JP2008210599A - Plasma processing device - Google Patents

Plasma processing device Download PDF

Info

Publication number
JP2008210599A
JP2008210599A JP2007044929A JP2007044929A JP2008210599A JP 2008210599 A JP2008210599 A JP 2008210599A JP 2007044929 A JP2007044929 A JP 2007044929A JP 2007044929 A JP2007044929 A JP 2007044929A JP 2008210599 A JP2008210599 A JP 2008210599A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
information
power source
plasma processing
directional coupler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007044929A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryoji Kito
了治 木藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Radio Co Ltd, Nagano Japan Radio Co Ltd filed Critical Japan Radio Co Ltd
Priority to JP2007044929A priority Critical patent/JP2008210599A/en
Publication of JP2008210599A publication Critical patent/JP2008210599A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a state of plasma with a simple structure while avoiding contamination. <P>SOLUTION: The plasma processing device includes: a high frequency power supply 2; a plasma generating part 4a; a directional coupler 3a; a matching unit body 3c; a matching unit control part 3e and a general control part 7 which matches impedance between the high frequency power supply 2 and the plasma generating part 4a by changing positions of slag 13, 14 based on a travelling wave Sf and a reflected wave Sr; and a memory part 8 which memorizes information about input impedance Z of the directional coupler 3a as extinction information D3 at the respective positions of the slag 13, 14 in a state in which plasma is not generated in the plasma generating part 4a. The general control part 7 determines a plasma generating state in the plasma generating part 4a by comparing input impedance Z computed based on the travelling wave Sf and the reflected wave Sr output form the directional coupler 3a with the extinction information D3 memorized in the memory part 8. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマの発生状態を判別可能に構成されたプラズマ処理装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing apparatus configured to be able to determine the generation state of plasma.

この種のプラズマ処理装置として、特開平7−41954号公報に開示されたプラズマ処理装置が知られている。このプラズマ処理装置は、真空容器内の放電電位および放電電流を検出する放電電位・電流検出手段と、真空容器内の放電圧力を測る圧力測定手段と、真空容器内の放電パワーを測る放電パワー測定手段と、これらの各手段による放電電位・電流、放電圧力、放電パワーの検出値に生じた変化の大小を比較する比較手段と、検出値を監視し、比較手段による比較結果に応じて原料ガスおよびマイクロ波の導入制御を行う制御装置とを備えている。このプラズマ処理装置では、プラズマ放電が停止したときに、放電空間の電流・電圧がゼロになったり、また放電圧力が低下したり、さらにこれまで消費していたマイクロ波のパワーが増えたりすることに着目し、これらの各状態の変化を放電電位・電流検出手段、圧力測定手段および放電パワー測定手段が検出し、比較手段が各手段で検出された変化の大小に応じて、プラズマ放電が停止したか否かを検知する。また、このプラズマ処理装置では、真空容器内に導体からなる検出棒が配設され、電流検出手段(電流計)および放電電位検出手段(電圧計)はこの検出棒にそれぞれ接続されている。
特開平7−41954号公報(第2頁、第1図)
As this type of plasma processing apparatus, a plasma processing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-41954 is known. This plasma processing apparatus includes a discharge potential / current detection means for detecting a discharge potential and a discharge current in a vacuum vessel, a pressure measuring means for measuring a discharge pressure in the vacuum vessel, and a discharge power measurement for measuring the discharge power in the vacuum vessel. And means for comparing the magnitudes of changes in the detected values of the discharge potential / current, discharge pressure, and discharge power by each of these means, and the detected value is monitored, and the source gas according to the comparison result by the comparing means And a control device for performing microwave introduction control. In this plasma processing equipment, when the plasma discharge stops, the current and voltage in the discharge space become zero, the discharge pressure decreases, and the microwave power consumed so far increases. The discharge potential / current detection means, the pressure measurement means, and the discharge power measurement means detect the change in each state, and the comparison means stops the plasma discharge according to the magnitude of the change detected by each means. Detect whether or not. Further, in this plasma processing apparatus, a detection rod made of a conductor is disposed in a vacuum vessel, and a current detection means (ammeter) and a discharge potential detection means (voltmeter) are connected to the detection rod, respectively.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-41954 (2nd page, FIG. 1)

ところが、この従来のプラズマ処理装置には、以下の問題点がある。すなわち、このプラズマ処理装置では、検出棒が真空容器内に配設されているため、検出棒を構成する材料が真空容器内に発生したプラズマによって分解されて処理対象に付着する現象(コンタミネーション)が発生して、被処理体を汚染するおそれがあるという問題点が存在している。この問題点を回避するために、例えば、光学的装置を真空容器の外部に設けてプラズマの状態を光学的に測定する方法が考えられるが、真空容器に観測用窓を設ける必要があるため、真空容器の構造が複雑化するという他の問題点が発生する。   However, this conventional plasma processing apparatus has the following problems. That is, in this plasma processing apparatus, since the detection rod is disposed in the vacuum vessel, the phenomenon that the material constituting the detection rod is decomposed by the plasma generated in the vacuum vessel and adheres to the processing object (contamination). Has occurred, and there is a problem that the object to be processed may be contaminated. In order to avoid this problem, for example, a method of optically measuring the plasma state by providing an optical device outside the vacuum vessel can be considered, but it is necessary to provide an observation window in the vacuum vessel. Another problem is that the structure of the vacuum vessel is complicated.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、コンタミネーションを回避しつつ簡易な構成でプラズマの状態を検出し得るプラズマ処理装置を提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and a main object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of detecting a plasma state with a simple configuration while avoiding contamination.

上記目的を達成すべく請求項1記載のプラズマ処理装置は、高周波信号を出力する高周波電源と、前記高周波信号を入力してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間に配設されて当該高周波電源から出力された前記高周波信号についての進行波成分信号および反射波成分信号を検出する方向性結合器と、前記方向性結合器および前記プラズマ発生部の間に配設されると共に内蔵する整合要素の位置が変化させられることによって前記高周波電源および当該プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる整合器本体と、前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて前記整合要素の前記位置を変化させて前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる制御部とを備えたプラズマ処理装置であって、前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生していない状態での前記整合要素の各位置における前記方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ消滅時情報として記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記方向性結合器から出力されている前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて算出された前記方向性結合器の入力インピーダンスと、前記記憶部に記憶されている前記プラズマ消滅時情報とを比較することにより、前記プラズマ発生部での前記プラズマの発生状態を判別する。   In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a high-frequency power source that outputs a high-frequency signal, a plasma generator that generates plasma by inputting the high-frequency signal, the high-frequency power source and the plasma generator A directional coupler that detects a traveling wave component signal and a reflected wave component signal of the high-frequency signal output from the high-frequency power source and disposed between the directional coupler and the plasma generator. And a matching unit body for matching impedance between the high-frequency power source and the plasma generation unit by changing a position of a built-in matching element, and based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal By changing the position of the matching element, the impedance between the high-frequency power source and the plasma generator is matched. A plasma processing apparatus including a control unit, wherein information about input impedance of the directional coupler at each position of the matching element in a state where the plasma is not generated in the plasma generation unit A storage unit that stores information, and the control unit includes an input impedance of the directional coupler calculated based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal output from the directional coupler; The generation state of the plasma in the plasma generation unit is determined by comparing the information at the time of plasma extinction stored in the storage unit.

また、請求項2記載のプラズマ処理装置は、高周波信号を出力する高周波電源と、前記高周波信号を入力してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間に配設されて当該高周波電源から出力された前記高周波信号についての進行波成分信号および反射波成分信号を検出する方向性結合器と、前記方向性結合器および前記プラズマ発生部の間に配設されると共に内蔵する整合要素の位置が変化させられることによって前記高周波電源および当該プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる整合器本体と、前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて前記整合要素の前記位置を変化させて前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる制御部とを備えたプラズマ処理装置であって、前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生している状態での前記整合要素の各位置における前記方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ発生時情報として記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記方向性結合器から出力されている前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて算出された前記方向性結合器の入力インピーダンスと、前記記憶部に記憶されている前記プラズマ発生時情報とを比較することにより、前記プラズマ発生部での前記プラズマの発生状態を判別する。   The plasma processing apparatus according to claim 2 is provided between a high frequency power source that outputs a high frequency signal, a plasma generation unit that receives the high frequency signal to generate plasma, and the high frequency power source and the plasma generation unit. A directional coupler that detects a traveling wave component signal and a reflected wave component signal for the high-frequency signal output from the high-frequency power source, and is disposed between the directional coupler and the plasma generator. A matching unit body that matches impedance between the high-frequency power source and the plasma generation unit by changing a position of a built-in matching element, and the matching element based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal A control unit that changes the position to match impedance between the high-frequency power source and the plasma generation unit. A storage device for storing information on input impedance of the directional coupler at each position of the matching element in a state where the plasma is generated in the plasma generation unit as plasma generation time information The control unit includes an input impedance of the directional coupler calculated based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal output from the directional coupler, and the storage unit The plasma generation state in the plasma generation unit is determined by comparing the stored plasma generation time information.

