特許 6202644 プラズマ生成用電源装置

(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】6202644

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】プラズマ生成用電源装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20170914BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 R

   H01L21/302 101Z

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-534196(P2015-534196)

(86)(22)【出願日】2014年8月25日

(86)【国際出願番号】JP2014072133

(87)【国際公開番号】WO2015029937

(87)【国際公開日】20150305

【審査請求日】2016年2月8日

(31)【優先権主張番号】特願2013-174891(P2013-174891)

(32)【優先日】2013年8月26日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 太造

(72)【発明者】

【氏名】中村 学

【審査官】 林 靖

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１７５２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２６６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２７０５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５０６２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３２７９２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１２−５３１８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００５５３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ １／００−１／５４

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部に設けられプラズマを生成するプラズマ生成部へ、パルス状の高周波電力を供給するパルス変調方式のプラズマ生成用電源装置であって、
所定の周波数の高周波信号を出力する発振部と、
前記発振部から出力される高周波信号を、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返すパルス状に変調し、パルス状高周波信号として出力する変調部と、
前記変調部から出力されるパルス状高周波信号のレベルを調整して出力するレベル調整部と、
前記レベル調整部から出力されるパルス状高周波信号の電力を増幅してパルス状高周波電力を出力する電力増幅器と、
前記電力増幅器から出力されるパルス状高周波電力の出力電力値を検出する出力電力検出部と、
前記変調部から出力される前記パルス状高周波信号のＯＮ状態における複数の経過時間と、該複数の経過時間にそれぞれ対応する複数の補正係数と、予め出力電力の値として設定された設定電力値とを記憶する記憶部と、
前記出力電力検出部で検出した前記出力電力値が入力され、該入力された出力電力値と前記設定電力値とに基づき、前記レベル調整部で調整されるパルス状高周波信号のレベルを制御するレベル制御信号を、前記レベル調整部へ出力する制御部とを備え、
前記制御部は、前記複数の経過時間のそれぞれにおいて、前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数に基づき前記レベル制御信号を補正して出力し、高周波電力の出力波電圧と反射波電圧から求められるそれぞれの反射係数に対応する前記複数の経過時間のそれぞれにおける前記設定電力値と前記出力電力値を比較した結果である比較値が小さくなるよう、前回のパルスでの比較値と現在のパルスでの比較値を比較し、前記補正係数を更新することを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【請求項2】

請求項１に記載されたプラズマ生成用電源装置であって、
前記記憶部は、さらに、前記レベル調整部で前記パルス状高周波信号のレベルを調整するための平均レベル調整値を記憶し、
前記制御部は、前記複数の経過時間のそれぞれにおいて、前記平均レベル調整値と前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数とに基づき、前記レベル制御信号を補正して出力するとともに、前記出力電力検出部から前記出力電力値を取得し、前記パルス状高周波信号がＯＦＦ状態になると、前記取得した複数の前記出力電力値と前記設定電力値とに基づき、前記出力電力値と前記設定電力値との差が所定の範囲内でない場合は、前記平均レベル調整値を更新することを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【請求項3】

請求項２に記載されたプラズマ生成用電源装置であって、
前記制御部は、前記出力電力値が前記設定電力値よりも所定値以上に大きい場合は、前記平均レベル調整値を小さくし、前記出力電力値が前記設定電力値よりも所定値以上に小さい場合は、前記平均レベル調整値を大きくすることを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【請求項4】

請求項１に記載されたプラズマ生成用電源装置であって、
前記制御部は、前記経過時間のそれぞれにおいて、前記出力電力検出部で検出した前記出力電力値と前記設定電力値との差を、第１の電力値差として取得し、次に前記パルス状高周波信号がＯＮ状態になったときの前記経過時間のそれぞれにおける前記出力電力値と前記設定電力値との差を、第２の電力値差として取得し、前記経過時間のそれぞれにおいて、前記第１の電力値差と前記第２の電力値差とに基づき、前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数を更新することを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【請求項5】

外部に設けられプラズマを生成するプラズマ生成部へ、パルス状の高周波電力を供給するパルス変調方式のプラズマ生成用電源装置のプラズマ生成方法であって、
所定の周波数の高周波信号を出力する発振手段と、
前記発振手段から出力される高周波信号を、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返すパルス状に変調し、パルス状高周波信号として出力する変調手段と、
前記変調手段から出力されるパルス状高周波信号のレベルを調整して出力するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段から出力されるパルス状高周波信号の電力を増幅してパルス状高周波電力を出力する電力増幅手段と、
前記電力増幅手段から出力されるパルス状高周波電力の出力電力値を検出する出力電力検出手段と、
前記変調手段から出力される前記パルス状高周波信号のＯＮ状態における複数の経過時間と、該複数の経過時間にそれぞれ対応する複数の補正係数と、予め出力電力の値として設定された設定電力値とを記憶する記憶手段と、
前記出力電力検出手段で検出した前記出力電力値が入力され、該入力された出力電力値と前記設定電力値とに基づき、前記レベル調整手段で調整されるパルス状高周波信号のレベルを制御するレベル制御信号を、前記レベル調整手段へ出力する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記複数の経過時間のそれぞれにおいて、前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数に基づき前記レベル制御信号を補正して出力し、高周波電力の出力波電圧と反射波電圧から求められるそれぞれの反射係数に対応する前記複数の経過時間のそれぞれにおける前記設定電力値と前記出力電力値を比較した結果である比較値が小さくなるよう、前回のパルスでの比較値と現在のパルスでの比較値を比較し、前記補正係数を更新することを特徴とするプラズマ生成方法。

【請求項6】

請求項５に記載されたプラズマ生成用電源装置のプラズマ生成方法であって、
前記記憶手段は、さらに、前記レベル調整手段で前記パルス状高周波信号のレベルを調整するための平均レベル調整値を記憶し、
前記制御手段は、前記複数の経過時間のそれぞれにおいて、前記平均レベル調整値と前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数とに基づき、前記レベル制御信号を補正して出力するとともに、前記出力電力検出手段から前記出力電力値を取得し、前記パルス状高周波信号がＯＦＦ状態になると、前記取得した複数の前記出力電力値と前記設定電力値とに基づき、前記出力電力値と前記設定電力値との差が所定の範囲内でない場合は、前記平均レベル調整値を更新することを特徴とするプラズマ生成方法。

【請求項7】

請求項６に記載されたプラズマ生成用電源装置のプラズマ生成方法であって、
前記制御手段は、前記出力電力値が前記設定電力値よりも所定値以上に大きい場合は、前記平均レベル調整値を小さくし、前記出力電力値が前記設定電力値よりも所定値以上に小さい場合は、前記平均レベル調整値を大きくすることを特徴とするプラズマ生成方法。

【請求項8】

請求項５に記載されたプラズマ生成用電源装置のプラズマ生成方法であって、
前記制御手段は、前記経過時間のそれぞれにおいて、前記出力電力検出手段で検出した前記出力電力値と前記設定電力値との差を、第１の電力値差として取得し、次に前記パルス状高周波信号がＯＮ状態になったときの前記経過時間のそれぞれにおける前記出力電力値と前記設定電力値との差を、第２の電力値差として取得し、前記経過時間のそれぞれにおいて、前記第１の電力値差と前記第２の電力値差とに基づき、前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数を更新することを特徴とするプラズマ生成方法。

