特許 5819448 プラズマ処理装置、異常判定方法及びマイクロ波発生器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5819448

(24)【登録日】2015年10月9日

(45)【発行日】2015年11月24日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置、異常判定方法及びマイクロ波発生器

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20151104BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 R

   H05H1/46 B

【請求項の数】9

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2014-464(P2014-464)

(22)【出願日】2014年1月6日

(65)【公開番号】特開2015-130252(P2015-130252A)

(43)【公開日】2015年7月16日

【審査請求日】2014年9月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】金子 和史

(72)【発明者】

【氏名】橋本 侑之介

(72)【発明者】

【氏名】石田 洋平

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０２２９４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０３Ｂ １／００−１／０４

Ｈ０３Ｂ ７／００−９／１０

Ｈ０３Ｂ ２８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器と、
マイクロ波発振器を含み、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ生成機構と、
前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数である発振周波数と所定の周波数とが一致するように、前記発振周波数を前記所定の周波数に向けて調整する調整部と、
前記調整部によって調整された前記発振周波数を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記発振周波数を用いて、又は、該発振周波数と前記所定の周波数との差分に応じて変動するパラメータを用いて、前記調整部における調整の結果、前記発振周波数と前記所定の周波数とが一致したか否かを判定する判定部と
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

可動自在な可動部材を含み、設定される前記可動部材の可動位置に応じて、前記マイクロ波発振器に付与されるインピーダンスを発生させるインピーダンス発生器をさらに備え、
前記調整部は、前記検出部によって検出された発振周波数と前記所定の周波数との差分を減少させる前記可動部材の可動位置を前記インピーダンス発生器に設定することによって、前記発振周波数を調整し、
前記判定部は、前記検出部によって検出された前記発振周波数が、前記インピーダンス発生器に設定される前記可動部材の可動位置が下限位置と上限位置との間で変更されることによって変動し得る前記発振周波数の変動範囲に包含される所定の周波数帯域であって、前記所定の周波数を中心とする所定の周波数帯域である判定用周波数帯域に存在する場合に、前記調整部における調整の結果、前記発振周波数と前記所定の周波数とが一致したと判定し、前記検出部によって検出された前記発振周波数が、前記判定用周波数帯域に存在しない場合に、前記調整部における調整の結果、前記発振周波数と前記所定の周波数とが一致していないと判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

可動自在な可動部材を含み、設定される前記可動部材の可動位置に応じて、前記マイクロ波発振器に付与されるインピーダンスを発生するインピーダンス発生器をさらに備え、
前記調整部は、前記検出部によって検出された発振周波数と前記所定の周波数との差分を減少させる前記可動部材の可動位置を前記インピーダンス発生器に設定することによって、前記発振周波数を調整し、
前記判定部は、前記パラメータとして、前記調整部によって前記インピーダンス発生器に設定される前記可動部材の可動位置が、予め許容された範囲に存在する場合に、前記調整部における調整の結果、前記発振周波数と前記所定の周波数とが一致したと判定し、前記パラメータとして、前記調整部によって前記インピーダンス発生器に設定される前記可動部材の可動量が、予め許容された範囲に存在しない場合に、前記調整部における調整の結果、前記発振周波数と前記所定の周波数とが一致していないと判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記発振周波数と周波数が同一であり、かつ、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波よりも電力が低い信号を前記マイクロ波発振器に注入する注入部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

処理容器と、
マイクロ波発振器を含み、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ生成機構と、
周波数が所定の周波数であり、かつ、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波よりも電力が低い信号である基準信号を発生し、前記基準信号を前記マイクロ波発振器に注入することによって、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数である発振周波数と前記所定の周波数とが一致するように、前記発振周波数を前記所定の周波数に向けて調整する調整部と、
前記調整部によって調整された前記発振周波数を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記発振周波数が、前記所定の周波数を中心とする所定の周波数帯域である判定用周波数帯域に存在する場合に、前記調整部における調整の結果、前記発振周波数と前記所定の周波数とが一致したと判定し、前記検出部によって検出された前記発振周波数が、前記判定用周波数帯域に存在しない場合に、前記調整部における調整の結果、前記発振周波数と前記所定の周波数とが一致しないと判定する判定部と
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記検出部は、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波が分岐されて得られる分岐マイクロ波の周波数に対する、前記分岐マイクロ波の強度の分布を検出するスペクトラムレベル検出器を含み、前記分布における最大値に対応する周波数を前記発振周波数として検出し、
前記判定部は、前記検出部によって検出された前記発振周波数を用いて、前記調整部における調整の結果、前記発振周波数と前記所定の周波数とが一致したか否かを判定し、さらに、前記検出部によって検出された前記分布における最大値と、前記分布における、前記最大値に対応する周波数を中心とする所定の周波数帯域の両端に対応する周辺値との差分を算出し、算出した差分の値を用いて、前記マイクロ波発振器の異常発振を判定する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記判定部による判定結果を報知する報知部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

処理容器と、
マイクロ波発振器を含み、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ生成機構と、
前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数である発振周波数と所定の周波数とが一致するように、前記発振周波数を前記所定の周波数に向けて調整する調整部とを備えたプラズマ処理装置による異常判定方法であって、
前記調整部によって調整された前記発振周波数を検出し、
検出された前記発振周波数を用いて、又は、該発振周波数と前記所定の周波数との差分に応じて変動するパラメータを用いて、前記調整部における調整の結果、前記発振周波数と前記所定の周波数とが一致したか否かを判定する
ことを特徴とする異常判定方法。

【請求項9】

マイクロ波を発振するマイクロ波発振器と、
前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数である発振周波数と所定の周波数とが一致するように、前記発振周波数を前記所定の周波数に向けて調整する調整部と、
前記調整部によって調整された発振周波数を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記発振周波数を用いて、又は、該発振周波数と前記所定の周波数との差分に応じて変動するパラメータを用いて、前記調整部における調整の結果、前記発振周波数と前記所定の周波数とが一致したか否かを判定する判定部と
を備えたことを特徴とするマイクロ波発生器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の種々の側面及び実施形態は、プラズマ処理装置、異常判定方法及びマイクロ波発生器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

マイクロ波を発振するマイクロ波発振器を利用して処理容器内でプラズマを励起させるプラズマ処理装置がある。マイクロ波発振器としては、安価で、かつ、高出力のマイクロ波を発振することが可能なマグネトロンが用いられることが多い。

【0003】

ただし、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数（以下「発振周波数」という）は、種々の要因によって、目標とされる所望の周波数から変動することがある。例えば、マイクロ波発振器は、機械加工品であるため、複数のマイクロ波発振器どうしの機械誤差によって、発振周波数が所望の周波数から変動することがある。また、マイクロ波発振器は、出力電力に対する周波数依存性を持つため、出力電力の大きさによって、発振周波数が所望の周波数から変動することがある。さらに、マイクロ波発振器の経年劣化によって、発振周波数が所望の周波数から変動することもある。

【0004】

これに対して、所望の周波数から変動した発振周波数を調整する技術が種々検討されている。例えば、マイクロ波発振器の後段にインピーダンス発生器を設け、マイクロ波発振器に付与されるインピーダンスを変更することで、発振周波数を所望の周波数に調整する技術がある。また、所望の周波数と同一の周波数であり、マイクロ波発振器の出力電力よりも電力が低い基準信号をマイクロ波発振器に注入することで、発振周波数を基準信号の周波数に固定させる技術がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２００４／０６８９１７号

【特許文献2】特開２００７−２２８２１９号公報

【特許文献3】特開２００２−４３８４８号公報

【特許文献4】特開２００６−９４２１４号公報

【特許文献5】特開平５−１４４３８１号公報

【特許文献6】特開平５−２９９０２４号公報

【特許文献7】特許４５２８８７０号公報

【特許文献8】国際公開第２０１３／１２５２６０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述した従来技術では、発振周波数の調整の成否を適切に判断することまでは考慮されていない。

【0007】

すなわち、インピーダンス発生器を用いてマイクロ波発振器に付与されるインピーダンスを変更する従来技術では、インピーダンス発生器による周波数の調整範囲に制限があることから、発振周波数が所望の周波数に正確に調整されていない可能性がある。また、基準信号をマイクロ波発振器に注入する従来技術では、基準信号の中心周波数を中心とする所定の周波数帯域に存在する周波数が基準信号の周波数に固定されるものの、該周波数帯域の外側に発振周波数が存在すると、発振周波数が所望の周波数に調整されない。このため、プラズマ処理装置においてインピーダンスの変更や基準信号の注入によって発振周波数の調整が行われる場合に、発振周波数の調整の成否を適切に判断することが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

