグネトロンが前記任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電圧の最大変動量の比率を表す係数ＤＶ（ｔＳＡ）との関係を定める、該ステップと、
第２の基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）、係数ＢＶ（Ｐｆｍ）、係数ＣＶ、及び係数ＤＶ（ＴＳ）を式（３）に用いて、マグネトロンのアノード電圧のオフセット値ＶＯＦＦＳＥＴを求めるステップと、
【数３】
2016081908.tif 000005
使用条件が満たされている時点の一以上の測定値に含まれるマグネトロンの現在のアノード電圧の測定値Ｖｍ及びオフセット値ＶＯＦＦＳＥＴを式（４）に用いて、アノード電圧の絶対値の補正値ＶＣを求めるステップと、
【数４】
2016081908.tif 000006
を更に含む。この実施形態のマグネトロンの寿命を判定するステップでは、現在のパラメータに含まれるアノード電圧の絶対値の補正値ＶＣが、初期のパラメータに含まれるマグネトロンの初期のアノード電圧の絶対値に対して所定値以上増加している場合に、マグネトロンの寿命を検出する。
【００１３】
一実施形態では、現在のパラメータは、使用条件が満たされている時点の一以上の測定値に含まれるマグネトロンのアノード電流の測定値を、該マグネトロンの現在のアノード電流として含む。この実施形態のマグネトロンの寿命を判定するステップでは、現在のパラメータに含まれるマグネトロンの現在のアノード電流が、初期のパラメータに含まれるマグネトロンの初期のアノード電流に対して所定値以上増加している場合に、マグネトロンの寿命を検出してもよい。
【００１４】
一実施形態では、現在のマグネトロンのアノード電流の測定値と該現在の時点のマグネトロンのアノード電流のオフセット値を加算することにより、マグネトロンのアノード電流の補正値を取得して、マグネトロンのアノード電流の補正値が、初期のパラメータに含まれるマグネトロンの初期のアノード電流よりも所定値以上増加している場合に、マグネトロンの寿命を検出してもよい。例えば、一実施形態の方法は、
開始時点から使用条件が満たされている時点までの経過時間長ＴＬを、所定の第７関数に入力することにより、所定の第７関数の出力である第３の基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）を取得するステップであり、所定の第７関数は、マグネトロンが所定の進行波電力の設定下で高周波を発生する期間の開始から該期間中の任意の時点までの経過時間長ｔＡと、該任意の時点での該マグネトロンのアノード電流と該マグネトロンが前記所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電流の収束値との差の絶対値である第３の基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）との関係を定める、該ステップと、
使用条件が満たされている時点の進行波の電力の測定値Ｐｆｍを、所定の第８関数に入力することによって、所定の第８関数の出力である係数ＢＩ（Ｐｆｍ）を取得するステップであり、所定の第８関数は、任意の進行波電力ＰＡと、マグネトロンが該任意の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電流の最大変動量として予め定められた値の、第３の基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率を表す係数ＢＩ（ＰＡ）との関係を定める、該ステップと、
開始時点の直前にマグネトロンが高周波の発生を停止していた停止期間の直前に該マグネトロンが高周波を発生していた期間において求められた該マグネトロンのアノード電流のオフセット値を第３の基本オフセット値の所定の最大値で除すことにより、係数ＣＩを取得するステップと、
停止期間の時間長ＴＳを、所定の第９関数に入力することにより、所定の第９関数の出力である係数ＤＩ（ＴＳ）を取得するステップであり、所定の第９関数は、マグネトロンが高周波の発生を停止する任意の停止時間長ｔＳＡと、マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電流の最大変動量に対する、該マグネトロンが前記任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンのアノード電流の最大変動量の比率を表す係数ＤＩ（ｔＳＡ）の関係を定める、、該ステップと、
第３の基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）、係数ＢＩ（Ｐｆｍ）、係数ＣＩ、及び係数ＤＩ（ＴＳ）を式（５）に用いて、マグネトロンのアノード電流のオフセット値ＩＯＦＦＳＥＴを求めるステップと、
【数５】
2016081908.tif 000007
使用条件が満たされている時点の一以上の測定値に含まれるマグネトロンの現在のアノード電流の測定値Ｉｍ及びオフセット値ＩＯＦＦＳＥＴを式（６）に用いて、アノード電流の補正値ＩＣを求めるステップと、
【数６】
2016081908.tif 000008
を更に含む。この実施形態のマグネトロンの寿命を判定するステップでは、現在のパラメータに含まれるアノード電流の補正値ＩＣが、初期のパラメータに含まれるマグネトロンの初期のアノード電流に対して所定値以上増加している場合に、マグネトロンの寿命を検出する。
【００１５】
一実施形態では、現在のパラメータは、使用条件が満たされている時点の一以上の測定値に含まれる前記進行波のピーク周波数の測定値を、該進行波の現在のピーク周波数として含む。この実施形態のマグネトロンの寿命を判定するステップでは、現在のパラメータに含まれる進行波の現在のピーク周波数が初期のパラメータに含まれる進行波の初期のピーク周波数に対して所定値以上低下している場合に、マグネトロンの寿命を検出してもよい。
【００１６】
一実施形態では、進行波の現在のピーク周波数の測定値から該現在の時点の進行波のピーク周波数のオフセット値を減算することにより、進行波のピーク周波数の補正値を取得して、進行波のピーク周波数の補正値と初期のパラメータに含まれる進行波の初期のピーク周波数との差が所定値以上である場合に、マグネトロンの寿命を検出してもよい。例えば、一実施形態の方法は、
開始時点から使用条件が満たされている時点までの経過時間長ＴＬを、所定の第１０関数に入力することにより、所定の第１０関数の出力である第４の基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）を取得するステップであり、所定の第１０関数は、マグネトロンが所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生する期間の開始から該期間中の任意の時点までの経過時間長ｔＡと、該任意の時点での該マグネトロンの進行波のピーク周波数と該マグネトロンが前記所定の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの該マグネトロンの進行波のピーク周波数の収束値との差の絶対値である第４の基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）との関係を定める、該ステップと、
使用条件が満たされている時点の進行波の電力の測定値Ｐｆｍを、所定の第１１関数に入力することによって、所定の第１１関数の出力である係数ＢＦ（Ｐｆｍ）を取得するステップであり、所定の第１１関数は、任意の進行波電力ＰＡと、マグネトロンが該任意の進行波電力ＰＡの設定下で高周波を連続的に発生するときの進行波のピーク周波数の最大変動量として予め定められた値の、前記第４の基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率を表す係数ＢＦ（ＰＡ）との関係を定める、該ステップと、
開始時点の直前にマグネトロンが高周波の発生を停止していた停止期間の直前にマグネトロンが高周波を発生していた期間において求められた進行波のピーク周波数のオフセット値を第４の基本オフセット値の所定の最大値で除すことにより、係数ＣＦを取得するステップと、
停止期間の時間長ＴＳを、所定の第１２関数に入力することにより、所定の第１２関数の出力である係数ＤＦ（ＴＳ）を取得するステップであり、所定の第１２関数は、マグネトロンが高周波の発生を停止する任意の停止時間長ｔＳＡと、マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの進行波のピーク周波数の最大変動量に対する、該マグネトロンが前記任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの進行波のピーク周波数の最大変動量の比率を表す係数ＤＦ（ｔＳＡ）の関係を定める、該ステップと、
第４の基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）、係数ＢＦ（Ｐｆｍ）、係数ＣＦ、及び係数ＤＦ（ＴＳ）を式（７）に用いることにより、進行波のピーク周波数のオフセット値ＦＯＦＦＳＥＴを求めるステップと、
【数７】
2016081908.tif 000009
使用条件が満たされている時点の一以上の測定値に含まれる進行波のピーク周波数の測定値Ｆｍ及びオフセット値ＦＯＦＦＳＥＴを式（８）に用いて、進行波のピーク周波数の補正値ＦＣを求めるステップと、
【数８】
2016081908.tif 000010
を更に含む。この実施形態のマグネトロンの寿命を判定するステップでは、現在のパラメータに含まれる進行波のピーク周波数の補正値ＦＣが初期のパラメータに含まれる進行波の初期のピーク周波数に対して所定値以上低下している場合に、マグネトロンの寿命を検出する。
【００１７】
なお、上述した高周波変換効率、アノード電圧、アノード電流、及びピーク周波数、並びにこれらの補正値のうち二つ以上のパラメータを用いて、マグネトロンの寿命が判定されてもよい。
【００１８】
一実施形態の方法は、マグネトロンの現在の寿命までの残存時間を予測するステップを更に含んでいてもよい。
【００１９】
一実施形態の残存時間長を予測するステップでは、マグネトロンの使用時間長とマグネトロンの高周波変換効率とを対応付けたデータを参照して、現在の高周波変換効率に対応する現在のマグネトロンの使用時間長を求め、予め設定されたマグネトロンの寿命時間長と現在のマグネトロンの使用時間長との差を残存時間長として求めてもよい。
【００２０】
別の実施形態の残存時間長を予測するステップでは、マグネトロンの現在の使用時間長ｔｃ、初期の高周波変換効率ηｉｃ、及び、現在の高周波変換効率ηｍを用いて、式（９）に基づき定数Ａを算出し、
【数９】
2016081908.tif 000011
予め定められたマグネトロンの寿命時の高周波変換効率ηｄ、算出された定数Ａ、及び、初期の高周波変換効率ηｉｃを用いて、式（１０）に基づき、寿命時間長ｔｄを算出し、
【数１０】
2016081908.tif 000012
算出された寿命時間長ｔｄと現在の使用時間長ｔｃとの差を残存時間長として算出してもよい。マグネトロンは機差を有するが、この実施形態では、機差を反映した定数Ａを算出し、算出された定数Ａに基づき残存時間を算出しているので、残存時間がより高精度に求められる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、高精度にマグネトロンを検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】プラズマ処理装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置のアンテナを示す平面図である。
【図３】マイクロ波発生器の構成を例示する図である。
【図４】図３に示すマイクロ波発生器のマグネトロンを示す図である。
【図５】図３に示すマイクロ波発生器の４Ｅチューナの構成を示す図である。
【図６】一実施形態に係るマグネトロンを検査する方法を示す流れ図である。
【図７】メモリに記憶された初期パラメータを例示する図である。
【図８】高周波変換効率、アノード電圧の絶対値、アノード電流、及び進行波のピーク周波数の時間に応じた変化を示す図である。
【図９】図６に示す方法のステップＳＴ７に利用可能な処理を示す流れ図である。
【図１０】図６に示す方法のステップＳＴ７に利用可能な処理を示す流れ図である。
【図１１】図６に示す方法のステップＳＴ７に利用可能な処理を示す流れ図である。
【図１２】図６に示す方法のステップＳＴ７に利用可能な処理を示す流れ図である。
【図１３】図６に示す方法のステップＳＴ８に利用可能な処理を示す流れ図である。
【図１４】図６に示す方法のステップＳＴ８に利用可能な処理を示す流れ図である。
【図１５】マグネトロンの使用時間長とマグネトロンの高周波変換効率との関係を例示する図である。
【図１６】別の実施形態に係るマグネトロンを検査する方法を示す流れ図である。
【図１７】マグネトロンのアノード電圧の絶対値、アノード電流、及び高周波変換効率の経時変化を示す図である。
【図１８】図１６に示す方法のステップＳ２９において利用可能な処理を示す流れ図である。
【図１９】図１６に示す方法のステップＳ２９において利用可能な処理を示す流れ図である。
【図２０】図１６に示す方法のステップＳ２９において利用可能な処理を示す流れ図である。
【図２１】図１６に示す方法のステップＳ２９において利用可能な処理を示す流れ図である。
【図２２】マグネトロンのアノード電圧の絶対値の経時変化を示す図である。
【図２３】マグネトロンのアノード電圧の絶対値の経時変化を示す図である。
【図２４】マグネトロンの停止期間の時間長と当該停止期間の直後に高周波を発生している期間におけるマグネトロンのアノード電圧の最大変動量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２４】