また、請求項3記載のプラズマ処理装置は、請求項1または2記載のプラズマ処理装置において、前記制御部は、前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生していると判別した後に、当該プラズマ発生部において前記プラズマが消滅したと判別したときに前記高周波電源を制御して前記高周波信号の出力を停止させる。   According to a third aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to the first or second aspect, after the control unit determines that the plasma is generated in the plasma generation unit, the plasma generation unit When it is determined that the plasma has been extinguished, the high-frequency power supply is controlled to stop the output of the high-frequency signal.

請求項1記載のプラズマ処理装置では、プラズマ発生部においてプラズマが発生していない状態での整合要素の位置における方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ消滅時情報として記憶部に予め記憶させ、制御部が、方向性結合器から出力されている進行波成分信号および反射波成分信号に基づいて算出された方向性結合器の入力インピーダンスと、記憶部に記憶されているプラズマ消滅時情報とを比較して、入力インピーダンスがプラズマ消滅時情報の範囲内に含まれているときにプラズマが停止状態であり、入力インピーダンスがプラズマ消滅時情報の範囲から外れているときにプラズマが発生状態(着火している状態)であると判別する。したがって、このプラズマ処理装置によれば、検出棒をプラズマの発生している領域に配設する必要がないため、コンタミネーションを確実に回避できると共に、プラズマ処理室内でプラズマを発生させる構成とした場合においてもプラズマ処理室に観測用窓を設ける必要がないため、プラズマ処理装置の構造を簡易に構成することができる。   In the plasma processing apparatus according to claim 1, information about the input impedance of the directional coupler at the position of the matching element in a state where no plasma is generated in the plasma generation unit is stored in advance in the storage unit as information at the time of plasma extinction. The control unit inputs the directional coupler input impedance calculated based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal output from the directional coupler, and the plasma extinction information stored in the storage unit. When the input impedance is included in the plasma extinction information range, the plasma is stopped, and when the input impedance is out of the plasma extinction information range, the plasma is generated (ignition It is determined that this is a Therefore, according to this plasma processing apparatus, it is not necessary to dispose the detection rod in the region where the plasma is generated, so that contamination can be avoided reliably and plasma is generated in the plasma processing chamber. In this case, since it is not necessary to provide an observation window in the plasma processing chamber, the structure of the plasma processing apparatus can be easily configured.

請求項2記載のプラズマ処理装置では、プラズマ発生部においてプラズマが発生している状態での整合要素の位置における方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ発生時情報として記憶部に予め記憶させ、制御部が、方向性結合器から出力されている進行波成分信号および反射波成分信号に基づいて算出された方向性結合器の入力インピーダンスと、記憶部に記憶されているプラズマ発生時情報とを比較して、入力インピーダンスがプラズマ発生時情報の範囲内に含まれているときにプラズマが発生状態(着火している状態)であり、入力インピーダンスがプラズマ発生時情報の範囲から外れているときにプラズマが停止状態であると判別する。したがって、このプラズマ処理装置によれば、検出棒をプラズマの発生している領域に配設する必要がないため、コンタミネーションを確実に回避できると共に、プラズマ処理室内でプラズマを発生させる構成とした場合においてもプラズマ処理室に観測用窓を設ける必要がないため、プラズマ処理装置の構造を簡易に構成することができる。   In the plasma processing apparatus according to claim 2, information on the input impedance of the directional coupler at the position of the matching element in a state where plasma is generated in the plasma generation unit is stored in advance in the storage unit as plasma generation time information. The control unit inputs the directional coupler input impedance calculated based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal output from the directional coupler, and the plasma generation time information stored in the storage unit, When the input impedance is included in the plasma generation information range, the plasma is in the generated state (ignition state), and the input impedance is out of the plasma generation information range. It is determined that the plasma is stopped. Therefore, according to this plasma processing apparatus, it is not necessary to dispose the detection rod in the region where the plasma is generated, so that contamination can be avoided reliably and plasma is generated in the plasma processing chamber. In this case, since it is not necessary to provide an observation window in the plasma processing chamber, the structure of the plasma processing apparatus can be easily configured.

請求項3記載のプラズマ処理装置によれば、プラズマの着火後において、プラズマが消滅したと判別したときに制御部が高周波電源を制御して高周波信号の出力を停止させることにより、高周波信号が無駄に出力され続ける事態を確実に回避できる結果、プラズマ処理装置の電源効率や安全性を十分に高めることができる。   According to the plasma processing apparatus of claim 3, after the ignition of the plasma, when it is determined that the plasma is extinguished, the control unit controls the high frequency power supply to stop the output of the high frequency signal, so that the high frequency signal is wasted. As a result, the power supply efficiency and safety of the plasma processing apparatus can be sufficiently improved.

以下、添付図面を参照して、本発明に係るプラズマ処理装置の最良の形態について説明する。   Hereinafter, the best mode of a plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に示すプラズマ処理装置1は、高周波電源2、整合器3、プラズマ処理室4、ガス供給装置5、ガス排気装置6、統括制御部7、記憶部8および出力部9を備えている。このプラズマ処理装置1は、高周波電源2において生成された高周波信号(例えばマイクロ波)Sを整合器3を介してプラズマ処理室4に供給することによってプラズマ処理室4内にプラズマを発生させて、プラズマ処理室4内に収容されている被処理物10に対するプラズマ処理を実行可能に構成されている。   A plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a high-frequency power source 2, a matching unit 3, a plasma processing chamber 4, a gas supply device 5, a gas exhaust device 6, an overall control unit 7, a storage unit 8, and an output unit 9. The plasma processing apparatus 1 generates a plasma in the plasma processing chamber 4 by supplying a high-frequency signal (for example, a microwave) S generated by the high-frequency power source 2 to the plasma processing chamber 4 via the matching unit 3. The plasma processing chamber 10 is configured to be able to perform plasma processing on the workpiece 10 accommodated in the plasma processing chamber 4.

高周波電源2は、図1に示すように、高周波制御部2aおよび高周波発生部2bを備え、高周波信号(一例として、2.45GHz程度のマイクロ波)Sを連続波として生成して、整合器3に出力する。具体的には、高周波制御部2aは、統括制御部7から制御信号S1を入力しているときには、高周波発生部2bを作動させて高周波信号Sを出力させる。一方、高周波制御部2aは、統括制御部7からの制御信号S1の入力が停止したときには、高周波発生部2bの作動を停止させて、高周波信号Sの出力を停止させる。   As shown in FIG. 1, the high-frequency power source 2 includes a high-frequency control unit 2 a and a high-frequency generation unit 2 b, generates a high-frequency signal (for example, a microwave of about 2.45 GHz) S as a continuous wave, and the matching unit 3 Output to. Specifically, the high frequency control unit 2a operates the high frequency generation unit 2b to output the high frequency signal S when the control signal S1 is input from the overall control unit 7. On the other hand, when the input of the control signal S1 from the overall control unit 7 is stopped, the high frequency control unit 2a stops the operation of the high frequency generation unit 2b and stops the output of the high frequency signal S.

