JP 2021-26810 A 2021.2.22(57)【要約】（修正有）【課題】プラズマ処理装置において、プラズマ処理の品
質管理およびデータ収集を行いやすくする手段を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置は、第１電極部と第２電極部との間でプラズマを発生させてプラズマ処理を行う
プラズマ処理装置であって、前記第１電極部と前記第２電極部との間に交流電圧を印加する電源部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間の放電により生じる放電
電流を計測する電流計測部と、前記放電電流のピーク電流をホールドするピークホールド部と、前記ピークホー
ルド部のホールド値と所定の閾値との比較を行う比較部と、を備える。
【選択図】図１

(2)JP 2021-26810 A 2021.2.22【特許請求の範囲】【請求項１】
第１電極部と第２電極部との間でプラズマを発生させてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記第１電極部と前記第２電極部との間に交流電圧を印加する電源部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間の放電により生じる放電電流を計測する電流計
測部と、前記放電電流のピーク電流をホールドするピークホールド部と、前記ピークホールド部のホールド値と所定の閾値との比較を行う比較部と、を備える、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記ピークホールド部は、
前記交流電圧の極性がプラスである場合に前記放電電流のプラス側のピーク電流をホールドする第１ピークホールド回路と、
前記交流電圧の極性がマイナスである場合に前記放電電流のマイナス側のピーク電流をホールドする第２ピークホールド回路と、を備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１ピークホールド回路は、前記交流電圧の極性がマイナスである場合にホールド
値をリセットする第１リセット部を備え、前記第２ピークホールド回路は、前記交流電圧の極性がプラスである場合にホールド値
をリセットする第２リセット部を備える、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記ホールド値、又は、前記ピークホールド部と並列に設けられる異常検出用ピークホ
ールド部における異常検出用ホールド値と、前記所定の閾値より大きな値に設定される異常検出閾値との比較により異常を検出する異常検出部を更に備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記ピークホールド部から前記ピーク電流を取得可能に設けられる制御処理部を更に備
え、
前記制御処理部は、前記比較部から前記ホールド値が前記所定の閾値を超えたことを知らされた場合に、前記ピークホールド部から前記ピーク電流を取得する、請求項１から４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記異常検出部から前記ホールド値が前記異常検出閾値を超えたことを知らされた場合に、前記交流電圧の印加を停止させる制御処理部を更に備える、請求項４に記載のプラズ
マ処理装置。
【請求項７】
前記交流電圧を計測する電圧計測部と、前記電圧計測部で計測される前記交流電圧の所定値をホールドする電圧用ホールド部と、を更に備える、請求項１から６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記電圧用ホールド部は、前記比較部から前記ホールド値が前記所定の閾値を超えたことを知らされた時点の前記交流電圧をホールドするサンプルホールド部である、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記サンプルホールド部は、
前記交流電圧の極性がプラスである場合に前記交流電圧をホールドする第１サンプル
ホールド回路と、

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前記交流電圧の極性がマイナスである場合に前記交流電圧をホールドする第２サンプ
ルホールド回路と、を備える、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】前記電圧計測部から前記サンプルホールド部に入力される電圧信号を遅延させる遅延部を更に備える、請求項８又は９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記遅延部はローパスフィルタである、請求項１０に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、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】【０００２】
従来、各種部材の改質や清浄化、例えば基板の表面に付着した物質の除去、あるいは物
質の添加処理を行う等の目的でプラズマを発生させる装置が知られている。このような装置の作動方法として、プラズマを形成すべきアノードとカソードとの間に維持電圧を印加
し、プラズマを点火するために、アノードとカソードとの間に点火電圧を印加する方法が知られている。
【０００３】
装置の損傷を防止するために、プラズマが点火されたかどうかを点火プロセスの間連続して検査を行い、点火電圧を開始点火電圧から増大させて、プラズマの点火を確認した後、アノードとカソードとの間の電圧を維持電圧まで低下させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。プラズマが点火されたかどうか確認するために、アノードとカソードとの間に流れる電流が測定される。測定された電流が電流閾値を超えると直ちに、プラズマが点火されたと結論づけられる。
【先行技術文献】【特許文献】【０００４】【特許文献１】特表２０１６−５０６０２５号公報【発明の概要】【発明が解決しようとする課題】【０００５】
単発的でなく、断続的なプラズマ生成用の放電を得る手法として、電極に交流電圧を印加する手法がある。ただし、交流電圧が印加される場合には、放電が連続的に行われず、放電が発生したか否かを確認することが難しくなる。詳細には、交流電圧が印加される場
合、パルス状の放電電流が流れる。放電電流のパルス幅はナノ秒オーダー等の短時間と狭小な場合もあり得る。ナノ秒等の短時間に流れる電流の電流値を捕捉することは難しく、放電電流を監視して放電が発生したか否かを確認することは難しい。放電が発生した否かを確認できることは、例えばプラズマ処理の品質管理等にとって重要である。
【０００６】
本発明は、交流電圧を印加してプラズマを発生させてプラズマ処理を行うプラズマ処理
装置において、プラズマ処理の品質管理およびデータ収集を行い易くすることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】【０００７】
本発明の例示的なプラズマ処理装置は、第１電極部と第２電極部との間でプラズマを発生させてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記第１電極部と前記第２電極
部との間に交流電圧を印加する電源部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間の放電により生じる放電電流を計測する電流計測部と、前記放電電流のピーク電流をホールドす

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るピークホールド部と、前記ピークホールド部のホールド値と所定の閾値との比較を行う
比較部と、を備える。
【発明の効果】【０００８】
例示的な本発明によれば、交流電圧を印加してプラズマを発生させてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、プラズマ処理の品質管理およびデータ収集を行い易くすることができる。
【図面の簡単な説明】【０００９】【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置における電圧計測部で計測される電圧Ｖと、電流計測部で計測される電流Ｉとの時間変化を例示する図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置が備えるピークホールド部および比較部の構成を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第１ピークホールド回路の構成例を示す回路図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第１ピークホールド回路の変形例の構成を示す回路図である。
【図４】図４は、第１比較部および第２比較部の動作について説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置が備えるサンプルホール
ド部の構成を示す図である。
【図６】図６は、サンプルホールド部の動作について説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
【図８】図８は、ピークホールド部と異常検出部との関係を示す図である。
【図９】図９は、第１異常検出閾値について説明するための図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態のプラズマ処理装置の変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、異常検出用ピークホールド部と、異常検出部との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
【図１３】図１３は、遅延部を設ける理由を説明するための図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態の第１サンプルホールド回路におけるサンプルホールドについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書では、プラズマ処理装置１００の説明にあたって、ステージＳに対して被処理物２が配置される側を上として、上下方向を定義する。また、上下方向に直交する面と平行な方
向を水平方向とする。これらの方向は、各部の形状や位置関係を説明するために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定する趣旨ではない。
【００１１】＜１．第１実施形態＞（１−１．プラズマ処理装置の概要）
図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置１００の概略構成を示す図である。図１に示すように、プラズマ処理装置１００は、第１電極部１と第２電極部２との間でプラズマＰを発生させてプラズマ処理を行う。プラズマ処理には、例えば、表面改質処
理、薄膜形成処理、アッシング処理、又は洗浄処理等が含まれる。
【００１２】
本実施形態では、第２電極部２は、プラズマ処理が行われる被処理物により構成される。すなわち、プラズマ処理装置１００は、いわゆるダイレクト方式のプラズマ処理装置で