【請求項9】

外部に設けられプラズマを生成するプラズマ生成部へ、パルス状の高周波電力を供給するパルス変調方式のプラズマ生成用電源装置のプラズマ生成方法であって、
所定の周波数の高周波信号を出力する発振手段と、
前記発振手段から出力される高周波信号を、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返すパルス状に変調し、パルス状高周波信号として出力する変調手段と、
前記変調手段から出力されるパルス状高周波信号のレベルを調整して出力するレベル調整手段と、
前記レベル調整手段から出力されるパルス状高周波信号の電力を増幅してパルス状高周波電力を出力する電力増幅手段と、
前記電力増幅手段から出力されるパルス状高周波電力の出力電力値を検出する出力電力検出手段と、
前記変調手段から出力される前記パルス状高周波信号のＯＮ状態における複数の経過時間と、該複数の経過時間にそれぞれ対応する複数の補正係数と、予め出力電力の値として設定された設定電力値とを記憶する記憶手段と、
前記出力電力検出手段で検出した前記出力電力値が入力され、該入力された出力電力値と前記設定電力値とに基づき、前記レベル調整手段で調整されるパルス状高周波信号のレベルを制御するレベル制御信号を、前記レベル調整手段へ出力する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記複数の経過時間のそれぞれにおいて、前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数に基づき前記レベル制御信号を補正して出力し、さらに、前記経過時間のそれぞれにおいて、前記出力電力検出手段で検出した前記出力電力値と前記設定電力値との差を、第１の電力値差として取得し、次に前記パルス状高周波信号がＯＮ状態になったときの前記経過時間のそれぞれにおける前記出力電力値と前記設定電力値との差を、第２の電力値差として取得し、前記経過時間のそれぞれにおいて、前記第１の電力値差と前記第２の電力値差とに基づき、前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数を更新することを特徴とするプラズマ生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマを生成するために用いられる高周波電源装置であるプラズマ生成用電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置の製造工程においては、プラズマエッチング装置が用いられている。このようなプラズマ装置においては、プラズマを生成するために用いられる高周波電源装置であるプラズマ生成用電源装置が用いられる。 図１と図５を用いて、従来の高周波電源装置を説明する。図１は、後述する本発明の実施形態に係る高周波電源装置の機能構成を示すブロック図であるが、制御部の機能以外は、従来の高周波電源装置と同様である。図５は、従来の高周波電源装置の信号波形を示す模式図である。

【0003】

図１に示すように、従来の高周波電源装置は、発振部１１と、変調部１２と、レベル調整部１３と、電力増幅器１４と、出力電力検出部１５と、制御部１６とを備えている。そして、レベル調整部１３は、レベル調整回路１３ａと、Ｄ／Ａ変換器１３ｂとを備えている。出力電力検出部１５は、方向性結合器１５ａと、検波器１５ｂと、Ａ／Ｄ変換器１５ｃとを備えている。

【0004】

図１に示すように、発振部１１から発信された高周波信号であるＲＦ信号１１ｓに、変調部１２でパルス変調をかけ、レベル調整部１３で電力レベルを調整したのち、電力増幅器１４に入力する。電力増幅器１４の出力は、出力電力検出部１５を介し、プラズマ負荷２０へと出力される。

【0005】

出力電力検出部１５は、方向性結合器１５ａにより取り出した電力増幅器１４の出力電力Ｐｆを検波器１５ｂで検波し、Ａ／Ｄ変換器１５ｃでディジタル信号に変換し、制御部１６に出力する。

【0006】

制御部１６では、出力電力検出部１５で検出した出力電力（つまり、Ａ／Ｄ変換器１５ｃで変換されたディジタル信号）と、事前に設定した所定の設定電力との差分をとり、その差分がゼロとなるように、レベル調整部１３に出力するレベル調整値を制御する。詳しくは、制御部１６は、レベル調整部１３に対しレベル制御信号１６ｓ２を出力し、該レベル制御信号１６ｓ２をＤ／Ａ変換器１３ｂでアナログ信号に変換し、レベル調整信号１３ｂｓとしてレベル調整回路１３ａに出力する。

【0007】

このように、制御部１６は、レベル調整回路１３ａを制御することで、この高周波電源装置の出力電力を一定値に制御する。レベル調整回路１３ａでは、可変減衰器等の回路を使用することにより、出力電力を調整する。

【0008】

図５に、各部の時間波形を示す。 図５において、（ａ）は出力電力Ｐｆの波形、（ｂ）は変調信号１６ｓ１の波形、（ｃ）はレベル調整信号１３ｂｓの波形である。出力電力Ｐｆは、高周波信号であり、図５では、その高周波信号の包絡線を示している。このように、発振部１１からのＲＦ信号１１ｓが、変調信号１６ｓ１によりパルス変調されることにより、出力電力Ｐｆの波形が形成される。

【0009】

従来の高周波電源装置における出力電力レベルの調整方法を説明する。 まず、従来の出力電力レベル調整方法の概略を説明する。 制御部１６は、高周波の出力電力Ｐｆを、変調信号１６ｓ１がＯＮになった時点から、出力電力検出部１５を介して検出する。図５に示す○印は、出力電力Ｐｆの検出ポイントである。次に、検出された出力電力Ｐｆの平均値と所定の設定電力とを比較し、その差が所定の範囲内になるようレベル調整値を計算し、変調信号１６ｓ１がＯＦＦになるタイミングでレベル調整信号１３ｂｓの値を変更して出力し、次のパルス出力に反映させる。 このように、パルス変調された高周波電力を出力する高周波電源装置では、パルスの幅が数μｓといった短い時間の場合もあるため、パルス間において出力電力レベルの制御を行うのが一般的である。

【0010】

従来の出力電力レベル調整方法について、図６のフローチャートを用いて詳しく説明する。図６は、従来の出力電力レベル調整方法を示すフローチャートである。この出力電力レベル調整は、制御部１６により制御される。 まず、初期設定を行い、設定電力と許容電力範囲を設定する（ステップＳ１０１）。許容電力範囲とは、許容できる出力電力Ｐｆと設定電力との差分値である。

【0011】

次に、高周波電源装置を動作させ、変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になったか否か、つまり出力電力Ｐｆが出力されたか否かを調べる（ステップＳ１０２）。変調信号１６ｓ１がＯＮ状態でない場合は（ステップＳ１０２でＮｏ）、ＯＮ状態になるまで待つ。変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になると（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、そのときの出力電力Ｐｆの値（例えばＰｆ１）を取得する（ステップＳ１０３）。そして、変調信号１６ｓ１がＯＦＦ状態になったか否か、つまり出力電力ＰｆがＯＦＦされたか否かを調べ（ステップＳ１０４）。変調信号１６ｓ１がＯＦＦ状態でない場合は（ステップＳ１０４でＮｏ）、ステップＳ１０３へ戻り、そのときの出力電力Ｐｆ（例えばＰｆ２）を取得する。

【0012】

変調信号１６ｓ１がＯＦＦ状態になると（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、取得した出力電力Ｐｆ（Ｐｆ１、Ｐｆ２、・・・）の平均値を求め（ステップＳ１０５）、出力電力Ｐｆの平均値と設定電力とを比較する（ステップＳ１０６）。

【0013】

そして、出力電力Ｐｆの平均値と設定電力との差が、許容電力範囲内である場合は（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、ステップＳ１０２の処理に戻る。また、出力電力Ｐｆの平均値と設定電力との差が、許容電力範囲内でない場合は（ステップＳ１０７でＮｏ）、出力電力Ｐｆの平均値と設定電力との差に基づいて、レベル調整値Ｎを計算する（ステップＳ１０８）。例えば、出力電力Ｐｆの平均値が許容電力範囲を超えて設定電力よりも大きい場合は、レベル調整値が小さくなるようにレベル調整値Ｎを計算し、出力電力Ｐｆの平均値が許容電力範囲を超えて設定電力よりも小さい場合は、レベル調整値が大きくなるようにレベル調整値Ｎを計算する。

【0014】

そして、レベル調整値Ｎを更新し（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０２の処理に戻る。レベル調整値Ｎを更新することにより、レベル調整回路１３ａに出力されるレベル調整信号１３ｂｓの大きさが更新される。

【0015】

下記の特許文献１には、ウェハにプラズマエッチングを行う真空槽に対して、パルス状の高周波電力を印加するプラズマエッチング装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【特許文献1】特開２００２−２７０５７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