整合器3は、図1に示すように、方向性結合器3a、検波器3b、整合器本体3c、移動機構3d、および整合器制御部3eを備えている。方向性結合器3aは、入力した高周波信号Sを整合器本体3cに出力すると共に、高周波信号Sの進行波および反射波を検出して進行波の電圧に応じた電圧の進行波成分信号(以下、「進行波」ともいう)Sfと反射波の電圧に応じた電圧の反射波成分信号(以下、「反射波」ともいう)Srを検波器3bに出力する。検波器3bは、進行波Sfおよび反射波Srを入力して、進行波Sfの電力Pf、反射波Srの電力Pr、および進行波Sfと反射波Srとの間の位相差θを検出して出力する。   As shown in FIG. 1, the matching unit 3 includes a directional coupler 3a, a detector 3b, a matching unit body 3c, a moving mechanism 3d, and a matching unit control unit 3e. The directional coupler 3a outputs the input high-frequency signal S to the matching unit main body 3c, detects a traveling wave and a reflected wave of the high-frequency signal S, and a traveling wave component signal (hereinafter referred to as a traveling wave component signal) corresponding to the traveling wave voltage. The reflected wave component signal (hereinafter also referred to as “reflected wave”) Sr having a voltage corresponding to Sf and the voltage of the reflected wave is output to the detector 3b. The detector 3b receives the traveling wave Sf and the reflected wave Sr, and detects the power Pf of the traveling wave Sf, the power Pr of the reflected wave Sr, and the phase difference θ between the traveling wave Sf and the reflected wave Sr. Output.

整合器本体3cは、一例として、図2に示すように、管状(円筒状)の外部導体11、外部導体11内に互いの軸線同士が一致するように配設された円柱状の内部導体12、および外部導体11の内面と内部導体12の外面との間の隙間内に配設された2組の誘電体(本発明における整合要素。一例としてスラグ)13,14を備えたいわゆるスラグチューナとして構成され、方向性結合器3aとプラズマ処理室4との間に配設されている。また、外部導体11には、その長手方向に沿ってスリットSLが1つ形成されている。また、入力端側(図2中の左端側)のスラグ13は、誘電体材料で形成されたスラグ13a,13bと、スラグ13a,13bを連結すると共に移動機構3dによって移動される移動用ブラケット13cとを備えている。この場合、移動用ブラケット13cは、スリットSLに挿入されてその端部(図2中の上端)がスリットSLから外部導体11の外部に突出している。出力端側(図2中の右端側)のスラグ14は、スラグ13と同様にして、誘電体材料で形成されたスラグ14a,14bと、スラグ14a,14bを連結すると共に移動機構3dによって移動される移動用ブラケット14cとを備えている。この場合、各スラグ13a,13b,14a,14bの厚みL1はλ/4(λは、整合器本体3c内における高周波信号Sの管内波長)に設定され、スラグ13a,13bの間隔L2およびスラグ14a,14bの間隔L2もλ/4に設定されている。また、同図中のパラメータXはスラグ13とスラグ14との距離を示す。また、パラメータYは、スラグ13とスラグ14との間の中間点と、整合器本体3cの出力基準点(外部導体11の右端)との間の距離を示す。この整合器3では、スラグ13,14をスライド(移動)させて各スラグ13,14の位置を変化させ、これによって各パラメータX,Yを変化させることにより、インピーダンス整合が可能となっている。   For example, as shown in FIG. 2, the matching unit main body 3 c includes a tubular (cylindrical) outer conductor 11, and a cylindrical inner conductor 12 disposed in the outer conductor 11 so that the axes thereof coincide with each other. As a so-called slag tuner including two sets of dielectrics (matching elements in the present invention; slag as an example) 13 and 14 disposed in a gap between the inner surface of the outer conductor 11 and the outer surface of the inner conductor 12 It is comprised and is arrange | positioned between the directional coupler 3a and the plasma processing chamber 4. FIG. Further, one slit SL is formed in the outer conductor 11 along the longitudinal direction thereof. Further, the slag 13 on the input end side (left end side in FIG. 2) is connected to the slags 13a and 13b made of a dielectric material, and the moving bracket 13c connected to the slags 13a and 13b and moved by the moving mechanism 3d. And. In this case, the moving bracket 13c is inserted into the slit SL, and its end (upper end in FIG. 2) protrudes from the slit SL to the outside of the external conductor 11. Similarly to the slag 13, the slag 14 on the output end side (right end side in FIG. 2) connects the slags 14a and 14b made of a dielectric material and the slags 14a and 14b and is moved by the moving mechanism 3d. And a moving bracket 14c. In this case, the thickness L1 of each slag 13a, 13b, 14a, 14b is set to λ / 4 (λ is the in-pipe wavelength of the high-frequency signal S in the matching unit main body 3c), the interval L2 between the slags 13a, 13b and the slag 14a. , 14b is also set to λ / 4. Further, a parameter X in the figure indicates a distance between the slag 13 and the slag 14. The parameter Y indicates the distance between the intermediate point between the slag 13 and the slag 14 and the output reference point of the matching unit main body 3c (the right end of the external conductor 11). In the matching unit 3, the slags 13 and 14 are slid (moved) to change the positions of the slags 13 and 14, thereby changing the parameters X and Y, thereby enabling impedance matching.

移動機構3dは、図2に示すように、スラグ13を移動させる移動機構21とスラグ14を移動させる移動機構22とで構成されている。移動機構21は、外部導体11の各端部近傍に配置された一対のプーリー21a,21bと、一対のプーリー21a,21b間に掛け渡されたワイヤーロープ21cと、ワイヤーロープ21cを回転駆動するモータ21dとを備えて構成され、ワイヤーロープ21cにスラグ13の移動用ブラケット13cが連結されている。この構成により、モータ21dによってワイヤーロープ21cが回転駆動された際には、移動用ブラケット13cと共にスラグ13が外部導体11内をスライドする。一方、移動機構22は、外部導体11の各端部近傍に配置された一対のプーリー22a,22b間に掛け渡されたワイヤーロープ22cと、ワイヤーロープ22cを回転駆動するモータ22dとを備えて構成され、ワイヤーロープ22cにスラグ14の移動用ブラケット14cが連結されている。この構成により、モータ22dによってワイヤーロープ22cが回転駆動された際には、移動用ブラケット14cと共にスラグ14が外部導体11内をスライドする。   As illustrated in FIG. 2, the moving mechanism 3 d includes a moving mechanism 21 that moves the slag 13 and a moving mechanism 22 that moves the slag 14. The moving mechanism 21 includes a pair of pulleys 21a and 21b disposed in the vicinity of each end of the outer conductor 11, a wire rope 21c spanned between the pair of pulleys 21a and 21b, and a motor that rotationally drives the wire rope 21c. The moving bracket 13c of the slag 13 is connected to the wire rope 21c. With this configuration, when the wire rope 21c is rotationally driven by the motor 21d, the slug 13 slides in the outer conductor 11 together with the moving bracket 13c. On the other hand, the moving mechanism 22 includes a wire rope 22c spanned between a pair of pulleys 22a and 22b disposed in the vicinity of each end of the outer conductor 11, and a motor 22d that rotationally drives the wire rope 22c. The moving bracket 14c of the slag 14 is connected to the wire rope 22c. With this configuration, when the wire rope 22c is rotationally driven by the motor 22d, the slug 14 slides in the outer conductor 11 together with the moving bracket 14c.

整合器制御部3eは、統括制御部7と共に本発明における制御部を構成し、CPUおよび内部メモリなどを備えて構成されている。また、整合器制御部3eは、検波器3bから出力される電力Pf、電力Prおよび位相差θに基づいて、高周波電源2からの高周波信号Sの出力状態(高周波信号Sが高周波電源2から出力されているか否か)をリアルタイムで判別すると共に、整合器3の入力インピーダンスZをリアルタイムで算出する。また、整合器制御部3eは、統括制御部7から制御信号S2を入力しているときにインピーダンス整合処理を実行する。このインピーダンス整合処理は、電力Pfに対する電力Prの割合(比率)Dp(=Pr×100/Pf)を算出しつつ、割合Dpが小さくなるように移動機構3dを制御して整合器本体3cの各スラグ13,14をスライドさせて、割合Dpが最小となる位置に各スラグ13,14を移動させる処理をいう。また、整合器制御部3eは、判別した高周波信号Sの出力状態を示す高周波出力情報D1、算出した入力インピーダンスZ、および整合器本体3c内での現在の各スラグ13,14についての位置情報D2を統括制御部7に出力する。   The matching unit control unit 3e constitutes a control unit in the present invention together with the overall control unit 7, and includes a CPU and an internal memory. The matching unit controller 3e outputs the output state of the high frequency signal S from the high frequency power source 2 (the high frequency signal S is output from the high frequency power source 2 based on the power Pf, the power Pr, and the phase difference θ output from the detector 3b. And whether the input impedance Z of the matching unit 3 is calculated in real time. The matching device controller 3e executes the impedance matching process when the control signal S2 is input from the overall controller 7. In this impedance matching process, while calculating the ratio (ratio) Dp (= Pr × 100 / Pf) of the power Pr to the power Pf, the moving mechanism 3d is controlled so that the ratio Dp becomes small, and each of the matching unit main bodies 3c is controlled. This is a process of sliding the slags 13 and 14 and moving the slags 13 and 14 to positions where the ratio Dp is minimum. In addition, the matching unit controller 3e has high frequency output information D1 indicating the output state of the determined high frequency signal S, the calculated input impedance Z, and position information D2 about each of the current slugs 13 and 14 in the matching unit main body 3c. Is output to the overall control unit 7.