開示するプラズマ処理装置は、１つの実施態様において、処理容器と、マイクロ波発振器を含み、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ生成機構と、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数である発振周波数を所定の周波数に調整する調整部と、前記調整部によって前記所定の周波数に調整された発振周波数を検出する検出部と、前記検出部によって検出された発振周波数を用いて、又は、該発振周波数と前記所定の周波数との差分に応じて変動するパラメータを用いて、前記調整部による前記発振周波数の調整の成否を判定する判定部とを備えた。

【発明の効果】

【0009】

開示するプラズマ処理装置の１つの態様によれば、発振周波数の調整の成否を適切に判断することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。

【図2】図２は、図１に示すプラズマ処理装置に含まれるスロットアンテナ板を下方側、すなわち、図１中の矢印ＩＩの方向から見た図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、機械誤差及び出力電力による発振周波数の変動を説明するための図である。

【図5】図５は、経年劣化による発振周波数の変動を説明するための図である。

【図6】図６は、第１の実施形態におけるマグネトロンの動作特性を示すリーケ線図である。

【図7】図７は、第１の実施形態におけるインピーダンス発生器に設定されるスタブの突出位置と、マグネトロンの発振周波数の調整範囲との関係の一例を説明するための図（その１）である。

【図8】図８は、第１の実施形態におけるインピーダンス発生器に設定されるスタブの突出位置と、マグネトロンの発振周波数の調整範囲との関係の一例を説明するための図（その２）である。

【図9】図９は、第１の実施形態に係る発振周波数調整成否判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、第２の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。

【図11】図１１は、第２の実施形態に係る発振周波数調整成否判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図12】図１２は、第３の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。

【図13】図１３は、第４の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。

【図14】図１４は、第５の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。

【図15】図１５は、第６の実施形態に係るマイクロ波発振器の構成を示すブロック図である。

【図16】図１６は、マグネトロンの異常発振が発生していない場合の強度分布を示す図である。

【図17】図１７は、マグネトロンの異常発振が発生している場合の強度分布を示す図である。

【図18】図１８は、第７の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。

【図19】図１９は、第８の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。

【図20】図２０は、基準信号の電力とマグネトロンの異常発振との関係性を説明するための図である。

【図21】図２１は、第８の実施形態に係るマイクロ波発生器の変形例の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、開示するプラズマ処理装置、異常判定方法及びマイクロ波発生器の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

【0012】

開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、処理容器と、マイクロ波発振器を含み、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ生成機構と、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数である発振周波数を所定の周波数に調整する調整部と、調整部によって所定の周波数に調整された発振周波数を検出する検出部と、検出部によって検出された発振周波数を用いて、又は、該発振周波数と所定の周波数との差分に応じて変動するパラメータを用いて、調整部による発振周波数の調整の成否を判定する判定部とを備えた。

【0013】

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、可動自在な可動部材を含み、設定される可動部材の可動量に応じて、マイクロ波発振器に付与されるインピーダンスを発生させるインピーダンス発生器をさらに備え、調整部は、検出部によって検出された発振周波数と所定の周波数との差分を減少させる可動部材の可動量をインピーダンス発生器に設定することによって、発振周波数を所定の周波数に調整し、判定部は、検出部によって検出された発振周波数が、所定の周波数を中心とする所定の周波数帯域に存在する場合に、調整部による発振周波数の調整が成功したと判定し、検出部によって検出された発振周波数が、所定の周波数を中心とする所定の周波数帯域に存在しない場合に、調整部による発振周波数の調整が成功してないと判定する。

【0014】

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、可動自在な可動部材を含み、設定される可動部材の可動量に応じて、マイクロ波発振器に付与されるインピーダンスを発生するインピーダンス発生器をさらに備え、調整部は、検出部によって検出された発振周波数と所定の周波数との差分を減少させる可動部材の可動量をインピーダンス発生器に設定することによって、発振周波数を所定の周波数に調整し、判定部は、パラメータとして、調整部によってインピーダンス発生器に設定される可動部材の可動量が、予め許容された範囲に存在する場合に、調整部による発振周波数の調整が成功したと判定し、パラメータとして、調整部によってインピーダンス発生器に設定される可動部材の可動量が、予め許容された範囲に存在しない場合に、調整部による発振周波数の調整が成功していないと判定する。

【0015】

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、発振周波数と周波数が同一であり、かつ、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波よりも電力が低い信号をマイクロ波発振器に注入する注入部をさらに備えた。

【0016】

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、調整部は、周波数が所定の周波数であり、かつ、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波よりも電力が低い信号である基準信号を発生する基準信号発生器を含み、基準信号発生器によって発生される基準信号をマイクロ波発振器に注入することによって、発振周波数を所定の周波数に調整する。

【0017】

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、検出部は、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波が分岐されて得られる分岐マイクロ波の周波数に対する、分岐マイクロ波の強度の分布を検出するスペクトラムレベル検出器を含み、分布における最大値に対応する周波数を発振周波数として検出し、判定部は、検出部によって検出された発振周波数を用いて、調整部による発振周波数の調整の成否を判定し、さらに、検出部によって検出された分布における最大値と、分布における、最大値に対応する周波数を中心とする所定の周波数帯域の両端に対応する周辺値との差分を算出し、算出した差分の値を用いて、マイクロ波発振器の異常発振を判定する。

【0018】

また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、判定部による判定結果を報知する報知部をさらに備えた。

【0019】

また、開示する異常判定方法は、１つの実施形態において、処理容器と、マイクロ波発振器を含み、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ生成機構と、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数である発振周波数を所定の周波数に調整する調整部とを備えたプラズマ処理装置による異常判定方法であって、調整部によって所定の周波数に調整された発振周波数を検出し、検出された発振周波数を用いて、又は、該発振周波数と所定の周波数との差分に応じて変動するパラメータを用いて、調整部による発振周波数の調整の成否を判定する。

【0020】

また、開示するマイクロ波発生器は、１つの実施形態において、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器と、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数である発振周波数を所定の周波数に調整する調整部と、調整部によって所定の周波数に調整された発振周波数を検出する検出部と、検出部によって検出された発振周波数を用いて、又は、該発振周波数と所定の周波数との差分に応じて変動するパラメータを用いて、調整部による発振周波数の調整の成否を判定する判定部とを備えた。

【0021】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。図２は、図１に示すプラズマ処理装置に含まれるスロットアンテナ板を下方側、すなわち、図１中の矢印ＩＩの方向から見た図である。なお、図１において、理解の容易の観点から、部材の一部のハッチングを省略している。また、この実施形態においては、図１中の矢印ＩＩで示す方向またはその逆の方向で示される図１における紙面上下方向を、プラズマ処理装置における上下方向としている。

【0022】

図１および図２を参照して、プラズマ処理装置１１は、被処理対象物である被処理基板Ｗに対して、プラズマを用いて処理を行う。具体的には、エッチングやＣＶＤ、スパッタリング等の処理を行う。被処理基板Ｗとしては、例えば、半導体素子の製造に用いられるシリコン基板が挙げられる。

【0023】

プラズマ処理装置１１は、その内部で被処理基板Ｗに対してプラズマにより処理を行う処理容器１２と、処理容器１２内にプラズマ励起用のガスやプラズマ処理用のガスを供給するガス供給部１３と、処理容器１２内に設けられ、その上で被処理基板Ｗを保持する円板状の保持台１４と、マイクロ波を用い、処理容器１２内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構１９と、プラズマ処理装置１１全体の動作を制御する制御部１５とを備える。制御部１５は、ガス供給部１３におけるガス流量、処理容器１２内の圧力等、プラズマ処理装置１１全体の制御を行う。

【0024】

処理容器１２は、保持台１４の下方側に位置する底部２１と、底部２１の外周から上方向に延びる側壁２２とを含む。側壁２２は、略円筒状である。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。処理容器１２の上部側は開口しており、処理容器１２の上部側に配置される蓋部２４、後述する誘電体窓１６、および誘電体窓１６と蓋部２４との間に介在するシール部材としてのＯリング２５によって、処理容器１２は密封可能に構成されている。