まず、一実施形態に係る方法によって検査されるマグネトロンを備えたプラズマ処理装置の例について説明する。図１は、プラズマ処理装置の一例を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、被処理体Ｗに対してプラズマ処理を行うための装置である。プラズマ処理装置１０を用いて行うことができるプラズマ処理は、例えば、エッチング、ＣＶＤといったプラズマ処理である。
【００２５】
プラズマ処理装置１０は、処理容器１２、ガス供給部１３、載置台１４、プラズマ発生機構１９、及び、制御部１５を備えている。処理容器１２は、被処理体Ｗに対してプラズマ処理を行うための内部空間を提供している。ガス供給部１３は、プラズマ処理に用いられる処理ガスを処理容器１２内に供給するよう構成されている。載置台１４は、その上に被処理体Ｗを保持するよう構成されている。プラズマ発生機構１９は、処理容器１２内においてプラズマを発生させるよう構成されている。また、制御部１５は、プラズマ処理装置１０の全体の動作を制御するよう構成されている。制御部１５は、ガス供給部１３から供給されるガスの流量、処理容器１２内の圧力等、プラズマ処理装置１０全体の制御を行う。
【００２６】
処理容器１２は、底部２１及び側壁２２を有している。底部２１は、載置台１４の下方に設けられている。側壁２２は、略円筒形状を有しており、底部２１の縁部から上方向に延びている。処理容器１２の底部２１には、その一部を貫通するように排気用の排気孔２３が設けられている。
【００２７】
処理容器１２の上部側には、蓋部２４、誘電体窓１６、及びＯリング２５が設けられている。蓋部２４は、処理容器１２の上部側に配置されており、Ｏリング２５は、蓋部２４と誘電体窓１６との間に介在している。処理容器１２の上部側には開口が形成されており、当該開口は蓋部２４、誘電体窓１６、及びＯリング２５によって気密を確保するよう閉じられている。
【００２８】
ガス供給部１３は、第１のガス供給部２６及び第２のガス供給部２７を含んでいる。第１のガス供給部２６は、被処理体Ｗの中央に向かうガスを、第１の流路を介して供給する。第２のガス供給部２７は、被処理体Ｗの上方且つ外側に設けられた第２の流路を介してガスを供給する。第１のガス供給部２６の第１の流路は、ガス供給孔３０ａに連通している。ガス供給孔３０ａは、誘電体窓１６の径方向中央に設けられている。第１のガス供給部２６は、ガス供給系２９に接続されている。ガス供給系２９は、第１のガス供給部２６に供給するガスの流量を調整するよう構成されている。第２のガス供給部２７は、複数のガス供給孔３０ｂを含んでいる。これらガス供給孔３０ｂは、側壁２２の上部側の一部に設けられている。また、複数のガス供給孔３０ｂは、周方向に等しい間隔で設けられている。これらの第１のガス供給部２６及び第２のガス供給部２７には、同じガス源から同種のガスが供給され得る。なお、第１のガス供給部２６及び第２のガス供給部２７には、別種のガスが供給されてもよい。
【００２９】
載置台１４は、下部電極を提供している。この下部電極には、高周波バイアス用の高周波電源３８がマッチングユニット３９を介して電気的に接続されている。この高周波電源３８は、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波を所定の電力（バイアスパワー）で出力する。マッチングユニット３９は、高周波電源３８側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。マッチングユニット３９の整合器の中には、自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。なお、プラズマ処理時において、載置台１４へのバイアス電圧の供給は、必要に応じて行われ得る。
【００３０】
また、載置台１４は、静電チャックも提供しており、その上に被処理体Ｗを保持することができる。さらに、載置台１４は、加熱のためのヒータといった温度調整機構３３をその内部に備えていてもよい。この載置台１４は、底部２１の下方側から垂直上方に延びる絶縁性の筒状支持部３１に支持されている。上述の排気孔２３は、処理容器１２の底部２１の中央に形成されており、筒状支持部３１は当該排気孔２３を貫通している。したがって、排気孔２３は、環形状を有している。環状の排気孔２３の下方側には排気管を介して排気装置が接続される。排気装置は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。この排気装置により、処理容器１２内を所定の圧力まで減圧することが可能である。
【００３１】
プラズマ発生機構１９は、処理容器１２の外部に設けられている。プラズマ発生機構１９は、マイクロ波発生器４１ａを含んでいる。マイクロ波発生器４１ａは、プラズマ生成用の高周波としてマイクロ波を発生する。また、プラズマ発生機構１９は、誘電体窓１６を有している。誘電体窓１６は、処理容器１２の上部側において載置台１４と対向するように配置されている。誘電体窓１６は、マイクロ波発生器４１ａからのマイクロ波を処理容器１２内に導入する。
【００３２】
また、プラズマ発生機構１９は、アンテナ１７を有している。アンテナ１７は、誘電体窓１６上に設けられている。このアンテナ１７には、マイクロ波を誘電体窓１６に放射する複数のスロット孔が形成されている。また、プラズマ発生機構１９は、誘電体板１８を有している。誘電体板１８は、アンテナ１７上に配置されている。誘電体板１８は、後述する同軸導波管３６により導入されたマイクロ波を径方向に伝播する。また、誘電体板１８はマイクロ波を遅延させる機能を有している。
【００３３】
マイクロ波発生器４１ａは、モード変換器３４及び矩形導波管３５を介して同軸導波管３６の上部に接続されている。例えば、マイクロ波発生器４１ａからのＴＥモードのマイクロ波は、矩形導波管３５を通り、モード変換器３４によってＴＥＭモードに変換される。モード変換器３４からのＴＥＭモードのマイクロ波は、同軸導波管３６を伝播する。このマイクロ波発生器４１ａの詳細な構成については、後述する。なお、マイクロ波発生器４１ａに対して矩形導波管３５側が、後述する負荷となる。
【００３４】
誘電体窓１６は、略円盤形状を有しており、石英又はアルミナといった誘電体から構成されている。誘電体窓１６の下面２８の一部には、導入されたマイクロ波による定在波の発生を容易にするために、テーパ状に窪んだ環状の凹部３７、又は円形状に窪んだ凹部が形成されている。かかる凹部３７により、誘電体窓１６の下面直下においてプラズマを効率的に生成することができる。
【００３５】
アンテナ１７は、薄板状であって、円板状である。図２は、図１に示すプラズマ処理装置のアンテナを示す平面図である。図２に示すように、アンテナ１７には、複数のスロット孔２０が形成されている。複数のスロット孔２０の各々の形状は長孔形状である。複数のスロット孔２０は、複数のスロット対を構成している。複数のスロット対の各々は、互いに直交又は交差する方向に延在する二つのスロット孔を含んでいる。これら複数のスロット対は、一以上の同心円に沿って配列されている。
【００３６】
マイクロ波発生器４１ａからのマイクロ波は、同軸導波管３６を通って、誘電体板１８に伝播される。そして、マイクロ波は、アンテナ１７と冷却ジャケット３２との間で径方向外側に誘電体板１８中を伝播し、アンテナ１７の複数のスロット孔２０から誘電体窓１６に放射される。誘電体窓１６を透過したマイクロ波は、誘電体窓１６の直下に電界を生じさせる。これにより、処理容器１２内でプラズマが生成される。
【００３７】
以下、マイクロ波発生器４１ａの構成について詳細に説明する。図３は、マイクロ波発生器の構成を例示する図である。図４は、図３に示すマイクロ波発生器のマグネトロンを示す図である。図５は、図３に示すマイクロ波発生器の４Ｅチューナの構成を示す図である。
【００３８】
図３に示すように、マイクロ波発生器４１ａは、マグネトロン４２、高圧電源４３、及びフィラメント電源４４を有している。マグネトロン４２は、高周波としてマイクロ波を発生する高周波発振器である。高圧電源４３は、マグネトロン４２に電圧を供給するよう構成されている。また、フィラメント電源４４は、マグネトロン４２のカソード電極４６ａを構成するフィラメントに電源を供給するよう構成されている。
【００３９】
マグネトロン４２と高圧電源４３との間には、回路４５が設けられている。このマイクロ波発生器４１ａでは、高圧電源４３側からマグネトロン４２側に回路４５を介してアノード電流が供給される。図４に示すように、マグネトロン４２の内部において回路４５には、フィラメントが組み込まれている。このフィラメントは、カソード電極４６ａを構成している。カソード電極４６ａは、高圧電源４３の負極側に接続されている。また、高圧電源４３の正極側には、マグネトロン４２の内部に設けられたアノード電極４６ｂが接続されている。高圧電源４３の正極側、即ちアノード電極４６ｂは接地されている。したがって、後述するアノード電圧は、負値として測定される。
【００４０】
このマグネトロン４２は、高圧電源４３からアノード電流がアノード電極４６ｂに供給されることにより、当該アノード電極４６ｂとカソード電極４６ａとによって、マイクロ波４８を発生する。なお、カソード電極４６ａを構成するフィラメント、及びアノード電極４６ｂを形成する陽極ベイン等は、機械加工により製造される機械加工品である。
【００４１】
また、図３に示すように、マイクロ波発生器４１ａは、アイソレータ４９、方向性結合器５４、及び、整合器としての４Ｅチューナ５１を更に有している。方向性結合器５４は、アイソレータ４９を介してマグネトロン４２に接続されている。アイソレータ４９は、受動素子であるサーキュレータの一つの端子をダミー負荷５９とすることにより構成されている。即ち、アイソレータ４９のマグネトロン４２側の第１の端子はマグネトロン４２を含む発振部（図５参照）に接続されており、当該アイソレータ４９の４Ｅチューナ５１側の第２の端子は４Ｅチューナ５１と接続されており、アイソレータ４９の第３の端子はダミー負荷５９に接続されている。これにより、アイソレータ４９は、マグネトロン４２から負荷５０側に一方向に高周波信号を伝送することができる。
【００４２】
図５に示すように、４Ｅチューナ５１は、可動短絡部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを有している。可動短絡部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄはそれぞれ可動短絡板を備えている。これらの可動短絡板は、マイクロ波の進行方向において間隔をもって設けられている。また、４Ｅチューナ５１は、三つのプローブ５３ａ、５３ｂ、５３ｃを有している。これらプローブ５３ａ、５３ｂ、５３ｃは、可動短絡部５２ａに対してマグネトロン４２側に設けられている。プローブ５３ａ、５３ｂ、５３ｃは、マイクロ波の進行方向において、基本周波数λの１／８、即ち、λ／８の距離の間隔で設けられる。また、プローブ５３ａ、５３ｂ、５３ｃに接続された演算回路５３ｄにより、これらプローブ５３ａ〜５３ｃにそれぞれ対応する同調棒の突出量が算出されるようになっている。
【００４３】
この４Ｅチューナ５１は、矩形導波管３５を介して負荷５０に接続されている。なお、負荷５０は、モード変換器３４等の矩形導波管３５よりも下流側に位置する部材を含んでいる。また、４Ｅチューナ５１の可動短絡部５２ａに対してマグネトロン４２側には、方向性結合器５４が設けられている。方向性結合器５４は、双方向性結合器である。なお、方向性結合器５４は、プローブ５３ａ、５３ｂ、５３ｃに対向していなくてもよい。
【００４４】
図３に示すように、方向性結合器５４には、検出器９０及び検出器９２が接続されている。検出器９０は、進行波、即ち、マグネトロン４２側から負荷５０側に進行するマイクロ波の電力を検出する。検出器９０は、検出した進行波の電力に応じたアナログ信号を出力する。検出器９０からのアナログ信号は、制御回路１００のアンプ１０２ａ及びＡ／Ｄ変換器１０４ａを介して、デジタル値、即ち、進行波電力の測定値Ｐｆｍに変換される。この進行波電力の測定値Ｐｆｍはプロセッサ１１０に入力される。また、検出器９２は、反射波、即ち、負荷５０側からマグネトロン４２側に進行するマイクロ波の電力を検出する。検出器９２は、検出した反射波の電力に応じたアナログ信号を出力する。検出器９２からのアナログ信号は、制御回路１００のアンプ１０２ｂ及びＡ／Ｄ変換器１０４ｂを介して、デジタル値、即ち反射波電力の測定値Ｐｒｍに変換される。この反射波電力の測定値Ｐｒｍはプロセッサ１１０に入力される。
【００４５】
制御回路１００のプロセッサ１１０は、アンプ１０２ｇ及びＡ／Ｄ変換器１０４ｇを介して端子Ｔ１に接続されている。端子Ｔ１には、設定電力に応じたアナログ信号が入力されているようになっている。端子Ｔ１からのアナログ信号は、アンプ１０２ｇ及びＡ／Ｄ変換器１０４ｇを介してデジタル値、即ち、設定電力Ｐｓｉｎに変換される。なお、設定電力Ｐｓｉｎは、負荷５０に供給すべきマイクロ波の電力を表している。プロセッサ１１０は、設定電力Ｐｓｉｎ、進行波電力の測定値Ｐｆｍ、及び、反射波電力の測定値Ｐｒｍに基づき、マイクロ波発生器４１ａの進行波電力が設定電力Ｐｓｉｎに一致するよう、高圧電源４３及びフィラメント電源４４を制御する。具体的には、プロセッサ１１０は、高圧電源４３の電圧を制御するための制御信号（デジタル信号）を出力する。この制御信号は、Ｄ／Ａ変換器１０４ｅによってアナログ制御信号に変換され、アンプ１０２ｅによって増幅される。アンプ１０２ｅによって増幅されたアナログ制御信号Ｖａは、高圧電源４３に与えられる。これにより、高圧電源４３が制御される。また、プロセッサ１１０は、フィラメント電源４４の電圧を制御するための制御信号（デジタル信号）を出力する。この制御信号は、Ｄ／Ａ変換器１０４ｆによってアナログ制御信号に変換され、アンプ１０２ｆによって増幅される。アンプ１０２ｆによって増幅されたアナログ制御信号Ｖｆは、フィラメント電源４４に与えられる。これにより、フィラメント電源４４が制御される。
【００４６】