上述したように、従来の出力電力レベル調整方法では、変調パルスと変調パルスの間のＯＦＦ状態において、検出した出力電力Ｐｆの平均値と設定電力との差が所定の範囲内に収まるようレベル調整値を設定し、次の変調パルスにおける平均出力電力を制御している。 しかしながら、プラズマ負荷のインピーダンスは、常に一定ではなく、変調パルスがＯＮ状態中にも、プラズマ負荷の動作状態によって変化する。プラズマ負荷のインピーダンスが変わると電力増幅器１４の特性が変化し、出力電力Ｐｆの値が設定電力値から乖離してしまう。

【0018】

すなわち、図５に示すように、変調信号１６ｓ１がＯＮとなりプラズマ負荷に電力Ｐｆが供給されると、プラズマ負荷が動作し始めるが、動作し始めてからのプラズマ負荷の状態は一定ではなく、プラズマ負荷のインピーダンスが変化する。そのため、従来の平均出力電力のみの制御では変調パルスＯＮ状態における出力電力Ｐｆが変動し、出力電力Ｐｆの値が設定電力値から乖離してしまう。 本発明の目的は、変調パルスＯＮ状態における出力電力の変動を抑制し、出力電力の値が設定電力値から乖離することを抑制することのできるプラズマ生成用電源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0019】

上記の課題を解決するための、本発明に係るプラズマ生成用電源装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、外部に設けられプラズマを生成するプラズマ生成部へ、パルス状の高周波電力を供給するパルス変調方式のプラズマ生成用電源装置であって、所定の周波数の高周波信号を出力する発振部と、前記発振部から出力される高周波信号を、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返すパルス状に変調し、パルス状高周波信号として出力する変調部と、前記変調部から出力されるパルス状高周波信号のレベルを調整して出力するレベル調整部と、前記レベル調整部から出力されるパルス状高周波信号の電力を増幅してパルス状高周波電力を出力する電力増幅器と、前記電力増幅器から出力されるパルス状高周波電力の出力電力値を検出する出力電力検出部と、前記変調部から出力される前記パルス状高周波信号のＯＮ状態における複数の経過時間と、該複数の経過時間にそれぞれ対応する複数の補正係数と、予め出力電力の値として設定された設定電力値とを記憶する記憶部と、前記出力電力検出部で検出した前記出力電力値が入力され、該入力された出力電力値と前記設定電力値とに基づき、前記レベル調整部で調整されるパルス状高周波信号のレベルを制御するレベル制御信号を、前記レベル調整部へ出力する制御部とを備え、 前記制御部は、前記複数の経過時間のそれぞれにおいて、前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数に基づき前記レベル制御信号を補正して出力し、前記設定電力値と前記出力電力値を比較した結果が、各反射係数において小さくなるよう、前回のパルスでの比較値と現在のパルスでの比較値を比較し、前記補正係数を更新することを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【発明の効果】

【0020】

上記の構成によれば、変調パルスＯＮ状態における出力電力の変動を抑制し、出力電力の値が設定電力値から乖離することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態に係る高周波電源装置の機能構成を示すブロック図

【図2】本発明の第１実施形態に係る高周波電源装置の信号波形を示す模式図

【図3】本発明の第１実施形態に係る出力電力レベル調整方法を示すフローチャート

【図4】本発明の第２実施形態に係る出力電力レベル調整方法を示すフローチャート

【図5】従来の高周波電源装置の信号波形を示す摸式図

【図6】従来の出力電力レベル調整方法を示すフローチャート

【図7】本発明の第３実施形態に係る出力電力レベル調整方法を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0022】

（第１実施形態） 本発明者等は、パルス状の変調信号１６ｓ１がＯＮとなりプラズマ負荷２０に電力が供給されてからの経過時間によって出力電力値が変動すること、そして、この出力電力値の変動は、プラズマ負荷２０が同じ特性であれば、同じパターンで繰り返されることを見出した。例えば同一のプラズマ生成装置であれば、出力電力値の変動パターンは同一である。第１実施形態では、上述したパルス状の変調信号１６ｓ１がＯＮとなってからの経過時間によって出力電力が同じパターンで変わることに着目し、各経過時間ごとにレベル調整信号１３ｂｓを補正することで、変調信号１６ｓ１がＯＮの期間内の出力電力が一定になるよう制御するものである。

【0023】

本発明の第１実施形態を、図１〜３を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る高周波電源装置の機能構成を示すブロック図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る高周波電源装置の信号波形を示す模式図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る出力電力レベル調整方法を示すフローチャートである。

【0024】

図１に示すように、第１実施形態の高周波電源装置は、発振部１１と、変調部１２と、レベル調整部１３と、電力増幅器１４と、出力電力検出部１５と、制御部１６とを備えている。この高周波電源装置は、プラズマを生成するプラズマ生成部であるプラズマ負荷２０へ、パルス状の高周波電力を供給するパルス変調方式のプラズマ生成用電源装置である。そして、レベル調整部１３は、レベル調整回路１３ａと、Ｄ／Ａ変換器１３ｂとを備えている。出力電力検出部１５は、方向性結合器１５ａと、検波器１５ｂと、Ａ／Ｄ変換器１５ｃとを備えている。制御部１６は、記憶部１６ａを有する。前述したように、制御部１６のみが、従来の高周波電源装置と異なる。制御部１６以外の構成については、従来の高周波電源装置と同様である。

【0025】

発振部１１は、所定の周波数、例えば３０ＭＨｚ程度の高周波信号（ＲＦ信号）１１ｓを出力する。変調部１２は、制御部１６から出力されたパルス状の変調信号１６ｓ１により、発振部１１から出力されるＲＦ信号１１ｓを、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返すパルス状に変調し、パルス状高周波信号として出力する。ＯＮ状態とは、高周波信号が出力される状態であり、ＯＦＦ状態とは、高周波信号が出力されない状態である。すなわち、変調部１２は、図２に示すようなパルス状の変調信号１６ｓ１のＯＮ期間にのみ、ＲＦ信号を出力する。例えば、変調信号１６ｓ１のパルスＯＮ期間は１ｍｓ程度であり、パルスＯＦＦ期間は１ｍｓ程度である。

【0026】

レベル調整部１３は、可変減衰器等で構成され、制御部１６から出力されたレベル制御信号１６ｓ２に基づき、変調部１２から出力されるパルス状高周波信号のレベル（大きさ）を調整して出力する。詳しくは、制御部１６から出力されたディジタル信号（レベル制御信号１６ｓ２）をＤ／Ａ変換器１３ｂでアナログ信号（レベル調整信号１３ｂ）に変換し、レベル調整回路１３ａへ出力する。なお、Ｄ／Ａ変換器１３ｂは、制御部１６内に制御部１６の一部として設けてもよい。

【0027】

電力増幅器１４は、レベル調整部１３から出力されるパルス状高周波信号の電力を所定の増幅度で増幅して、パルス状高周波電力を出力する。出力電力検出部１５は、電力増幅器１４から出力されたパルス状高周波電力を取り出し、プラズマ負荷２０へ出力し、また、電力増幅器１４から出力されたパルス状高周波電力を検出し、制御部１６へ出力する。プラズマ負荷２０とは、例えば、プラズマを生成するプラズマエッチング装置等のプラズマ生成装置である。 詳しくは、出力電力検出部１５は、電力増幅器１４からの出力を方向性結合器１５ａにより取り出し、該取り出した出力電力Ｐｆを検波器１５ｂで検波して出力電力Ｐｆの大きさを検出する。そして、検波器１５ｂからのアナログ出力信号をＡ／Ｄ変換器１５ｃでディジタル信号に変換し、制御部１６へ出力する。なお、Ａ／Ｄ変換器１５ｃは、制御部１６内に制御部１６の一部として設けてもよい。