プラズマ処理室4は、内部にプラズマ発生部4aが配設されると共に、被処理物10を収容可能に構成されている。プラズマ発生部4aは、高周波信号Sを入力してプラズマを発生させる。ガス供給装置5は、統括制御部7から制御信号S3を入力しているときに作動して、プラズマ発生用のガスを生成すると共にプラズマ処理室4内に供給する。ガス排気装置6は、統括制御部7から制御信号S4を入力しているときに作動して、プラズマ処理室4内のプラズマ発生用のガスをプラズマ処理室4外に所定量ずつ排出する。   The plasma processing chamber 4 is configured so that the plasma generation unit 4a is disposed therein and the workpiece 10 can be accommodated. The plasma generator 4a receives the high frequency signal S and generates plasma. The gas supply device 5 operates when a control signal S3 is input from the overall control unit 7 to generate a gas for generating plasma and supply it into the plasma processing chamber 4. The gas exhaust device 6 operates when the control signal S4 is input from the overall control unit 7, and discharges the plasma generating gas in the plasma processing chamber 4 to the outside of the plasma processing chamber 4 by a predetermined amount.

統括制御部7は、CPUおよび内部メモリなどを備えて構成されている。また、統括制御部7は、各制御信号S1,S2,S3,S4を高周波制御部2a、整合器制御部3e、ガス供給装置5およびガス排気装置6に出力することにより、これらの構成要素を制御する。また、統括制御部7は、整合器制御部3eから入力した整合器3の入力インピーダンスZと記憶部8に記憶されているプラズマ消滅時情報D3(以下、「消滅情報D3」ともいう)とに基づいて、プラズマ処理室4内においてプラズマが発生しているか否かを判別するプラズマ状態判別処理を実行する。記憶部8は、ROMおよびRAMで構成されて、消滅情報D3と共に統括制御部7用の動作プログラムを記憶する。出力部9は、一例としてディスプレイ装置で構成されて、統括制御部7からの制御信号S5に応じた情報を表示する。   The overall control unit 7 includes a CPU and an internal memory. Further, the overall control unit 7 outputs these control signals S1, S2, S3, and S4 to the high frequency control unit 2a, the matching unit control unit 3e, the gas supply device 5, and the gas exhaust device 6 so that these components can be obtained. Control. Further, the overall control unit 7 uses the input impedance Z of the matcher 3 input from the matcher control unit 3e and the plasma extinction information D3 (hereinafter also referred to as “annihilation information D3”) stored in the storage unit 8. Based on this, a plasma state determination process for determining whether or not plasma is generated in the plasma processing chamber 4 is executed. The storage unit 8 includes a ROM and a RAM, and stores an operation program for the overall control unit 7 together with the disappearance information D3. The output unit 9 includes a display device as an example, and displays information according to the control signal S5 from the overall control unit 7.

この場合、消滅情報D3とは、高周波電源2からプラズマ処理室4に対して高周波信号Sが供給されているものの、プラズマ処理室4内にプラズマが発生していない状態(例えば、低レベルの高周波信号Sが供給されている状態)において、整合器3の入力インピーダンスZを測定しつつ、スラグ14を外部導体11の出力基準点から入力端に向けて少しずつずらしつつ、スラグ14の各位置において、スラグ13をスラグ14に接触させた状態から外部導体11の入力端まで少しずつずらしたときのスラグ13,14の各位置において測定された整合器3の入力インピーダンスZについての情報である。また、本例では、消滅情報D3は、一例として、入力インピーダンスZの測定誤差やばらつきを考慮して、スラグ13,14の各位置で測定された入力インピーダンスZに対して、その入力インピーダンスZを中心とした所定の広さの範囲データとして設定されている。理解を容易にするために、スラグ13,14の1つの位置における消滅情報D3をスミスチャート上で示すと、図4に示すように、この1つの位置で測定された上記入力インピーダンスZを含む範囲データ(斜線を付した部分)として表される。   In this case, the extinction information D3 is a state in which a high frequency signal S is supplied from the high frequency power source 2 to the plasma processing chamber 4, but no plasma is generated in the plasma processing chamber 4 (for example, a low level high frequency signal). In the state where the signal S is supplied), while measuring the input impedance Z of the matching device 3, the slag 14 is gradually shifted from the output reference point of the external conductor 11 toward the input end, and at each position of the slag 14. The information about the input impedance Z of the matching device 3 measured at each position of the slags 13 and 14 when the slag 13 is in contact with the slag 14 and gradually shifted from the input end of the external conductor 11. In this example, the annihilation information D3 is, for example, the input impedance Z of the input impedance Z measured at each position of the slugs 13 and 14 in consideration of measurement errors and variations of the input impedance Z. It is set as range data of a predetermined width centered. For easy understanding, when the disappearance information D3 at one position of the slugs 13 and 14 is shown on the Smith chart, as shown in FIG. 4, the range including the input impedance Z measured at this one position. It is expressed as data (shaded area).

次に、本発明に係るプラズマ処理装置1の動作について図3を参照して説明する。   Next, the operation of the plasma processing apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to FIG.

プラズマ処理装置1の作動時には、統括制御部7が、まず、ガス供給装置5およびガス排気装置6に制御信号S3,S4を出力して作動を開始させると共に、制御信号S1の高周波電源2への出力を開始して、高周波電源2の作動を開始させる(ステップ51)。また、整合器3では、方向性結合器3aが進行波Sfおよび反射波Srの検出を開始し、検波器3bがこの進行波Sfおよび反射波Srに基づいて進行波Sfの電力Pf、反射波Srの電力Pr、および進行波Sfと反射波Srとの間の位相差θを検出して出力する処理を開始する。また、整合器制御部3eは、進行波Sfの電力Pfに基づいて、高周波電源2から高周波信号Sが確実に出力されているか否か(高周波信号Sの出力状態)を検出して(ステップ52)、その検出結果を高周波出力情報D1として統括制御部7に出力する処理を開始する。   When the plasma processing apparatus 1 is operated, the overall control unit 7 first outputs control signals S3 and S4 to the gas supply apparatus 5 and the gas exhaust apparatus 6 to start the operation, and the control signal S1 is supplied to the high-frequency power source 2. The output is started and the operation of the high frequency power source 2 is started (step 51). In the matching unit 3, the directional coupler 3a starts detecting the traveling wave Sf and the reflected wave Sr, and the detector 3b uses the traveling wave Sf and the reflected wave Sr based on the traveling wave Sf and the reflected wave Sr. The process of detecting and outputting the power Pr of Sr and the phase difference θ between the traveling wave Sf and the reflected wave Sr is started. The matching unit controller 3e detects whether or not the high-frequency signal S is reliably output from the high-frequency power source 2 (output state of the high-frequency signal S) based on the power Pf of the traveling wave Sf (step 52). ), And starts the process of outputting the detection result to the overall control unit 7 as the high frequency output information D1.

次いで、統括制御部7は、整合器制御部3eから出力される高周波出力情報D1の内容に基づき、高周波電源2から高周波信号Sが確実に出力されていると判別したときには、制御信号S5を出力して出力部9に「プラズマ着火中」を示す情報を表示させ(ステップ53)、高周波電源2から高周波信号Sが出力されていないと判別したときには、制御信号S5を出力して出力部9に「プラズマ停止」を示す情報を表示させる(ステップ54)。   Next, when the overall control unit 7 determines that the high-frequency signal S is reliably output from the high-frequency power source 2 based on the content of the high-frequency output information D1 output from the matching unit control unit 3e, the overall control unit 7 outputs the control signal S5. Then, information indicating “plasma ignition” is displayed on the output unit 9 (step 53), and when it is determined that the high-frequency signal S is not output from the high-frequency power source 2, a control signal S5 is output to the output unit 9 Information indicating "plasma stop" is displayed (step 54).