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JP 2021-26810 A 2021.2.22ある。以下、第２電極部２を構成する被処理物のことを被処理物２と記載することがある。ダイレクト方式のプラズマ処理装置１００では、プラズマＰの発生箇所と被処理物２との距離を近くすることができるために、プラズマＰで生成された活性種を効率良く被処理
物２に接触させることができる。被処理物２は、表面または内部に導電性の部位を有する。被処理物２は、例えば金属部材、アルミニウム等の金属箔で覆われる部分を有する部材、金属蒸着面を有する部材等であってよい。また被処理物２は、例えば、プラズマ発生用の放電が可能な厚みで構成される絶縁部材を表面に有する導電性の部材であってよい。絶縁部材は、例えばセラミック粉などが吹き付け塗装されて構成される絶縁膜、又は、薄いラミネート樹脂等であってよい。また被処理物２は、様々な形状を取り得る。
【００１３】
なお、本発明は、ダイレクト方式のプラズマ処理装置以外に適用されてよい。本発明は、例えば２つの電極部間で発生するプラズマにより生成された活性種を被処理物に吹き付けるリモート方式のプラズマ処理装置に適用されてもよい。このような構成の場合には、
プラズマ処理装置は、装置の構成要素として第２電極部を含む。
【００１４】
また、本実施形態では、プラズマ処理は大気圧下で行われる。これによれば、密閉容器
内に被処理物を配置して減圧下でプラズマ処理を行う場合に比べて、作業効率を向上することができる。また、減圧に耐える強固な密閉容器が不要になるため、プラズマ処理を安価に行うことができる。ただし、本発明は、減圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に適用されてもよい。また、処理に際する環境温度および環境湿度について、特段の高温又は低温で維持したり、特段の高湿度又は低湿度で維持したりする必要はない。ただし、処理環境を、高温又は低温で維持したり、高湿度又は低湿度で維持したりしてもよい。
【００１５】
図１に示すように、プラズマ処理装置１００は、電源部１０と、電流計測部２０と、ピークホールド部３０と、比較部４０とを備える。プラズマ処理装置１００は、電圧計測部
５０と、電圧用ホールド部６０とを更に備える。プラズマ処理装置１００は、制御処理部
７０を備える。プラズマ処理装置１００は、その他、ステージＳと、第１電極部１と、判別部８０と、電圧調整部９０とを備える。
【００１６】
ステージＳは、被処理物２を載せるために設けられる。ステージＳは、例えば、金属等の導電性の部材で構成され、水平方向に広がる板状である。ステージＳの上面は、第１電極部１と上下方向に対向する。被処理物２は、ステージＳの上面に載せられる。
【００１７】
第１電極部１は、ステージＳに載置された被処理物（第２電極部）２と対向して配置される。詳細には、第１電極部１は、ステージＳに載置された被処理物２の上側に隙間Ｇを介して配置される。第１電極部１は、上下に延びる柱状である。本実施形態では、第１電
極部１は、概ね金属等の導電性の部材で構成される。第１電極部１は、導電性の部材の下面を覆う誘電体１ａを備える。このために、被処理物２は、誘電体１ａと上下方向に隙間
Ｇを介して対向する。誘電体１ａは、例えば、アルミナ、ジルコニア、又は、快削性セラ
ミック等のセラミック材料により構成される。
【００１８】
電源部１０は、第１電極部１と第２電極部２との間に交流電圧を印加する。電源部１０は、交流の高電圧電源である。電源部１０は、好ましい形態として、高電圧を高周波で印加する。電源部１０が印加する電圧の周波数は、例えば、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚである。電源部１０が印加する電圧の波形は、パルス波形が好ましい。ただし、印加電圧の波形は、例えば正弦波又は矩形波等の他の波形であってもよい。また、電源部１０が印加する
電圧の大きさは、例えば５ｋＶｐｐ〜２０ｋＶｐｐである。
【００１９】
電源部１０は、第１端子１１と第２端子１２とを備える。第１端子１１は、第１電極部
１に第１ラインＬ１により導通される。第２端子１２は、第２電極部２に第２ラインＬ２

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により導通される。本実施形態では、第１端子１１は電圧出力端子であり、第２端子１２はグラウンド端子である。
【００２０】
被処理物２がステージＳに載置され、電源部１０により交流の高電圧が印加される。これにより、第１電極部１と第２電極部（被処理物）２との間で誘電体バリア放電が行われ、隙間Ｇに供給される処理ガスがプラズマ化される。プラズマＰにより生成された活性種が被処理物２の表面に接触し、被処理物２の表面がプラズマ処理される。誘電体バリア放電は、プラズマ生成用の放電の一種である。
【００２１】
なお、処理ガスは、不図示のガス供給手段によって外部から隙間Ｇに供給されてよい。
ただし、ガス供給手段は配置されなくてもよく、処理ガスは隙間Ｇに自然に供給されるガスであってもよい。また、処理ガスの種類は、処理目的に応じて適宜選択されればよく、
特に限定されない。例えば、金属製の被処理物２の表面に付着した切削油などの残渣を除去する場合には、処理ガスは窒素に対して酸素などを添加した混合ガスであってもよい。
【００２２】
また、電源部１０によって印加する電圧や波形の制御によりアーク放電を抑制することができる場合等には、第１電極部１は誘電体１ａを有さなくてもよい。すなわち、第１電極部１の誘電体１ａは必須ではない。本実施形態の第１電極部１の構成は、アーク放電の発生が望ましくない場合の構成例である。
【００２３】
電流計測部２０は、第１電極部１と第２電極部２との間の放電により生じる放電電流を計測する。電流計測部２０は、好ましい形態として第２ラインＬ２に配置される。すなわ
ち、電流計測部２０は、誘電体バリア放電により、被処理物２およびステージＳを介して第２ラインＬ２に流れる放電電流を検出する。電流計測部２０は、電流を電圧に変換する
シャント抵抗を用いて構成される。すなわち、放電電流は、電圧に変換されて計測される。なお、電流計測部２０は、他の構成でもよく、例えば、空芯コイルを用いて誘起電圧を検出する構成、若しくはホール素子の様に電流により発生する磁界を検出する構成等であってもよい。
【００２４】
また、電流計測部２０を構成するシャント抵抗の両端には、電圧制限素子を設け、想定される放電電流の適度に大きな値以上は制限される構成としてもよい。これにより、過大な放電電流が流れた場合でも、その信号を受ける回路が損傷することを防止することができる。
【００２５】
ピークホールド部３０は、放電電流のピーク電流をホールドする。ピークホールド部３０の詳細については後述する。なお、シャント抵抗で構成される電流計測部２０と、ピー
クホールド部３０又はその前処理部との間には、例えば同軸ケーブル等の伝送路が配置される。シャント抵抗で放電電流を計測した結果である電圧信号は、当該伝送路により、ピークホールド部３０又はその前処理部に伝送される。
【００２６】
比較部４０は、ピークホールド部３０のホールド値と、所定の閾値との比較を行う。比
較部４０は、例えばコンパレータである。所定の閾値は、コンパレータの基準電圧の値によって設定することができる。本実施形態では、比較部４０は、比較結果に応じて制御処
理部７０および電圧用ホールド部６０に向けて信号を出力する。比較部４０の詳細については後述する。
【００２７】
本実施形態のプラズマ処理装置１００によれば、放電電流のピーク電流をホールドする
ピークホールド部３０が備えられるために、例えばナノ秒等の短時間に流れる電流の電流値を捕捉することができる。また、ピークホールド部３０による放電電流のホールド値と比較する所定の閾値を適切に設定することにより、放電が起こったか否かの判定を行うこ