【0025】

ガス供給部１３は、被処理基板Ｗの中央に向かってガスを第１の流路を介して供給する第一のガス供給部２６と、被処理基板Ｗの外側からガスを第２の流路を介して供給する第二のガス供給部２７とを含む。第一のガス供給部２６において第１の流路に連通し、ガスを供給するガス供給孔３０ａは、誘電体窓１６の径方向中央であって、保持台１４と対向する対向面となる誘電体窓１６の下面２８よりも誘電体窓１６の内方側に後退した位置に設けられている。第一のガス供給部２６は、第一のガス供給部２６に接続されたガス供給系２９により流量等を調整しながらプラズマ励起用の不活性ガスやプラズマ処理用のガスを供給する。第二のガス供給部２７は、側壁２２の上部側の一部において、処理容器１２内にプラズマ励起用の不活性ガスやプラズマ処理用のガスを供給する複数のガス供給孔３０ｂを設けることにより形成されている。複数のガス供給孔３０ｂは、周方向に等しい間隔を開けて設けられている。第一のガス供給部２６および第二のガス供給部２７には、同じガス供給源から同じ種類のプラズマ励起用の不活性ガスやプラズマ処理用のガスが供給される。なお、要求や制御内容等に応じて、第一のガス供給部２６および第二のガス供給部２７から別のガスを供給することもでき、それらの流量比等を調整することもできる。

【0026】

保持台１４には、ＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）バイアス用の高周波電源３８がマッチングユニット３９を介して保持台１４内の電極に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）で出力可能である。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おり、この整合器の中に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、この保持台１４へのバイアス電圧の供給は、必要に応じて行ってもよいし、行わなくてもよい。

【0027】

保持台１４は、静電チャック（図示せず）によりその上に被処理基板Ｗを保持可能である。また、保持台１４は、内部に加熱のためのヒータ（図示せず）等の温度調整機構３３を備え、温度調整機構３３により所望の温度に設定可能である。保持台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。上記した排気孔２３は、処理容器１２の底部中央に形成され、筒状支持部３１が排気孔２３を貫通する。環状の排気孔２３の下方側には排気管（図示せず）を介して排気装置（図示せず）が接続されている。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。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できる。

【0028】

プラズマ発生機構１９は、処理容器１２外に設けられており、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器４１ａを含む。また、プラズマ発生機構１９は、処理容器１２の上部に保持台１４と対向する位置に配置され、マイクロ波発生器４１ａにより発生させたマイクロ波を処理容器１２内に導入する誘電体窓１６を含む。また、プラズマ発生機構１９は、誘電体窓１６の上に配置され、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たスロットアンテナ板１７を含む。また、プラズマ発生機構１９は、スロットアンテナ板１７の上方側に配置され、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し、マイクロ波を遅延する機能を有する誘電体部材１８を含む。

【0029】

マイクロ波発生器４１ａは、４Ｅチューナ５１、導波管３５およびモード変換器３４を介して、マイクロ波を導入する同軸導波管３６の上部に接続されている。例えば、マイクロ波発生器４１ａで発生させたＴＥモードのマイクロ波は、４Ｅチューナ５１を介して導波管３５を通り、モード変換器３４によりＴＥＭモードへ変換され、同軸導波管３６を伝播する。４Ｅチューナ５１は、負荷５０に対してインピーダンス整合をとり、マイクロ波発生器４１ａに反射波が投入されることを防ぐ。マイクロ波発生器４１ａの具体的な構成については、後述する。なお、マイクロ波発生器４１ａに対しての導波管３５側が、後述する負荷側となる。

【0030】

誘電体窓１６は、略円板状であって、誘電体で構成されている。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のテーパ状に凹んだ環状の凹部３７または円形状に凹んだ凹部が設けられている。この凹部３７により、誘電体窓１６の下部側にマイクロ波によるプラズマを効率的に生成することができる。なお、誘電体窓１６の具体的な材質としては、石英やアルミナ等が挙げられる。

【0031】

スロットアンテナ板１７は、薄板状であって、円板状である。複数のスロット孔２０については、図２に示すように、それぞれ所定の間隔を開けて直交するように２つのスロット孔２０が一対となるように設けられており、一対をなしたスロット孔２０が周方向に所定の間隔を開けて設けられている。また、径方向においても、複数の一対のスロット孔２０が所定の間隔を開けて設けられている。

【0032】

マイクロ波発生器４１ａにより発生させたマイクロ波は、同軸導波管３６を通って、誘電体部材１８に伝播される。内部に冷媒等を循環させる循環路４０を有し、スロットアンテナ板１７、誘電体窓１６および誘電体部材１８等を冷却して温度調整を行う冷却ジャケット３２とスロットアンテナ板１７との間に挟まれた誘電体部材１８の内部を径方向外側に向かって、マイクロ波は放射状に広がり、スロットアンテナ板１７に設けられた複数のスロット孔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、処理容器１２内にプラズマを生成させる。

【0033】

プラズマ処理装置１１においてマイクロ波プラズマを発生させた場合、誘電体窓１６の下面２８の直下、具体的には、誘電体窓１６の下面２８の数ｃｍ程度下に位置する領域においては、プラズマの電子温度が比較的高いいわゆるプラズマ生成領域が形成される。そして、その下側に位置する領域には、プラズマ生成領域で生成されたプラズマが拡散するいわゆるプラズマ拡散領域が形成される。このプラズマ拡散領域は、プラズマの電子温度が比較的低い領域であり、この領域でプラズマ処理を行う。そうすると、プラズマ処理時における被処理基板Ｗに対するいわゆるプラズマダメージを与えず、かつ、プラズマの電子密度が高いので、効率的なプラズマ処理を行うことができる。

【0034】

次に、上記した構成のプラズマ処理装置１１に備えられるプラズマ発生機構１９に含まれるマイクロ波発生器４１ａの具体的な構成について説明する。図３は、第１の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。

【0035】

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と、マグネトロン電源４３と、ランチャー４４と、インピーダンス発生器４５と、周波数結合器４６と、周波数検出器４７と、発振周波数調整器４８と、サーキュレータ４９とを有する。また、マイクロ波発生器４１ａは、メモリ１０１と、周波数比較器１０２と、報知器１０３とを有する。

【0036】

マグネトロン４２は、マグネトロン電源４３から供給される電圧に応じて、高周波としてのマイクロ波を発振する。マグネトロン４２は、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器の一例である。ここで、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波の周波数（以下「発振周波数」という）は、種々の要因によって、目標とされる所望の周波数（以下「目標周波数」という）から変動することがある。例えば、マグネトロン４２は、機械加工品であるため、複数のマグネトロン４２どうしの機械誤差によって、発振周波数が目標周波数から変動することがある。また、マグネトロン４２は、出力電力に対する周波数依存性を持つため、出力電力の大きさによって、発振周波数が目標周波数から変動することがある。さらに、マグネトロン４２の経年劣化によって、発振周波数が目標周波数から変動することもある。

【0037】

図４は、機械誤差及び出力電力による発振周波数の変動を説明するための図である。図４において、横軸は、マグネトロン４２の出力電力［Ｗ]を示し、縦軸は、新品のマグネトロン４２の発振周波数である初期周波数Ｆｉ［ＭＨｚ］を示している。また、図４において、「Ａｖｅｒａｇｅ」及び「±３Ｓｉｇｍａ」は、それぞれ、新品のマグネトロン４２の１００台（すなわち、ｎ数が１００）に対応する初期周波数Ｆｉの平均値及び標準偏差を示している。また、図４の例では、マグネトロン４２に付与されるインピーダンスが、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）：１．５及び定在波の位相：０．４λｇに対応する値に設定されたものとする。図４に例示されるように、マグネトロン４２の発振周波数は、複数のマグネトロン４２どうしの機械誤差によって、±１５ＭＨｚの範囲で変動する。つまり、複数のマグネトロン４２どうしの機械誤差によって、マグネトロン４２の発振周波数が目標周波数から変動する可能性がある。また、図４に例示されるように、マグネトロン４２の発振周波数は、マグネトロン４２の出力電力によって、±３ＭＨｚの範囲で変動する。つまり、マグネトロン４２の出力電力によって、マグネトロン４２の発振周波数が目標周波数から変動する可能性がある。

【0038】

図５は、経年劣化による発振周波数の変動を説明するための図である。図５において、横軸は、マグネトロン４２の使用時間［ｈｒ］を示し、縦軸は、初期周波数Ｆｉからの偏差［ＭＨｚ］を示している。図５に例示されるように、マグネトロン４２の発振周波数は、マグネトロン４２の使用時間が長くなるにつれて、低下する。つまり、マグネトロン４２の経年劣化によって、発振周波数が目標周波数から変動する可能性がある。