【0028】

制御部１６は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ（中央演算ユニット）と、ＣＰＵの動作プログラムを格納する記憶部１６ａとを備える。 記憶部１６ａには、予め、出力すべき目標電力値として設定された設定電力値Ｐｓと、変調部１２から出力されるパルス状高周波信号のＯＮ状態における複数の経過時間ｔと、該複数の経過時間ｔにそれぞれ対応する複数の補正係数Ｂと、平均レベル調整値Naveとが記憶されている。複数の補正係数Ｂは、それぞれ対応する複数の経過時間ｔと対応付けられて記憶されている。平均レベル調整値Naveについては後述する。設定電力値Ｐｓ、平均レベル調整値Nave、経過時間ｔ、補正係数Ｂは、予め、高周波電源装置の操作部（不図示）から、操作者により入力され、記憶部１６ａに記憶される。

【0029】

制御部１６は、出力電力検出部１５で検出した出力電力値が入力され、該入力された出力電力値と設定電力値Ｐｓとに基づき、レベル調整部１３に対するレベル調整値を算出する。そして、レベル調整値に基づきレベル制御信号１６ｓ２を作成してレベル調整部１３へ出力する。レベル制御信号１６ｓ２は、レベル調整部１３で調整されるパルス状高周波信号のレベルを制御する。さらに、制御部１６は、複数の経過時間ｔのそれぞれにおいて、経過時間ｔのそれぞれに対応する補正係数Ｂに基づき、レベル調整値を補正、つまり、レベル制御信号１６ｓ２を補正して出力する。 このように、制御部１６は、レベル調整値、つまり、レベル調整部１３に出力するレベル制御信号１６ｓ２を、補正係数Ｂに基づき補正することで、この高周波電源装置の出力電力がパルスＯＮ状態において一定値になるよう制御する。

【0030】

図２に、各部の時間波形を示す。 図２において、（ａ）は出力電力Ｐｆの波形、（ｂ）は変調信号１６ｓ１の波形、（ｃ）はレベル調整信号１３ｂｓの波形である。図２に示す○印は、出力電力Ｐｆの検出ポイントであり、変調信号１６ｂｓがＯＮとなる時間を起点とした経過時間ｔ１〜ｔ６を示す。例えば、ｔ４の○印は、変調信号１６ｂｓがＯＮとなる時間を起点とした経過時間ｔ４を示す。出力電力Ｐｆは、高周波信号であり、図２では、その高周波信号の包絡線を示している。このように、発振部１１からの高周波信号１１ｓが、変調信号１６ｓ１によりパルス変調されることにより、出力電力Ｐｆの波形が形成される。

【0031】

制御部１６の動作を詳しく説明する。 記憶部１６ａでは、前述したように、予め、変調信号１６ｓ１のパルスＯＮ状態における経過時間ｔであって、変調信号１６ｓ１がパルスＯＮ状態になってからの複数の経過時間ｔ（ｔ１、ｔ２、・・・ｔｎ）と、該複数の経過時間ｔのそれぞれに対応する複数の補正係数Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、・・・Ｂｎ）と、平均レベル調整値Naveとを記憶している。補正係数Ｂ１〜Ｂｎは、それぞれ、経過時間ｔ１〜ｔｎに対応する補正係数であり、変調信号１６ｓ１がＯＮになってからの経過時間ｔに応じて異なる出力電力Ｐｆの値を補正するための係数である。ここでｎは、２以上の自然数であり、図２の例ではｎ＝６である。

【0032】

平均レベル調整値Naveは、出力電力レベルを適切値に調整するための変数であって、変調信号１６ｓ１のパルスＯＮ状態の間、一定値として維持される。この高周波電源装置が初めて出力電力レベル調整処理を行うときの初回の平均レベル調整値Naveは、例えば、過去のレベル調整値Ｎの平均値として求めることができるが、任意の値であっても構わない。任意の値であっても、後述するように、処理を繰り返すうちに適切な値に収斂される。

【0033】

補正係数Ｂは、プラズマ負荷２０の特性により決定される。補正係数Ｂは、電力供給対象のプラズマ負荷２０の特性を、予め調べることにより取得することができる。補正係数Ｂの値は、例えば、図２（ｃ）のレベル調整信号１３ｂｓのように、経過時間ｔ１〜ｔ６において変動する。図２（ｃ）のレベル調整信号１３ｂｓは、経過時間ｔ１〜ｔ６における補正係数Ｂの値に応じて変動している。補正係数Ｂをプラズマ負荷２０の特性に応じて変動させることにより、図２（ａ）に示す高周波電源装置の出力電力Ｐｆの変動を抑制することができる。

【0034】

制御部１６は、変調信号１６ｓ１のパルスＯＮ状態の間、該パルスＯＮ状態になってからの経過時間ｔに応じた補正係数Ｂに基づき、レベル制御信号１６ｓ２を補正して出力する。詳しくは、制御部１６は、経過時間ｔに応じた補正係数Ｂと平均レベル調整値Naveとを記憶部１６ａから読み出し、補正係数Ｂと平均レベル調整値Naveとに基づき、レベル調整値Ｎを算出する。例えば、補正係数Ｂと平均レベル調整値Naveとを乗算し、レベル調整値Ｎを算出する。そして制御部１６は、レベル調整値Ｎの大きさに応じて、Ｄ／Ａ変換器１３ｂへ出力するレベル制御信号１６ｓ２による制御量を決定する。 また、制御部１６では、変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になってからの経過時間ｔに対応させて、出力電力検出部１５から出力電力Ｐｆの値を取得し、記憶部１６ａに記憶させる。

【0035】

図２の例では、制御部１６は、変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になってからの経過時間ｔ１〜ｔ６に対応した補正係数Ｂ１〜Ｂ６と、平均レベル調整値Naveとに基づき、経過時間ｔ１〜ｔ６のそれぞれにおいてレベル調整値Ｎを算出し、レベル制御信号１６ｓ２、つまり、レベル調整信号１３ｂｓを出力する。また、制御部１６は、経過時間ｔ１〜ｔ６において、それぞれ出力電力Ｐｆ１〜Ｐｆ６の値を取得し、記憶部１６ａに記憶させる。

【0036】

そして、制御部１６は、変調信号１６ｓ１がＯＦＦ状態になると、取得した複数の出力電力Ｐｆ１〜Ｐｆ６の値と設定電力値Ｐｓとに基づき、平均レベル調整値Naveを計算し更新する。詳しくは、制御部１６は、変調信号１６ｓ１がＯＦＦ状態になると、出力電力Ｐｆ１〜Ｐｆ６の平均値Ｐｆａを取得し、設定電力値Ｐｓと比較する。平均値Ｐｆａと設定電力値Ｐｓとの差が所定の範囲内である場合は、次に変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になるのを待ち、ＯＮ状態になると、上述した変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になったときの処理と同様の処理を繰り返す。平均値Ｐｆａと設定電力値Ｐｓとの差が所定の範囲内でない場合は、平均値Ｐｆａと設定電力値Ｐｓとの差に基づき、平均レベル調整値Naveを計算し更新して、記憶部１６ａに記憶させる。そして、次に変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になるのを待ち、ＯＮ状態になると、上述した変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になったときの処理と同様の処理を繰り返す。

【0037】

例えば、平均値Ｐｆａと設定電力値Ｐｓとの差が所定の範囲内でない場合において、制御部１６は、平均値Ｐｆａが設定電力値Ｐｓよりも小さい場合は、平均レベル調整値Naveが所定値Ｃ１だけ大きくなるように平均レベル調整値Naveを更新する。平均値Ｐｆａが設定電力値Ｐｓよりも大きい場合は、平均レベル調整値Naveが所定値Ｃ２だけ小さくなるように平均レベル調整値Naveを更新する。Ｃ１とＣ２は、同一値であってもよいし異なる値であってもよい。