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JP 2021-26810 A 2021.2.22とができる。放電が起こったか否かの判定を可能とする所定の閾値は、例えば、回路設計から計算により求めることができる。所定の閾値は、実験により決められてもよい。なお、本実施形態では、比較部４０は、ピークホールド部３０のホールド値に基づき放電の有無を判定する放電判定部と言い換えることができる。
【００２８】
電圧計測部５０は、交流電圧を計測する。本実施形態では、電圧計測部５０は、第１端子１１と第２端子１２との間の電圧を計測する。言い換えると、電圧計測部５０は、電源部１０の印加電圧を計測する。なお、電圧計測部５０は、電源部１０の印加電圧の代わりに、印加電圧の分圧を計測する構成としてもよい。すなわち、電圧計測部５０によって計測される交流電圧は、電源部１０の印加電圧と、当該印加電圧の分圧とのいずれであってもよい。ただし、印加電圧がｋＶｐｐオーダーの高電圧であるために、印加電圧の分圧を計測する構成とした方が後の信号処理が行い易く、好ましい。
【００２９】
電圧用ホールド部６０は、電圧計測部５０で計測される交流電圧の所定値をホールドする。これによれば、プラズマ処理が行われる際に、ピークホールド部３０で得られる放電
電流に加えて電圧用ホールド部６０により所定の電圧値情報を取得することができるために、プラズマ処理の処理品質や処理精度の管理を行い易くすることができる。また、放電
電流の値のみならず、交流電圧の値についてもホールド機能を利用して取得できるために、制御処理部７０がこれらの値を取得するに際して時間的なゆとりを与えることができる。
【００３０】
本実施形態では、電圧用ホールド部６０は、サンプルホールド部である。以下、電圧用ホールド部６０についてサンプルホールド部６０と表現することがある。サンプルホール
ド部６０の詳細については後述する。ただし、電圧用ホールド部６０は、サンプルホール
ド部以外であってもよく、例えばピークホールド部等であってよい。
【００３１】
制御処理部７０は、例えばマイクロコンピュータであり、プラズマ処理装置１００の全
体 を 統 括 的 に 制 御 す る 。 制 御 処 理 部 ７ ０ は 、 Ｃ Ｐ Ｕ （ Central Processing Unit） 、 Ｒ Ａ
Ｍ （ Random Access Memory） お よ び Ｒ Ｏ Ｍ （ Read Only Memory） 等 を 備 え る 。 制 御 処 理 部
７０の各種の機能は、例えばＲＯＭに記憶されるコンピュータプログラムに従ってＣＰＵが演算処理を行うことによって実現される。
【００３２】
本実施形態では、制御処理部７０は、ピークホールド部３０からピーク電流を取得可能に設けられる。また、制御処理部７０は、電圧用ホールド部（サンプルホールド部）６０
から所定の電圧値を取得可能に設けられる。詳細には、制御処理部７０は、比較部４０からの信号に応じてピーク電流および所定の電圧値を取得するための動作を行う。この点の詳細については後述する。
【００３３】
判別部８０は、電圧計測部５０の計測結果に応じて、電源部１０により印加される交流
電圧の極性がプラスかマイナスかを判別する。判別部８０は、極性の判別結果に応じた極性信号をピークホールド部３０および電圧用ホールド部（サンプルホールド部）６０に出力する。
【００３４】
電圧調整部９０は、不図示の外部電源（例えば１００Ｖ交流電源）から入力された電圧の調整を行う。詳細には、電圧調整部９０は、電源部１０に対して、第１端子１１と第２
端子１２間に印加する高圧出力の電圧調整を行わせるがために、制御処理部７０の指令に基づき電源部１０への供給電圧を調整する。
【００３５】（１−２．ピークホールド部および比較部の詳細）
図２は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置１００における電圧計測部５０

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で計測される電圧Ｖと、電流計測部２０で計測される電流Ｉとの時間変化を例示する図である。
【００３６】
図２に示すように、プラズマ処理装置１００においては、電源部１０により交流電圧が印加されるために、電圧計測部５０で計測される電圧の波形は、極性がプラスの電圧とマイナスの電圧とが半周期ごとに入れ替わる波形になる。電圧Ｖの極性が切り替わった直後付近で、パルス状の放電電流が発生する。例えば、図２の領域Ａにおいては、パルス状の放電電流が発生している。放電電流がパルス状であり、そのパルス幅がナノ秒から数百ナ
ノ秒オーダーの短時間であるために、放電電流の電流値を捕捉することは困難である。この点を考慮して、本実施形態では、電流計測部２０から入力される計測信号のピーク値をホールドするピークホールド部３０が設けられている。
【００３７】
図３は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置１００が備えるピークホールド部３０および比較部４０の構成を示す図である。図３に示すように、ピークホールド部３
０は、第１ピークホールド回路３１と、第２ピークホールド回路３２とを備える。
【００３８】
第１ピークホールド回路３１は、電源部１０により印加される交流電圧の極性がプラスである場合に、放電電流のプラス側のピーク電流をホールドする。ここで、プラス側のピーク電流は、プラス方向において絶対値が最大となる電流値を指す。交流電圧の極性がプラスであるかマイナスであるかについては、判別部８０から入力される極性信号ＰＳ（＋）、ＰＳ（−）によって判断することができる。
【００３９】
詳細には、第１ピークホールド回路３１は、第１所定期間の間、電流計測部２０で計測された値が先にホールドした値を超える度にホールド値の更新を続ける。本実施形態では、第１所定期間は、電源部１０の印加電圧の極性がプラスに切り替わった時点から極性がマイナスに切り替わる時点までである。すなわち、第１所定期間は、電源部１０により印加される交流電圧の極性がプラスである半周期に相当する。なお、第１所定期間は、これに限らず、例えば半周期より長い、あるいは短い期間等であってもよい。
【００４０】
図３Ａは、第１ピークホールド回路３１の構成例を示す回路図である。図３Ａに示すよ
うに、第１ピークホールド回路３１は、オペアンプＯＰと、ダイオードＤと、コンデンサ
Ｃと、ボルテージフォロワーＶｏＦとを含む公知の構成であってよい。なお、第１ピーク
ホールド回路３１を構成するコンデンサ（ホールドコンデンサ）Ｃは、当該コンデンサＣを充電するオペアンプＯＰ等の能力から計算して、放電電流のパルス幅の１／２以下、より望ましくは放電電流のパルス幅の１／１０以下で充電できる容量とすることが好ましい。これにより、幅の狭いパルス状の放電電流の信号に対してピークホールドの充電を遅滞なく行うことができ、放電電流の電流値の検出精度を向上することができる。図３Ｂは、第１ピークホールド回路３１の変形例の構成を示す回路図である。図３Ｂに示すように、
第１ピークホールド回路３１は、ダイオードＤとコンデンサＣをオペアンプＯＰのフィー
ドバックループの外に配置する構成としてよい。そして、第１ピークホールド回路３１は、入力のゼロボルト近傍に不感帯が存在する、換言すれば入出力間の特性において、入力信号がダイオードＤの順方向降下電圧ＶＦ以下では出力電圧がほぼゼロとなる（ダイオードＤのＶＦ分の切片を有する）ものとして後段の信号処理を行う構成としてもよい。これ
により、高速のオペアンプＯＰが使用される場合において、オペアンプＯＰの発振の可能性を抑制し、安定してピークホールドを行うことができる。また、例えば、第１ピークホールド回路３１を構成するダイオードＤのリカバリ電流および接合容量に起因するコンデ
ンサ充電電荷の逸失分の補償を行うことによって、ピークホールドの精度を向上することができる。
【００４１】
第１ピークホールド回路３１は、交流電圧の極性がマイナスである場合にホールド値を