また、制御回路１００は、プロセッサ１１０、アンプ１０２ａ、アンプ１０２ｂ、アンプ１０２ｅ、アンプ１０２ｆ、アンプ１０２ｇ、Ａ／Ｄ変換器１０４ａ、Ａ／Ｄ変換器１０４ｂ、Ｄ／Ａ変換器１０４ｅ、Ｄ／Ａ変換器１０４ｆ、Ａ／Ｄ変換器１０４ｇに加えて、アンプ１０２ｃ、アンプ１０２ｄ、アンプ１０２ｈ、Ａ／Ｄ変換器１０４ｃ、Ａ／Ｄ変換器１０４ｄ、Ａ／Ｄ変換器１０４ｈ、及びメモリ１１２を更に備えている。
【００４７】
プロセッサ１１０は、アンプ１０２ｃ及びＡ／Ｄ変換器１０４ｃを介して電圧モニタ１２０に接続されている。電圧モニタ１２０は、マグネトロン４２のアノード電圧を測定し、当該アノード電圧に応じたアナログ信号を出力する。このアナログ信号は、アンプ１０２ｃ及びＡ／Ｄ変換器１０４ｃを介してデジタル値、即ち、アノード電圧の測定値Ｖｍに変換される。このアノード電圧の測定値Ｖｍは、プロセッサ１１０に入力される。
【００４８】
プロセッサ１１０は、アンプ１０２ｄ及びＡ／Ｄ変換器１０４ｄを介して電流モニタ１２２に接続されている。電流モニタ１２２は、アノード電流を測定し、当該アノード電流に応じたアナログ信号を出力する。このアナログ信号は、アンプ１０２ｄ及びＡ／Ｄ変換器１０４ｄを介してデジタル値、即ち、アノード電流の測定値Ｉｍに変換される。このアノード電流の測定値Ｉｍは、プロセッサ１１０に入力される。
【００４９】
また、プロセッサは、アンプ１０２ｈ及びＡ／Ｄ変換器１０４ｈを介して周波数検出器９４に接続されている。周波数検出器９４は、方向性結合器５４に接続されており、進行波のピーク周波数を検出し、当該ピーク周波数を表すアナログ信号を出力する。このアナログ信号は、アンプ１０２ｈ及びＡ／Ｄ変換器１０４ｈを介して、デジタル信号に変換される。このデジタル信号は、進行波のピーク周波数の測定値Ｆｍとしてプロセッサ１１０に入力される。
【００５０】
さらに、プロセッサ１１０には、端子Ｔ２及び端子Ｔ３が接続されている。端子Ｔ２には、マグネトロン４２を作動させるための作動信号ＭＷｏｎが供給される。プロセッサ１１０は、作動信号ＭＷｏｎに応答して、高圧電源４３及びフィラメント電源４４を制御し、マグネトロン４２にマイクロ波を発生させる。なお、以下の説明では、作動信号ＭＷｏｎが「１」であるとき、マグネトロン４２がマイクロ波を発生するよう作動され、作動信号ＭＷｏｎが「０」であるときに、マグネトロン４２のマイクロ波の発生が停止されるものとする。この作動信号ＭＷｏｎは、マグネトロン４２がマイクロ波を発生している期間中においては「１」に設定される。
【００５１】
また、プロセッサ１１０は、後述する処理によりマグネトロン４２が寿命に至っていると判断される場合には、端子Ｔ３に交換要求信号ＲＥＱを出力する。この端子Ｔ３は、警報装置に接続され得る。警報装置は、交換要求信号を受信すると、プラズマ処理装置１０のオペレータにマグネトロン４２の交換を促すために、警報を発生する。この警報は、音声であってもよく、或いは、ディスプレイ上への表示であってもよい。
【００５２】
また、プロセッサ１１０は、外部コンピュータ装置１３０に接続されている。外部コンピュータ装置１３０とプロセッサ１１０との接続は、双方向接続である。この外部コンピュータ装置１３０は、プロセッサ１１０に接続されたメモリ１１２のデータを、当該プロセッサ１１０を介して読み込むことが可能であり、また、当該外部コンピュータ装置１３０からデータを送信して、当該データをプロセッサ１１０を介してメモリ１１２に書き込むことも可能である。
【００５３】
さらに、プロセッサ１１０は、マグネトロン４２の検査を行うための処理を実行することができる。マグネトロン４２の検査は、マグネトロン４２の寿命の判定を含む。また、一実施形態では、マグネトロン４２の検査は、マグネトロン４２の寿命までの残存時間長の予測を含む。プロセッサ１１０は、マグネトロン４２の検査を行うための処理を実行するために、当該プロセッサ１１０の外部又は内部のメモリに記憶されたプログラムに従って、動作する。
【００５４】
以下、プロセッサ１１０によるマグネトロン４２の検査に関する処理を説明し、あわせて一実施形態に係るマグネトロンを検査する方法について説明する。図６は、一実施形態に係るマグネトロンを検査する方法を示す流れ図である。図６に示す方法ＭＴでは、マグネトロン４２の初期の状態を示す初期パラメータが利用される。したがって、方法ＭＴの実行に先立って、まず、初期パラメータがメモリ１１２に記憶される。
【００５５】
初期パラメータは、マグネトロン４２の製造元、又はプラズマ処理装置１０のオペレータ等から初期仕様を表すデータとして提供されて、メモリ１１２に記憶されてもよい。メモリ１１２への初期パラメータの記憶時には、当該初期パラメータは、外部コンピュータ装置１３０からプロセッサ１１０を介してメモリ１１２に転送されてもよい。或いは、初期パラメータは、プラズマ処理装置１０へのマグネトロン４２の組み込み直後に実際に測定された当該マグネトロン４２の状態を特定するための測定値から取得されて、メモリ１１２に記憶されてもよい。この場合には、後述するマグネトロン４２の現在のパラメータの取得と同様に、マグネトロン４２による高周波の発生が開始された開始時点から所定時間長以上の時間が経過し、設定電力と進行波電力が略同一となり、且つ、反射波電力が略０となったときの測定値、即ち、使用条件が満たされている時点の測定値から初期パラメータが取得される。また、測定値から取得される初期パラメータをメモリ１１２に記憶する際には、プロセッサ１１０から当該初期パラメータがメモリ１１２に転送される。
【００５６】
図７は、メモリに記憶された初期パラメータを例示する図である。図７に示すように、メモリ１１２には、初期パラメータがテーブル形式で記憶され得る。図７の左から一列目は、設定電力Ｐｓｅｔである。初期パラメータは、設定電力Ｐｓｅｔの大きさに依存するので、大きさが異なるＮ個の設定電力Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）に対応付けて、初期パラメータが記憶される。図７に示す例では、設定電力Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）のそれぞれに対応付けて、初期アノード電流Ｉｉ（１）〜Ｉｉ（Ｎ）、初期アノード電圧の絶対値Ｖｉ（１）〜Ｖｉ（Ｎ）、初期高周波変換効率ηｉ（１）〜ηｉ（Ｎ）、初期ピーク周波数Ｆｉ（１）〜Ｆｉ（Ｎ）が記憶されている。なお、初期高周波変換効率とは、初期アノード電流と初期アノード電圧の積の絶対値によって、初期の進行波電力を除した値として定義される。
【００５７】
再び図６を参照する。方法ＭＴは、上述した初期パラメータがメモリ１１２に記憶された後に、実行される。方法ＭＴでは、端子Ｔ２を介してプロセッサ１１０に作動信号ＭＷｏｎが入力され、端子Ｔ１を介して設定電力Ｐｓｉｎが入力されて、マグネトロン４２による高周波、即ちマイクロ波の発生の開始時点から所定時間長の時間が経過したときの測定値からマグネトロン４２の現在の状態を示す現在のパラメータが取得される。
【００５８】
ここで、図８を参照する。図８は、高周波変換効率、アノード電圧の絶対値、アノード電流、及び進行波のピーク周波数の時間に応じた変化を示す図である。図８に示す高周波変換効率、アノード電圧の絶対値、アノード電流、及び進行波のピーク周波数（即ち、最下段グラフの周波数）は、マグネトロン４２の状態を示す現在のパラメータの例である。図８に示すように、高周波変換効率、アノード電圧の絶対値、アノード電流、及び進行波のピーク周波数は、マグネトロン４２によるマイクロ波の発生の開始直後の期間では、不安定な値をとっている。具体的には、マグネトロン４２が連続的に高周波を発生している期間において、高周波変換効率、アノード電圧の絶対値、及び、進行波のピーク周波数は徐々に低下して、それぞれの収束値に到達し、また、アノード電流は徐々に増加してその収束値に到達する。したがって、マグネトロン４２によるマイクロ波の発生の開始直後に取得される現在のパラメータを用いても、マグネトロン４２を正確に検査することができない。一方、図８に示すように、高周波変換効率、アノード電圧の絶対値、アノード電流、及び進行波のピーク周波数は、マグネトロン４２によるマイクロ波の連続的な発生の開始時点から所定時間長（例えば１０秒）の時間が経過した後に、安定した値をとる。したがって、マグネトロン４２によるマイクロ波の発生の開始から所定時間長の時間が経過したときの現在のパラメータを用いることにより、マグネトロン４２を高精度に検査することが可能となる。
【００５９】
このため、方法ＭＴでは、「１」である作動信号ＭＷｏｎの入力開始時からの経過時間を測定する必要がある。そこで、一例においては、タイマ（ＴＯＮ）が利用され、当該タイマがステップＳＴ１においてプロセッサ１１０によって初期化される。
【００６０】
続くステップＳＴ２では、作動信号ＭＷｏｎ、進行波電力の測定値Ｐｆｍ、反射波電力の測定値Ｐｒｍ、アノード電流の測定値Ｉｍ、アノード電圧の測定値Ｖｍ、及び、進行波のピーク周波数の測定値Ｆｍの検出がプロセッサ１１０によって実行される。
【００６１】
続くステップＳＴ３では、ステップＳＴ１にて検出された進行波電力の測定値Ｐｆｍが０より大きいか否か、及び、作動信号ＭＷｏｎが「１」であるか否かがプロセッサ１１０によって判定される。即ち、マグネトロン４２による高周波の発生が開始されているか否かが判定される。このステップＳＴ３において、進行波電力の測定値Ｐｆｍが０以下であり、且つ、作動信号ＭＷｏｎが「０」であると判定される場合には、マグネトロン４２による高周波の発生が開始されていないので、ステップＳＴ１からの処理が繰り返される。一方、ステップＳＴ３において、進行波電力の測定値Ｐｆｍが０より大きいか、又は、作動信号ＭＷｏｎが「１」であると判定される場合には、マグネトロン４２による高周波の発生が開始されているので、続くステップＳＴ４において、タイマ（ＴＯＮ）がプロセッサ１１０によってカウントアップされる。
【００６２】
続くステップＳＴ５では、直近のステップＳＴ２の測定値の検出時が、マグネトロン４２による高周波の発生の開始時点から所定時間長以上の時間が経過した時点であるか否かの判定がプロセッサ１１０によってなされる。具体的には、タイマ（ＴＯＮ）のカウント値が所定値よりも小さい場合には、直近のステップＳＴ２の測定値の検出時は、マグネトロン４２による高周波の発生開始から所定時間長以上の時間が経過した時点ではないものと判定される。一方、タイマ（ＴＯＮ）のカウント値が所定値以上である場合には、直近のステップＳＴ２の測定値の検出時は、マグネトロン４２による高周波の発生の開始時点から所定時間長以上の時間が経過した時点であるものと判定される。ステップＳＴ５において、直近のステップＳＴ２の測定値の検出時がマグネトロン４２による高周波の発生の開始時点から所定時間長以上の時間が経過した時点でないものと判定される場合には、再びステップＳＴ２からの処理が繰り返される。一方、ステップＳＴ５において、直近のステップＳＴ２の測定値の検出時がマグネトロン４２による高周波の発生の開始時点から所定時間長以上の時間が経過した時点であるものと判定される場合には、続くステップＳＴ６の処理がプロセッサ１１０によって実行される。
【００６３】
ステップＳＴ６では、設定電力Ｐｓｉｎと進行波電力が略同一であり、且つ、反射波電力が略０であるか否かが判定される。例えば、進行波電力の測定値Ｐｆｍと設定電力Ｐｓｉｎとの差が第１の所定値以下であり、且つ、反射波電力の測定値Ｐｒｍが第２の所定値以下であるか否かがプロセッサ１１０によって判定される。ステップＳＴ６において、設定電力Ｐｓｉｎと進行波電力（測定値Ｐｆｍ）が略同一ではないか、又は、反射波電力（測定値Ｐｒｍ）が略０ではないと判定される場合には、マグネトロン４２の動作は未だ不安定であると考えられる。したがって、ステップＳＴ２からの処理が再び実行される。一方、設定電力Ｐｓｉｎと進行波電力（測定値Ｐｆｍ）が略同一であり、且つ、反射波電力（測定値Ｐｒｍ）が略０であると判定される場合には、続くステップＳＴ７において、マグネトロン４２の寿命判定がプロセッサ１１０によって実行される。
【００６４】
図９〜図１２は、図６に示す方法のステップＳＴ７に利用可能な処理を示す流れ図である。ステップＳＴ７の寿命判定では、図９〜図１２に示す複数の処理のうち一つ以上の処理が実行され得る。図９〜図１２に示す複数の処理は何れも、上述したステップＳＴ５の判定基準及びステップＳＴ６の判定基準、即ち使用条件が満たされている時点の測定値である現在の測定値から得られるマグネトロンの現在の状態を示す現在のパラメータと、マグネトロン４２の初期の状態を示す初期のパラメータとの比較に基づいて、マグネトロン４２が寿命に至っているか否かを判定するものである。以下、図９〜図１２のそれぞれに示す処理について説明する。
【００６５】
図９に示す処理では、マグネトロン４２の現在の状態を示す現在のパラメータとしての現在の高周波変換効率と初期のパラメータとしてのマグネトロン４２の初期の高周波変換効率との比較に基づき、マグネトロン４２が寿命に至っているか否かが判定される。
【００６６】
具体的に、図９に示す処理では、まず、ステップＳＴ７０１において、マグネトロン４２の現在の状態を示す現在のパラメータとして現在の高周波変換効率ηｍが算出される。現在の高周波変換効率ηｍは、図９に示すように、投入電力、即ち、現在のアノード電流の測定値Ｉｍと現在のアノード電圧の測定値Ｖｍの積の絶対値によって、現在の進行波電力の測定値Ｐｆｍを除した値として算出される。なお、現在のアノード電流の測定値Ｉｍ、現在のアノード電圧の測定値Ｖｍ、現在の進行波電力の測定値Ｐｆｍはそれぞれ、ステップＳＴ７０１の実行の直前のステップＳＴ２において検出されたアノード電流の測定値Ｉｍ、アノード電圧の測定値Ｖｍ、進行波電力の測定値Ｐｆｍである。
【００６７】