【0039】

図３の説明に戻る。マグネトロン電源４３は、マイクロ波の発振に用いられる電圧をマグネトロン４２に供給する電源である。

【0040】

ランチャー４４は、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波をマグネトロン４２の後段側の導波管６０に伝送する。

【0041】

インピーダンス発生器４５は、マグネトロン４２の後段側の導波管６０に設けられ、マグネトロン４２に付与されるインピーダンスを発生させる。具体的には、インピーダンス発生器４５は、導波管と、導波管の管壁から管内へ突出自在な、少なくとも一つの金属棒（スタブ）とを含み、基準位置に対するスタブの突出位置を変更することによって、マグネトロン４２に付与されるインピーダンスを発生させる。スタブは、可動自在な可動部材の一例であり、基準位置に対するスタブの突出位置は、可動部材の可動量の一例である。また、インピーダンス発生器４５によって発生されるインピーダンスは、後述する発振周波数調整器４８によって制御される。すなわち、インピーダンス発生器４５は、発振周波数調整器４８から設定されるスタブの突出位置に応じて、マグネトロン４２に付与されるインピーダンスを発生させる。

【0042】

ここで、マグネトロン４２に付与されるインピーダンスと、マグネトロン４２の発振周波数との関係について説明する。図６は、第１の実施形態におけるマグネトロンの動作特性を示すリーケ線図である。図６に示されるリーケ線図は、極座標により表されるインピーダンス線図上に、マグネトロン４２の出力電力及び発振周波数を等高線状に表示した線図である。図６において、半径方向の座標は、ＶＳＷＲを示し、円周方向の座標は、定在波の位相を示す。図６に例示されるように、マグネトロン４２に付与されるインピーダンス、すなわち、ＶＳＷＲ及び定在波の位相が変動すると、マグネトロン４２の発振周波数も変動する。この現象は、プリング現象と呼ばれる。本実施形態のインピーダンス発生器４５は、プリング現象を用いて、マグネトロン４２の発振周波数を変動させる。

【0043】

図３の説明に戻る。周波数結合器４６は、インピーダンス発生器４５の出力端に接続され、インピーダンス発生器４５から負荷５０側へ向けて導波管６０内を進行するマイクロ波を分岐し、分岐された一方のマイクロ波（以下「分岐マイクロ波」という）を周波数検出器４７へ出力し、分岐された他方のマイクロ波をサーキュレータ４９へ出力する。ここで、負荷５０は、導波管３５の下流側に位置するモード変換器３４、同軸導波管３６及び処理容器１２等の部材である。

【0044】

周波数検出器４７は、後述する発振周波数調整器４８によって目標周波数に調整された発振周波数を検出する。具体的には、周波数検出器４７は、周波数結合器４６から入力される分岐マイクロ波を分析し、分析した分岐マイクロ波の周波数を、発振周波数調整器４８によって目標周波数に調整された発振周波数として検出する。発振周波数調整器４８によって発振周波数の調整が行われた時点では、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が上限位置又は下限位置に達した可能性があり、マグネトロン４２の発振周波数が目標周波数に正確に調整されていない可能性がある。そして、周波数検出器４７は、検出された発振周波数を発振周波数調整器４８及び周波数比較器１０２へ出力する。周波数検出器４７は、所定の周波数に調整された発振周波数を検出する検出部の一例である。

【0045】

発振周波数調整器４８は、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する。具体的には、発振周波数調整器４８は、周波数検出器４７から入力される発振周波数と目標周波数との差分を求め、求めた差分を減少させるスタブの突出位置をインピーダンス発生器４５に設定することによって、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する。

【0046】

ここで、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置と、マグネトロン４２の発振周波数の調整範囲との関係の一例を説明する。図７は、第１の実施形態におけるインピーダンス発生器に設定されるスタブの突出位置と、マグネトロンの発振周波数の調整範囲との関係の一例を説明するための図（その１）である。図７において、横軸は、マグネトロン４２の出力電力［Ｗ］を示し、縦軸は、マグネトロン４２の発振周波数［ＭＨｚ］を示している。また、グラフ１５１は、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が下限位置（例えば０ｍｍ）である場合のマグネトロン４２の発振周波数を示している。また、グラフ１５２は、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が上限位置（例えば２０ｍｍ）である場合のマグネトロン４２の発振周波数を示している。図７に示すように、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が下限位置（例えば０ｍｍ）と上限位置（例えば２０ｍｍ）との間で変更されると、各出力電力に対するマグネトロン４２の発振周波数がグラフ１５１と１５２とに挟まれた範囲で調整される。

【0047】

図８は、第１の実施形態におけるインピーダンス発生器に設定されるスタブの突出位置と、マグネトロンの発振周波数の調整範囲との関係の一例を説明するための図（その２）である。図８において、横軸は、マグネトロン４２の出力電力［Ｗ］を示し、縦軸は、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置［ｍｍ］を示している。また、図８の例では、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置の下限が０［ｍｍ］であり、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置の上限が２０［ｍｍ］であるものとする。また、図８では、マグネトロン４２の発振周波数[ＭＨｚ]を併せて示した。図８に示すように、マグネトロン４２の発振周波数が２４６３［ＭＨｚ］に調整される場合、マグネトロン４２の出力電力が変更された場合であっても、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が下限から上限までの範囲に収容された。

【0048】

これに対して、マグネトロン４２の発振周波数が２４６０［ＭＨｚ］に調整される場合、マグネトロン４２の出力電力が４５００［Ｗ］以上に変更されると、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が上限位置に達した。また、マグネトロン４２の発振周波数が２４５５［ＭＨｚ］に調整される場合、マグネトロン４２の出力電力が２０００［Ｗ］以上に変更されると、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が上限位置に達した。さらに、マグネトロン４２の発振周波数が２４６５［ＭＨｚ］に調整される場合、マグネトロン４２の出力電力が５００Ｗ以下又は４５００［Ｗ］以上に変更されると、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が下限位置に達した。すなわち、図８の例から分かるように、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が上限位置又は下限位置に達した場合には、マグネトロン４２の発振周波数の調整が成功していない可能性がある。言い換えると、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が上限位置又は下限位置に達した場合には、マグネトロン４２の発振周波数が目標周波数に調整されていない可能性がある。

【0049】

図３の説明に戻る。サーキュレータ４９は、周波数結合器４６から入力されるマイクロ波を導波管３５を介して負荷５０側へ伝送するとともに、負荷５０側で反射されたマイクロ波をダミー負荷に吸収させる。

【0050】

メモリ１０１は、マグネトロン４２の発振周波数の調整の成否を判定するために用いられる判定用周波数帯域を記憶する。判定用周波数帯域は、目標周波数を中心とする所定の周波数帯域である。本実施形態における判定用周波数帯域は、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が下限位置と上限位置との間で変更されることによって変動し得るマグネトロン４２の発振周波数の変動範囲に含まれる。例えば、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置と、マグネトロン４２の発振周波数の調整範囲との関係が図７に示した関係である場合を想定する。この場合、判定用周波数帯域は、グラフ１５１と１５２とに挟まれた範囲に含まれる。

【0051】

周波数比較器１０２は、周波数検出器４７によって検出された発振周波数と、メモリ１０１に記憶された判定用周波数帯域とを比較することで、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整の成否を判定する。具体的には、周波数比較器１０２は、周波数検出器４７から入力される発振周波数が、メモリ１０１に記憶された判定用周波数帯域に存在するか否かを判定する。周波数検出器４７から入力される発振周波数が判定用周波数帯域に存在する場合には、発振周波数調整器４８からインピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が下限位置と上限位置との間に収容される。このため、周波数比較器１０２は、周波数検出器４７から入力される発振周波数が判定用周波数帯域に存在する場合には、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整が成功したと判定する。一方、周波数検出器４７から入力される発振周波数が判定用周波数帯域に存在しない場合には、発振周波数調整器４８からインピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が下限位置又は上限位置に達している。このため、周波数比較器１０２は、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整が成功していないと判定する。続いて、周波数比較器１０２は、判定結果を報知器１０３へ出力する。周波数比較器１０２は、検出された発振周波数を用いて、発振周波数の調整の成否を判定する判定部の一例である。

【0052】

報知器１０３は、周波数比較器１０２による判定結果を報知する。例えば、報知器１０３は、音、光及び振動等を用いて判定結果を報知する。

【0053】

次に、第１の実施形態に係る発振周波数調整成否判定処理について説明する。図９は、第１の実施形態に係る発振周波数調整成否判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0054】