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リセットする第１リセット部３１ａを備える。第１ピークホールド回路３１は、電源部１０の印加電圧がマイナス極性である場合、第１リセット部３１ａの作用によりピークホールド機能を発揮しない。本実施形態では、第１リセット部３１ａは、極性がマイナスである場合に、ホールドコンデンサＣをショートする、換言すれば第１ピークホールド回路３
１をリセットするスイッチデバイスである。図３Ａに示すように、第１リセット部３１ａを構成するスイッチデバイスＳＷの一端はグラウンドに接続される。スイッチデバイスＳ
Ｗの他端は、一端がグラウンドに接続されるホールドコンデンサＣの他端に接続される。
スイッチデバイスＳＷにより、図３Ａに矢印で示した制御信号線（より具体的には先述の極性信号ＰＳ（＋））によってＯＮする事が出来、コンデンサＣをショートさせて電圧をゼロにすることができる。スイッチデバイスＳＷは、制御信号線との間の結合容量がホー
ルドコンデンサＣの容量より小さいことが好ましく、例えばホールドコンデンサＣの容量の１／１０以下であることが好ましい。これにより、スイッチのオンオフ動作の際に電荷の注入および逸失を低減することができる。なお、スイッチデバイスＳＷは半導体デバイ
ス、例えばトランジスタやアナログスイッチと呼ばれるＩＣ類であってよい。
【００４２】
第２ピークホールド回路３２は、電源部１０により印加される交流電圧の極性がマイナスである場合に、放電電流のマイナス側のピーク電流をホールドする。ここで、マイナス側のピーク電流は、マイナス方向において絶対値が最大となる電流値を指す。第２ピーク
ホールド回路３２でも、第１ピークホールド回路３１と同様に、交流電圧の極性がプラスであるかマイナスであるかについては、判別部８０から入力される極性信号ＰＳ（−）によって判断することができる。
【００４３】
詳細には、第２ピークホールド回路３２においては、電流計測部２０の計測信号のプラ
スとマイナスの符号が反転される。第２ピークホールド回路３２は、第２所定期間の間、電流計測部２０で計測された値の符号の反転値が先にホールドした値を超える度にホールド値の更新を続ける。本実施形態では、第２所定期間は、電源部１０の印加電圧の極性がマイナスに切り替わった時点から極性がプラスに切り替わる時点までである。すなわち、第２所定期間は、電源部１０により印加される交流電圧の極性がマイナスである半周期に相当する。なお、第２所定期間は、これに限らず、例えば半周期より長い、あるいは短い期間等であってもよい。
【００４４】
なお、本実施形態では、第２ピークホールド回路３２も、第１ピークホールド回路３１と同様に、オペアンプＯＰと、ダイオードＤと、コンデンサＣとを含む構成である。また、極性信号ＰＳ（＋）、ＰＳ（−）について、上記第１及び第２所定期間の開始・終了の両方あるいは何れかを、交流電圧の極性が丁度切り替わる時点とする構成に限らず、逆極性の電圧が幾らか印加されるまでの期間とする構成としてもよい。これは交流電圧の極性の判別に言わばヒステリシスを設けるものであり、交流電圧の変化が緩慢であったり、交流電圧にノイズが重畳したりしている場合において、極性の判別を誤りにくくすることができる。また、極性信号ＰＳ（＋）および極性信号ＰＳ（−）としては同一の信号を使用して、そのレベルの高低で上記第１及び第２所定期間を定める構成としてもよい。
【００４５】
第２ピークホールド回路３２は、交流電圧の極性がプラスである場合にホールド値をリセットする第２リセット部３２ａを備える。第２ピークホールド回路３２は、電源部１０の印加電圧がプラス極性である場合、第２リセット部３２ａの作用によりピークホールド機能を発揮しない。本実施形態では、第２リセット部３２ａは、極性がプラスである場合に、ホールドコンデンサＣをショートし、第２ピークホールド回路３２をリセットするス
イッチデバイスである。スイッチデバイスＳＷの構成は第１ピークホールド回路３１と同様であり、当該スイッチデバイスも、第１ピークホールド回路３１の場合と同様に、制御信号線との間の結合容量がホールドコンデンサの容量より小さいことが好ましい。
【００４６】

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本実施形態では、ピークホールド部３０がプラス用の第１ピークホールド回路３１と、マイナス用の第２ピークホールド回路３２とを備える構成になっており、印加された交流
電圧の極性と合致する極性のピーク電流を取得することができる。このために、本構成によれば、放電電流が放電経路中のインダクタンスやキャパシタンス成分により振動を生じ易い場合においても、振動に伴って発生する逆極性成分を放電電流と誤認識することを防止できる。
【００４７】
また、本実施形態では、第１ピークホールド回路３１が第１リセット部３１ａを備え、第２ピークホールド回路３２が第２リセット部３２ａを備える構成になっている。このために、印加された交流電圧の極性と合致する極性のピーク電流だけを取得することができる。すなわち、本構成によれば、回路中の振動などに起因して生じる、元来生じないはずの逆極性の電流ピークを誤って捕捉することを防止することができる。また、本構成によれば、印加される交流電圧の極性が変わる（例えばプラスからマイナス）度に、逆極性（
この例ではプラス）のピークホールド値はリセットされる。このため、印加される交流電圧の極性が再度元の極性（この例ではプラス）へと変わると、その度に前回の同極性のピークホールド値に関係なく新たにピークホールド値を取得することができる。すなわち、印加される交流電圧の極性が変化すると、その変化後の放電ごとの放電電流のピーク値、
換言すればプラズマ処理の状態を確認することができる。
【００４８】
図３に示すように、比較部４０は、第１比較部４１と、第２比較部４２とを備える。本
実施形態では、第１比較部４１と第２比較部４２とはいずれもコンパレータである。
【００４９】
第１比較部４１は、第１ピークホールド回路３１のピークホールド値と第１閾値とを比較する。第１閾値は、上述の所定の閾値の一例であり、放電判定を可能とするように決められる。第１比較部４１を構成するコンパレータは、比較対象がピークホールド値である
ために、高速性を要求されない。第１比較部４１は、第１ピークホールド回路３１のピー
クホールド値が第１閾値を超えた場合に第１フラグ信号ＦＳ１を出力する。本実施形態では、第１比較部４１は、制御処理部７０とサンプルホールド部６０に向けて第１フラグ信号ＦＳ１を出力する。
【００５０】
第２比較部４２は、第２ピークホールド回路３２のピークホールド値と第２閾値とを比較する。第２閾値は、上述の所定の閾値の一例であり、放電判定を可能とするように決められる。第２比較部４２を構成するコンパレータは、比較対象がピークホールド値である
ために、高速性を要求されない。第２比較部４２は、第２ピークホールド回路３２のピー
クホールド値が第２閾値を超えた場合に第２フラグ信号ＦＳ２を出力する。本実施形態では、第２比較部４２は、制御処理部７０とサンプルホールド部６０に向けて第２フラグ信号ＦＳ２を出力する。なお、本実施形態では、第２閾値は第１閾値と同じである。ただし、第１閾値と第２閾値とは異なる値であってよい。
【００５１】
図４は、第１比較部４１および第２比較部４２の動作について説明するための図である。図４（ａ）は、電源部１０により印加される交流電圧の波形を示す（説明の便宜上、図２で示したものとは異なる、正弦波状の信号として示している）。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す交流電圧が印加された場合に生じる放電電流の波形を示す。図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示す放電電流が生じた場合における第１ピークホールド回路３１により得られるプラス側ピークホールド波形を示す。図４（ｄ）は、図４（ｂ）に示す放電電流が生じた場合における第２ピークホールド回路３２により得られるマイナス側ピークホールド波形を示す。なお、図４（ａ）〜図４（ｄ）において、横軸は時間である。図４（ｃ）に示
す一点鎖線は第１閾値ＴＨ１である。図４（ｄ）に示す一点鎖線は第２閾値ＴＨ２である。なお第１閾値ＴＨ１および第２閾値ＴＨ２は回路定数で規定されるものであっても、制御処理部７０などから可変に設定されるものであってもよい。