続くステップＳＴ７０２では、初期のパラメータが導出される。ここでは、初期の高周波変換効率ηｉｃが導出される。具体的に、ステップＳＴ７０２では、メモリ１１２に記憶された設定電力Ｐｓｅｔ、即ち、Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）の何れかが設定電力Ｐｓｉｎと同一である場合には、Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）のうち設定電力Ｐｓｉｎと同一の設定電力Ｐｓｅｔ（ｊ）に対応付けられている初期高周波変換効率ηｉが初期の高周波変換効率ηｉｃとして導出される。一方、Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）の何れもが設定電力Ｐｓｉｎと同一でない場合には、設定電力Ｐｓｉｎよりも小さい設定電力Ｐｓｅｔのうち最も設定電力Ｐｓｉｎに近い設定電力Ｐｓｅｔ（ｋ−１）に対応付けられた初期高周波変換効率ηｉ（ｋ−１）、及び、設定電力Ｐｓｉｎよりも大きい設定電力Ｐｓｅｔのうち最も設定電力Ｐｓｉｎに近い設定電力Ｐｓｅｔ（ｋ）に対応付けられた初期高周波変換効率ηｉ（ｋ）を用いた按分により、初期の高周波変換効率ηｉｃが導出される。
【００６８】
続くステップＳＴ７０３では、現在の高周波変換効率ηｍが初期の高周波変換効率ηｉｃに対して所定割合以上低下しているか否かが判定される。例えば、現在の高周波変換効率ηｍが初期の高周波変換効率ηｉｃから２％以上低下しているか否かが判定される。なお、マグネトロン４２の高周波変換効率は、当該マグネトロン４２が寿命に近付くにつれて、初期の高周波変換効率よりも小さくなる。ステップＳＴ７０３において、現在の高周波変換効率ηｍが初期の高周波変換効率ηｉｃに対して所定割合以上低下していないと判定される場合には、図６に示す流れ図においてステップＳＴ２に至るフロー上の手続が進行する。一方、ステップＳＴ７０３において、現在の高周波変換効率ηｍが初期の高周波変換効率ηｉｃに対して所定割合以上低下していると判定される場合には、マグネトロン４２が寿命に至っているものと判定され、続くステップＳＴ９において交換要求信号がプロセッサ１１０から出力される。
【００６９】
図１０に示す処理では、マグネトロン４２の現在の状態を示す現在のパラメータとしてのマグネトロン４２の現在のアノード電圧の絶対値と初期のパラメータとしてのマグネトロン４２の初期のアノード電圧との比較に基づき、マグネトロン４２が寿命に至っているか否かが判定される。
【００７０】
具体的に、図１０に示す処理では、まず、ステップＳＴ７１１において、初期のアノード電圧の絶対値Ｖｉｃが導出される。ステップＳＴ７１１では、メモリ１１２に記憶された設定電力Ｐｓｅｔ、即ち、Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）の何れかが設定電力Ｐｓｉｎと同一である場合には、Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）のうち設定電力Ｐｓｉｎと同一の設定電力Ｐｓｅｔに対応付けられている初期アノード電圧の絶対値Ｖｉ（ｊ）が初期のアノード電圧の絶対値Ｖｉｃとして導出される。一方、Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）の何れもが設定電力Ｐｓｉｎと同一でない場合には、設定電力Ｐｓｉｎよりも小さい設定電力Ｐｓｅｔのうち最も設定電力Ｐｓｉｎに近い設定電力Ｐｓｅｔ（ｋ−１）に対応付けられた初期アノード電圧の絶対値Ｖｉ（ｋ−１）、及び、設定電力Ｐｓｉｎよりも大きい設定電力Ｐｓｅｔのうち最も設定電力Ｐｓｉｎに近い設定電力Ｐｓｅｔ（ｋ）に対応付けられた初期アノード電圧の絶対値Ｖｉ（ｋ）を用いた按分により、初期のアノード電圧の絶対値Ｖｉｃが導出される。
【００７１】
続くステップＳＴ７１２では、現在のアノード電圧の絶対値と初期のアノード電圧の絶対値との比較に基づく、寿命判定が行われる。具体的には、現在のアノード電圧の測定値Ｖｍの絶対値|Ｖｍ|が初期のアノード電圧の絶対値Ｖｉｃに対して所定値以上増加しているか否かが判定される。例えば、現在のアノード電圧の測定値Ｖｍの絶対値｜Ｖｍ｜が初期のアノード電圧の絶対値Ｖｉｃに対して０．２ｋＶ以上増加しているか否かが判定される。ここでの現在のアノード電圧の測定値Ｖｍの絶対値｜Ｖｍ｜は、ステップＳＴ７１２の実行の直前のステップＳＴ２において検出されたアノード電圧の測定値Ｖｍの絶対値｜Ｖｍ｜である。なお、マグネトロン４２のアノード電圧の絶対値は、当該マグネトロン４２が寿命に近付くにつれて、初期のアノード電圧の絶対値よりも大きくなる。ステップＳＴ７１２において、現在のアノード電圧の測定値Ｖｍの絶対値｜Ｖｍ｜が初期のアノード電圧の絶対値Ｖｉｃに対して所定値以上増加していないと判定される場合には、図６に示す流れ図においてステップＳＴ２に至るフロー上の手続が進行する。一方、現在のアノード電圧の測定値Ｖｍの絶対値｜Ｖｍ｜が初期のアノード電圧の絶対値Ｖｉｃに対して所定値以上増加していると判定される場合には、マグネトロン４２が寿命に至っているものと判定され、続くステップＳＴ９において交換要求信号がプロセッサ１１０から出力される。
【００７２】
図１１に示す処理では、マグネトロン４２の現在の状態を示す現在のパラメータとしてのマグネトロン４２の現在のアノード電流と初期のパラメータとしてのマグネトロン４２の初期のアノード電流との比較に基づき、マグネトロン４２が寿命に至っているか否かが判定される。
【００７３】
具体的に、図１１に示す処理では、まず、ステップＳＴ７２１において、初期のアノード電流Ｉｉｃが導出される。ステップＳＴ７２１では、メモリ１１２に記憶された設定電力Ｐｓｅｔ、即ち、Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）の何れかが設定電力Ｐｓｉｎと同一である場合には、Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）のうち設定電力Ｐｓｉｎと同一の設定電力Ｐｓｅｔ（ｊ）に対応付けられている初期アノード電流Ｉｉ（ｊ）が初期のアノード電流Ｉｉｃとして導出される。一方、Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）の何れもが設定電力Ｐｓｉｎと同一でない場合には、設定電力Ｐｓｉｎよりも小さい設定電力Ｐｓｅｔのうち最も設定電力Ｐｓｉｎに近い設定電力Ｐｓｅｔ（ｋ−１）に対応付けられた初期アノード電流Ｉｉ（ｋ−１）、及び、設定電力Ｐｓｉｎよりも大きい設定電力Ｐｓｅｔのうち最も設定電力Ｐｓｉｎに近い設定電力Ｐｓｅｔ（ｋ）に対応付けられた初期アノード電流Ｉｉ（ｋ）を用いた按分により、初期のアノード電流Ｉｉｃが導出される。
【００７４】
続くステップＳＴ７２２では、現在のアノード電流と初期のアノード電流との比較に基づく、寿命判定が行われる。具体的には、現在のアノード電流の測定値Ｉｍが初期のアノード電流Ｉｉｃに対して所定値以上増加しているか否かが判定される。例えば、現在のアノード電流の測定値Ｉｍが初期のアノード電流Ｉｉｃに対して０．１Ａ以上増加しているか否かが判定される。ここでの現在のアノード電流の測定値Ｉｍは、ステップＳＴ７２２の実行の直前のステップＳＴ２において検出されたアノード電流の測定値Ｉｍである。なお、マグネトロン４２のアノード電流は、当該マグネトロン４２の寿命に近付くにつれて、初期のアノード電流のよりも大きくなる。ステップＳＴ７２２において、現在のアノード電流の測定値Ｉｍが初期のアノード電流Ｉｉｃに対して所定値以上増加していないと判定される場合には、図６に示す流れ図においてステップＳＴ２に至るフロー上の手続が進行する。一方、現在のアノード電流の測定値Ｉｍが初期のアノード電流Ｉｉｃに対して所定値以上増加していると判定される場合には、マグネトロン４２が寿命に至っているものと判定され、続くステップＳＴ９において交換要求信号がプロセッサ１１０から出力される。
【００７５】
図１２に示す処理では、マグネトロン４２の現在の状態を示す現在のパラメータとして、マグネトロン４２によって発生される高周波の現在のピーク周波数が用いられ、初期のパラメータとして、マグネトロン４２によって発生される高周波の初期のピーク周波数が用いられる。図１２に示す処理では、現在のピーク周波数と初期のピーク周波数との比較に基づき、マグネトロン４２が寿命に至っているか否かが判定される。
【００７６】
具体的に、図１２に示す処理では、まず、ステップＳＴ７３１において、初期のピーク周波数Ｆｉｃが導出される。ステップＳＴ７３１では、メモリ１１２に記憶された設定電力Ｐｓｅｔ、即ち、Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）の何れかが設定電力Ｐｓｉｎと同一である場合には、Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）のうち設定電力Ｐｓｉｎと同一の設定電力Ｐｓｅｔ（ｊ）に対応付けられている初期ピーク周波数Ｆｉ（ｊ）が初期のピーク周波数Ｆｉｃとして導出される。一方、Ｐｓｅｔ（１）〜Ｐｓｅｔ（Ｎ）の何れもが設定電力Ｐｓｉｎと同一でない場合には、設定電力Ｐｓｉｎよりも小さい設定電力Ｐｓｅｔのうち最も設定電力Ｐｓｉｎに近い設定電力Ｐｓｅｔ（ｋ−１）に対応付けられた初期ピーク周波数Ｆｉ（ｋ−１）、及び、設定電力Ｐｓｉｎよりも大きい設定電力Ｐｓｅｔのうち最も設定電力Ｐｓｉｎに近い設定電力Ｐｓｅｔ（ｋ）に対応付けられた初期ピーク周波数Ｆｉ（ｋ）を用いた按分により、初期のピーク周波数Ｆｉｃが導出される。
【００７７】
続くステップＳＴ７３２では、現在のピーク周波数と初期のピーク周波数との比較に基づく、寿命判定が行われる。具体的には、現在のピーク周波数の測定値Ｆｍが初期のピーク周波数Ｆｉｃに対して所定値（例えば、２ＭＨｚ）以上低下しているか否かが判定される。ここでの現在のピーク周波数の測定値Ｆｍは、ステップＳＴ７３２の実行の直前のステップＳＴ２において検出されたピーク周波数の測定値Ｆｍである。ステップＳＴ７３１において、現在のピーク周波数の測定値Ｆｍが初期のピーク周波数Ｆｉｃに対して所定値以上低下していないと判定される場合には、図６に示す流れ図においてステップＳＴ２に至るフロー上の手続が進行する。一方、現在のピーク周波数の測定値Ｆｍが初期のピーク周波数Ｆｉｃに対して所定値以上低下していると判定される場合には、マグネトロン４２が寿命に至っているものと判定され、続くステップＳＴ９において交換要求信号がプロセッサ１１０から出力される。
【００７８】
このように、方法ＭＴは、適切な時点で検出された測定値から取得されるマグネトロン４２の現在のパラメータ、例えば、現在の高周波変換効率、現在のアノード電流、現在のアノード電圧、現在のピーク周波数等を用いて、マグネトロン４２の寿命を判定しているので、高精度にマグネトロン４２を検査することが可能である。
【００７９】
再び図６を参照する。一実施形態においては、方法ＭＴは、プロセッサ１１０によってステップＳＴ８を実行することにより、マグネトロン４２の寿命までの残存時間長を予測することができる。図１３及び図１４は、図６に示す方法のステップＳＴ８に利用可能な処理を示す流れ図である。ステップＳＴ８の残存時間長の予測では、図１３及び図１４に示す複数の処理のうち一つ以上の処理が実行され得る。
【００８０】
図１３に示す処理では、マグネトロン４２の使用時間長とマグネトロン４２の高周波変換効率とを対応付けたデータが利用される。図１５は、マグネトロンの使用時間長とマグネトロンの高周波変換効率との関係を例示する図である。図１５に示すように、マグネトロン４２の高周波変換効率は、その使用時間の経過に伴い低下していく。但し、マグネトロン４２の使用時間長とマグネトロン４２の高周波変換効率との関係には機差によって多少の違いが生じ得る。このため、マグネトロン４２の機差を考慮して平均化したマグネトロン４２の使用時間長とマグネトロン４２の高周波変換効率とを互いに対応付けたデータがメモリ１１２に予め記憶される。なお、マグネトロン４２の使用時間長とマグネトロン４２の高周波変換効率とを対応付けたデータは、テーブル形式のデータであってもよく、或いは、関数であってもよい。
【００８１】
図１３に示す処理では、ステップＳＴ８０１において、現在の高周波変換効率ηｍに基づき、マグネトロン４２の現在の使用時間長が求められる。現在の高周波変換効率ηｍには、ステップＳＴ７０１で求められる現在の高周波変換効率ηｍを用いることができる。ステップＳＴ８０１では、マグネトロン４２の使用時間長とマグネトロン４２の高周波変換効率とを対応付けたデータを参照し、現在の高周波変換効率ηｍに対応する使用時間長が求められる。
【００８２】
続くステップＳＴ８０２では、予め設定されたマグネトロンの寿命時間長とステップＳＴ８０１にて求められた現在の使用時間長との差から、マグネトロン４２の寿命までの残存時間長が求められる。
【００８３】
図１４に示す処理では、まず、ステップＳＴ８１１において、マグネトロン４２の現在の使用時間長ｔｃ、初期の高周波変換効率ηｉｃ、及び、現在の高周波変換効率ηｍを用いて、下式（９）に基づき、定数Ａが求められる。定数Ａは、検査対象のマグネトロン４２の平均的なマグネトロンに対する特性のバラツキを反映する定数である。なお、現在の高周波変換効率ηｍには、ステップＳＴ７０１で求められる現在の高周波変換効率ηｍを用いることができる。また、初期の高周波変換効率ηｉｃには、ステップＳＴ７０２にて導出された初期の高周波変換効率ηｉｃを用いることができる。また、現在の使用時間長ｔｃは、マグネトロン４２が最初に作動されてから当該マグネトロン４２が作動されていた時間長を積算して、メモリ１１２に記憶しておくことにより、得ることができる。
【数１１】
2016081908.tif 000013
【００８４】
続くステップＳＴ８１２では、予め定められたマグネトロン４２の寿命時の高周波変換効率ηｄ、ステップＳ８１１にて算出された定数Ａ、及び、初期の高周波変換効率ηｉｃを用いて、下式（１０）に基づき、寿命時間長ｔｄが算出される。なお、マグネトロン４２の寿命時の高周波変換効率ηｄは、予めメモリ１１２に記憶しておくことにより、得ることができる。
【数１２】
2016081908.tif 000014
【００８５】
続くステップＳＴ８１３では、算出された寿命時間長ｔｄと現在の使用時間長ｔｃとの差から、マグネトロン４２の寿命までの残存時間長が算出される。図１４に示す処理は、機差を反映した定数Ａを算出し、算出された定数Ａに基づき残存時間を算出しているので、残存時間長がより高精度に求められる。
【００８６】