【0038】

このように、制御部１６は、変調信号１６ｂｓがＯＮとなる時間を起点とした経過時間ｔを参照引数として、制御部１６内の記憶部１６ａなどで構成されるＬＵＴ（ルックアップテーブル）に経過時間ｔと対応付けて格納（記憶）された補正係数Ｂを読み出し、平均レベル調整値Naveに乗じることで、変調信号１６ｂｓがＯＮ時間内におけるプラズマ負荷２０のインピーダンスの変化による出力電力Ｐｆの変動を補正し、変調信号１６ｓ１がＯＮ状態において一定の出力電力Ｐｆを得る。

【0039】

第１実施形態の出力電力レベル調整方法について、図３のフローチャートを用いて詳しく説明する。この出力電力レベル調整は、制御部１６により制御される。 まず、初期設定を行い、設定電力値Ｐｓと許容電力範囲を設定し、記憶部１６ａに記憶させる（ステップＳ１）。許容電力範囲とは、許容できる出力電力Ｐｆと設定電力値Ｐｓとの差分値である。

【0040】

次に、高周波電源装置を動作させ、変調信号１６ｓ１がＯＮ状態であるか否か、つまり、パルスＯＮ状態となり出力電力Ｐｆが出力されたか否かを調べる（ステップＳ２）。変調信号１６ｓ１がＯＮ状態でない場合は（ステップＳ２でＮｏ）、ＯＮ状態になるまで待つ。変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になると（ステップＳ２でＹｅｓ）、変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になってからの経過時間ｔの値に対応した補正係数Ｂ１を、記憶部１６ａから読み出す（ステップＳ３）。前述したように、補正係数Ｂ１は、変調信号１６ｓ１がＯＮになってからの経過時間ｔによって異なる出力電力Ｐｆの値を補正する係数である。最初の検出ポイントである経過時間ｔ１においては、経過時間ｔ１に対応する補正係数Ｂ１を読みだす。

【0041】

また、平均レベル調整値Naveを記憶部１６ａから読み出し、該読み出した平均レベル調整値Naveと補正係数Ｂ１とに基づき、経過時間ｔ１におけるレベル調整値Ｎを計算し（ステップＳ４）、レベル調整値Ｎを更新する（ステップＳ５）。レベル調整値Ｎが更新されることにより、レベル制御信号１６ｓ２が更新される。また、経過時間ｔ１における出力電力Ｐｆの値Ｐｆ１を取得する（ステップＳ６）。

【0042】

そして、変調信号１６ｓ１がＯＦＦ状態になったか否か、つまり出力電力ＰｆがＯＦＦされたか否かを調べ（ステップＳ７）。変調信号１６ｓ１がＯＦＦ状態でない場合は（ステップＳ７でＮｏ）、ｔ１＋１とし（ステップＳ８）、つまり、次の検出ポイントとして経過時間ｔ２を設定し、ステップＳ３へ戻り、経過時間ｔ２において、経過時間ｔ１における処理と同様の処理を行う。

【0043】

変調信号１６ｓ１がＯＦＦ状態になると（ステップＳ７でＹｅｓ）、取得した出力電力Ｐｆ（図２の例ではＰｆ１〜Ｐｆ６）の平均値Ｐｆａを求め（ステップＳ９）、出力電力平均値Ｐｆａと設定電力値Ｐｓとを比較する（ステップＳ１０）。

【0044】

そして、出力電力平均値Ｐｆａと設定電力値Ｐｓとの差が、許容電力範囲内でない場合は（ステップＳ１１でＮｏ）、出力電力平均値Ｐｆａと設定電力値Ｐｓとの差に基づいて、平均レベル調整値Naveを計算し更新する（ステップＳ１２）。そして、経過時間ｔをクリアして（ステップＳ１３）、ステップＳ２の処理に戻る。

【0045】

例えば、出力電力平均値Ｐｆａと設定電力値Ｐｓとの差が許容電力範囲内でない場合において、出力電力平均値Ｐｆａが設定電力値Ｐｓよりも小さい場合は、平均レベル調整値Naveが所定値Ｃ１だけ大きくなるように平均レベル調整値Naveを計算する。また、出力電力平均値Ｐｆａが設定電力値Ｐｓよりも大きい場合は、平均レベル調整値Naveが所定値Ｃ２だけ小さくなるように平均レベル調整値Naveを計算し更新する。Ｃ１とＣ２は、同一値であってもよいし異なる値であってもよい。

【0046】

また、出力電力平均値Ｐｆａと設定電力値Ｐｓとの差が、許容電力範囲内である場合は（ステップＳ１１でＹｅｓ）、経過時間ｔをクリアして（ステップＳ１３）、ステップＳ２の処理に戻る。

【0047】

なお、第１実施形態では、出力電力Ｐｆを変調信号１６ｓ１がＯＮであるすべての期間（図２の例ではｔ１〜ｔ６）で取得し、これらに基づき平均レベル調整値Naveを計算しているが、変調信号１６ｓ１がＯＮの期間内において、そのうち一部の期間（例えばｔ１〜ｔ３）の出力電力Ｐｆに基づき平均レベル調整値Naveを計算してもよい。 また、第１実施形態では、複数の経過時間を６ポイント設けているが、６ポイントに限られるものではない。

【0048】

第１実施形態に依れば、少なくとも次の（Ａ１）〜（Ａ３）の効果を得ることができる。 （Ａ１）パルス状高周波信号のＯＮ状態において、複数の経過時間のそれぞれが経過すると、経過時間のそれぞれに対応する補正係数に基づき、パルス状高周波信号のレベルを補正し調整するようにしたので、パルス状高周波信号のＯＮ状態継続中において、出力電力値を補正することができる。これにより、パルス状高周波信号のＯＮ状態においてプラズマ負荷の状態が変わりインピーダンスが変化する場合においても、ＯＮ状態における出力電力のレベル変動を制御することができる。 （Ａ２）パルス状高周波信号のＯＮ状態において、複数の経過時間のそれぞれが経過すると、経過時間のそれぞれに対応する補正係数と平均レベル調整値とに基づき、パルス状高周波信号のレベルを補正し調整するとともに出力電力値を取得し、パルス状高周波信号がＯＦＦ状態になると、複数の出力電力値と設定電力値との差が所定の範囲内でない場合は、平均レベル調整値を更新するようにしたので、平均レベル調整値を任意の値に設定したとしても、出力電力レベル調整処理を繰り返すことにより、平均レベル調整値を適切な値に収斂させることができる。 （Ａ３）出力電力値が設定電力値と比べ所定値以上に大きい場合は、平均レベル調整値を小さくするようにし、出力電力値が設定電力値と比べ所定値以上に小さい場合は、平均レベル調整値を大きくするようにしたので、出力電力値を設定電力値から所定値を超えない範囲内とすることができる。

【0049】

（第２実施形態） 次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態における高周波電源装置の機能構成は、制御部１６以外の構成については、第１実施形態における高周波電源装置の機能構成（図１）と同様である。 第２実施形態においては、制御部１６は、補正係数Ｂを随時更新するように動作する。すなわち、パルスＯＮ時（変調信号１６ｓ１ＯＮ時）の各経過時間ｔにおいて設定電力値Ｐｓと出力電力Ｐｆを比較し、その差Ｐｄが、各経過時間ｔにおいて前回のパルスＯＮ時における差Ｐｄ´よりも小さくなるよう、補正係数Ｂを更新する。

【0050】

第２実施形態の出力電力レベル調整方法について、図４のフローチャートを用いて詳しく説明する。図４は、第２実施形態に係る出力電力レベル調整方法を示すフローチャートである。この出力電力レベル調整は、制御部１６により制御される。 まず、初期設定を行い、設定電力値Ｐｓと許容電力範囲を設定する（ステップＳ２１）。許容電力範囲とは、許容できる出力電力Ｐｆの値と設定電力値Ｐｓとの差分値である。