この場合、統括制御部7は、整合器制御部3eからの高周波出力情報D1の内容を繰り返し判別しつつ、その内容が高周波信号Sが出力されていない旨のときには、高周波信号Sの未出力状態が制御信号S1の高周波電源2への出力開始から規定時間(例えば時間T1)継続しているか否かを検出する(ステップ55)。この検出の結果、高周波信号Sの未出力状態が規定時間T1継続したと判別したときには、統括制御部7は、ガス供給装置5への制御信号S3の出力を停止することにより、プラズマ処理室4に対するガスの供給を停止させると共に、出力部9に制御信号S5を出力してアラーム情報(例えば「高周波電源2の異常」)を表示させて(ステップ56)、このプラズマ発生処理を終了させる。これにより、高周波電源2を作動させたにも拘わらず、高周波電源2、および高周波電源2と整合器3との間の信号ラインの少なくとも一方の異常によって高周波信号Sが整合器3に入力されない事態が長時間に亘って放置されることが防止される。   In this case, the overall control unit 7 repeatedly determines the content of the high-frequency output information D1 from the matching unit control unit 3e, and when the content indicates that the high-frequency signal S is not output, the high-frequency signal S is not output. Is detected for a specified time (for example, time T1) from the start of output of the control signal S1 to the high frequency power source 2 (step 55). As a result of this detection, when it is determined that the non-output state of the high-frequency signal S has continued for the specified time T1, the overall control unit 7 stops the output of the control signal S3 to the gas supply device 5, thereby causing the plasma processing chamber 4 to stop. Is stopped, and the control signal S5 is output to the output unit 9 to display alarm information (for example, “abnormality of the high frequency power supply 2”) (step 56), and this plasma generation process is terminated. As a result, the high-frequency signal S is not input to the matching unit 3 due to an abnormality in at least one of the high-frequency power source 2 and the signal line between the high-frequency power source 2 and the matching unit 3 even though the high-frequency power source 2 is operated. Is prevented from being left for a long time.

続いて、統括制御部7は、上記ステップ53において出力部9に「プラズマ着火中」を示す情報を表示させた後に、整合器制御部3eに対して制御信号S2を出力してインピーダンス整合処理を開始させる(ステップ57)。このインピーダンス整合処理は、プラズマ処理室4にプラズマが発生していない状況下での整合処理であり、整合器制御部3eは、検波器3bから出力される電力Pf、電力Prおよび位相差θに基づいて、整合器3の入力インピーダンスZをリアルタイムで算出すると共に、電力Pfに対する電力Prの割合Dpを算出して、割合Dpが最小となる位置への各スラグ13,14の移動を制御する。また、整合器制御部3eは、算出した入力インピーダンスZ、および整合器本体3c内での現在の各スラグ13,14についての位置情報D2の統括制御部7への出力を開始する。   Subsequently, the overall control unit 7 causes the output unit 9 to display information indicating “plasma ignition” in step 53, and then outputs a control signal S2 to the matching unit control unit 3e to perform impedance matching processing. Start (step 57). This impedance matching process is a matching process in a state where no plasma is generated in the plasma processing chamber 4, and the matching unit controller 3e sets the power Pf, the power Pr, and the phase difference θ output from the detector 3b. Based on this, the input impedance Z of the matching unit 3 is calculated in real time, and the ratio Dp of the electric power Pr to the electric power Pf is calculated to control the movement of the slugs 13 and 14 to the position where the ratio Dp is minimum. In addition, the matching unit controller 3e starts outputting the calculated input impedance Z and the positional information D2 about each of the current slugs 13 and 14 in the matching unit main body 3c to the overall control unit 7.

次いで、統括制御部7は、整合器制御部3eから各スラグ13,14の入力インピーダンスZおよび位置情報D2を入力し、入力した位置情報D2によって特定される各スラグ13,14の外部導体11内での現在位置に対応する消滅情報D3を記憶部8から読み出して、読み出した消滅情報D3の範囲内に入力インピーダンスZが含まれているか否かを検出する(ステップ58)。この場合、高周波電源2からプラズマ処理室4への高周波信号Sの供給が開始されている状況において、整合器制御部3eがインピーダンス整合処理を開始することにより、整合器3の入力インピーダンスZが高周波電源2の出力インピーダンスに徐々に整合されるため、プラズマ処理室4に供給される高周波信号Sの電力が徐々に上昇する。このため、プラズマ処理装置1が正常なときには、高周波電源2からプラズマ処理室4への高周波信号Sの供給開始直後の短い期間だけ入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲内に含まれるものの、プラズマ処理室4への高周波信号Sの供給開始から規定時間(例えば時間T2)を経過する前に、プラズマ処理室4に供給されている高周波信号Sの電力が着火に必要な電力に達してプラズマが着火する。これにより、入力インピーダンスZは、この規定時間T2の経過前に図4において黒塗りの四角形で示すように消滅情報D3の範囲外に移行する(範囲外の値となる)。   Next, the overall control unit 7 inputs the input impedance Z and position information D2 of each of the slags 13 and 14 from the matching unit control unit 3e, and within the outer conductor 11 of each of the slags 13 and 14 specified by the input position information D2. The extinction information D3 corresponding to the current position is read from the storage unit 8 and it is detected whether or not the input impedance Z is included in the range of the read extinction information D3 (step 58). In this case, in a situation where the supply of the high frequency signal S from the high frequency power source 2 to the plasma processing chamber 4 is started, the matching unit controller 3e starts the impedance matching process, so that the input impedance Z of the matching unit 3 becomes a high frequency. Since the output impedance of the power source 2 is gradually matched, the power of the high-frequency signal S supplied to the plasma processing chamber 4 gradually increases. For this reason, when the plasma processing apparatus 1 is normal, the input impedance Z is included in the range of the extinction information D3 only for a short period immediately after the start of the supply of the high-frequency signal S from the high-frequency power source 2 to the plasma processing chamber 4. Before a specified time (for example, time T2) has elapsed from the start of the supply of the high frequency signal S to the chamber 4, the power of the high frequency signal S supplied to the plasma processing chamber 4 reaches the power required for ignition and the plasma is ignited. To do. As a result, the input impedance Z shifts outside the range of the disappearance information D3 (becomes a value outside the range) as shown by a black square in FIG. 4 before the lapse of the specified time T2.

したがって、統括制御部7は、ステップ58において、入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲内であるときには、この状態がプラズマ処理室4への高周波信号Sの供給開始から(具体的には、「プラズマ着火中」を示す内容の高周波出力情報D1の入力から)規定時間T2継続しているか否かを判別しつつ(ステップ59)、ステップ57,58,59を繰り返し実行する。この結果、ステップ59において、入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲内となる状態が規定時間T2継続したときには、統括制御部7は、プラズマ処理装置1に異常が発生していると判別して、高周波電源2への制御信号S1の出力を停止して作動(高周波信号Sの出力)を停止させると共に、ガス供給装置5への制御信号S3の出力を停止してプラズマ処理室4に対するガスの供給を停止させる。また、統括制御部7は、整合器制御部3eへの制御信号S2の出力を停止してインピーダンス整合処理を終了させると共に、出力部9に制御信号S5を出力してアラーム情報(例えば「プラズマ処理室4の異常」)を表示させて(ステップ60)、このプラズマ発生処理を終了させる。   Therefore, in step 58, when the input impedance Z is within the range of the annihilation information D3, the overall control unit 7 determines that this state has started from the start of supply of the high frequency signal S to the plasma processing chamber 4 (specifically, “plasma Steps 57, 58, and 59 are repeatedly executed while determining whether or not the specified time T2 has continued (from the input of the high-frequency output information D1 having the content of “igniting”) (step 59). As a result, in step 59, when the state where the input impedance Z is within the range of the disappearance information D3 continues for the specified time T2, the overall control unit 7 determines that an abnormality has occurred in the plasma processing apparatus 1, The output of the control signal S1 to the high frequency power source 2 is stopped to stop the operation (output of the high frequency signal S), and the output of the control signal S3 to the gas supply device 5 is stopped to supply the gas to the plasma processing chamber 4 Stop. The overall control unit 7 stops the output of the control signal S2 to the matching unit control unit 3e to end the impedance matching process, and outputs a control signal S5 to the output unit 9 to output alarm information (for example, “plasma process”). "Abnormality of chamber 4") is displayed (step 60), and this plasma generation process is terminated.