図１３又は図１４に示した処理に基づくステップＳＴ８の実行によって求められた残存時間長は、ディスプレイ等に表示され得る。これにより、プラズマ処理装置１０のオペレータはマグネトロン４２の交換時期までの残存時間長を把握することができる。このステップＳＴ８の実行後、方法ＭＴの処理は再びステップＳＴ２に移行する。これにより、マグネトロン４２が作動されている間、マグネトロン４２を検査することができ、マグネトロン４２の交換を適時に行うことが可能となる。
【００８７】
以下、別の実施形態に係るマグネトロンを検査する方法について説明する。図１６は、別の実施形態に係るマグネトロンを検査する方法を示す流れ図である。図１６に示す方法ＭＴ２は、プラズマ処理装置１０のプロセッサ１１０によるマグネトロン４２の検査において用いることができる方法である。
【００８８】
以下、図１６に示す方法ＭＴ２の説明に先立ち、図１７を参照する。図１７は、マグネトロンのアノード電圧の絶対値、アノード電流、及び高周波変換効率の経時変化を示す図である。図１７においては、設定電力が３０００Ｗ、２０００Ｗ、１０００Ｗのそれぞれの場合について、マグネトロンのアノード電圧の絶対値、アノード電流、及び高周波変換効率の経時変化が示されている。図１７に示すように、マグネトロンのアノード電圧の絶対値、アノード電流、及び高周波変換効率は、当該マグネトロンが高周波の発生を開始した時点から、寿命の時間長よりは短いが比較的長いある時間長（例えば、９００秒以上）が経過したときに、それらの収束値に安定することがある。このため、マグネトロンが高周波の発生を開始した時点から数１０秒といった時間長の経過では、収束値に対する誤算が極小の値を得ることができないことがある。かかる傾向は、進行波のピーク周波数についても同様であることがある。そこで、方法ＭＴ２は、マグネトロン４２の状態を示す現在のパラメータとして、高周波変換効率、アノード電圧の測定値の絶対値、アノード電流の測定値、及び進行波のピーク周波数の測定値のそれぞれに、それらの収束値に対するオフセット値を反映させた値が用いられる。
【００８９】
この方法ＭＴ２においても、初期パラメータは、図７に示すようにメモリ１１２に記憶される。初期パラメータは、マグネトロン４２の製造元、又はプラズマ処理装置１０のオペレータ等から初期仕様を表すデータとして提供されて、メモリ１１２に記憶されてもよい。或いは、初期パラメータは、プラズマ処理装置１０へのマグネトロン４２の組み込み直後に実際に測定された当該マグネトロン４２の状態を特定するための測定値から取得されて、メモリ１１２に記憶されてもよい。但し、この場合には、初期パラメータは、後述する高周波変換効率の補正値、アノード電圧の絶対値の補正値、アノード電流の補正値、及び進行波のピーク周波数の補正値と同様に求められる。
【００９０】
方法ＭＴ２の実行前には、マグネトロン４２は、高周波を発生していない。即ち、マグネトロン４２は、方法ＭＴ２の実行前には、その動作を停止している。したがって、作動信号ＭＷｏｎは「０」である。そして、方法ＭＴ２では、まず、ステップＳＴ２１が実行される。ステップＳＴ２１では、係数の初期化が行われる。ステップＳＴ２１で初期化される係数は、後述する図１８の処理が寿命判定に含まれている場合には、係数ＣＶを含み、後述する図１９の処理が寿命判定に含まれている場合には、係数Ｃηを含み、後述する図２０の処理が寿命判定に含まれている場合には、係数ＣＩを含み、後述する図２１の処理が寿命判定に含まれている場合には、係数ＣＦを含む。係数ＣＶ、係数Ｃη、係数ＣＩ、及び係数ＣＦは、ステップＳＴ２１において、０に初期化される。
【００９１】
続くステップＳＴ２２では、プロセッサ１１０によってタイマＴＯＮ及びタイマＴＯＦＦが初期化される。タイマＴＯＮは、マグネトロン４２が高周波を連続的に発生している期間の時間長を計測するためのタイマであり、タイマＴＯＦＦは、マグネトロン４２が高周波の発生を停止している停止期間の時間長を計測するためのタイマである。
【００９２】
続くステップＳＴ２３では、タイマＴＯＦＦがプロセッサ１１０によってカウントアップされる。続くステップＳＴ２４は、ステップＳＴ２と同様のステップであり、作動信号ＭＷｏｎ、進行波電力の測定値Ｐｆｍ、反射波電力の測定値Ｐｒｍ、アノード電流の測定値Ｉｍ、アノード電圧の測定値Ｖｍ、及び、ピーク周波数の測定値Ｆｍの検出がプロセッサ１１０によって実行される。
【００９３】
続くステップＳＴ２５は、ステップＳＴ３と同様のステップであり、当該ステップＳＴ２５では、ステップＳＴ２４において検出された進行波電力の測定値Ｐｆｍが０より大きいか否か、及び、作動信号ＭＷｏｎが「１」であるか否かがプロセッサ１１０によって判定される。即ち、マグネトロン４２による高周波の発生が開始されているか否かが判定される。このステップＳＴ２５において、進行波電力の測定値Ｐｆｍが０以下であり、且つ、作動信号ＭＷｏｎが「０」であると判定される場合には、マグネトロン４２による高周波の発生が開始されていないので、ステップＳＴ２３からの処理が繰り返される。一方、ステップＳＴ２５において、進行波電力の測定値Ｐｆｍが０より大きいか、又は、作動信号ＭＷｏｎが「１」であると判定される場合には、マグネトロン４２による高周波の発生が開始されているので、続くステップＳＴ２６において、タイマ（ＴＯＮ）がプロセッサ１１０によってカウントアップされる。
【００９４】
続くステップＳＴ２７は、ステップＳＴ５と同様のステップであり、当該ステップＳＴ２７では、直近のステップＳＴ２４の測定値の検出時が、マグネトロン４２による高周波の発生の開始時点から所定時間長以上の時間が経過した時点であるか否かの判定がプロセッサ１１０によってなされる。具体的には、タイマ（ＴＯＮ）のカウント値が所定値よりも小さい場合には、直近のステップＳＴ２４の測定値の検出時は、マグネトロン４２による高周波の発生開始から所定時間長以上の時間が経過した時点ではないものと判定される。一方、タイマ（ＴＯＮ）のカウント値が所定値以上である場合には、直近のステップＳＴ２４測定値の検出時は、マグネトロン４２による高周波の発生の開始時点から所定時間長以上の時間が経過した時点であるものと判定される。ステップＳＴ２７において、直近のステップＳＴ２４の測定値の検出時がマグネトロン４２による高周波の発生の開始時点から所定時間長以上の時間が経過した時点でないものと判定される場合には、再びステップＳＴ２４からの処理が繰り返される。一方、ステップＳＴ２７において、直近のステップＳＴ２４の測定値の検出時がマグネトロン４２による高周波の発生の開始時点から所定時間長以上の時間が経過した時点であるものと判定される場合には、続くステップＳＴ２８の処理がプロセッサ１１０によって実行される。
【００９５】
ステップＳＴ２８は、ステップＳＴ６と同様のステップであり、当該ステップＳＴ２８では、設定電力Ｐｓｉｎと進行波電力（測定値Ｐｆｍ）が略同一であり、且つ、反射波電力（測定値Ｐｒｍ）が略０であるか否かが判定される。例えば、進行波電力の測定値Ｐｆｍと設定電力Ｐｓｉｎとの差が第１の所定値以下であり、且つ、反射波電力の測定値Ｐｒｍが第２の所定値以下であるか否かがプロセッサ１１０によって判定される。ステップＳＴ２８において、設定電力Ｐｓｉｎと進行波電力（測定値Ｐｆｍ）が略同一ではないか、又は、反射波電力（測定値Ｐｒｍ）が略０ではないと判定される場合には、マグネトロン４２の動作は未だ不安定であると考えられる。したがって、ステップＳＴ２４からの処理が再び実行される。一方、設定電力Ｐｓｉｎと進行波電力（測定値Ｐｆｍ）が略同一であり、且つ、反射波電力（測定値Ｐｒｍ）が略０であると判定される場合には、続くステップＳＴ２９において、マグネトロン４２の寿命判定がプロセッサ１１０によって実行される。
【００９６】
図１８〜図２１は、図１６に示す方法のステップＳ２９において利用可能な処理を示す流れ図である。図１８〜図２１に示す複数の処理は何れも、上述したステップＳＴ２７の判定基準及びステップＳＴ２８の判定基準、即ち使用条件を満たしている時点の測定値である現在の測定値から得られるマグネトロンの現在の状態を示す現在のパラメータと、マグネトロン４２の初期の状態を示す初期のパラメータとの比較に基づいて、マグネトロン４２が寿命に至っているか否かを判定するものである。以下、図１８〜図２１のそれぞれに示す処理について説明する。
【００９７】
図１８に示す処理では、マグネトロン４２の現在の状態を示す現在のパラメータとしての現在のアノード電圧の絶対値の補正値と初期のパラメータとしてのマグネトロン４２の初期のアノード電圧の絶対値との比較に基づき、マグネトロン４２が寿命に至っているか否かが判定される。
【００９８】
具体的に、図１８に示す処理では、まず、ステップＳＴ２９０１において、ステップＳＴ７１１と同様に、初期のアノード電圧の絶対値Ｖｉｃが導出される。
【００９９】
続くステップＳＴ２９０２では、所定の第４関数ｆ４（ｔＡ）を利用して基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）が取得される。ここで、図２２を参照する。図２２は、マグネトロンのアノード電圧の絶対値の経時変化を示す図である。図２２には、マグネトロン４２と同構成の三つのマグネトロンＮｏ．１〜Ｎｏ．３が、所定条件下で高周波を連続的に発生しているときの、アノード電圧の絶対値の経時変化が示されている。具体的に、図２２に示すアノード電圧の絶対値の経時変化は、設定電力Ｐｓｅｔが３０００（Ｗ）のときに取得されたものである。
【０１００】
図２２に示すように、マグネトロンＮｏ．１〜Ｎｏ．３のアノード電圧の絶対値は、互いに異なっている。しかしながら、マグネトロンＮｏ．１〜Ｎｏ．３では、アノード電圧の絶対値が高周波の発生の開始時点から減少していき、所定の安定時間長、例えば、９００秒以上の時間長の時間が経過した時点で収束値に至る略同一の傾向を有している。また、マグネトロンＮｏ．１〜Ｎｏ．３では、任意の時点でのアノード電圧の絶対値と当該アノード電圧の絶対値の収束値との差、即ち、オフセット値は、略同一である。
【０１０１】
方法ＭＴ２では、所定条件下で取得されたアノード電圧の経時変化から、第４関数ｆ４（ｔＡ）が予め準備されており、当該第４関数ｆ４（ｔＡ）が利用される。この所定の第４関数ｆ４（ｔＡ）は、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが所定条件下で高周波を連続的に発生する期間の開始から当該期間中の任意の時点までの経過時間長ｔＡと、当該任意の時点での当該マグネトロンのアノード電圧と当該マグネトロンが当該所定条件の設定下で高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンのアノード電圧の収束値との差の絶対値である基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）との関係を定める関数である。なお、所定条件は、マグネトロンが高周波の発生前に所定時間、例えば、２０分といった十分な時間、停止していること、また、マグネトロンに発生させる高周波の進行波の設定電力が所定の電力であることを含む。
【０１０２】
第４関数ｆ４（ｔＡ）は、例えば、次式のように定められる。
ｆ４（ｔＡ）＝ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）＝ａ１Ｖ×ｔＡ＋ｂ１Ｖ    ｔＡが３００秒未満の場合
ｆ４（ｔＡ）＝ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）＝ａ２Ｖ×ｔＡ＋ｂ２Ｖ    ｔＡが３００秒以上６００秒未満の場合
ｆ４（ｔＡ）＝ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）＝ａ３Ｖ×ｔＡ＋ｂ３Ｖ    ｔＡが６００秒以上９００秒以下の場合
上記式において、ａ１Ｖ、ｂ１Ｖ、ａ２Ｖ、ｂ２Ｖ、ａ３Ｖ、ｂ３Ｖはそれぞれ、第４関数における係数であり、一例では、−０．１８５０、９５、−０．０８３７、６４、−０．０２３５、２８である。なお、第４関数ｆ４（ｔＡ）は、経過時間長ｔＡと、所定条件下でマグネトロンが高周波を連続的に発生している期間中の上記任意の時点でのアノード電圧と当該アノード電圧の収束値との差の絶対値との関係を近似する関数であれば、任意の関数であってもよい。
【０１０３】
ステップＳＴ２９０２では、第４関数ｆ４（ｔＡ）に、経過時間長ｔＡとして、マグネトロン４２が高周波を開始した時点から上述した使用条件が満たされている現在の時点までの経過時間長ＴＬが入力され、第４関数の出力として、基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）が出力される。なお、経過時間長ＴＬは、タイマ（ＴＯＮ）のカウント値から得られる。
【０１０４】
ここで、図２３を参照する。図２３は、マグネトロンのアノード電圧の絶対値の経時変化を示す図である。図２３には、三つの設定電力（１０００Ｗ、２０００Ｗ、３０００Ｗ）の進行波の高周波をマグネトロン４２と同構成のマグネトロンが発生しているときの、アノード電圧の経時変化が示されている。図２３に示すように、進行波の設定電力が小さくなると、アノード電圧の経時変化において収束値に対するアノード電圧の変動量は小さくなる。即ち、進行波の設定電力が小さくなると、任意の時点におけるアノード電圧の収束値に対するオフセット値は、小さくなる。例えば、設定電力が３０００Ｗである場合にはアノード電圧の最大変動量は９５Ｖであり、設定電力が２０００Ｗである場合には、アノード電圧の最大変動量は６２Ｖであり、設定電力が１０００Ｗである場合には、アノード電圧の最大変動量は２８Ｖである。
【０１０５】