【0051】

次に、高周波電源装置を動作させ、変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になったか否か、つまり出力電力Ｐｆが出力されたか否かを調べる（ステップＳ２２）。変調信号１６ｓ１がＯＮ状態でない場合は（ステップＳ２２でＮｏ）、ＯＮ状態になるまで待つ。変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になると（ステップＳ２２でＹｅｓ）、変調信号１６ｓ１がＯＮ状態になってからの経過時間ｔの値に対応した補正係数Ｂを、記憶部１６ａから読み出す（ステップＳ２３）。最初の検出ポイントである経過時間ｔ１においては、経過時間ｔ１に対応する補正係数Ｂ１を読み出す。

【0052】

また、平均レベル調整値Naveを記憶部１６ａから読み出し、該読み出した平均レベル調整値Naveと補正係数Ｂ１とに基づき、レベル調整値Ｎを計算し（ステップＳ２４）、レベル調整値Ｎを更新する（ステップＳ２５）。レベル調整値Ｎが更新されることにより、レベル制御信号１６ｓ２が更新される。また、経過時間ｔ１における出力電力Ｐｆの値Ｐｆ１を取得する（ステップＳ２６）。

【0053】

そして、変調信号１６ｓ１がＯＦＦ状態になったか否か、つまり出力電力ＰｆがＯＦＦされたか否かを調べ（ステップＳ２７）、変調信号１６ｓ１がＯＦＦ状態でない場合は（ステップＳ２７でＮｏ）、ｔ＝ｔ＋１とし（ステップＳ２８）、つまり、次の検出ポイントとして経過時間ｔ２を設定し、ステップＳ２３へ戻り、経過時間ｔ２において補正係数Ｂ２を記憶部１６ａから読み出し、経過時間ｔ１における処理と同様の処理を行う。この例では、経過時間ｔ１〜ｔ６において、それぞれ補正係数Ｂ１〜Ｂ６を記憶部１６ａから読み出し、経過時間ｔ１における処理と同様の処理を行う。

【0054】

変調信号１６ｓ１がＯＦＦ状態になると（ステップＳ２７でＹｅｓ）、設定電力値Ｐｓと各経過時間ｔ１〜ｔ６において取得した出力電力Ｐｆ（Ｐｆ１〜Ｐｆ６）とを比較して、それぞれの差Ｐｄ（Ｐｄ１〜Ｐｄ６）を算出する（ステップＳ２９）。そして、それら差Ｐｄを平均し（ステップＳ３０）、差Ｐｄの平均値Ｐｄａが所定の許容電力範囲内でない場合は（ステップＳ３１でＮｏ）、平均値Ｐｄａと設定電力値Ｐｓとの差に基づいて、平均レベル調整値Naveを計算し更新する（ステップＳ３２）。

【0055】

例えば、差Ｐｄの平均値Ｐｄａが所定の許容電力範囲内でない場合において、平均値Ｐｄａが設定電力値Ｐｓよりも大きい場合は、平均レベル調整値Naveが所定値Ｃ２１だけ小さくなるように平均レベル調整値Naveを計算し、平均値Ｐｄａが設定電力値Ｐｓよりも小さい場合は、平均レベル調整値Naveが所定値Ｃ２２だけ大きくなるように平均レベル調整値Naveを計算し更新する。平均レベル調整値Naveを更新することにより、レベル調整回路１３ａに出力されるレベル調整信号１３ｂｓの大きさが更新される。Ｃ２１とＣ２２は、同一値であってもよいし異なる値であってもよい。

【0056】

また、平均値Ｐｄａが所定の許容電力範囲内である場合は（ステップＳ３１でＹｅｓ）、ステップＳ３３へ遷移する。

【0057】

以上の処理（ステップＳ２１〜Ｓ３２）により、第１実施形態と同様に、補正係数Ｂと平均レベル調整値Naveとに基づき、レベル調整値Ｎを更新し、設定電力値Ｐｓと各経過時間ｔにおける出力電力Ｐｆとに基づき、平均レベル調整値Naveを更新する。第２実施形態では、さらに、次に説明するステップＳ３３以降の処理により、各経過時間ｔ（ｔ１〜ｔ６）における補正係数Ｂ（Ｂ１〜Ｂ６）を更新する。

【0058】

まず、変数ｎを初期化、つまり、ｎ＝１とする（ステップＳ３３）。次に、設定電力値Ｐｓと各経過時間ｔにおける出力電力Ｐｆ（Ｐｆ１〜Ｐｆ６）との差Ｐｄ（Ｐｄ１〜Ｐｄ６）を、絶対値に変換する（ステップＳ３４）。

【0059】

そして、出力電力Ｐｆ１が設定電力値Ｐｓよりも大きい場合において、今回のパルスＯＮ時の経過時間ｔ１における差Ｐｄ１（絶対値）が、前回のパルスＯＮ時の経過時間ｔ１における差Ｐｄ１´（絶対値）以上である場合は（ステップＳ３５でＮｏ）、経過時間ｔ１における補正係数Ｂ１を更新するステップＳ３７の更新値Ｋの極性を変える（ステップＳ３６）。これは、今回の補正係数Ｂ１が、前回の補正係数Ｂ１よりも大きくなった（つまり更新値Ｋの極性がプラス）と考えられるからである。こうして、更新値Ｋの極性をマイナスにして、補正係数Ｂ１を所定値Ｋだけ小さくする（ステップＳ３７）。このように、次回のパルスＯＮ時の経過時間ｔ１における差Ｐｄ１´´（絶対値）が、今回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ１（絶対値）よりも小さくなるように、経過時間ｔ１における補正係数Ｂ１を変更し更新する。

【0060】

また、出力電力Ｐｆ１が設定電力値Ｐｓよりも大きい場合において、今回のパルスＯＮ時の経過時間ｔ１における差Ｐｄ１（絶対値）が、前回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ１´（絶対値）より小さい場合は（ステップＳ３５でＹｅｓ）、経過時間ｔ１における補正係数Ｂ１を更新するステップＳ３７の更新値Ｋの極性を変えることなく、補正係数Ｂ１を変更し更新する。これは、今回の補正係数Ｂ１が、前回の補正係数Ｂ１よりも小さくなった（つまり更新値Ｋの極性がマイナス）と考えられるからである。こうして、補正係数Ｂ１を所定値Ｋだけ小さくする（ステップＳ３７）。このように、次回のパルスＯＮ時の経過時間ｔ１における差Ｐｄ１´´（絶対値）が、今回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ１（絶対値）よりも更に小さくなるように、経過時間ｔ１における補正係数Ｂ１を変更し更新する。

【0061】

逆に、出力電力Ｐｆ１が設定電力値Ｐｓよりも小さい場合においては、今回のパルスＯＮ時の経過時間ｔ１における差Ｐｄ１（絶対値）が、前回のパルスＯＮ時の経過時間ｔ１における差Ｐｄ１´（絶対値）以上である場合は（ステップＳ３５でＮｏ）、経過時間ｔ１における補正係数Ｂ１を更新するステップＳ３７の更新値Ｋの極性を変える（ステップＳ３６）。これは、今回の補正係数Ｂ１が、前回の補正係数Ｂ１よりも小さくなった（つまり更新値Ｋの極性がマイナス）と考えられるからである。こうして、更新値Ｋの極性をプラスにして、補正係数Ｂ１を所定値Ｋだけ大きくする（ステップＳ３７）。このように、次回のパルスＯＮ時の経過時間ｔ１における差Ｐｄ１´´（絶対値）が、今回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ１（絶対値）よりも小さくなるように、経過時間ｔ１における補正係数Ｂ１を変更し更新する。

【0062】

また、出力電力Ｐｆ１が設定電力値Ｐｓよりも小さい場合において、今回のパルスＯＮ時の経過時間ｔ１における差Ｐｄ１（絶対値）が、前回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ１´（絶対値）より小さい場合は（ステップＳ３５でＹｅｓ）、経過時間ｔ１における補正係数Ｂ１を更新するステップＳ３７の更新値Ｋの極性を変えることなく、補正係数Ｂ１を変更し更新する。これは、今回の補正係数Ｂ１が、前回の補正係数Ｂ１よりも大きくなった（つまり更新値Ｋの極性がプラス）と考えられるからである。こうして、補正係数Ｂ１を所定値Ｋだけ大きくする（ステップＳ３７）。このように、次回のパルスＯＮ時の経過時間ｔ１における差Ｐｄ１´´（絶対値）が、今回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ１（絶対値）よりも更に小さくなるように、経過時間ｔ１における補正係数Ｂ１を変更し更新する。