図９に示すように、周波数検出器４７は、発振周波数調整器４８によって発振周波数の調整が行われると（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、発振周波数調整器４８によって目標周波数に調整された発振周波数を検出する（ステップＳ１０２）。発振周波数調整器４８によって発振周波数の調整が行われた時点では、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が上限位置又は下限位置に達した可能性があり、マグネトロン４２の発振周波数が目標周波数に正確に調整されていない可能性がある。

【0055】

周波数比較器１０２は、周波数検出器４７によって検出された発振周波数が、メモリ１０１に記憶された判定用周波数帯域に存在するか否かを判定する（ステップＳ１０３）。周波数比較器１０２は、検出された発振周波数が判定用周波数帯域に存在する場合には（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が下限位置と上限位置との間に収容されるため、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整が成功したと判定する（ステップＳ１０４）。

【0056】

一方、周波数比較器１０２は、検出された発振周波数が判定用周波数帯域に存在しない場合には（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が下限位置又は上限位置に達しているため、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整が成功していないと判定する（ステップＳ１０５）。

【0057】

報知器１０３は、周波数比較器１０２による判定結果を報知する（ステップＳ１０６）。

【0058】

以上のように、第１の実施形態のプラズマ処理装置１１は、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する場合に、調整後の発振周波数を検出し、検出された発振周波数を用いて、発振周波数の調整の成否を判定する。このため、プラズマ処理装置１１は、目標周波数から変動した発振周波数を調整する場合に、発振周波数が目標周波数に正確に調整されたか否かを判定することができる。結果として、第１の実施形態によれば、発振周波数の調整の成否を適切に判断することができる。

【0059】

また、第１の実施形態のプラズマ処理装置１１は、検出された発振周波数と目標周波数との差分を減少させるスタブの突出位置をインピーダンス発生器４５に設定することによって、発振周波数の調整を行う。そして、プラズマ処理装置１１は、検出された発振周波数が、目標周波数を中心とする所定の周波数帯域に存在する場合に、インピーダンス発生器４５を用いた発振周波数の調整が成功したと判定する。一方、プラズマ処理装置１１は、検出された発振周波数が、目標周波数を中心とする所定の周波数帯域に存在しない場合に、インピーダンス発生器４５を用いた発振周波数の調整が成功していないと判定する。その結果、第１の実施形態によれば、インピーダンス発生器を用いたインピーダンスの変更によって発振周波数の調整が行われる場合に、発振周波数の調整の成否を適切に判断することができる。

【0060】

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、インピーダンス発生器４５を用いてマグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する場合に、調整後の発振周波数の検出結果を用いて、発振周波数の調整の成否を判定した。しかしながら、調整後の発振周波数の検出結果と目標周波数との差分に応じて変動するパラメータを用いて、発振周波数の成否を判定しても良い。そこで、第２の実施形態では、調整後の発振周波数の検出結果と目標周波数との差分に応じて変動するパラメータを用いて、発振周波数の成否を判定する例を説明する。以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成要件については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0061】

図１０は、第２の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。図１０に示すマイクロ波発生器４１ｂは、図３に示すメモリ１０１、周波数比較器１０２及び報知器１０３に代えて、メモリ２０１、スタブ位置判定器２０２及び報知器２０３を有する。

【0062】

周波数検出器４７は、図３に示す周波数検出器４７と同様に、発振周波数調整器４８によって目標周波数に調整された発振周波数を検出する。具体的には、周波数検出器４７は、周波数結合器４６から入力される分岐マイクロ波を分析し、分析した分岐マイクロ波の周波数を、発振周波数調整器４８によって目標周波数に調整された発振周波数として検出する。そして、周波数検出器４７は、検出された発振周波数を発振周波数調整器４８へ出力する。

【0063】

発振周波数調整器４８は、図３に示す発振周波数調整器４８と同様に、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する。具体的には、発振周波数調整器４８は、周波数検出器４７から入力される発振周波数と目標周波数との差分を求め、求めた差分を減少させるスタブの突出位置をインピーダンス発生器４５に設定することによって、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する。そして、発振周波数調整器４８は、インピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置をスタブ位置判定器２０２へ出力する。発振周波数調整器４８によってインピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置は、検出された発振周波数と所定の周波数との差分に応じて変動するパラメータの一例である。

【0064】

メモリ２０１は、マグネトロン４２の発振周波数の調整の成否を判定するために用いられる判定用位置範囲を記憶する。判定用位置範囲は、インピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置に関して予め許容された範囲、すなわち、スタブの突出位置の上限位置から下限位置に至る範囲である。例えば、判定用位置範囲は、０[ｍｍ]〜２０[ｍｍ]の範囲に設定される。

【0065】

スタブ位置判定器２０２は、発振周波数調整器４８によってインピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置と、メモリ２０１に記憶された判定用位置範囲とを比較することで、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整の成否を判定する。具体的には、スタブ位置判定器２０２は、発振周波数調整器４８によってインピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置を発振周波数調整器４８から取得する。スタブ位置判定器２０２は、発振周波数調整器４８によってインピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置が、メモリ２０１に記憶された判定用位置範囲に存在するか否かを判定する。スタブ位置判定器２０２は、発振周波数調整器４８によってインピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置が判定用位置範囲に存在する場合には、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整が成功したと判定する。一方、スタブ位置判定器２０２は、発振周波数調整器４８によってインピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置が判定用位置範囲に存在しない場合には、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整が成功していないと判定する。続いて、スタブ位置判定器２０２は、判定結果を報知器２０３へ出力する。スタブ位置判定器２０２は、検出された発振周波数と所定の周波数との差分に応じて変動するパラメータを用いて、発振周波数の調整の成否を判定する判定部の一例である。

【0066】

報知器２０３は、スタブ位置判定器２０２による判定結果を報知する。例えば、報知器２０３は、音、光及び振動等を用いて判定結果を報知する。

【0067】

次に、第２の実施形態に係る発振周波数調整成否判定処理について説明する。図１１は、第２の実施形態に係る発振周波数調整成否判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0068】

図１１に示すように、スタブ位置判定器２０２は、発振周波数調整器４８によって発振周波数の調整が行われると（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、インピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置を発振周波数調整器４８から取得する（ステップＳ２０２）。

【0069】

スタブ位置判定器２０２は、インピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置が、メモリ２０１に記憶された判定用位置範囲に存在するか否かを判定する（ステップＳ２０３）。スタブ位置判定器２０２は、インピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置が判定用位置範囲に存在する場合には（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整が成功したと判定する（ステップＳ２０４）。

【0070】

一方、スタブ位置判定器２０２は、インピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置が判定用位置範囲に存在しない場合には（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整が成功していないと判定する（ステップＳ２０５）。

【0071】

報知器２０３は、スタブ位置判定器２０２による判定結果を報知する（ステップＳ２０６）。

【0072】

以上のように、第２の実施形態のプラズマ処理装置１１は、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する場合に、インピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置を用いて、発振周波数の調整の成否を判定する。このため、プラズマ処理装置１１は、目標周波数から変動した発振周波数を調整する場合に、発振周波数が目標周波数に正確に調整されたか否かを判定することができる。結果として、第２の実施形態によれば、発振周波数の調整の成否を適切に判断することができる。

【0073】

また、第２の実施形態のプラズマ処理装置１１は、インピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置が予め許容された範囲に存在する場合に、インピーダンス発生器４５を用いた発振周波数の調整が成功したと判定する。一方、プラズマ処理装置１１は、インピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置が予め許容された範囲に存在しない場合に、インピーダンス発生器４５を用いた発振周波数の調整が成功していないと判定する。その結果、第２の実施形態によれば、インピーダンス発生器を用いたインピーダンスの変更によって発振周波数の調整が行われる場合に、発振周波数の調整の成否を適切に判断することができる。

【0074】

（第３の実施形態）
第１の実施形態では、インピーダンス発生器４５を用いてマグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する場合に、調整後の発振周波数の検出結果を用いて、発振周波数の調整の成否を判定した。しかしながら、マイクロ波の波形を整える信号をマグネトロン４２に注入しつつ、インピーダンス発生器４５を用いてマグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する場合に、調整後の発振周波数の検出結果を用いて、発振周波数の調整の成否を判定しても良い。そこで、第３の実施形態では、マイクロ波の波形を整える信号をマグネトロン４２に注入しつつ、インピーダンス発生器４５を用いてマグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する場合に、調整後の発振周波数の検出結果を用いて、発振周波数の調整の成否を判定する例を説明する。以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成要件については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0075】