このように、マグネトロンのアノード電圧の収束値に対するオフセット値は進行波電力によって異なるので、続くステップＳＴ２９０３では、上記使用条件が満たされている現在の時点の進行波電力の測定値Ｐｆｍに応じたオフセット値の変化率を表す係数ＢＶ（Ｐｆｍ）が取得される。このため、方法ＭＴ２では、第５関数ｆ５（ＰＡ）が予め準備されており、当該第５関数ｆ５（ＰＡ）が利用される。この所定の第５関数ｆ５（ＰＡ）は、任意の進行波電力ＰＡと、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが任意の進行波電力ＰＡの設定下で高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンのアノード電圧の最大変動量として予め定められた値の、基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率を表す係数ＢＶ（ＰＡ）との関係を定める関数である。なお、アノード電圧の最大変動量は、アノード電圧の絶対値の最大値と当該アノード電圧の収束値との差として定義される。
【０１０６】
第５関数ｆ５（ＰＡ）は、例えば、次式のように定められる。
ｆ５（ＰＡ）＝ＢＶ（ＰＡ）＝０    ＰＡが０ｋＷ以上０．５ｋＷ未満の場合
ｆ５（ＰＡ）＝ＢＶ（ＰＡ）＝ｃＶ×ＰＡ−ｄＶ    ＰＡが０．５ｋＷ以上３．５ｋＷ未満の場合
上記式において、ｃＶ、ｄＶはそれぞれ、第５関数における係数であり、一例では、０．３５、０．０５である。これらのｃＶの値、及びｄＶの値は、上述した設定電力（３０００Ｗ、２０００Ｗ、１０００Ｗ）と、アノード電圧の最大変動量（９５Ｖ、６２Ｖ、２８Ｖ）の、基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値（９５Ｖ）に対する比率との関係を近似した一次関数として第５関数ｆ５（ＰＡ）を導出することにより、得られたものである。なお、第５関数ｆ５（ＰＡ）は、任意の進行波電力ＰＡと、マグネトロンが任意の進行波電力ＰＡの設定下で高周波を連続的に発生しているときの当該マグネトロンのアノード電圧の最大変動量として予め定められた値の、基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率との関係を近似する関数であれば、任意の関数であってもよい。
【０１０７】
ステップＳＴ２９０３では、第５関数ｆ５（ＰＡ）に、進行波電力ＰＡとして、現在の進行波電力の測定値Ｐｆｍが入力され、第５関数の出力として係数ＢＶ（Ｐｆｍ）が出力される。
【０１０８】
ここで、図２４を参照する。図２４は、マグネトロンの停止期間の時間長と当該停止期間の直後に高周波を発生している期間におけるマグネトロンのアノード電圧の最大変動量との関係を示す図である。図２４に示す関係は、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンを用いて取得されたものである。図２４において、マグネトロンの停止期間の時間長は、マグネトロンが高周波の発生を停止している期間の時間長であり、マグネトロンのアノード電圧の最大変動量は、停止期間の直後に高周波を発生するときのマグネトロンのアノード電圧の収束値に対するオフセット値の最大値である。
【０１０９】
図２４に示すように、マグネトロンのアノード電圧の最大変動量は、当該マグネトロンが高周波を発生している期間の直前のマグネトロンの停止期間の時間長にも依存する。そこで、続くステップＳＴ２９０４では、マグネトロン４２の高周波の開始時点の直前の停止期間の時間長ＴＳに応じたアノード電圧の最大変動量の変化率を表す係数ＤＶ（ＴＳ）が取得される。このため、方法ＭＴ２では、第６関数ｆ６（ｔＳＡ）が予め準備されており、当該第６関数ｆ６（ｔＳＡ）が利用される。この所定の第６関数ｆ６（ｔＳＡ）は、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが高周波の発生を停止する任意の停止時間長ｔＳＡと、当該マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンのアノード電圧の最大変動量に対する、当該マグネトロンが任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンのアノード電圧の最大変動量の比率を表す係数ＤＶ（ｔＳＡ）との関係を定める関数である。
【０１１０】
第６関数ｆ６（ｔＳＡ）は、例えば、次式のように定められる。
ｆ６（ｔＳＡ）＝ＤＶ（ｔＳＡ）＝ｅＶ×ｌｏｇ１０（ｔＳＡ）＋ｆＶ
上記式において、ｅＶ、ｆＶはそれぞれ、第６関数における係数であり、一例では、０．１９７４１、０．００２０１である。これらのｅＶの値、及びｆＶの値は、図２４に示した設定電力が３０００Ｗである場合のアノード電圧の最大変動量を、所定の停止時間長が１２０分であるときのアノード電圧の最大変動量を１として規格化し、停止期間の時間長と規格化された変動量との関係を、対数関数を用いて近似したものである。なお、第６関数ｆ６（ｔＳＡ）は、任意の停止時間長ｔＳＡと、マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンのアノード電圧の最大変動量に対する、当該マグネトロンが任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンのアノード電圧の最大変動量の比率との関係を近似できる関数であれば、任意の関数であってもよい。
【０１１１】
ステップＳＴ２９０４では、第６関数ｆ６（ｔＳＡ）に、停止期間の時間長ｔＳＡとして、マグネトロン４２が高周波の発生の開始時点の直前に停止していた期間の時間長ＴＳが入力され、第６関数の出力として係数ＤＶ（ＴＳ）が出力される。なお、時間長ＴＳは、タイマ（ＴＯＦＦ）のカウント値から得られる。
【０１１２】
続くステップＳＴ２９０５では、基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）、係数ＢＶ（Ｐｆｍ）、係数ＣＶ、及び係数ＤＶ（ＴＳ）を式（３）に用いることにより、マグネトロン４２のアノード電圧のオフセット値ＶＯＦＦＳＥＴが求められる。
【数１３】
2016081908.tif 000015
【０１１３】
なお、係数ＣＶは、マグネトロン４２の停止期間の直後に初めて図１８に示す処理が実行される場合には、ステップＳＴ２１に初期化された係数ＣＶであり、二回目以降に図１８に示す処理が実行される場合には、後述するステップＳＴ３３において更新された係数ＣＶである。この係数ＣＶは、マグネトロン４２の高周波の発生の開始時点の直前に当該マグネトロン４２が高周波の発生を停止していた停止期間の直前に当該マグネトロン４２が高周波を発生していた期間において求められた当該マグネトロン４２のアノード電圧のオフセット値ＶＯＦＦＳＥＴを基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値（例えば、９５Ｖ）で除すことにより得られる。
【０１１４】
続くステップＳＴ２９０６では、上記使用条件が満たされている時点のマグネトロン４２の現在のアノード電圧の測定値Ｖｍ及びオフセット値ＶＯＦＦＳＥＴを式（４）に用いることにより、現在のアノード電圧の絶対値の補正値ＶＣが求められる。
【数１４】
2016081908.tif 000016
【０１１５】
続くステップＳＴ２９０７では、現在のアノード電圧の絶対値の補正値ＶＣと初期のアノード電圧の絶対値Ｖｉｃとの比較に基づく、寿命判定が行われる。具体的には、現在のアノード電圧の絶対値の補正値ＶＣが初期のアノード電圧の絶対値Ｖｉｃに対して所定値ＴｈＶ以上増加しているか否かが判定される。なお、ＴｈＶは、正の数値である。ステップＳＴ２９０７において、現在のアノード電圧の絶対値の補正値ＶＣが初期のアノード電圧の絶対値Ｖｉｃに対して所定値以上増加していないと判定される場合には、図１６に示す流れ図においてステップＳＴ３０を経由するフロー上の手続が進行する。一方、現在のアノード電圧の絶対値の補正値ＶＣが初期のアノード電圧の絶対値Ｖｉｃに対して所定値以上増加していると判定される場合には、マグネトロン４２が寿命に至っているものと判定され、続くステップＳＴ３１において交換要求信号がプロセッサ１１０から出力される。
【０１１６】
ステップＳＴ３０は、ステップＳＴ８と同様のステップである。当該ステップＳＴ３０では、マグネトロン４２の寿命までの残存時間長が予測される。続くステップＳＴ３２では、作動信号ＭＷｏｎが０であるか否かの判定が行われる。ステップＳＴ３２において作動信号ＭＷｏｎが０でないと判定されると、即ち、マグネトロン４２が高周波を連続的に発生しているものと判定されると、ステップＳＴ２４からの処理が再び実行される。一方、ステップＳＴ３２において作動信号ＭＷｏｎが０であると判定されると、即ち、マグネトロン４２が高周波の発生を停止しているものと判定されると、続く工程ＳＴ３３において、係数Ｃが更新される。例えば、図１８の処理が寿命判定に含まれている場合には、係数ＣＶが更新される。なお、係数ＣＶは、ステップＳＴ３３の直前に求められたオフセット値ＶＯＦＦＳＥＴを基本オフセット値ＶＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値（例えば、９５Ｖ）で除すことにより得られる。また、後述する図１９の処理が寿命判定に含まれている場合には、係数ＣηがステップＳＴ３３において更新され、後述する図２０の処理が寿命判定に含まれている場合には、係数ＣＩがステップＳＴ３３において更新され、後述する図２１の処理が寿命判定に含まれている場合には、係数ＣＦがステップＳＴ３３において更新される。
【０１１７】
以下、図１９に示す処理について説明する。図１９に示す処理では、マグネトロン４２の現在の状態を示す現在のパラメータとしての現在の高周波変換効率の補正値と初期のパラメータとしてのマグネトロン４２の初期の高周波変換効率との比較に基づき、マグネトロン４２が寿命に至っているか否かが判定される。
【０１１８】
具体的に、図１９に示す処理では、まず、ステップＳＴ２９１１において、ステップＳＴ７０１と同様に現在の高周波変換効率ηｍが算出される。続くステップＳＴ２９１２では、ステップＳＴ７０２と同様に、初期の高周波変換効率ηｉｃが取得される。
【０１１９】
続くステップＳＴ２９１３において、所定の第１関数ｆ１（ｔＡ）を利用して基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）が取得される。方法ＭＴ２では、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが所定条件下で高周波を発生しているときに取得された高周波変換効率の経時変化から、第１関数ｆ１（ｔＡ）が予め準備されており、当該第１関数ｆ１（ｔＡ）が利用される。この所定の第１関数ｆ１（ｔＡ）は、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが所定の所定条件下で高周波を連続的に発生する期間の開始から該期間中の任意の時点までの経過時間長ｔＡと、当該任意の時点での当該マグネトロンの高周波変換効率と当該マグネトロンが当該所定条件下で高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンの高周波変換効率の収束値との差の絶対値である基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）との関係を定める関数である。なお、所定条件は、マグネトロンが高周波の発生前に所定時間、例えば、２０分といった十分な時間、停止していること、また、マグネトロンに発生させる高周波の進行波の設定電力が所定の電力であることを含む。
【０１２０】
第１関数ｆ１（ｔＡ）は、例えば、次式のように定められる。
ｆ１（ｔＡ）＝ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）＝ａ１η×ｔＡ＋ｂ１η    ｔＡが３００秒未満の場合
ｆ１（ｔＡ）＝ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）＝ａ２η×ｔＡ＋ｂ２η    ｔＡが３００秒以上６００秒未満の場合
ｆ１（ｔＡ）＝ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）＝ａ３η×ｔＡ＋ｂ３η    ｔＡが６００秒以上９００秒以下の場合
上記式において、ａ１η、ｂ１η、ａ２η、ｂ２η、ａ３η、ｂ３ηは第１関数における係数である。なお、第１関数ｆ１（ｔＡ）は、上記任意の時点での経過時間長ｔＡと、上記所定条件下でマグネトロンが高周波を連続的に発生する期間中の当該任意の時点での高周波変換効率と当該高周波変換効率の収束値との差の絶対値との関係を近似する関数であれば、任意の関数であってもよい。
【０１２１】
ステップＳＴ２９１３では、第１関数ｆ１（ｔＡ）に、経過時間長ｔＡとして、マグネトロン４２が高周波を開始した時点から上述した使用条件が満たされている現在の時点までの経過時間長ＴＬが入力され、第１関数の出力として、基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）が出力される。なお、経過時間長ＴＬは、タイマ（ＴＯＮ）のカウント値から得られる。
【０１２２】
続くステップＳＴ２９１４では、上記使用条件が満たされている現在の時点の進行波電力の測定値Ｐｆｍに応じた高周波変換効率のオフセット値の変化率を表す係数Ｂη（Ｐｆｍ）が取得される。このため、方法ＭＴ２では、第２関数ｆ２（ＰＡ）が予め準備されており、当該第２関数ｆ２（ＰＡ）が利用される。この所定の第２関数ｆ２（ＰＡ）は、任意の進行波電力ＰＡと、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが該任意の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンの高周波変換効率の最大変動量として予め定められた値の、基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率を表す係数Ｂη（ＰＡ）との関係を定める関数である。なお、高周波変換効率の最大変動量は、高周波変換効率の最大値と当該高周波変換効率の収束値との差として定義される。
【０１２３】
第２関数ｆ２（ＰＡ）は、例えば、次式のように定められる。
ｆ２（ＰＡ）＝Ｂη（ＰＡ）＝０    ＰＡが０ｋＷ以上０．５ｋＷ未満の場合
ｆ２（ＰＡ）＝Ｂη（ＰＡ）＝ｃη×ＰＡ−ｄη    ＰＡが０．５ｋＷ以上３．５ｋＷ未満の場合