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JP 2021-26810 A 2021.2.22【００５２】
電源部１０により極性がプラスの交流電圧が印加されている期間Ｔ１において、放電電流の発生に伴い、第１比較部４１は、時刻ｔ１を過ぎた時点で、第１ピークホールド回路
３１のピークホールド値が第１閾値ＴＨ１を超えたことを検出する。これにより、第１比
較部４１は、第１フラグ信号ＦＳ１を制御処理部７０等に向けて出力する。なお、期間Ｔ
１においては、第２ピークホールド回路３２はリセット状態にあるために、第２比較部４
２は、第２閾値ＴＨ２を超えるピークホールド値を検出することはない。
【００５３】
また、電源部１０により極性がマイナスの交流電圧が印加されている期間Ｔ２において、放電電流の発生に伴い、第２比較部４２は、時刻ｔ２を過ぎた時点で、第２ピークホールド回路３２のピークホールド値が第２閾値ＴＨ２を超えたことを検出する。これにより、第２比較部４２は、第２フラグ信号ＦＳ２を制御処理部７０等に向けて出力する。なお、期間Ｔ２においては、第１ピークホールド回路３１はリセット状態にあるために、第１
比較部４１は、第１閾値ＴＨ１を超えるピークホールド値を検出することはない。
【００５４】
制御処理部７０は、比較部４０からピークホールド部３０のホールド値が所定の閾値を超えたことを知らされた場合に、ピークホールド部３０からピーク電流を取得する。本構成によれば、制御処理部７０は、ピークホールド部３０のホールド値が所定の閾値を超えたことを知らされた場合に、放電電流に関するデータの収集を行う構成にできる。すなわ
ち、制御処理部７０は、放電電流に関するデータの収集のために放電の有無を監視する必要がなく、ピークホールド部３０のホールド値が所定の閾値を超えるまでは、別のタスクの処理を行うことができる。このため、本構成では、制御処理部７０の処理能力を有効活用することができる。また、制御処理部７０に大きな負荷をかけることを抑制することができる。 制御処理部７０は、収集した放電電流に関するデータにより、例えば、放電状態の定量的な解析等を行うことができる。
【００５５】
詳細には、制御処理部７０は、第１比較部４１から第１フラグ信号ＦＳ１が入力された
場合に、信号線ＳＬ１を介して第１ピークホールド回路３１からピーク電流を取得する。
制御処理部７０は、第１フラグ信号ＦＳ１の入力により、割り込みを発生させ、その割り込み処理として第１ピークホールド回路３１のピークホールド値のＡ／Ｄ変換を行い、第１ピークホールド回路３１のピーク電流を取得する。なお、ピーク電流は、放電の開始を検出した時のピークホールド値と一致することもあるが、当該ピークホールド値と一致しない場合もある（例えば更に大きなピーク電流を検出した場合）。しかし各放電に際してのピーク（最大）の電流値を捕捉する目的に鑑みて、この様な場合は特段問題では無い。
また、制御処理部７０は、第２比較部４２から第２フラグ信号ＦＳ２が入力された場合に、信号線ＳＬ２を介して第２ピークホールド回路３２からピーク電流を取得する。制御処
理部７０は、第２フラグ信号ＦＳ２の入力により、割り込みを発生させ、その割り込み処理として第２ピークホールド回路３２のピークホールド値のＡ／Ｄ変換を行い、第２ピー
クホールド回路３２のピーク電流を取得する。すなわち、制御処理部７０は、印加された交流電圧の極性と合致する極性のピーク電流を取得する。
【００５６】
制御処理部７０は、所定時間（例えば１ミリ秒又は１秒等）内におけるピークホールド
値の閾値越えの回数をカウントすることで、放電の周波数を計算することができ、放電の正常と異常との判断を行う材料とすることができる。より具体的にはプラスとマイナスが入れ替わる半周期毎に、ピークホールド値が所定の閾値を超えたか否かを判定する回数を１回限りとすることにより、放電の周波数の計算を容易にすることができる。
【００５７】
なお、ピークホールド回路３１、３２は、若干のオーバーシュート特性を持たせ、所定の閾値を若干下回る放電の場合であっても、フラグ信号ＦＳ１、ＦＳ２を出力するに至るだけのピークホールド値を瞬時あるいは暫時出力する構成としてよい。このように構成す

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ることで、放電に至らなかった場合の放電の電流値をデータ収集することができる。このように収集されたデータは、例えば、次回以降の放電条件の調整に活かすことができる。
更にはピークホールド回路をプラスとマイナス、両方の極性の電流検出用に個別に具備す
ると、ピークホールドの対象となる電流のピーク値がプラスとマイナスで相違する様な場
合、ピークホールド後の信号レベルを同等に揃える、あるいは片方のゲインを高める事で検出感度を強調し、電流ピーク値の捕捉や信号処理を容易とする、などの応用も可能である。この目的に際しては、ボルテージフォロワーＶｏＦ（ゲイン１倍）をゲインの相違す
る増幅回路に変更すれば良い。
【００５８】（１−３．サンプルホールド部の詳細）
サンプルホールド部６０は、放電電流に基づいて取得される所定のタイミングで電圧計測部５０から得られる交流電圧をホールドする。サンプルホールド部６０は、比較部４０からピークホールド部３０のホールド値が所定の閾値を超えたことを知らされた時点の交流電圧をホールドする。本実施形態では、サンプルホールド部６０は、ピークホールド値
が所定の閾値を超えたことを知らされた時点に電圧計測部５０から得られた交流電圧をホールドする。
【００５９】
本構成によれば、比較部４０において放電が発生したことを検出できるように所定の閾値が設定されている本実施形態の構成において、放電が発生したタイミングにおける電圧値（放電電圧）を的確に捕捉することができる。
【００６０】
図５は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ処理装置１００が備えるサンプルホール
ド部６０の構成を示す図である。図５に示すように、サンプルホールド部６０は、第１サンプルホールド回路６１と、第２サンプルホールド回路６２とを備える。
【００６１】
第１サンプルホールド回路６１は、電源部１０により印加される交流電圧の極性がプラスである場合に、交流電圧をホールドする。第１サンプルホールド回路６１は、交流電圧の極性がプラスであるかマイナスであるかについては、判別部８０から入力される極性信号ＶＳによって判断することができる。
【００６２】
詳細には、第１サンプルホールド回路６１は、第１所定期間において、第１比較部４１から第１フラグ信号ＦＳ１が入力された時点に電圧計測部５０から入力された交流電圧をホールドする。第１所定期間は、電源部１０の印加電圧の極性がプラスに切り替わった時
点から極性がマイナスに切り替わる時点までである。なお、第１所定期間は、これに限らず変更されてよい。また、本実施形態では、第１サンプルホールド回路６１は、電源部１０の印加電圧の極性がマイナスに切り替わった時点から極性がプラスに切り替わる時点までの期間においては、交流電圧をホールドすることなくサンプル状態を続ける。
【００６３】
第２サンプルホールド回路６２は、電源部１０により印加される交流電圧の極性がマイナスである場合に、交流電圧をホールドする。第２サンプルホールド回路６２は、交流電圧の極性がプラスであるかマイナスであるかについては、判別部８０から入力される極性
信号ＶＳによって判断することができる。なお、第１サンプルホールド回路６１と、第２サンプルホールド回路６２との両者において、サンプルとホールドの動作切り替えは、図５に示した様に極性信号ＶＳ（＋）と極性信号ＶＳ（−）に応じて切り替える。この極性
信号ＶＳ（＋）および極性信号ＶＳ（−）は相補的なデジタル信号であってもよいし、個別に判別部８０で生成されるものでもよい。更には図３のピークホールド回路において示
したＰＳ（＋）、ＰＳ（−）信号を、ＶＳ（＋）、ＶＳ（−）信号として用いてもよい。
【００６４】
詳細には、第２サンプルホールド回路６２は、第２所定期間において、第２比較部４２から第２フラグ信号ＦＳ２が入力された時点に電圧計測部５０から入力された交流電圧を