一方、規定時間T2に達する前に、ステップ58において、入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲外に移行したことを検出したときには、統括制御部7は、プラズマ処理室4内においてプラズマが着火(発生)した(放電が開始された)と判別して、制御信号S5を出力部9に出力することにより、プラズマ処理室4内のプラズマが発生状態である旨の情報(例えば、「発生中」の文字)を出力部9に表示させる(ステップ61)。プラズマの発生開始により、プラズマ処理室4の入力インピーダンスが変化し、これに起因して整合器3の入力インピーダンスZも変化するが、整合器3では、整合器制御部3eが、引き続いてインピーダンス整合処理を実行しているため、プラズマ処理室4にプラズマが発生している状態においても、整合器3の入力インピーダンスZが高周波電源2の出力インピーダンスに徐々に整合されて、プラズマ処理室4への高周波信号Sの供給が効率よく行われる。   On the other hand, when it is detected in step 58 that the input impedance Z has shifted outside the range of the extinction information D3 before reaching the specified time T2, the overall control unit 7 ignites (generates) plasma in the plasma processing chamber 4. ) (Discharge is started), and the control signal S5 is output to the output unit 9, so that information indicating that the plasma in the plasma processing chamber 4 is in a generated state (for example, “being generated”) Character) is displayed on the output unit 9 (step 61). The input impedance of the plasma processing chamber 4 changes due to the start of plasma generation, and the input impedance Z of the matching unit 3 also changes due to this, but in the matching unit 3, the matching unit control unit 3e subsequently performs impedance matching. Since the processing is executed, even in the state where plasma is generated in the plasma processing chamber 4, the input impedance Z of the matching unit 3 is gradually matched with the output impedance of the high-frequency power source 2, and the plasma processing chamber 4 is supplied to the plasma processing chamber 4. The high-frequency signal S is supplied efficiently.

その後、統括制御部7は、ステップ58と同様の動作を繰り返し実行することにより、整合器制御部3eから出力された入力インピーダンスZが記憶部8から読み出した消滅情報D3の範囲内に再度含まれるか否かを検出する(ステップ62)。この検出の結果、入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲内に再度含まれたときには、統括制御部7は、何らかの原因により、プラズマ処理室4内のプラズマが消滅したと判別して、制御信号S5を出力部9に出力することにより、プラズマ処理室4内のプラズマが消滅した旨の情報(例えば、「プラズマ停止」の文字)を出力部9に表示させる(ステップ63)。次いで、統括制御部7は、プラズマ処理装置1に対して再着火を許容する設定がなされているか否かを判別して(ステップ64)、再着火が許容されているときには、ステップ52に移行して、再度プラズマ発生処理を実行する。一方、再着火が許容されていないときには、上記したステップ60を実行した後、このプラズマ発生処理を終了させる。このようにして、プラズマが一旦着火した後に消滅したときに、高周波電源2による高周波信号Sの発生が統括制御部7によって停止させられるため、高周波信号Sが無駄に出力され続ける事態が回避されて、プラズマ処理装置1の電源効率や安全性が十分に高められている。   Thereafter, the overall control unit 7 repeatedly executes the same operation as in step 58, so that the input impedance Z output from the matching unit control unit 3e is included again in the range of the extinction information D3 read from the storage unit 8. Is detected (step 62). As a result of this detection, when the input impedance Z is included again within the range of the extinction information D3, the overall control unit 7 determines that the plasma in the plasma processing chamber 4 has disappeared for some reason, and the control signal S5 Is output to the output unit 9, information indicating that the plasma in the plasma processing chamber 4 has been extinguished (for example, “plasma stop”) is displayed on the output unit 9 (step 63). Next, the overall control unit 7 determines whether or not the re-ignition is set for the plasma processing apparatus 1 (step 64). When re-ignition is permitted, the overall control unit 7 proceeds to step 52. Then, the plasma generation process is executed again. On the other hand, when reignition is not permitted, the above-described step 60 is executed, and then the plasma generation process is terminated. In this manner, when the plasma is ignited and then extinguished, the generation of the high-frequency signal S by the high-frequency power source 2 is stopped by the overall control unit 7, so that the situation where the high-frequency signal S is continuously output is avoided. The power supply efficiency and safety of the plasma processing apparatus 1 are sufficiently enhanced.

このように、このプラズマ処理装置1では、プラズマ処理室4においてプラズマが発生していない状態での各スラグ13,14の各位置における整合器3の入力インピーダンスZ(つまり方向性結合器3aの入力インピーダンス)についての情報を消滅情報D3として記憶部8に予め記憶させ、統括制御部7が、方向性結合器3aから出力されている進行波Sfおよび反射波Srに基づいて整合器制御部3eによって算出された入力インピーダンスZと、記憶部8に記憶されている消滅情報D3とを比較して、入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲内に含まれているときにプラズマが停止状態であり、入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲から外れているときにプラズマが発生状態(着火している状態)であると判別する。したがって、このプラズマ処理装置1によれば、従来例の構成とは異なり、検出棒をプラズマ処理室4内に配設する必要がないため、コンタミネーションを確実に回避できると共に、プラズマ処理室4に観測用窓を設ける必要がないため、プラズマ処理室4の構造、ひいてはプラズマ処理装置1自体の構造を簡易に構成することができる。   As described above, in this plasma processing apparatus 1, the input impedance Z of the matching device 3 (that is, the input of the directional coupler 3a) at each position of each slag 13 and 14 in a state where no plasma is generated in the plasma processing chamber 4. Information on the impedance) is previously stored in the storage unit 8 as the disappearance information D3, and the overall control unit 7 performs the matching unit control unit 3e based on the traveling wave Sf and the reflected wave Sr output from the directional coupler 3a. The calculated input impedance Z and the extinction information D3 stored in the storage unit 8 are compared. When the input impedance Z is included in the range of the extinction information D3, the plasma is in a stopped state, and the input When the impedance Z is out of the range of the extinction information D3, it is determined that the plasma is generated (ignited). Therefore, according to this plasma processing apparatus 1, unlike the conventional configuration, it is not necessary to dispose the detection rod in the plasma processing chamber 4, so that contamination can be reliably avoided and the plasma processing chamber 4 Since it is not necessary to provide an observation window, the structure of the plasma processing chamber 4 and thus the structure of the plasma processing apparatus 1 itself can be easily configured.

また、このプラズマ処理装置1によれば、統括制御部7が、プラズマの着火後において、プラズマが消滅したと判別したときに高周波電源2を制御して高周波信号Sの出力を停止させることにより、高周波信号Sが無駄に出力され続ける事態を確実に回避できる結果、プラズマ処理装置1の電源効率や安全性を十分に高めることができる。   Further, according to the plasma processing apparatus 1, the overall control unit 7 controls the high-frequency power source 2 to stop the output of the high-frequency signal S when it is determined that the plasma has disappeared after the ignition of the plasma. As a result of reliably avoiding the situation where the high-frequency signal S continues to be output unnecessarily, the power supply efficiency and safety of the plasma processing apparatus 1 can be sufficiently improved.

なお、本発明は、上記した実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、高周波電源2からプラズマ処理室4に対して高周波信号Sが供給されているものの、プラズマ処理室4内にプラズマが発生していない状態において測定されたスラグ13,14の各位置における整合器3の入力インピーダンスZについての情報である消滅情報D3を用いてプラズマの発生(着火)および停止(消滅)を判別しているが、これに限定されるものではない。例えば、プラズマ処理室4においてプラズマが発生している状態での各スラグ13,14の各位置における整合器3の入力インピーダンスZ(つまり方向性結合器3aの入力インピーダンス)についての情報をプラズマ発生時情報(以下、着火情報D4)として記憶部8に予め記憶させ、統括制御部7が、入力インピーダンスZが着火情報D4の範囲内に含まれているときに、プラズマが発生状態であり、入力インピーダンスZが着火情報D4の範囲から外れているときにプラズマが停止状態であると判別する構成を採用することもできる。この構成においても、検出棒をプラズマ処理室4内に配設する必要がないため、コンタミネーションを確実に回避できると共に、プラズマ処理室4に観測用窓を設ける必要がないため、プラズマ処理室4の構造、ひいてはプラズマ処理装置1自体の構造を簡易に構成することができる。   The present invention is not limited to the configuration shown in the above embodiment. For example, in the above embodiment, the slag 13, which is measured in a state where the high frequency signal S is supplied from the high frequency power source 2 to the plasma processing chamber 4 but no plasma is generated in the plasma processing chamber 4, Although generation | occurrence | production (ignition) and stop (extinction) of a plasma are discriminate | determined using the extinction information D3 which is the information about the input impedance Z of the matching device 3 in each of 14 positions, it is not limited to this. For example, information about the input impedance Z of the matching unit 3 (that is, the input impedance of the directional coupler 3a) at each position of each of the slugs 13 and 14 in a state where plasma is generated in the plasma processing chamber 4 is generated when the plasma is generated. Information (hereinafter referred to as ignition information D4) is stored in the storage unit 8 in advance, and when the overall control unit 7 includes the input impedance Z within the range of the ignition information D4, plasma is generated and the input impedance It is also possible to adopt a configuration in which it is determined that the plasma is in a stopped state when Z is out of the range of the ignition information D4. Also in this configuration, since it is not necessary to arrange the detection rod in the plasma processing chamber 4, contamination can be avoided reliably, and it is not necessary to provide an observation window in the plasma processing chamber 4. Thus, the structure of the plasma processing apparatus 1 itself can be easily configured.