図１２は、第３の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。図１２に示すマイクロ波発生器４１ｃは、図３に示す各部位に加えて、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）３０１及び増幅器３０２をさらに有する。また、マイクロ波発生器４１ｃは、図３に示すサーキュレータ４９に代えて、サーキュレータ３０３及びサーキュレータ３０４を有する。

【0076】

周波数検出器４７は、図３に示した周波数検出器４７と同様に、発振周波数調整器４８によって目標周波数に調整された発振周波数を検出する。そして、周波数検出器４７は、検出された発振周波数を発振周波数調整器４８、周波数比較器１０２及びＶＣＯ３０１へ出力する。

【0077】

ＶＣＯ３０１は、周波数検出器４７から入力される発振周波数と周波数が同一である信号を発振し、発振した信号を増幅器３０２へ出力する。

【0078】

増幅器３０２は、ＶＣＯ３０１から入力される信号を増幅することによって、発振周波数と周波数が同一であり、かつ、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波よりも電力が低い信号を生成し、生成した信号をサーキュレータ３０３へ出力する。

【0079】

サーキュレータ３０３は、増幅器３０２から入力される信号（以下「基準信号」という）をサーキュレータ３０４へ伝送するとともに、負荷５０側で反射されたマイクロ波をダミー負荷に吸収させる。

【0080】

サーキュレータ３０４は、サーキュレータ３０３によって伝送される基準信号を導波管６０を介してマグネトロン４２に注入する。マグネトロン４２から発振されるマイクロ波の波形は、マグネトロン４２に注入される基準信号によって整えられる。ＶＣＯ３０１、増幅器３０２、サーキュレータ３０３及びサーキュレータ３０４は、発振周波数と周波数が同一であり、かつ、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波よりも電力が低い信号をマイクロ波発振器に注入する注入部の一例である。

【0081】

以上のように、第３の実施形態のプラズマ処理装置１１は、マイクロ波の波形を整える基準信号をマグネトロン４２に注入しつつ、インピーダンス発生器４５を用いてマグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する場合に、調整後の発振周波数の検出結果を用いて、発振周波数の調整の成否を判定する。結果として、第３の実施形態によれば、マイクロ波の波形を整えつつ、発振周波数の調整の成否を適切に判断することができる。

【0082】

（第４の実施形態）
第２の実施形態では、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する場合に、インピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置を用いて、発振周波数の調整の成否を判定した。しかしながら、マイクロ波の波形を整える信号をマグネトロン４２に注入しつつ、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する場合に、インピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置を用いて、発振周波数の調整の成否を判定しても良い。そこで、第４の実施形態では、マイクロ波の波形を整える信号をマグネトロン４２に注入しつつ、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する場合に、インピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置を用いて、発振周波数の調整の成否を判定する例を説明する。以下の説明では、第２の実施形態と同一の構成要件については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0083】

図１３は、第４の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。図１３に示すマイクロ波発生器４１ｄは、図１０に示す各部位に加えて、ＶＣＯ４０１及び増幅器４０２をさらに有する。また、マイクロ波発生器４１ｄは、図１０に示すサーキュレータ４９に代えて、サーキュレータ４０３及びサーキュレータ４０４を有する。

【0084】

周波数検出器４７は、図１０に示す周波数検出器４７と同様に、発振周波数調整器４８によって目標周波数に調整された発振周波数を検出する。具体的には、周波数検出器４７は、周波数結合器４６から入力される分岐マイクロ波を分析し、分析した分岐マイクロ波の周波数を、発振周波数調整器４８によって目標周波数に調整された発振周波数として検出する。そして、周波数検出器４７は、検出された発振周波数を発振周波数調整器４８及びＶＣＯ４０１へ出力する。

【0085】

ＶＣＯ４０１は、周波数検出器４７から入力される発振周波数と周波数が同一である信号を発振し、発振した信号を増幅器４０２へ出力する。

【0086】

増幅器４０２は、ＶＣＯ４０１から入力される信号を増幅することによって、発振周波数と周波数が同一であり、かつ、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波よりも電力が低い信号を生成し、生成した信号をサーキュレータ４０３へ出力する。

【0087】

サーキュレータ４０３は、増幅器４０２から入力される信号（以下「基準信号」という）をサーキュレータ４０４へ伝送するとともに、負荷５０側で反射されたマイクロ波をダミー負荷に吸収させる。

【0088】

サーキュレータ４０４は、サーキュレータ４０３によって伝送される基準信号を導波管６０を介してマグネトロン４２に注入する。マグネトロン４２から発振されるマイクロ波の波形は、マグネトロン４２に注入される基準信号によって整えられる。ＶＣＯ４０１、増幅器４０２、サーキュレータ４０３及びサーキュレータ４０４は、発振周波数と周波数が同一であり、かつ、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波よりも電力が低い信号をマイクロ波発振器に注入する注入部の一例である。

【0089】

以上のように、第４の実施形態のプラズマ処理装置１１は、マイクロ波の波形を整える信号をマグネトロン４２に注入しつつ、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する場合に、インピーダンス発生器４５に設定されたスタブの突出位置を用いて、発振周波数の調整の成否を判定する。結果として、第４の実施形態によれば、マイクロ波の波形を整えつつ、発振周波数の調整の成否を適切に判断することができる。

【0090】

（第５の実施形態）
第３の実施形態では、マイクロ波の波形を整える基準信号をマグネトロン４２に注入しつつ、インピーダンス発生器４５を用いてマグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整した。しかしながら、周波数が目標周波数であり、かつ、マイクロ波の波形を整える基準信号をマグネトロン４２に注入することによって、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整しても良い。そこで、第５の実施形態では、周波数が目標周波数であり、かつ、マイクロ波の波形を整える基準信号をマグネトロン４２に注入することによって、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する例を説明する。以下の説明では、第３の実施形態と同一の構成要件については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0091】

図１４は、第５の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。図１４に示すマイクロ波発生器４１ｅは、図１２に示すＶＣＯ３０１、増幅器３０２、サーキュレータ３０３及びサーキュレータ３０４に代えて、基準信号発生器５０１、サーキュレータ５０２及びサーキュレータ５０３を有する。また、マイクロ波発生器４１ｅは、図１２に示すインピーダンス発生器４５を有さない。

【0092】

メモリ１０１は、マグネトロン４２の発振周波数の調整の成否を判定するために用いられる判定用周波数帯域を記憶する。本実施形態における判定用周波数帯域は、後述する基準信号発生器５０１から発生される基準信号の周波数を中心とする所定の周波数帯域である。

【0093】

基準信号発生器５０１は、周波数が目標周波数であり、かつ、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波よりも電力が低い信号である基準信号を発生する。基準信号発生器５０１は、例えば、水晶発振器にて安定的に発振した信号を所定の電力まで増幅することで、基準信号を発生する。

【0094】

サーキュレータ５０２は、基準信号発生器５０１から発生した基準信号をサーキュレータ５０３へ伝送するとともに、負荷５０側で反射されたマイクロ波をダミー負荷に吸収させる。

【0095】

サーキュレータ５０３は、サーキュレータ５０２によって伝送される基準信号を導波管６０を介してマグネトロン４２に注入する。マグネトロン４２から発振されるマイクロ波の波形は、マグネトロン４２に注入される基準信号によって整えられる。さらに、マグネトロン４２から発振されるマイクロ波の周波数、すなわち、発振周波数は、マグネトロン４２に注入される基準信号の周波数である目標周波数に引き寄せられ、調整される。基準信号発生器５０１、サーキュレータ５０２及びサーキュレータ５０３は、基準信号発生器５０１によって発生される基準信号をマグネトロン４２に注入することによって、発振周波数を所定の周波数に調整する調整部の一例である。

【0096】

以上のように、第５の実施形態のプラズマ処理装置１１は、周波数が目標周波数であり、かつ、マイクロ波の波形を整える基準信号をマグネトロン４２に注入することによって、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する。結果として、第５の実施形態によれば、インピーダンス調整器を用いることなく発振周波数の調整を行うことができるとともに、マイクロ波の波形を整えつつ、発振周波数の調整の成否を適切に判断することができる。