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ホールドする。第２所定期間は、電源部１０の印加電圧の極性がマイナスに切り替わった
時点から極性がプラスに切り替わる時点までである。なお、第２所定期間は、これに限らず変更されてよい。また、本実施形態では、第２サンプルホールド回路６２は、第１所定期間においては、交流電圧をホールドすることなくサンプル状態を続ける。更に、極性信号ＶＳ（＋）、ＶＳ（−）について、上記第１及び第２所定期間の開始・終了の両方ある
いは何れかを、交流電圧の極性が丁度切り替わる時点とする構成に限らず、逆極性の電圧が幾らか印加されるまでの期間とする構成としてもよい。これは交流電圧の極性の判別に言わばヒステリシスを設けるものであり、交流電圧の変化が緩慢であったり、交流電圧にノイズが重畳したりしている場合において、極性の判別を誤りにくくすることができる。
また、極性信号ＶＳ（＋）および極性信号ＶＳ（−）としては同一の信号を使用して、そのレベルの高低で上記第１及び第２の所定期間を定める構成としてもよい。
【００６５】
図６は、サンプルホールド部６０の動作について説明するための図である。図６（ａ）
は、電源部１０により印加される交流電圧の波形を示す（ここでも図４と同様、説明の便
宜上、正弦波として示している）。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す交流電圧が印加された場合における第１ピークホールド回路３１により得られるプラス側ピークホールド波形を示す。図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す交流電圧が印加された場合における第１サンプ
ルホールド回路６１により得られるプラス側サンプルホールド波形を示す。なお、図６（ａ）〜図６（ｃ）において、横軸は時間である。図６（ｂ）に示す一点鎖線は、放電判定のために設定された上述の第１閾値ＴＨ１である。
【００６６】
電源部１０により極性がプラスの交流電圧が印加されている期間Ｔ１において、放電電流の発生に伴い、第１比較部４１は、時刻ｔ１を経過した時点で、第１ピークホールド回
路３１のピークホールド値が第１閾値ＴＨ１を超えたことを検出する。これにより、第１
比較部４１は、第１フラグ信号ＦＳ１を第１サンプルホールド回路６１に出力する。第１
フラグ信号ＦＳ１の入力により、第１サンプルホールド回路６１は、電圧計測部５０で計測された交流電圧の値をホールドする。第１サンプルホールド回路６１は、極性がプラスからマイナスに変わるまでホールド状態を続ける。
【００６７】
なお、電源部１０により極性がマイナスの交流電圧が印加されている期間Ｔ２においては、第２サンプルホールド回路６２が、第２ピークホールド回路３２および第２比較部４
２と協働して、上述と同様の処理を行う。また、第１フラグ信号ＦＳ１が入力された制御処理部７０は、割り込みを発生させ、第１サンプルホールド回路６１のサンプルホールド
値を取得する。同様に、第２フラグ信号ＦＳ２が入力された制御処理部７０は、割り込みを発生させ、第２サンプルホールド回路６２のサンプルホールド値を取得する。
【００６８】
本実施形態のサンプルホールド部６０においては、交流電圧の極性がプラスである場合に第１サンプルホールド回路６１が用いられ、交流電圧の極性がマイナスである場合に第２サンプルホールド回路６２が用いられる。これによれば、交流電圧の極性に応じて異なるサンプルホールド回路が用いられるために、交流電圧の極性によって放電発生時の電圧（放電電圧）の大きさが異なるような場合でも、的確に放電電圧を把握することができる。即ちサンプルホールドの対象となる交流電圧の絶対値がプラスとマイナスで相違する様な場合、第１サンプルホールド回路６１と第２サンプルホールド回路６２との増幅度を相違させ、信号レベルを同等に揃えて信号処理を容易とする、などの応用も可能である。
【００６９】
なお、上述のように電圧用ホールド部６０は、サンプルホールド部でなくてもよい。例
えば、電圧ホールド部は、放電が発生して放電電流が流れた時点の印加電圧ではなく、ピークホールド回路を備える構成として、印加電圧のプラスとマイナスのいずれか一方、又は、双方のピーク値、又は、Ｐ−Ｐ（ピークｔｏピーク）値を検出する構成としてもよい。このような構成において、ピークホールド回路は、電源部１０により印加される交流電

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圧の周期より十分長い時定数とされてよい。これによれば、制御処理部７０による電圧の観測に時間的余裕を持たせることができる。
【００７０】
また、電圧ホールド部が備えるピークホールド回路の時定数を短くしてもよい。例えば、ピークホールド回路の時定数は、長くても電源部１０により印加される交流電圧の半周期程度に設定されてよい。例えば、放電が印加電圧のプラスあるいはマイナスのピーク近傍で生じる場合には、長時間の電圧ピーク値の保持は不要であり、前述の構成は、このような場合に有効である。
【００７１】
また、電圧ホールド部が備えるピークホールド回路は、電源部１０による印加電圧が逆極性になった時点で一度リセットされる構成としてもよい。このように構成することで、電圧のピークホールドのホールド時間をある程度長くして制御処理部７０の処理に時間的余裕を持たせつつ、次の同極性の電圧のピーク値を適切に把握することが可能になる。
【００７２】
また、制御処理部７０は、電流計測部２０から得られる電流値、電圧計測部５０から得られる電圧値、検出された放電の検出回数、および、検出された放電の周波数のうちの少なくともいずれか１つに基づいて電圧調整部９０を制御し、電源部１０による印加電圧を調整してよい。これにより、制御処理部７０は、例えばピークホールド部３０で検出される放電電流を出来る限り一定にすることができる。電流計測部２０を用いて得られる電流値は、詳細には、ピークホールド部３０により得られたピークホールド値であってよい。
電圧計測部５０を用いて得られる電圧値は、詳細には、サンプルホールド部６０により得られたサンプルホールド値であってよい。放電周波数は、所定単位時間あたりの放電回数である。
【００７３】
制御処理部７０は、例えば、ピークホールド部３０又はサンプルホールド部６０から取得された信号の最大値、平均値、および、最小値のうちの少なくとも１つに基づいて電圧調整部９０を調整してよい。制御処理部７０は、電流値の最大値、平均値、および、最小値のうちの少なくともいずれか１つに基づいて電圧調整部９０を調整してよい。制御処理部７０は、電圧値の最大値、平均値、および、最小値のうちの少なくともいずれか１つに基づいて電圧調整部９０を調整してよい。
【００７４】＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態のプラズマ処理装置について説明する。第２実施形態の説明に際しては、第１実施形態と重複する内容は、特に説明の必要がない場合にはその説明を省略する。
【００７５】（２−１．プラズマ処理装置の概要）
図７は、本発明の第２実施形態に係るプラズマ処理装置１００Ａの概略構成を示す図である。図７に示すように、第２実施形態のプラズマ処理装置１００Ａは、異常検出部１１０を備える。異常検出部１１０は、異常を検出した場合に、当該異常を制御処理部７０に知らせる。これらの点が第１実施形態と異なる。他の構成は第１実施形態と同様である。
以下、第１実施形態との相違点に絞って説明を行う。
【００７６】（２−２．異常検出部について）
異常検出部１１０は、ピークホールド部３０のホールド値と、異常検出閾値との比較により異常を検出する。異常検出閾値は、比較部４０が比較に用いる所定の閾値より大きな値に設定される。なお、所定の閾値は、本実施形態においても、放電が起こったか否かの判定（放電判定）を行うための値とされている。
【００７７】
図８は、ピークホールド部３０と異常検出部１１０との関係を示す図である。図８に示