ただし、プラズマ処理室4で発生しているプラズマの状態は、ガス供給装置5からプラズマ処理室4に供給されているガスの種類、ガスの供給圧(単位時間当たりの流量)、また高周波信号Sの電力などの様々な要因によって変化し、これによってプラズマ処理室4の入力インピーダンス、ひいては整合器3の入力インピーダンスZも変化する。このため、着火情報D4は、その情報量が膨大なものとなる。一方、消滅情報D3は、プラズマ処理室4にプラズマが発生していないときの情報であるため、その情報量が少ない。したがって、着火情報D4を用いる構成と比較して、消滅情報D3を用いる構成の方が、データ取得のために要する時間および費用を大幅に低減することができる結果、装置コストを十分に低減することができる。   However, the state of the plasma generated in the plasma processing chamber 4 depends on the type of gas supplied from the gas supply device 5 to the plasma processing chamber 4, the gas supply pressure (flow rate per unit time), and the high-frequency signal S. Therefore, the input impedance of the plasma processing chamber 4 and thus the input impedance Z of the matching unit 3 are also changed. For this reason, the ignition information D4 has a huge amount of information. On the other hand, since the extinction information D3 is information when plasma is not generated in the plasma processing chamber 4, the amount of information is small. Therefore, as compared with the configuration using the ignition information D4, the configuration using the extinction information D3 can significantly reduce the time and cost required for data acquisition, thereby sufficiently reducing the apparatus cost. Can do.

また、上記した消滅情報D3や着火情報D4として、スラグ13,14の各位置において測定される整合器3の入力インピーダンスZについての情報を使用しているが、スラグ13,14をスライドさせて上記したパラメータX,Yを変えたときの入力インピーダンスZを測定して、パラメータX,Yの各値と測定した各入力インピーダンスZとを対応させた情報を使用することもできる。また、上記した消滅情報D3や着火情報D4として、整合器3の入力インピーダンスZを使用しているが、電力Pfに対する電力Prの割合Dp、および進行波Sfと反射波Srとの間の位相差θも実質的に入力インピーダンスZを示すパラメータとなるため、割合Dpや位相差θを使用してもよいのは勿論である。   Further, as the above-described extinction information D3 and ignition information D4, information about the input impedance Z of the matching unit 3 measured at each position of the slags 13 and 14 is used. It is also possible to measure the input impedance Z when the parameters X and Y are changed, and use information in which the values of the parameters X and Y correspond to the measured input impedances Z. Further, the input impedance Z of the matching device 3 is used as the extinction information D3 and the ignition information D4 described above, but the ratio Dp of the power Pr to the power Pf and the phase difference between the traveling wave Sf and the reflected wave Sr. Since θ is also a parameter that substantially indicates the input impedance Z, it is needless to say that the ratio Dp and the phase difference θ may be used.

また、整合器制御部3eと統括制御部7とを別個に配設する構成を採用したが、整合器制御部3eの機能を統括制御部7に含めて、整合器制御部3eを省略する構成を採用することもできる。また、上記の移動機構3dについては、ワイヤーロープ21c,22cに代えて、タイミングベルト、スチールベルト、Vベルト、平ベルトおよびギヤ(ラックとピニオン)などを用いて構成することもできる。また、ベルト類を用いることなくボールねじなどを使用して移動機構を構成することもできる。また、一対のスラグ13a,13bを有するスラグ13、および一対のスラグ14a,14bを有するスラグ14を備えた整合器本体3cを用いて構成された整合器3を例に挙げて説明したが、整合器3の構成はこれに限定されず、他の構成の整合器3を使用することもできる。   Moreover, although the structure which arrange | positions the matching device control part 3e and the integrated control part 7 separately was employ | adopted, the structure which includes the function of the matching machine control part 3e in the integrated control part 7, and abbreviate | omits the matching machine control part 3e Can also be adopted. In addition, the moving mechanism 3d may be configured using a timing belt, a steel belt, a V belt, a flat belt, a gear (rack and pinion), etc., instead of the wire ropes 21c and 22c. Further, the moving mechanism can be configured using a ball screw or the like without using belts. In addition, the matching unit 3 configured using the matching unit body 3c including the slag 13 having the pair of slags 13a and 13b and the slag 14 having the pair of slags 14a and 14b has been described as an example. The configuration of the device 3 is not limited to this, and a matching device 3 having another configuration can also be used.

また、プラズマ処理室4(例えばチャンバ)内にプラズマ発生部4aを配設して、プラズマ処理室4内で被処理物10を処理する構成について上記したが、この構成に代えて、プラズマトーチを使用して大気中でプラズマを発生させて被処理物10を処理する構成を採用することもできる。この構成において、プラズマの発生を確認するために、従来は、プラズマトーチ内部のプラズマ箇所に近い点に観測用窓を設ける方法や、被処理物10を暗所に配置してプラズマトーチから噴出されたプラズマで処理しつつ、噴出されたプラズマの光を検出する方法などの光学的な手法が一般的に採用されているが、観測用窓を設ける方法については電気的に影響があり、また噴出されたプラズマの光を検出する方法については処理環境が限定されるなどの問題があった。しかしながら、本願発明を採用することにより、プラズマトーチを使用する構成においても、これらの問題の発生を回避しつつ、プラズマの発生を確実に検出することができる。   Further, the configuration in which the plasma generation unit 4a is disposed in the plasma processing chamber 4 (for example, a chamber) and the workpiece 10 is processed in the plasma processing chamber 4 has been described above. However, instead of this configuration, a plasma torch is used. It is also possible to employ a configuration in which the workpiece 10 is processed by generating plasma in the atmosphere. In this configuration, in order to confirm the generation of plasma, conventionally, an observation window is provided at a point close to the plasma location inside the plasma torch, or the processing object 10 is ejected from the plasma torch by placing it in a dark place. Optical methods such as a method of detecting the light of the ejected plasma while treating with the plasma are generally adopted, but the method of providing the observation window is electrically affected and However, there is a problem that the processing environment is limited with respect to the method of detecting the light of the generated plasma. However, by adopting the present invention, it is possible to reliably detect the generation of plasma while avoiding the occurrence of these problems even in a configuration using a plasma torch.

プラズマ処理装置1の構成図である。1 is a configuration diagram of a plasma processing apparatus 1. FIG. 整合器本体3cの側面断面図および移動機構3dの側面図である。It is side surface sectional drawing of the matching device main body 3c, and the side view of the moving mechanism 3d. プラズマ処理装置1によるプラズマ発生処理を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining plasma generation processing by the plasma processing apparatus 1. 消滅情報D3の概要を説明するためのスミスチャートである。It is a Smith chart for demonstrating the outline | summary of the extinction information D3.