【0063】

このように、出力電力Ｐｆ１の値が設定電力値Ｐｓより大きい場合において、対応する補正係数Ｂを小さくするようにし、出力電力Ｐｆ１の値が設定電力値Ｐｓより小さい場合において、対応する補正係数Ｂを大きくするようにしたので、補正係数Ｂを適切な値に収斂させることができる。

【0064】

そして、前回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ１´に、今回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ１を代入する（ステップＳ３８）。つまり、次回のパルスＯＮ時において、経過時間ｔ１における今回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ１を前回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ１´として扱うようにする。今回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ１は、記憶部１６ａに記憶される。

【0065】

そして、ｎが検出ポイント数の最大値（この例では６）でない場合は（ステップＳ３９でＮｏ）、ｎ＝ｎ＋１として（ステップＳ４０）、つまり、ｎ＝２として、上述した補正係数Ｂ１の場合と同様に、経過時間ｔ２における補正係数Ｂ２を更新する処理を行い、経過時間ｔ２における前回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ２´に今回のパルスＯＮ時の差Ｐｄ２を代入し、記憶部１６ａに記憶する。

【0066】

また、ｎが検出ポイント数の最大値（この例では６）である場合は（ステップＳ３９でＹｅｓ）、経過時間ｔと変数ｎをクリアして（ステップＳ４１）、ステップＳ２２の処理に戻る。

【0067】

このように、第２実施形態では、以上説明した処理を各経過時間ｔにおいて繰り返すことで、設定電力値Ｐｓと出力電力Ｐｆとの差が小さくなるように、経過時間ｔに対応する複数の補正係数Ｂを更新する。

【0068】

なお、第２実施形態では、各経過時間ｔにおいてそれぞれ複数の出力電力Ｐｆを取得し、該複数の出力電力Ｐｆと設定電力値Ｐｓとの差Ｐｄを求め、差Ｐｄの平均値Ｐｄａに基づき、平均レベル調整値Naveを更新したが、第１実施形態と同様に、複数の出力電力Ｐｆの平均値Ｐｆａを求め、平均値Ｐｆａと設定電力値Ｐｓとに基づき、平均レベル調整値Naveを更新するようにしてもよい。 逆に、第１実施形態において、第２実施形態と同様に、複数の出力電力Ｐｆと設定電力値Ｐｓとの差Ｐｄを求め、差Ｐｄの平均値Ｐｄａに基づき、平均レベル調整値Naveを更新するようにしてもよい。 また、前記第２実施形態では、平均レベル調整値Naveと補正係数Ｂの両方を更新するようにしたが、平均レベル調整値Naveを更新せず、補正係数Ｂのみを更新するように構成することも可能である。

【0069】

第２実施形態に依れば、第１実施形態における効果に加え、少なくとも次の（Ｂ１）〜（Ｂ４）の効果を得ることができる。 （Ｂ１）パルス状高周波信号がＯＮ状態になったときに検出した出力電力値と設定電力値との差である第１の電力値差と、次にパルス状高周波信号がＯＮ状態になったときに検出した出力電力値と設定電力値との差である第２の電力値差とに基づき、補正係数を更新するようにしたので、パルス状高周波信号がＯＮ状態における経過時間のそれぞれに対応する補正係数を適切な値にすることができる。 （Ｂ２）出力電力値が設定電力値より大きい場合において、（ａ）第２の電力値差が第１の電力値差より大きい場合に、対応する補正係数を小さくするようにしたので、次にパルス状高周波信号がＯＮ状態になったときに出力電力値を小さくすることができる。また、（ｂ）第２の電力値差が第１の電力値差より小さい場合に、対応する補正係数を小さくするようにしたので、次にパルス状高周波信号がＯＮ状態になったときに更に出力電力値を小さくすることができる。 （Ｂ３）出力電力値が設定電力値より小さい場合において、（ｃ）第２の電力値差が第１の電力値差より大きい場合に、対応する補正係数を大きくするようにしたので、次にパルス状高周波信号がＯＮ状態になったときに出力電力値を大きくすることができる。また、（ｄ）第２の電力値差が第１の電力値差より小さい場合に、対応する補正係数を大きくするようにしたので、次にパルス状高周波信号がＯＮ状態になったときに更に出力電力値を大きくすることができる。 （Ｂ４）出力電力値が設定電力値より大きい場合において、対応する補正係数を小さくするようにし、出力電力値が設定電力値より小さい場合において、対応する補正係数を大きくするようにしたので、補正係数を適切な値に収斂させることができる。

【0070】

（第３実施形態） 第３実施形態の第１実施形態と第２実施形態との相違点のみ説明する。 第１実施形態と第２実施形態との方法では、事前に設定したテーブルから補正係数B1を読み込む動作となっているが、補正係数B1を随時更新するように動作させてもよい。 第３実施形態では、設定電力Pと出力電力Pfを比較した結果が、各反射係数Γにおいて小さくなるよう、前回のパルスでの比較値と現在のパルスでの比較値を比較し、補正係数B1を更新する。制御のフローチャートが変わるだけで、装置の構成は第１実施形態と第２実施形態と同じである。

【0071】

第３実施形態の制御方法のフローチャートを図７に示す。 開始すると、まず（ステップＳ２０１）初期設定を行う。初期設定では設定電力Pと電力範囲の設定を行う。（ステップＳ２０２）変調信号がoffであれば処理を先には進めず、onであれば、（ステップＳ２０３） 出力波電圧Vfと反射波電圧Vrから反射係数Γを求める（ステップＳ２０４） このときt1時の反射係数Γの実部の値Re(t1)と虚部の値Im(t1)を記憶する。（ステップＳ２０５）反射係数Γの実部の値Re(t1)と虚部の値Im(t1)に対応した補正係数B1を読みだす。補正係数B1は反射係数によって異なる出力電力Pfを補正する係数である。（ステップＳ２０６）読み出した補正係数B1と平均レベル調整値Naveからレベル調整値Nを計算し（ステップＳ２０７） レベル調整値Nを更新する（ステップＳ２０８）出力電力Pfの値を取得し、（ステップＳ２１） 変調信号がonであれば、（ステップＳ２０９） t1の値に1を足し、ステップＳ２０３からの処理を再度行う。

【0072】

（ステップＳ２１０） 変調信号がoffであれば（ステップＳ２１１） 設定電力とステップＳ２０８で取得した出力電力Pf(t1)を比較し（ステップＳ２１２） 比較した値の平均値を求める。（ステップＳ２１３） 所定の電力範囲内でなければ、（ステップＳ２１４）ステップＳ２１２の結果から平均レベル調整値Naveを計算する（ステップＳ２１５）所定の電力範囲内であれば、レベル調整値Nに平均レベル調整値Naveを代入し（ステップＳ２１６） レベル調整値Nを更新する。（ステップＳ２１７） ステップＳ２１１の比較値(n)を絶対値に変換する。（ステップＳ２１８） 次にステップＳ２０４で記憶したRe(n),Im(n)を読み出し、（ステップＳ２１９） 現在のパルスの比較値が前回のパルスの比較値より大きければ（ステップＳ２２０） Ｋの極性を反転させる。