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すように、異常検出部１１０は、第１異常検出部１１１と、第２異常検出部１１２とを備える。本実施形態では、第１異常検出部１１１と第２異常検出部１１２とはいずれもコンパレータである。
【００７８】
第１異常検出部１１１は、第１ピークホールド回路３１のピークホールド値と第１異常検出閾値とを比較する。第１異常検出閾値は、上述の異常検出閾値の一例である。図９は、第１異常検出閾値ＡＴＨ１について説明するための図である。図９に示すように、第１
異常検出閾値ＡＴＨ１は、第１実施形態で示した第１閾値ＴＨ１より大きな値に設定される。
【００７９】
図９において、符号ＷＦは、放電が正常に行われた場合における、第１ピークホールド
回路３１による電流のホールド波形である。図９に示すように、第１異常検出閾値ＡＴＨ
１は、正常な放電が起こった場合には生じないような大きな放電電流が流れたことを検出できるように設定される。正常な放電で生じないような大きな放電電流は、例えば、電極部１、２が劣化した場合等に生じる。当該大きな放電電流を生じさせる放電は、例えばグロー放電の場合もあり得るし、例えばアーク放電の場合もあり得る。第１異常検出部１１
１は、第１ピークホールド回路３１のピークホールド値が第１異常検出閾値を超えた場合に、第１異常検出信号ＡＳ１を制御処理部７０に向けて出力する。
【００８０】
第２異常検出部１１２は、第２ピークホールド回路３２のピークホールド値と第２異常検出閾値とを比較する。第２異常検出閾値は、上述の異常検出閾値の一例であり、第２閾
値ＴＨ２より大きな値に設定される。第２異常検出閾値は、正常な放電が起こった場合には生じないような大きな放電電流が流れたことを検出できるように設定される。本実施形
態では、第２異常検出閾値は、第１異常検出閾値ＡＴＨ１と同じである。ただし、第２異常検出閾値は、第１異常検出閾値ＡＴＨ１と異なる値であってよい。第２異常検出部１１２は、第２ピークホールド回路３２のピークホールド値が第２異常検出閾値を超えた場合に、第２異常検出信号ＡＳ２を制御処理部７０に向けて出力する。なお、第１異常検出閾
値ＡＴＨ１および第２異常検出閾値ＡＴＨ２は、回路定数で規定されるものであっても、制御処理部７０から可変に設定されるものであってもよい。更には図３と同様に、第１ピークホールド回路３１および第２ピークホールド回路３２には、極性信号ＰＳ（＋）、Ｐ
Ｓ（−）によるリセットを行う構成が含まれても良い。
【００８１】
本実施形態のように異常検出部１１０が設けられることにより、第１電極部１と第２電極部２との間で生じた放電が正常な放電であるか、異常な放電であるかを判断することができる。
【００８２】（２−３．制御処理部について）
第２実施形態の制御処理部７０は、異常検出部１１０からピークホールド部３０のホー
ルド値が異常検出閾値を超えたことを知らされた場合に、交流電圧の印加を停止させる。
【００８３】
詳細には、制御処理部７０は、第１異常検出部１１１から第１異常検出信号ＡＳ１が入力された場合、および、第２異常検出部１１２から第２異常検出信号ＡＳ２が入力された
場合、電圧調整部９０に指示して電源部１０による交流電圧の印加を停止させる。これによれば、例えばアーク放電の様な予期しない過大電流の放電が継続することを防止し、回路や電極若しくは加工対象の部材の損傷を防ぐことができる。
【００８４】
なお、制御処理部７０においては、放電判定用の閾値（上述の第１閾値又は第２閾値）と、異常検出用閾値との間に中間閾値を設定して、ピークホールド部３０から収集した電流値が中間閾値を超えるか否かを判定する構成としてもよい。このように構成することで、異常な放電にまでは到達していないが、放電状況に変化が生じたことを検出することが

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できる。また、このような判定結果を蓄積して、プラズマ処理の処理条件、処理品質、処理精度等の管理に役立てることができる。
【００８５】（２−４．変形例）
図１０は、第２実施形態のプラズマ処理装置１００Ａの変形例を示す図である。変形例のプラズマ処理装置１００ＡＡにおいては、異常検出部１１０は、ピークホールド部３０ではなく、異常検出用ピークホールド部１２０から信号を入力される構成になっている。
【００８６】
異常検出用ピークホールド部１２０は、ピークホールド部３０と並列に設けられる。異常検出用ピークホールド部１２０は、電流計測部２０から入力される計測信号にしたがってピークホールドを行う。以下、異常検出用ピークホールド部１２０のピークホールド動作により得られるホールド値のことを異常検出用ホールド値と表現する。異常検出部１１０は、異常検出用ピークホールド部１２０における異常検出用ホールド値と、異常検出閾
値との比較により異常を検出する。本変形例の構成でも、第１電極部１と第２電極部２との間で生じた放電が正常な放電であるか、異常な放電であるかを判断することができる。
【００８７】
図１１は、異常検出用ピークホールド部１２０と、異常検出部１１０との関係を示す図である。異常検出部１１０の構成は、上述した実施形態と同様である。異常検出用ピーク
ホールド部１２０は、第１異常検出用ピークホールド回路１２１と、第２異常検出用ピー
クホールド回路１２２とを備える。
【００８８】
第１異常検出用ピークホールド回路１２１と第１ピークホールド回路３１とは概ね同様の構成である。また、第２異常検出用ピークホールド回路１２２と第２ピークホールド回
路３２とは概ね同様の構成である。ただし、異常検出用ピークホールド回路１２１、１２
２は、以下の点で、ピークホールド回路３１、３２と異なる。
【００８９】
異常検出用ピークホールド回路１２１、１２２は、ピークホールド回路３１、３２よりも回路の増幅度（感度）が小さく設定されている。放電の異常が発生すると、正常な放電に比べて過大な電流が流れる。異常検出用ピークホールド回路１２１、１２２は、この過大な電流で回路が飽和することなく、過大な電流を的確に捕捉できるように、回路の増幅度が設定される。異常検出用ピークホールド回路１２１、１２２を、正常時の放電電流を検出するピークホールド回路３１、３２と分けて設けることにより、正常と異常との双方の放電を精度良く検出することができる。
【００９０】
第１異常検出部１１１が、第１異常検出用ピークホールド回路１２１における異常検出
用ホールド値が第１異常検出閾値を超えたことを検出すると、第１異常検出信号ＡＳ１が制御処理部７０に向けて出力される。本実施形態では、制御処理部７０は、第１異常検出
信号ＡＳ１が入力された場合に、信号線ＳＬ３を介して第１異常検出用ピークホールド回
路１２１から異常電流（ピークホールド値）を取得する。ただし、制御処理部７０は、異常電流を取得しない構成としてもよい。第２異常検出部１１２が、第２異常検出用ピーク
ホールド回路１２２における異常検出用ホールド値が第２異常検出閾値を超えたことを検出すると、第２異常検出信号ＡＳ２が制御処理部７０に向けて出力される。本実施形態では、制御処理部７０は、第２異常検出信号ＡＳ２が入力された場合に、信号線ＳＬ４を介して第２異常検出用ピークホールド回路１２２から異常電流（ピークホールド値）を取得する。ただし、制御処理部７０は、異常電流を取得しない構成としてもよい。
【００９１】
なお、異常が検出された場合に、例えば異常検出用ピークホールド回路１２１、１２２のリセットが行われない構成等として、異常発生時におけるピークホールド値が一定時間維持されることとしてもよい。これにより、制御処理部７０等が異常事態を把握し易くすることができる。無論、図３の第１ピークホールド回路３１および第２ピークホールド回