符号の説明Explanation of symbols

1 プラズマ処理装置
2 高周波電源
3 整合器
3a 方向性結合器
3c 整合器本体
3e 整合器制御部
4 プラズマ処理室
4a プラズマ発生部
7 統括制御部
8 記憶部
13,14 スラグ
D3 消滅情報
D4 着火情報
S 高周波信号
Sf 進行波
Sr 反射波
Z 入力インピーダンス
θ 位相差
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma processing apparatus 2 High frequency power supply 3 Matching device 3a Directional coupler 3c Matching device main body 3e Matching device control part 4 Plasma processing chamber 4a Plasma generation part 7 General control part 8 Memory | storage part 13,14 Slag D3 Extinction information D4 Ignition information S High-frequency signal Sf Traveling wave Sr Reflected wave Z Input impedance θ Phase difference

Claims (3)

高周波信号を出力する高周波電源と、
前記高周波信号を入力してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間に配設されて当該高周波電源から出力された前記高周波信号についての進行波成分信号および反射波成分信号を検出する方向性結合器と、
前記方向性結合器および前記プラズマ発生部の間に配設されると共に内蔵する整合要素の位置が変化させられることによって前記高周波電源および当該プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる整合器本体と、
前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて前記整合要素の前記位置を変化させて前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる制御部とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生していない状態での前記整合要素の各位置における前記方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ消滅時情報として記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記方向性結合器から出力されている前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて算出された前記方向性結合器の入力インピーダンスと、前記記憶部に記憶されている前記プラズマ消滅時情報とを比較することにより、前記プラズマ発生部での前記プラズマの発生状態を判別するプラズマ処理装置。
A high-frequency power source that outputs a high-frequency signal;
A plasma generator for generating plasma by inputting the high-frequency signal;
A directional coupler that is disposed between the high-frequency power source and the plasma generator and detects a traveling wave component signal and a reflected wave component signal for the high-frequency signal output from the high-frequency power source;
A matching unit body which is arranged between the directional coupler and the plasma generation unit and matches the impedance between the high-frequency power source and the plasma generation unit by changing a position of a built-in matching element;
A plasma processing apparatus comprising: a control unit that changes the position of the matching element based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal to match impedance between the high-frequency power source and the plasma generation unit. And
A storage unit for storing information on the input impedance of the directional coupler at each position of the matching element in a state where the plasma is not generated in the plasma generation unit as plasma extinction information;
The control unit stores an input impedance of the directional coupler calculated based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal output from the directional coupler, and the storage unit. A plasma processing apparatus for determining a generation state of the plasma in the plasma generation unit by comparing the information at the time of extinction of the plasma.
高周波信号を出力する高周波電源と、
前記高周波信号を入力してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間に配設されて当該高周波電源から出力された前記高周波信号についての進行波成分信号および反射波成分信号を検出する方向性結合器と、
前記方向性結合器および前記プラズマ発生部の間に配設されると共に内蔵する整合要素の位置が変化させられることによって前記高周波電源および当該プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる整合器本体と、
前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて前記整合要素の前記位置を変化させて前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる制御部とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生している状態での前記整合要素の各位置における前記方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ発生時情報として記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記方向性結合器から出力されている前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて算出された前記方向性結合器の入力インピーダンスと、前記記憶部に記憶されている前記プラズマ発生時情報とを比較することにより、前記プラズマ発生部での前記プラズマの発生状態を判別するプラズマ処理装置。
A high-frequency power source that outputs a high-frequency signal;
A plasma generator for generating plasma by inputting the high-frequency signal;
A directional coupler that is disposed between the high-frequency power source and the plasma generator and detects a traveling wave component signal and a reflected wave component signal for the high-frequency signal output from the high-frequency power source;
A matching unit body which is arranged between the directional coupler and the plasma generation unit and matches the impedance between the high-frequency power source and the plasma generation unit by changing a position of a built-in matching element;
A plasma processing apparatus comprising: a control unit that changes the position of the matching element based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal to match impedance between the high-frequency power source and the plasma generation unit. And
A storage unit for storing information about the input impedance of the directional coupler at each position of the matching element in a state where the plasma is generated in the plasma generation unit as plasma generation time information;
The control unit stores an input impedance of the directional coupler calculated based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal output from the directional coupler, and the storage unit. A plasma processing apparatus for discriminating a generation state of the plasma in the plasma generation unit by comparing the information at the time of plasma generation.
前記制御部は、前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生していると判別した後に、当該プラズマ発生部において前記プラズマが消滅したと判別したときに前記高周波電源を制御して前記高周波信号の出力を停止させる請求項1または2記載のプラズマ処理装置。   The controller, after determining that the plasma is generated in the plasma generator, controls the high-frequency power source when determining that the plasma is extinguished in the plasma generator, and outputs the high-frequency signal. The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, which is stopped.
JP2007044929A 2007-02-26 2007-02-26 Plasma processing device Pending JP2008210599A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007044929A JP2008210599A (en) 2007-02-26 2007-02-26 Plasma processing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007044929A JP2008210599A (en) 2007-02-26 2007-02-26 Plasma processing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008210599A true JP2008210599A (en) 2008-09-11

Family

ID=39786742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007044929A Pending JP2008210599A (en) 2007-02-26 2007-02-26 Plasma processing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008210599A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011070819A1 (en) * 2009-12-10 2011-06-16 株式会社新川 Plasma ignition device, plasma ignition method, and plasma generation device
JP2012049139A (en) * 2011-10-05 2012-03-08 Shinkawa Ltd Plasma ignition apparatus, plasma ignition method, and plasma generator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02195698A (en) * 1989-01-24 1990-08-02 Shimadzu Corp High-frequency plasm detection apparatus
JPH05109667A (en) * 1991-10-16 1993-04-30 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Microwave etching system
JP2003344465A (en) * 2002-05-31 2003-12-03 Nagano Japan Radio Co Phase difference detection method, impedance detection method, measuring instrument, and coaxial-type impedance matching device
JP2004152832A (en) * 2002-10-29 2004-05-27 Nagano Japan Radio Co Plasma generating method, plasma apparatus, and semiconductor manufacturing device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02195698A (en) * 1989-01-24 1990-08-02 Shimadzu Corp High-frequency plasm detection apparatus
JPH05109667A (en) * 1991-10-16 1993-04-30 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Microwave etching system
JP2003344465A (en) * 2002-05-31 2003-12-03 Nagano Japan Radio Co Phase difference detection method, impedance detection method, measuring instrument, and coaxial-type impedance matching device
JP2004152832A (en) * 2002-10-29 2004-05-27 Nagano Japan Radio Co Plasma generating method, plasma apparatus, and semiconductor manufacturing device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011070819A1 (en) * 2009-12-10 2011-06-16 株式会社新川 Plasma ignition device, plasma ignition method, and plasma generation device
JP2011124087A (en) * 2009-12-10 2011-06-23 Shinkawa Ltd Plasma ignition device, plasma ignition method, and plasma generation device
CN102687597A (en) * 2009-12-10 2012-09-19 株式会社新川 Plasma ignition device, plasma ignition method, and plasma generation device
US8716939B2 (en) 2009-12-10 2014-05-06 Shinkawa Ltd. Plasma ignition system, plasma ignition method, and plasma generating apparatus
JP2012049139A (en) * 2011-10-05 2012-03-08 Shinkawa Ltd Plasma ignition apparatus, plasma ignition method, and plasma generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4891384B2 (en) Plasma generator
KR100980598B1 (en) High-Frequency Power Supply System
US20080122369A1 (en) Controlled plasma power supply
JP4691109B2 (en) Leak detection device with sniffer sensor
JP2018157120A (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP2008210599A (en) Plasma processing device
TW201221869A (en) Ignitor spark status indicator
EP2985105B1 (en) Wire electric discharge machine determining whether or not electrical discharge machining of workpiece can be perfomed
JP2006343236A (en) Gap detection device
JP2006110592A (en) Laser beam machining device
JP3822857B2 (en) Plasma generation method, plasma apparatus, and semiconductor manufacturing apparatus
JP2020145038A (en) Plasma processing apparatus
JP2007273841A (en) Work processor
US20090103074A1 (en) Methods for Performing Quality Control of Process to Treat a Surface
Le et al. Control of microwave plasma for ignition enhancement using microwave discharge igniter
JP5188615B2 (en) Plasma generator, plasma ignition device, gas chamber, and method for cleaning semiconductor circuit surface
JP4595875B2 (en) ICP analyzer
KR102083369B1 (en) Method of monitoring a manufacturing-process and manufacturing-process monitoring device
US20160349333A1 (en) Icp analyzer
TWI623034B (en) Plasma processing device and processing method thereof
CN101840850A (en) The device that is used for the chemical etching workpiece
JPWO2020161833A1 (en) Chemiluminescent sulfur detector
JP2006043727A (en) Safety control device for circumference of resistance welding machine
JP3134793U (en) Non-contact sensitive device for pressure gauge
TWI542258B (en) Plasma ignition device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090928

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111024

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111108

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111221

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120417