上記式において、ｃη、及びｄηは、第２関数における係数である。なお、第２関数ｆ２（ＰＡ）は、任意の進行波電力ＰＡと、マグネトロンが任意の進行波電力ＰＡの設定下で高周波を連続的に発生している期間中の当該マグネトロンの高周波変換効率の最大変動量として予め定められた値の、基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率との関係を近似する関数であれば、任意の関数であってもよい。
【０１２４】
ステップＳＴ２９１４では、第２関数ｆ２（ＰＡ）に、進行波電力ＰＡとして、現在の進行波電力の測定値Ｐｆｍが入力され、第２関数の出力として係数Ｂη（Ｐｆｍ）が出力される。
【０１２５】
続くステップＳＴ２９１５では、マグネトロン４２の高周波の開始時点の直前の停止期間の時間長ＴＳに応じた高周波変換効率の最大変動量の変化率を表す係数Ｄη（ＴＳ）が取得される。このため、方法ＭＴ２では、第３関数ｆ３（ｔＳＡ）が予め準備されており、当該第３関数ｆ３（ｔＳＡ）が利用される。この所定の第３関数ｆ３（ｔＳＡ）は、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが高周波の発生を停止する任意の停止時間長ｔＳＡと、当該マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンの高周波変換効率の最大変動量に対する、当該マグネトロンが任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンの高周波変換効率の最大変動量の比率を表す係数Ｄη（ｔＳＡ）との関係を定める関数である。
【０１２６】
第３関数ｆ３（ｔＳＡ）は、例えば、次式のように定められる。
ｆ３（ｔＳＡ）＝Ｄη（ｔＳＡ）＝ｅη×ｌｏｇ１０（ｔＳＡ）＋ｆη
上記式において、ｅη、及びｆηは、第３関数における係数である。なお、第３関数ｆ３（ｔＳＡ）は、任意の停止時間長ｔＳＡと、マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンの高周波変換効率の最大変動量に対する、当該マグネトロンが任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンの高周波変換効率の最大変動量の比率との関係を近似できる関数であれば、任意の関数であってもよい。
【０１２７】
ステップＳＴ２９１５では、第３関数ｆ３（ｔＳＡ）に、停止期間の時間長ｔＳＡとして、マグネトロン４２が高周波の発生の開始時点の直前に停止していた期間の時間長ＴＳが入力され、第３関数の出力として係数Ｄη（ＴＳ）が出力される。なお、時間長ＴＳは、タイマ（ＴＯＦＦ）のカウント値から得られる。
【０１２８】
続くステップＳＴ２９１６では、基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）、係数Ｂη（Ｐｆｍ）、係数Ｃη、及び係数Ｄη（ＴＳ）を式（１）に用いることにより、マグネトロン４２の高周波変換効率のオフセット値ηＯＦＦＳＥＴが求められる。
【数１５】
2016081908.tif 000017
【０１２９】
なお、係数Ｃηは、マグネトロン４２の停止期間の直後に初めて図１９に示す処理が実行される場合には、ステップＳＴ２１に初期化された係数Ｃηであり、二回目以降に図１９に示す処理が実行される場合には、ステップＳＴ３３において更新された係数Ｃηである。この係数Ｃηは、マグネトロン４２の高周波の発生の開始時点の直前に当該マグネトロン４２が高周波の発生を停止していた停止期間の直前に当該マグネトロン４２が高周波を発生していた期間において求められた当該マグネトロン４２の高周波変換効率のオフセット値ηＯＦＦＳＥＴを基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値で除すことにより得られる。
【０１３０】
続くステップＳＴ２９１７では、上記使用条件が満たされている時点のマグネトロン４２の現在の高周波変換効率ηｍ及びオフセット値ηＯＦＦＳＥＴを式（２）に用いることにより、現在の高周波変換効率の絶対値の補正値ηＣが求められる。
【数１６】
2016081908.tif 000018
【０１３１】
続くステップＳＴ２９１８では、現在の高周波変換効率の補正値ηＣと初期の高周波変換効率ηｉｃとの比較に基づく、寿命判定が行われる。具体的には、現在の高周波変換効率の補正値ηＣが初期の高周波変換効率ηｉｃに対して所定割合（−Ｔｈη）以上低下しているか否かが判定される。なお、Ｔｈηは、正の割合（％）である。ステップＳＴ２９１８において、現在の高周波変換効率の補正値ηＣが初期の高周波変換効率ηｉｃに対して所定割合以上低下していないと判定される場合には、図１６に示す流れ図においてステップＳＴ３０を経由するフロー上の手続が進行する。一方、現在の高周波変換効率の補正値ηＣが初期の高周波変換効率ηｉｃに対して所定割合以上低下していると判定される場合には、マグネトロン４２が寿命に至っているものと判定され、続くステップＳＴ３１において交換要求信号がプロセッサ１１０から出力される。
【０１３２】
なお、図１９の処理が寿命判定に含まれている場合には、工程ＳＴ３３では、係数Ｃηが更新される。係数Ｃηは、ステップＳＴ３３の直前に求められたオフセット値ηＯＦＦＳＥＴを基本オフセット値ηＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値で除すことにより得られる。
【０１３３】
以下、図２０に示す処理について説明する。図２０に示す処理では、マグネトロン４２の現在の状態を示す現在のパラメータとしての現在のアノード電流の補正値と初期のパラメータとしてのマグネトロン４２の初期のアノード電流との比較に基づき、マグネトロン４２が寿命に至っているか否かが判定される。
【０１３４】
具体的に、図２０に示す処理では、まず、ステップＳＴ２９２１において、ステップＳＴ７２１と同様に、初期のアノード電流Ｉｉｃが取得される。
【０１３５】
続くステップＳＴ２９２２において、所定の第７関数ｆ７（ｔＡ）を利用して基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）が取得される。方法ＭＴ２では、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが所定条件下で高周波を発生しているときに取得されたアノード電流の経時変化から、第７関数ｆ７（ｔＡ）が予め準備されており、当該第７関数ｆ７（ｔＡ）が利用される。この所定の第７関数ｆ７（ｔＡ）は、マグネトロン４２と同構成のが所定所定条件下で高周波を発生する期間の開始から当該期間中の任意の時点までの経過時間長ｔＡと、当該任意の時点での該マグネトロンのアノード電流と当該マグネトロンが当該所定条件下で高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンのアノード電流の収束値との差の絶対値である基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）との関係を定める関数である。なお、所定条件は、マグネトロンが高周波の発生前に所定時間、例えば、２０分といった十分な時間、停止していること、また、マグネトロンに発生させる高周波の進行波の設定電力が所定の電力であることを含む。
【０１３６】
第７関数ｆ７（ｔＡ）は、例えば、次式のように特定される。
ｆ７（ｔＡ）＝ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）＝ａ１I×ｔＡ＋ｂ１I    ｔＡが３００秒未満の場合
ｆ７（ｔＡ）＝ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）＝ａ２I×ｔＡ＋ｂ２I    ｔＡが３００秒以上６００秒未満の場合
ｆ７（ｔＡ）＝ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）＝ａ３I×ｔＡ＋ｂ３I    ｔＡが６００秒以上９００秒以下の場合
上記式において、ａ１Ｉ、ｂ１Ｉ、ａ２Ｉ、ｂ２Ｉ、ａ３Ｉ、ｂ３Ｉは第７関数における係数である。なお、第７関数ｆ７（ｔＡ）は、上記任意の時点での経過時間長ｔＡと、上記所定条件下でマグネトロンが高周波を連続的に発生する期間中の当該任意の時点でのアノード電流と当該アノード電流の収束値との差の絶対値との関係を近似する関数であれば、任意の関数であってもよい。
【０１３７】
ステップＳＴ２９２２では、第７関数ｆ７（ｔＡ）に、経過時間長ｔＡとして、マグネトロン４２が高周波を開始した時点から上述した使用条件が満たされている現在の時点までの経過時間長ＴＬが入力され、第７関数の出力として、基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）が出力される。なお、経過時間長ＴＬは、タイマ（ＴＯＮ）のカウント値から得られる。
【０１３８】
続くステップＳＴ２９２３では、上記使用条件が満たされている現在の時点の進行波電力の測定値Ｐｆｍに応じたアノード電流のオフセット値の変化率を表す係数ＢＩ（Ｐｆｍ）が取得される。このため、方法ＭＴ２では、第８関数ｆ８（ＰＡ）が予め準備されており、当該第８関数ｆ８（ＰＡ）が利用される。この所定の第８関数ｆ８（ＰＡ）は、任意の進行波電力ＰＡと、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが当該任意の進行波電力の設定下で高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンのアノード電流の最大変動量として予め定められた値の、基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率を表す係数ＢＩ（ＰＡ）との関係を定める関数である。なお、アノード電流の最大変動量は、アノード電流の最小値と当該アノード電流の収束値との差として定義される。
【０１３９】
第８関数ｆ８（ＰＡ）は、例えば、次式のように定められる。
ｆ８（ＰＡ）＝ＢＩ（ＰＡ）＝０    ＰＡが０ｋＷ以上０．５ｋＷ未満の場合
ｆ８（ＰＡ）＝ＢＩ（ＰＡ）＝ｃＩ×ＰＡ−ｄＩ    ＰＡが０．５ｋＷ以上３．５ｋＷ未満の場合
上記式において、ｃＩ、及びｄＩは、第８関数における係数である。なお、第８関数ｆ８（ＰＡ）は、任意の進行波電力ＰＡと、マグネトロンが任意の進行波電力ＰＡの設定下で高周波を連続的に発生している期間中の当該マグネトロンのアノード電流の最大変動量として予め定められた値の、基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率との関係を近似する関数であれば、任意の関数であってもよい。
【０１４０】
ステップＳＴ２９２３では、第８関数ｆ８（ＰＡ）に、進行波電力ＰＡとして、現在の進行波電力の測定値Ｐｆｍが入力され、第８関数の出力として係数ＢＩ（Ｐｆｍ）が出力される。
【０１４１】
続くステップＳＴ２９２４では、マグネトロン４２の高周波の開始時点の直前の停止期間の時間長ＴＳに応じたアノード電流の最大変動量の変化率を表す係数ＤＩ（ＴＳ）が取得される。このため、方法ＭＴ２では、第９関数ｆ９（ｔＳＡ）が予め準備されており、当該第９関数ｆ９（ｔＳＡ）が利用される。この所定の第９関数ｆ９（ｔＳＡ）は、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが高周波の発生を停止する任意の停止時間長ｔＳＡと、当該マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンのアノード電流の最大変動量に対する、当該マグネトロンが当該任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンのアノード電流の最大変動量の比率を表す係数ＤＩ（ｔＳＡ）の関係を定める関数である。
【０１４２】
第９関数ｆ８（ｔＳＡ）は、例えば、次式のように定められる。
ｆ９（ｔＳＡ）＝ＤＩ（ｔＳＡ）＝ｅＩ×ｌｏｇ１０（ｔＳＡ）＋ｆＩ
上記式において、ｅＩ、及びｆＩは、第９関数における係数である。なお、第９関数ｆ９（ｔＳＡ）は、任意の停止時間長ｔＳＡと、マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンのアノード電流の変動量に対する、当該マグネトロンが任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンのアノード電流の変動量の比率との関係を近似できる関数であれば、任意の関数であってもよい。
【０１４３】
ステップＳＴ２９２４では、第９関数ｆ９（ｔＳＡ）に、停止期間の時間長ｔＳＡとして、マグネトロン４２が高周波の発生の開始時点の直前に停止していた期間の時間長ＴＳが入力され、第９関数の出力として係数ＤＩ（ＴＳ）が出力される。なお、時間長ＴＳは、タイマ（ＴＯＦＦ）のカウント値から得られる。
【０１４４】
続くステップＳＴ２９２５では、基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）、係数ＢＩ（Ｐｆｍ）、係数ＣＩ、及び係数ＤＩ（ＴＳ）を式（５）に用いることにより、マグネトロン４２のアノード電流のオフセット値ＩＯＦＦＳＥＴが求められる。
【数１７】
2016081908.tif 000019
【０１４５】
なお、係数ＣＩは、マグネトロン４２の停止期間の直後に初めて図２０に示す処理が実行される場合には、ステップＳＴ２１に初期化された係数ＣＩであり、二回目以降に図２０に示す処理が実行される場合には、ステップＳＴ３３において更新された係数ＣＩである。この係数ＣＩは、マグネトロン４２の高周波の発生の開始時点の直前に当該マグネトロン４２が高周波の発生を停止していた停止期間の直前に当該マグネトロン４２が高周波を発生していた期間において求められた当該マグネトロン４２のアノード電流のオフセット値ＩＯＦＦＳＥＴを基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値で除すことにより得られる。