【0073】

このＫは補正係数Ｂ１の値を更新する際の更新値である。 前回の比較値より現在の比較値が大きくなっている場合に、次のパルスでの比較値が現在の比較値より小さくなるように補正係数Ｂ１を更新するために更新値Ｋの極性を変える。（ステップＳ２２１）Ｓ２１８で読み出したRe(n),Im(n)に対応した補正係数B1に更新値Kを加え、（ステップＳ２２２）前回の比較値(n)に現在の比較値(n)を代入し（ステップＳ２２４） n=t1でなければ、（ステップＳ２２３）nに1を足しステップＳ２１８からの処理を再度行う。（ステップＳ２２４）n=t1であれば（ステップＳ２２５）t1とnの値をクリアし、ステップＳ２０２の処理に戻る

【0074】

以上のような処理を繰り返すことで、設定電力Pと検出した出力電力Pfとの差が小さくなるように補正係数B1を更新する。動作ごとに補正係数B1を更新することで、より安定したレベル制御が可能となる。

【0075】

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

【0076】

本明細書の記載事項には、少なくとも次の構成が含まれる。すなわち、 第１の構成は、 外部に設けられプラズマを生成するプラズマ生成部へ、パルス状の高周波電力を供給するパルス変調方式のプラズマ生成用電源装置であって、 所定の周波数の高周波信号を出力する発振部と、 前記発振部から出力される高周波信号を、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返すパルス状に変調し、パルス状高周波信号として出力する変調部と、 前記変調部から出力されるパルス状高周波信号のレベルを調整して出力するレベル調整部と、 前記レベル調整部から出力されるパルス状高周波信号の電力を増幅してパルス状高周波電力を出力する電力増幅器と、 前記電力増幅器から出力されるパルス状高周波電力の出力電力値を検出する出力電力検出部と、 前記変調部から出力される前記パルス状高周波信号のＯＮ状態における複数の経過時間と、該複数の経過時間にそれぞれ対応する複数の補正係数と、予め出力電力の値として設定された設定電力値とを記憶する記憶部と、 前記出力電力検出部で検出した前記出力電力値が入力され、該入力された出力電力値と前記設定電力値とに基づき、前記レベル調整部で調整されるパルス状高周波信号のレベルを制御するレベル制御信号を、前記レベル調整部へ出力する制御部とを備え、 前記制御部は、前記複数の経過時間のそれぞれにおいて、前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数に基づき前記レベル制御信号を補正して出力し、前記設定電力値と前記出力電力値を比較した結果が、各反射係数において小さくなるよう、前回のパルスでの比較値と現在のパルスでの比較値を比較し、前記補正係数を更新することを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【0077】

第２の構成は、前記第１の構成のプラズマ生成用電源装置であって、 前記記憶部は、さらに、前記レベル調整部で前記パルス状高周波信号のレベルを調整するための平均レベル調整値を記憶し、 前記制御部は、前記複数の経過時間のそれぞれにおいて、前記平均レベル調整値と前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数とに基づき、前記レベル制御信号を補正して出力するとともに、前記出力電力検出部から前記出力電力値を取得し、前記パルス状高周波信号がＯＦＦ状態になると、前記取得した複数の前記出力電力値と前記設定電力値とに基づき、前記出力電力値と前記設定電力値との差が所定の範囲内でない場合は、前記平均レベル調整値を更新することを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【0078】

第３の構成は、前記第２の構成のプラズマ生成用電源装置であって、 前記制御部は、前記出力電力値が前記設定電力値よりも所定値以上に大きい場合は、前記平均レベル調整値を小さくし、前記出力電力値が前記設定電力値よりも所定値以上に小さい場合は、前記平均レベル調整値を大きくすることを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【0079】

第４の構成は、前記第１の構成ないし第３の構成のプラズマ生成用電源装置であって、 前記制御部は、前記経過時間のそれぞれにおいて、前記出力電力検出部で検出した前記出力電力値と前記設定電力値との差を、第１の電力値差として取得し、次に前記パルス状高周波信号がＯＮ状態になったときの前記経過時間のそれぞれにおける前記出力電力値と前記設定電力値との差を、第２の電力値差として取得し、前記経過時間のそれぞれにおいて、前記第１の電力値差と前記第２の電力値差とに基づき、前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数を更新することを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【0080】

第５の構成は、前記第４の構成のプラズマ生成用電源装置であって、 前記制御部は、前記出力電力値が前記設定電力値より大きい場合に、対応する補正係数を小さくし、前記出力電力値が前記設定電力値より小さい場合に、対応する補正係数を大きくすることを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【0081】

第６の構成は、前記第４の構成のプラズマ生成用電源装置であって、 前記制御部は、前記出力電力値が前記設定電力値より大きく、かつ前記第２の電力値差が前記第１の電力値差より大きい場合に、対応する補正係数を小さくすることを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【0082】

第７の構成は、前記第６の構成のプラズマ生成用電源装置であって、 前記制御部は、前記出力電力値が前記設定電力値より大きく、かつ前記第２の電力値差が前記第１の電力値差より小さい場合に、対応する補正係数を小さくすることを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【0083】

第８の構成は、前記第４の構成のプラズマ生成用電源装置であって、 前記制御部は、前記出力電力値が前記設定電力値より小さく、かつ前記第２の電力値差が前記第１の電力値差より大きい場合に、対応する補正係数を大きくすることを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【0084】

第９の構成は、前記第８の構成のプラズマ生成用電源装置であって、 前記制御部は、前記出力電力値が前記設定電力値より小さく、かつ前記第２の電力値差が前記第１の電力値差より小さい場合に、対応する補正係数を大きくすることを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【0085】

第１０の構成は、 外部に設けられプラズマを生成するプラズマ生成部へ、パルス状の高周波電力を供給するパルス変調方式のプラズマ生成用電源装置であって、 所定の周波数の高周波信号を出力する発振部と、 前記発振部から出力される高周波信号を、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返すパルス状に変調し、パルス状高周波信号として出力する変調部と、 前記変調部から出力されるパルス状高周波信号のレベルを調整して出力するレベル調整部と、 前記レベル調整部から出力されるパルス状高周波信号の電力を増幅してパルス状高周波電力を出力する電力増幅器と、 前記電力増幅器から出力されるパルス状高周波電力の出力電力値を検出する出力電力検出部と、 前記変調部から出力される前記パルス状高周波信号のＯＮ状態における複数の経過時間と、該複数の経過時間にそれぞれ対応する複数の補正係数と、予め出力電力の値として設定された設定電力値とを記憶する記憶部と、 前記出力電力検出部で検出した前記出力電力値が入力され、該入力された出力電力値と前記設定電力値とに基づき、前記レベル調整部で調整されるパルス状高周波信号のレベルを制御するレベル制御信号を、前記レベル調整部へ出力する制御部とを備え、 前記制御部は、前記複数の経過時間のそれぞれにおいて、前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数に基づき前記レベル制御信号を補正して出力し、さらに、前記経過時間のそれぞれにおいて、前記出力電力検出部で検出した前記出力電力値と前記設定電力値との差を、第１の電力値差として取得し、次に前記パルス状高周波信号がＯＮ状態になったときの前記経過時間のそれぞれにおける前記出力電力値と前記設定電力値との差を、第２の電力値差として取得し、前記経過時間のそれぞれにおいて、前記第１の電力値差と前記第２の電力値差とに基づき、前記経過時間のそれぞれに対応する補正係数を更新することを特徴とするプラズマ生成用電源装置。

【0086】

この出願は、２０１３年８月２６日に出願された日本出願特願２０１３−１７４８９１号を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

【産業上の利用可能性】

【0087】

本発明は、プラズマを生成するために用いられる高周波電源装置に有用であり、特にプラズマ生成用電源装置に有用である。

【符号の説明】

【0088】

１１・・発振部、１２・・変調部、１３・・レベル調整部、１３ａ・・レベル調整回路、１３ｂ・・Ｄ／Ａ変換器、１４・・電力増幅器、１５・・出力電力検出部、１５ａ・・方向性結合器、１５ｂ・・検波器、１５ｃ・・Ａ／Ｄ変換器、１６・・制御部、１６ａ・・記憶部、２０・・プラズマ負荷。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】