【0097】

（第６の実施形態）
第１の実施形態では、発振周波数の調整の成否を判定した。しかしながら、発振周波数の調整の成否を判定し、さらに、マグネトロン４２の異常発振を判定しても良い。そこで、第６の実施形態では、発振周波数の調整の成否を判定し、さらに、マグネトロン４２の異常発振を判定する例を説明する。以下の説明では、第１の実施形態と同一の構成要件については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0098】

図１５は、第６の実施形態に係るマイクロ波発振器の構成を示すブロック図である。図１５に示すマイクロ波発生器４１ｆは、図３に示す周波数比較器１０２及び報知器１０３に代えて、スペクトラムレベル検出器６０１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０２、Ｄ／Ａ（Digital/Analog）変換器６０３及び報知器６０４を有する。

【0099】

周波数結合器４６は、インピーダンス発生器４５の出力端に接続され、インピーダンス発生器４５から負荷５０側へ向けて導波管６０内を進行するマイクロ波を分岐し、分岐された一方のマイクロ波（以下「分岐マイクロ波」という）をスペクトラムレベル検出器６０１へ出力し、分岐された他方のマイクロ波をサーキュレータ４９へ出力する。

【0100】

発振周波数調整器４８は、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する。具体的には、発振周波数調整器４８は、Ｄ／Ａ変換器６０３から入力される発振周波数と目標周波数との差分を求め、求めた差分を減少させるスタブの突出位置をインピーダンス発生器４５に設定することによって、マグネトロン４２の発振周波数を目標周波数に調整する。

【0101】

スペクトラムレベル検出器６０１は、周波数結合器４６から入力される分岐マイクロ波の周波数に対する、分岐マイクロ波の強度の分布（以下「強度分布」という）を検出し、検出した強度分布を検出結果としてＣＰＵ６０２へ出力する。

【0102】

ＣＰＵ６０２は、スペクトラムレベル検出器６０１から強度分布の入力を受け付ける。ＣＰＵ６０２は、強度分布における最大値に対応する周波数をマグネトロン４２の発振周波数として検出する。スペクトラムレベル検出器６０１及びＣＰＵ６０２は、所定の周波数に調整された発振周波数を検出する検出部の一例である。ＣＰＵ６０２は、検出した発振周波数をＤ／Ａ変換器６０３へ出力する。

【0103】

また、ＣＰＵ６０２は、検出した発振周波数に基づいて、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整の成否を判定する。具体的には、検出した発振周波数が、メモリ１０１に記憶された判定用周波数帯域に存在するか否かを判定する。発振周波数が判定用周波数帯域に存在する場合には、発振周波数調整器４８からインピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が下限位置と上限位置との間に収容される。このため、ＣＰＵ６０２は、検出した発振周波数が判定用周波数帯域に存在する場合には、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整が成功したと判定する。一方、発振周波数が判定用周波数帯域に存在しない場合には、発振周波数調整器４８からインピーダンス発生器４５に設定されるスタブの突出位置が下限位置又は上限位置に達している。このため、ＣＰＵ６０２は、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整が成功していないと判定する。続いて、ＣＰＵ６０２は、判定結果を報知器６０４へ出力する。ＣＰＵ６０２は、検出された発振周波数を用いて、発振周波数の調整の成否を判定する判定部の一例である。

【0104】

さらに、ＣＰＵ６０２は、強度分布における最大値と、強度分布における、最大値に対応する周波数を中心とする所定の周波数帯域の両端に対応する周辺値との差分を算出し、算出した差分の値に基づいて、マグネトロン４２の異常発振を判定する。マグネトロン４２の異常発振とは、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波の波形が乱れる現象を指す。

【0105】

ここで、ＣＰＵ６０２がマグネトロン４２の異常発振を判定する処理の詳細を説明する。ＣＰＵ６０２は、強度分布における、最大値に対応する周波数を中心とする所定の周波数帯域の両端に対応する周辺値との差分（以下「強度差」という）の値が所定の閾値以下であるか否かを判定する。マグネトロン４２の異常発振が発生すると、マグネトロン４２からのマイクロ波の波形の乱れが発生するため、強度分布における最大値と、強度分布における、最大値に対応する周波数を中心とする所定の周波数帯域の両端に対応する周辺値とが接近する。強度分布における最大値と周辺値との接近の度合いは、マイクロ波の波形の乱れの度合いが大きいほど、大きくなる。強度分布における最大値と周辺値との接近の度合いを判定するために、ＣＰＵ６０２は、強度差の値が所定の閾値以下であるか否かを判定する。

【0106】

ＣＰＵ６０２は、強度差の値が閾値を超える場合には、強度分布における最大値と周辺値との接近の度合いが相対的に小さいため、マグネトロン４２の異常発振が発生していないと判定する。一方、ＣＰＵ６０２は、強度差の値が閾値以下である場合には、強度分布における最大値と周辺値との接近の度合いが相対的に大きいため、マグネトロン４２の異常発振が発生していると判定する。そして、ＣＰＵ６０２は、判定結果を報知器６０４へ出力する。

【0107】

報知器６０４は、ＣＰＵ６０２による判定結果を報知する。例えば、報知器６０４は、音、光及び振動等を用いて判定結果を報知する。

【0108】

ここで、ＣＰＵ６０２がマグネトロン４２の異常発振を判断する処理の一例を説明する。図１６は、マグネトロンの異常発振が発生していない場合の強度分布を示す図である。図１７は、マグネトロンの異常発振が発生している場合の強度分布を示す図である。図１６及び図１７において、横軸は、周波数[ＧＨｚ]を示し、縦軸は、分岐マイクロ波の強度[ｄＢ]を示す。

【0109】

異常発振が発生していない場合には、強度分布における最大値と、最大値に対応する周波数「２．４６３（ＧＨｚ）」を中心とする±２（ＭＨｚ）の周波数帯域の両端に対応する周辺値との強度差の値は、図１６に示すように、４３，４０（ｄＢｃ）である。これに対して、異常発振が発生している場合には、強度分布における最大値と、最大値に対応する周波数「２．４６３（ＧＨｚ）」を中心とする±２（ＭＨｚ）の周波数帯域の両端に対応する周辺値との強度差の値は、図１７に示すように、３２，１２（ｄＢｃ）である。すなわち、異常発振が発生した場合、異常発振が発生していない場合と比較して、強度差の値が小さくなった。このため、図１６及び図１７に示した例では、強度差の値が例えば３５（ｄＢｃ）以下である場合に、マグネトロン４２の異常発振が発生することが把握される。そこで、ＣＰＵ６０２は、閾値の一例として、強度差が３５（ｄＢｃ）以下である場合に、マグネトロン４２の異常発振が発生していると判定する。

【0110】

以上のように、第６の実施形態のプラズマ処理装置１１は、発振周波数の調整の成否を判定し、さらに、マグネトロン４２の異常発振を判定する。結果として、第６の実施形態によれば、発振周波数の調整の成否とマグネトロン４２の異常発振とを複合的に判断することができる。

【0111】

（第７の実施形態）
第６の実施形態では、発振周波数の調整の成否を判定し、さらに、マグネトロン４２の異常発振を判定した。しかしながら、マイクロ波の波形を整える信号をマグネトロン４２に注入しつつ、発振周波数の調整の成否を判定し、さらに、マグネトロン４２の異常発振を判定しても良い。そこで、第７の実施形態では、マイクロ波の波形を整える信号をマグネトロン４２に注入しつつ、発振周波数の調整の成否を判定し、さらに、マグネトロン４２の異常発振を判定する例を説明する。以下の説明では、第６の実施形態と同一の構成要件については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0112】

図１８は、第７の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。図１８に示すマイクロ波発生器４１ｇは、図１５に示す各部位に加えて、Ｄ／Ａ変換器７０１、ＶＣＯ７０２及び増幅器７０３をさらに有する。また、マイクロ波発生器４１ｇは、図１５に示すサーキュレータ４９に代えて、サーキュレータ７０４及びサーキュレータ７０５を有する。

【0113】

ＣＰＵ６０２は、図１５に示すＣＰＵ６０２と同様に、スペクトラムレベル検出器６０１から強度分布の入力を受け付ける。ＣＰＵ６０２は、強度分布における最大値に対応する周波数をマグネトロン４２の発振周波数として検出する。スペクトラムレベル検出器６０１及びＣＰＵ６０２は、所定の周波数に調整された発振周波数を検出する検出部の一例である。ＣＰＵ６０２は、検出した発振周波数をＤ／Ａ変換器６０３及びＤ／Ａ変換器７０１へ出力する。