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路３２と同様に、交流電圧の極性変化に際して、第１異常検出用ピークホールド回路１２
１および第２異常検出用ピークホールド回路１２２は、リセットを行う構成としても良い。これは、制御処理部７０が異常事態即ち異常な（過大な電流の）放電の発生を素早く把握する能力を有している場合に適している。即ち交流電圧の複数回の極性変化に際して、異常な放電が連続発生した回数や発生確率に基いて放電の停止などの処理を行うなど、幾分複雑な条件判断を、制御処理部７０に行わせる場合に適した構成となる。
【００９２】＜３．第３実施形態＞
次に、第３実施形態のプラズマ処理装置について説明する。第３実施形態の説明に際しては、第１実施形態と重複する内容は、特に説明の必要がない場合にはその説明を省略する。
【００９３】（３−１．プラズマ処理装置の概要）
図１２は、本発明の第３実施形態に係るプラズマ処理装置１００Ｂの概略構成を示す図である。図１２に示すように、第３実施形態のプラズマ処理装置１００Ｂは、遅延部１３０を備える。この点が第１実施形態と異なる。他の構成は第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態との相違点に絞って説明を行う。
【００９４】（３−２．遅延部について）
図１２に示すように、遅延部１３０は、電圧計測部５０とサンプルホールド部６０との間に配置される。すなわち、サンプルホールド部６０は、電圧計測部５０から遅延部１３０を介して電圧信号を得る。遅延部１３０は、電圧計測部５０からサンプルホールド部６０に入力される信号を遅延させる。なお、判別部８０には、電圧計測部５０から遅延部１３０を介することなく、計測信号が入力される。これにより、判別部８０によるプラスとマイナスとの極性の判断が遅れることを防ぐことができる。印加電圧の極性が切り替わった直後に放電が生じた場合でも、ピークホールド部３０のホールド値を利用した放電判定により、当該放電を適切に検出することができる。
【００９５】
本実施形態では、遅延部１３０はローパスフィルタである。これによれば、遅延部１３０を設けつつ、電圧計測部５０から出力される信号に混在するノイズ成分を除去することができ、より正確な電圧のサンプルホールドを行うことができる。ローパスフィルタは、
電源部１０により印加される交流電圧の基本周波数の１０倍以上の周波数を減衰させる特性とすることが好ましい。これにより、電源部１０によって印加された電圧の波形が崩れることを抑制しつつ、不要なノイズ成分の削減を行うことができる。
【００９６】
図１３は、遅延部１３０を設ける理由を説明するための図である。図１３においては、
便宜的に、プラズマ処理装置が遅延部１３０を備えていないこととしている。図１３（ａ）は、電源部１０により印加される交流電圧の波形を示す。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す交流電圧が印加された場合における第１ピークホールド回路３１により得られる
プラス側ピークホールド波形を示す。図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に示す交流電圧が印加された場合における第１サンプルホールド回路６１により得られるプラス側サンプルホ
ールド波形を示す。なお、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）において、横軸は時間である。図１３（ｂ）に示す一点鎖線は、放電判定のために設定された第１閾値ＴＨ１である。
【００９７】
図１３に示すように、回路構成などに起因して生じる遅延時間（ＤＴ１）のために、第１比較部４１により第１ピークホールド回路３１のホールド値が第１閾値ＴＨ１を超えたことが検出されるタイミング（時刻ｔ１）と、第１サンプルホールド回路６１がサンプルホールドを行うタイミング（時刻ｔ１Ａ）とにずれが生じることがある。この場合、第１サンプルホールド回路６１により得られる電圧値は、放電が生じたタイミング（時刻ｔ１）における電圧値とずれ（Δ１）を生じ、本来欲しい電圧データとは異なった値となる。

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JP 2021-26810 A 2021.2.22【００９８】
なお、本来欲しい電圧値（ホールド電圧値）は、図１３に示す例では、電源部１０によって印加される交流電圧の極性がマイナスからプラスになったタイミング（時刻ｔ０）か
ら時間が（ｔ１−ｔ０）経過した時点の電圧値である。しかし、遅延時間ＤＴ１のために、（ｔ１−ｔ０＋ＤＴ１）経過した時点の電圧値が得られることになっている。このような遅延の問題は、遅延部１３０が備えられない場合には、第２サンプルホールド回路６２にも生じ得る。
【００９９】
図１４は、第３実施形態の第１サンプルホールド回路６１におけるサンプルホールドについて説明するための図である。図１４（ａ）は、電源部１０により印加される交流電圧の波形を示す。図１４（ｂ）は、電源部１０により印加される交流電圧が遅延部１３０により遅延されて得られた交流電圧の波形を示す図である。なお、図１４（ａ）および図１４（ｂ）において、横軸は時間である。
【０１００】
第１サンプルホールド回路６１では、遅延部１３０の存在により、電源部１０によって印加される交流電圧の極性がマイナスからプラスになるタイミングが時間ＤＴ２ずれる。
この結果、サンプルホールドか行われる時刻ｔ１Ａにおいては、交流電圧の極性がマイナ
スからプラスに変わったタイミングから時間が（ｔ１−ｔ０＋ＤＴ１−ＤＴ２）経過することとなる。本実施形態では、遅延部１３０の存在により遅れる時間ＤＴ２は、遅延時間
ＤＴ１とほぼ同じとされている。このために、時刻ｔ１Ａでサンプルホールドを行う第１サンプルホールド回路６１によって得られるホールド電圧値は、交流電圧の極性がマイナ
スからプラスに変わったタイミングから時間が（ｔ１−ｔ０）経過した時点の電圧値になり、本来欲しい電圧値となる。なお、この点は、第２サンプルホールド回路６２においても同様である。
【０１０１】
以上の通り、本実施形態によれば、回路構成等が原因となって生じることがあるサンプ
ルホールド部６０のホールドのタイミングの遅れを、遅延部１３０により調整して正しい
ホールドタイミグとすることができる。
【０１０２】＜４．留意事項＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、その技術的創作の主旨を逸脱しない
範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形
態および変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
【０１０３】
以上において説明した比較部４０および異常検出部１１０における閾値は、制御処理部
７０によって設定される構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】【０１０４】
本発明は、ワークのプラズマ処理を行う装置に利用することができる。
【符号の説明】【０１０５】
１・・・第１電極部
２・・・第２電極部
１０・・・電源部
２０・・・電流計測部
３０・・・ピークホールド部
３１・・・第１ピークホールド回路
３１ａ・・・第１リセット部
３２・・・第２ピークホールド回路
３２ａ・・・第２リセット部

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４０・・・比較部
５０・・・電圧計測部
６０・・・電圧用ホールド部
６１・・・第１サンプルホールド回路
６２・・・第２サンプルホールド回路
７０・・・制御処理部
１１０・・・異常検出部
１３０・・・遅延部

【図１】

【図２】

【図３】

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【図３Ａ】

【図４】

【図３Ｂ】

【図５】

【図６】

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【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

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【図１２】

【図１４】

【図１３】

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CC03

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DD15

DD22 FF02

GG04

GG06

GG07

HH07

HH21

HH22

BA05

CA47

DA02

DA03

DA04

HH32

HH33

HH52 HH57

4G075 AA05

AA24

AA30 AA61

AA65

EB41

EC21

FB02 FB04

FC15

4K030 FA01

HA16

KA30 KA39