【０１４６】
続くステップＳＴ２９２６では、上記使用条件が満たされている時点のマグネトロン４２の現在のアノード電流の測定値Ｉｍ及びオフセット値ＩＯＦＦＳＥＴを式（６）に用いることにより、現在のアノード電流の補正値ＩＣが求められる。
【数１８】
2016081908.tif 000020
【０１４７】
続くステップＳＴ２９２７では、現在のアノード電流の補正値ＩＣと初期のアノード電流Ｉｉｃとの比較に基づく、寿命判定が行われる。具体的には、現在のアノード電流の補正値ＩＣが初期のアノード電流Ｉｉｃに対して所定値（ＴｈＩ）以上増加しているか否かが判定される。なお、ＴｈＩは、正の数値である。ステップＳＴ２９２７において、現在のアノード電流の補正値ＩＣが初期のアノード電流Ｉｉｃに対して所定値以上増加していないと判定される場合には、図１６に示す流れ図においてステップＳＴ３０を経由するフロー上の手続が進行する。一方、現在のアノード電流の補正値ＩＣが初期のアノード電流Ｉｉｃに対して所定値以上増加していると判定される場合には、マグネトロン４２が寿命に至っているものと判定され、続くステップＳＴ３１において交換要求信号がプロセッサ１１０から出力される。
【０１４８】
なお、図２０の処理が寿命判定に含まれている場合には、工程ＳＴ３３では、係数ＣＩが更新される。係数ＣＩは、ステップＳＴ３３の直前に求められたオフセット値ＩＯＦＦＳＥＴを基本オフセット値ＩＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値で除すことにより得られる。
【０１４９】
以下、図２１に示す処理について説明する。図２１に示す処理では、マグネトロン４２の現在の状態を示す現在のパラメータとしての現在の進行波のピーク周波数の補正値と初期のパラメータとしてのマグネトロン４２の初期の進行波のピーク周波数との比較に基づき、マグネトロン４２が寿命に至っているか否かが判定される。
【０１５０】
具体的に、図２１に示す処理では、まず、ＳＴ２９３１において、ステップＳＴ７３１と同様に、初期のピーク周波数Ｆｉｃが取得される。
【０１５１】
続くステップＳＴ２９３２において、所定の第１０関数ｆ１０（ｔＡ）を利用して基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）が取得される。方法ＭＴ２では、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが所定条件下で高周波を発生しているときに取得されたピーク周波数の経時変化から、第１０関数ｆ１０（ｔＡ）が予め準備されており、当該第１０関数ｆ１０（ｔＡ）が利用される。この所定の第１０関数ｆ１０（ｔＡ）は、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが所定条件下で高周波を連続的に発生する期間の開始から当該期間中の任意の時点までの経過時間長ｔＡと、当該任意の時点での当該マグネトロンの進行波のピーク周波数と当該マグネトロンが所定の進行波電力の設定条件下で高周波を連続的に発生するときの当該マグネトロンの進行波のピーク周波数の収束値との差の絶対値である基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）との関係を定める関数である。なお、所定条件は、マグネトロンが高周波の発生前に所定時間、例えば、２０分といった十分な時間、停止していること、また、マグネトロンに発生させる高周波の進行波の設定電力が所定の電力であることを含む。
【０１５２】
第１０関数ｆ１０（ｔＡ）は、例えば、次式のように定められる。
ｆ１０（ｔＡ）＝ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）＝ａ１Ｆ×ｔＡ＋ｂ１Ｆ    ｔＡが３００秒未満の場合
ｆ１０（ｔＡ）＝ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）＝ａ２Ｆ×ｔＡ＋ｂ２Ｆ    ｔＡが３００秒以上６００秒未満の場合
ｆ１０（ｔＡ）＝ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）＝ａ３Ｆ×ｔＡ＋ｂ３Ｆ    ｔＡが６００秒以上９００秒以下の場合
上記式において、ａ１Ｆ、ｂ１Ｆ、ａ２Ｆ、ｂ２Ｆ、ａ３Ｆ、ｂ３Ｆは第１０関数における係数である。なお、第１０関数ｆ１０（ｔＡ）は、上記任意の時点での経過時間長ｔＡと、上記所定条件下でマグネトロンが高周波を連続的に発生している期間中の当該任意の時点でのピーク周波数と当該ピーク周波数の収束値との差の絶対値との関係を近似する関数であれば、任意の関数であってもよい。
【０１５３】
ステップＳＴ２９３２では、第１０関数ｆ１０（ｔＡ）に、経過時間長ｔＡとして、マグネトロン４２が高周波を開始した時点から上述した使用条件が満たされている現在の時点までの経過時間長ＴＬが入力され、第１０関数の出力として、基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）が出力される。なお、経過時間長ＴＬは、タイマ（ＴＯＮ）のカウント値から得られる。
【０１５４】
続くステップＳＴ２９３３では、上記使用条件が満たされている現在の時点の進行波電力の測定値Ｐｆｍに応じたピーク周波数のオフセット値の変化率を表す係数ＢＦ（Ｐｆｍ）が取得される。このため、方法ＭＴ２では、第１１関数ｆ１１（ＰＡ）が予め準備されており、当該第１１関数ｆ１１（ＰＡ）が利用される。この所定の第１１関数ｆ１１（ＰＡ）は、任意の進行波電力ＰＡと、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが任意の進行波電力ＰＡの設定下で高周波を連続的に発生するときの進行波のピーク周波数の最大変動量として予め定められた値の、基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率を表す係数ＢＦ（ＰＡ）との関係を定める関数である。なお、ピーク周波数の最大変動量は、ピーク周波数の最大値と当該ピーク周波数の収束値との差として定義される。
【０１５５】
第１１関数ｆ１１（ＰＡ）は、例えば、次式のように定められる。
ｆ１１（ＰＡ）＝ＢＦ（ＰＡ）＝０    ＰＡが０ｋＷ以上０．５ｋＷ未満の場合
ｆ１１（ＰＡ）＝ＢＦ（ＰＡ）＝ｃＦ×ＰＡ−ｄＦ    ＰＡが０．５ｋＷ以上３．５ｋＷ未満の場合
上記式において、ｃＦ、及びｄＦは、第１１関数における係数である。なお、第１１関数ｆ１１（ＰＡ）は、任意の進行波電力ＰＡと、マグネトロンが任意の進行波電力ＰＡの設定下で高周波を連続的に発生している期間中のピーク周波数の最大変動量として予め定められた値の、基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値に対する比率との関係を近似する関数であれば、任意の関数であってもよい。
【０１５６】
ステップＳＴ２９３３では、第１１関数ｆ１１（ＰＡ）に、進行波電力ＰＡとして、現在の進行波電力の測定値Ｐｆｍが入力され、第１１関数の出力として係数ＢＦ（Ｐｆｍ）が出力される。
【０１５７】
続くステップＳＴ２９３４では、マグネトロン４２の高周波の開始時点の直前の停止期間の時間長ＴＳに応じたピーク周波数の最大変動量の変化率を表す係数ＤＦ（ＴＳ）が取得される。このため、方法ＭＴ２では、第１２関数ｆ１２（ｔＳＡ）が予め準備されており、当該第１２関数ｆ１２（ｔＳＡ）が利用される。この所定の第１２関数ｆ１２（ｔＳＡ）は、マグネトロン４２と同構成のマグネトロンが高周波の発生を停止する任意の停止時間長ｔＳＡと、当該マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの進行波のピーク周波数の最大変動量に対する、当該マグネトロンが当該任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときの進行波のピーク周波数の最大変動量の比率を表す係数ＤＦ（ｔＳＡ）の関係を定める関数である。
【０１５８】
第１２関数ｆ１２（ｔＳＡ）は、例えば、次式のように定められる。
ｆ１２（ｔＳＡ）＝ＤＦ（ｔＳＡ）＝ｅＦ×ｌｏｇ１０（ｔＳＡ）＋ｆＦ
上記式において、ｅＦ、及びｆＦは、第１２関数における係数である。なお、第１２関数ｆ１２（ｔＳＡ）は、任意の停止時間長ｔＳＡと、マグネトロンが高周波の発生を所定の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときのピーク周波数の最大変動量に対する、当該マグネトロンが任意の停止時間長、停止した直後に高周波を連続的に発生するときのピーク周波数の最大変動量の比率との関係を近似できる関数であれば、任意の関数であってもよい。
【０１５９】
ステップＳＴ２９３４では、第１２関数ｆ１２（ｔＳＡ）に、停止期間の時間長ｔＳＡとして、マグネトロン４２が高周波の発生の開始時点の直前に停止していた期間の時間長ＴＳが入力され、第１２関数の出力として係数ＤＦ（ＴＳ）が出力される。なお、時間長ＴＳは、タイマ（ＴＯＦＦ）のカウント値から得られる。
【０１６０】
続くステップＳＴ２９３５では、基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ＴＬ）、係数ＢＦ（Ｐｆｍ）、係数ＣＦ、及び係数ＤＦ（ＴＳ）を式（７）に用いることにより、マグネトロン４２のピーク周波数のオフセット値ＦＯＦＦＳＥＴが求められる。
【数１９】
2016081908.tif 000021
【０１６１】
なお、係数ＣＦは、マグネトロン４２の停止期間の直後に初めて図２１に示す処理が実行される場合には、ステップＳＴ２１に初期化された係数ＣＦであり、二回目以降に図２１に示す処理が実行される場合には、ステップＳＴ３３において更新された係数ＣＦである。この係数ＣＦは、マグネトロン４２の高周波の発生の開始時点の直前に当該マグネトロン４２が高周波の発生を停止していた停止期間の直前に当該マグネトロン４２が高周波を発生していた期間において求められた当該マグネトロン４２のピーク周波数のオフセット値ＦＯＦＦＳＥＴを基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値で除すことにより得られる。
【０１６２】
続くステップＳＴ２９３６では、上記使用条件が満たされている時点のマグネトロン４２の現在のピーク周波数の測定値Ｆｍ及びオフセット値ＦＯＦＦＳＥＴを式（８）に用いることにより、現在のピーク周波数の補正値ＦＣが求められる。
【数２０】
2016081908.tif 000022
【０１６３】
続くステップＳＴ２９３７では、現在のピーク周波数の補正値ＦＣと初期のピーク周波数Ｆｉｃとの比較に基づく、寿命判定が行われる。具体的には、現在のピーク周波数の補正値ＦＣが初期のピーク周波数Ｆｉｃに対して所定値以上低下しているか否かが判定される。なお、図２１のＴｈＦは、負の数値である。ステップＳＴ２９３７において、現在のピーク周波数の補正値ＦＣが初期のピーク周波数Ｆｉｃに対して所定値以上低下していないと判定される場合には、図１６に示す流れ図においてステップＳＴ３０を経由するフロー上の手続が進行する。一方、現在のピーク周波数の補正値ＦＣが初期のピーク周波数Ｆｉｃに対して所定値以上低下していると判定される場合には、マグネトロン４２が寿命に至っているものと判定され、続くステップＳＴ３１において交換要求信号がプロセッサ１１０から出力される。
【０１６４】
なお、図２１の処理が寿命判定に含まれている場合には、工程ＳＴ３３では、係数ＣＦが更新される。係数ＣＦは、ステップＳＴ３３の直前に求められたオフセット値ＦＯＦＦＳＥＴを基本オフセット値ＦＢＯＦＦＳＥＴ（ｔＡ）の所定の最大値で除すことにより得られる。
【０１６５】
上述した図１８〜図２１に示す寿命判定の処理を用いる方法ＭＴ２では、オフセット値を反映させた現在のパラメータの補正値が取得される。したがって、方法ＭＴ２では、収束値との誤差が少ないマグネトロンの現在のパラメータが得られる。その結果、上述のＴｈＶ、Ｔｈη、ＴｈＩ、ＴｈＦといった判定基準の数値を絶対値の小さい値に設定することができる。故に、マグネトロンの寿命の判定を更に高精度に行うことが可能となる。
【０１６６】
なお、方法ＭＴ２では、図１８〜図２１の寿命判定の処理が、図１０、図９、図１１、図１２の寿命判定の処理にそれぞれ置き換えられてもよい。また、方法ＭＴ及び方法ＭＴ２で用いられる測定値等の数値の有効桁数は、三桁以上であることが望ましい。このような有効桁数の数値を用いることで、寿命判定の精度が更に向上される。
【０１６７】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、図１〜図５に示したプラズマ処理装置１０、マイクロ波発生器４１ａ、及び、制御回路１００の構成は単なる例であり、方法ＭＴ及び方法ＭＴ２は、任意のプラズマ処理装置に組み込まれたマグネトロンの検査のために、利用することが可能である。
【符号の説明】
【０１６８】
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１３…ガス供給部、１９…プラズマ発生機構、３５…矩形導波管、４１ａ…マイクロ波発生器、４２…マグネトロン、４３…高圧電源、４４…フィラメント電源、４６ａ…カソード電極、４６ｂ…アノード電極、５０…負荷、５１…４Ｅチューナ、５４…方向性結合器、９０…検出器、９２…検出器、９４…周波数検出器、１００…制御回路、１１０…プロセッサ、１１２…メモリ、１２０…電圧モニタ、１２２…電流モニタ、１３０…外部コンピュータ装置。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２４】
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【図２２】
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【図２３】
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