【0114】

Ｄ／Ａ変換器７０１は、ＣＰＵ６０２から入力される発振周波数の値にディジタル／アナログ変換を施し、変換後の発振周波数の値をＶＣＯ７０２へ出力する。

【0115】

ＶＣＯ７０２は、Ｄ／Ａ変換器７０１から入力される発振周波数と周波数が同一である信号を発振し、発振した信号を増幅器７０３へ出力する。

【0116】

増幅器７０３は、ＶＣＯ７０２から入力される信号を増幅することによって、発振周波数と周波数が同一であり、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波よりも電力が低い信号を生成し、生成した信号をサーキュレータ７０４へ出力する。

【0117】

サーキュレータ７０４は、増幅器７０３から入力される信号（以下「基準信号」という）をサーキュレータ７０５へ伝送するとともに、負荷５０側で反射されたマイクロ波をダミー負荷に吸収させる。

【0118】

サーキュレータ７０５は、サーキュレータ７０４によって伝送される基準信号を導波管６０を介してマグネトロン４２に注入する。マグネトロン４２から発振されるマイクロ波の波形は、マグネトロン４２に注入される基準信号によって整えられる。Ｄ／Ａ変換器７０１、ＶＣＯ７０２、増幅器７０３、サーキュレータ７０４及びサーキュレータ７０５は、発振周波数と周波数が同一であり、かつ、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波よりも電力が低い信号をマイクロ波発振器に注入する注入部の一例である。

【0119】

以上のように、第７の実施形態のプラズマ処理装置１１は、マイクロ波の波形を整える信号をマグネトロン４２に注入しつつ、発振周波数の調整の成否を判定し、さらに、マグネトロン４２の異常発振を判定する。結果として、第７の実施形態によれば、マイクロ波の波形を整えつつ、発振周波数の調整の成否とマグネトロン４２の異常発振とを複合的に判断することができる。

【0120】

（第８の実施形態）
第６の実施形態では、発振周波数の調整の成否を判定し、さらに、マグネトロン４２の異常発振を判定した。しかしながら、周波数が目標周波数であり、かつ、マイクロ波の波形を整える基準信号をマグネトロン４２に注入しつつ、発振周波数の調整の成否を判定し、さらに、マグネトロン４２の異常発振を判定しても良い。そこで、第８の実施形態では、周波数が目標周波数であり、かつ、マイクロ波の波形を整える基準信号をマグネトロン４２に注入しつつ、発振周波数の調整の成否を判定し、さらに、マグネトロン４２の異常発振を判定する例を説明する。以下の説明では、第６の実施形態と同一の構成要件については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0121】

図１９は、第８の実施形態に係るマイクロ波発生器の構成を示すブロック図である。図１９に示すマイクロ波発生器４１ｈは、図１５に示すサーキュレータ４９に代えて、基準信号発生器８０１、サーキュレータ８０２及びサーキュレータ８０３を有する。

【0122】

メモリ１０１は、マグネトロン４２の発振周波数の調整の成否を判定するために用いられる判定用周波数帯域を記憶する。本実施形態における判定用周波数帯域は、後述する基準信号発生器８０１から発生される基準信号の周波数を中心とする所定の周波数帯域である。

【0123】

基準信号発生器８０１は、周波数が目標周波数であり、かつ、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波よりも電力が低い信号である基準信号を発生する。基準信号発生器８０１は、例えば、水晶発振器にて安定的に発振した信号を所定の電力まで増幅することで、基準信号を発生する。ここで、基準信号の電力は、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波の電力の所定値分の１以下の電力に設定されることが好ましく、例えば、１／５０以下の電力に設定されることが好ましい。これは、基準信号の電力がマグネトロン４２によって発振されるマイクロ波の電力の１／５０を超える場合には、マグネトロン４２の異常発振が発生し易くなるからである。

【0124】

図２０は、基準信号の電力とマグネトロンの異常発振との関係性を説明するための図である。図２０では、マグネトロン４２の周波数特性を示している。図２０において、横軸は、周波数[ＧＨｚ]を示し、縦軸は、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波の強度[ｄＢ]を示す。また、図２０では、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波の電力[ｋＷ]を併せて示している。また、この例では、基準信号の電力が４０（Ｗ）であるものとする。

【0125】

図２０に示すように、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波の電力が３[ｋＷ]である場合、並びに、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波の電力が４[ｋＷ]である場合は、基準信号の電力がマイクロ波の電力の１／５０を超える。この場合、マグネトロン４２の異常発振が発生した。

【0126】

これに対して、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波の電力が１[ｋＷ]である場合、並びに、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波の電力が２[ｋＷ]である場合は、基準信号の電力がマイクロ波の電力の１／５０以下となる。この場合、マグネトロン４２の異常発振が発生しなかった。図２０の例から分かるように、基準信号の電力は、マグネトロン４２によって発振されるマイクロ波の電力の所定値分の１以下の電力に設定されることが好ましく、例えば、１／５０以下の電力に設定されることが好ましい。

【0127】

図１９の説明に戻る。ＣＰＵ６０２は、図１５に示すＣＰＵ６０２と同様に、スペクトラムレベル検出器６０１から強度分布の入力を受け付ける。ＣＰＵ６０２は、強度分布における最大値に対応する周波数をマグネトロン４２の発振周波数として検出する。スペクトラムレベル検出器６０１及びＣＰＵ６０２は、所定の周波数に調整された発振周波数を検出する検出部の一例である。ＣＰＵ６０２は、検出した発振周波数をＤ／Ａ変換器６０３へ出力する。

【0128】

また、ＣＰＵ６０２は、図１５に示すＣＰＵ６０２と同様に、検出した発振周波数に基づいて、発振周波数調整器４８による発振周波数の調整の成否を判定する。

【0129】

さらに、ＣＰＵ６０２は、図１５に示すＣＰＵ６０２と同様に、強度分布における最大値と、強度分布における、最大値に対応する周波数を中心とする所定の周波数帯域の両端に対応する周辺値との差分を算出し、算出した差分の値に基づいて、マグネトロン４２の異常発振を判定する。

【0130】

サーキュレータ８０２は、基準信号発生器８０１から発生した基準信号をサーキュレータ８０３へ伝送するとともに、負荷５０側で反射されたマイクロ波をダミー負荷に吸収させる。

【0131】

サーキュレータ８０３は、サーキュレータ８０２によって伝送される基準信号を導波管６０を介してマグネトロン４２に注入する。マグネトロン４２から発振されるマイクロ波の波形は、マグネトロン４２に注入される基準信号によって整えられる。さらに、マグネトロン４２から発振されるマイクロ波の周波数、すなわち、発振周波数は、マグネトロン４２に注入される基準信号の周波数である目標周波数に引き寄せられ、調整される。基準信号発生器８０１、サーキュレータ８０２及びサーキュレータ８０３は、基準信号発生器８０１によって発生される基準信号をマグネトロン４２に注入することによって、発振周波数を所定の周波数に調整する調整部の一例である。

【0132】

以上のように、第８の実施形態のプラズマ処理装置１１は、周波数が目標周波数であり、かつ、マイクロ波の波形を整える基準信号をマグネトロン４２に注入しつつ、発振周波数の調整の成否を判定し、さらに、マグネトロン４２の異常発振を判定する。結果として、第８の実施形態によれば、マイクロ波の波形を整えつつ、発振周波数の調整の成否とマグネトロン４２の異常発振とを複合的に判断することができる。

【0133】

なお、上記第８の実施形態では、インピーダンス発生器４５を搭載する例を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、インピーダンス発生器４５が省略されても良い。この場合、マイクロ波発生器４１ｈは、図２１に示した構成となる。なお、図２１は、第８の実施形態に係るマイクロ波発生器の変形例の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

【0134】

１１ プラズマ処理装置
１２ 処理容器
１９ プラズマ発生機構
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆ、４１ｇ、４１ｈ マイクロ波発生器
４２ マグネトロン
４５ インピーダンス発生器
４７ 周波数検出器
４８ 発振周波数調整器
４９ サーキュレータ
１０１、２０１ メモリ
１０２ 周波数比較器
１０３、２０３、６０４ 報知器
２０２ スタブ位置判定器
３０２、４０２、７０３ 増幅器
３０３、３０４、４０３、４０４、５０２、５０３、７０４、７０５、８０２、８０３ サーキュレータ
５０１、８０１ 基準信号発生器
６０１ スペクトラムレベル検出器
６０２ ＣＰＵ
６０３、７０１ Ｄ／Ａ変換器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】