JP2021026811A - Plasma processing device - Google Patents

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和典 井上
Kazunori Inoue
和典 井上
石丸 裕
Yutaka Ishimaru
裕 石丸
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Abstract

To provide a technique useful for detecting occurrence of a defect in a plasma processing device.SOLUTION: Disclosed is a plasma processing device for performing plasma processing by generating a plasma between a first electrode part and a second electrode part, which includes: a power supply part which applies an AC voltage between the first electrode part and the second electrode part; a detection part for detecting discharge between the first electrode part and the second electrode part; and an arithmetic processing part for obtaining the number of times of occurrence of the discharge per predetermined period for each polarity of the AC voltage, and detecting the abnormality in the plasma processing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus.

従来、プラズマ処理装置内の異常放電を検出する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。例えば、プラズマ処理装置のアース線が取り付けられたチャンバーの側壁部に、チャンバー内に生成されるプラズマから接地電位に向かって流れるリターン電流を測定する電流センサが取り付けられる。電流センサには、異常放電検知部が電気的に接続されて、測定されたリターン電流に基づいて異常放電が発生した否かが判定される。 Conventionally, a technique for detecting an abnormal discharge in a plasma processing apparatus is known (see, for example, Patent Document 1). For example, a current sensor that measures the return current flowing from the plasma generated in the chamber toward the ground potential is attached to the side wall of the chamber to which the ground wire of the plasma processing device is attached. An abnormal discharge detection unit is electrically connected to the current sensor, and it is determined whether or not an abnormal discharge has occurred based on the measured return current.

なお、異常放電検知部は、測定されるリターン電流を電圧値として捉え、測定される電圧値が、所定のしきい値電圧を超えた回数と、しきい値電圧を超えたときの電圧値とに基づいて、異常放電が発生したと判定する機能を備える。所定のしきい値は、異常放電が発生していない場合に測定されるリターン電流に基づいて設定される。 The abnormal discharge detection unit captures the measured return current as a voltage value, and determines the number of times the measured voltage value exceeds a predetermined threshold voltage and the voltage value when the measured voltage value exceeds the threshold voltage. It has a function to determine that an abnormal discharge has occurred based on. The predetermined threshold is set based on the return current measured when no abnormal discharge has occurred.

特開2012−9243号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-9243

プラズマを発生させるために交流電圧が印加される構成では、通常、印加電圧の極性がプラスの場合の放電と、印加電圧の極性がマイナスの場合の放電とが交互に行われる。プラズマ処理装置に何らかの異常が生じた場合には、プラスの放電とマイナスの放電との関係に異常が生じる可能性があり、この観点は、プラズマ処理装置の不具合の検出に有用であると考えられる。 In a configuration in which an AC voltage is applied to generate plasma, discharge when the polarity of the applied voltage is positive and discharge when the polarity of the applied voltage is negative are usually alternately performed. If any abnormality occurs in the plasma processing equipment, there is a possibility that an abnormality may occur in the relationship between the positive discharge and the negative discharge, and this viewpoint is considered to be useful for detecting the defect of the plasma processing equipment. ..

本発明は、交流電圧を印加してプラズマを発生させてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、不具合の発生を検出するのに有用な技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique useful for detecting the occurrence of a defect in a plasma processing apparatus that performs plasma processing by applying an AC voltage to generate plasma.

本発明の例示的なプラズマ処理装置は、第1電極部と第2電極部との間でプラズマを発生させてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記第1電極部と前記第2電極部との間に交流電圧を印加する電源部と、前記第1電極部と前記第2電極部との間における放電を検出する検出部と、所定期間当たりの前記放電の発生回数を前記交流電圧の極性ごとに求めて前記プラズマ処理時の異常を検出する演算処理部と、を備える。 An exemplary plasma processing apparatus of the present invention is a plasma processing apparatus that generates plasma between a first electrode portion and a second electrode portion to perform plasma processing, and the first electrode portion and the second electrode portion. The power supply unit that applies an AC voltage between the units, the detection unit that detects the discharge between the first electrode unit and the second electrode unit, and the AC voltage that determines the number of times the discharge occurs per predetermined period. It is provided with an arithmetic processing unit for detecting an abnormality during the plasma processing, which is obtained for each polarity of.

例示的な本発明によれば、交流電圧を印加してプラズマを発生させてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、不具合の発生を検出し易くすることができる。 According to an exemplary invention, it is possible to easily detect the occurrence of a defect in a plasma processing apparatus that performs plasma processing by applying an AC voltage to generate plasma.

図1は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置における電圧計測部で計測される電圧Vと、電流計測部で計測される電流Iとの時間変化を例示する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a time change between a voltage V measured by a voltage measuring unit and a current I measured by a current measuring unit in the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置が備えるピークホールド部および比較部の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a peak hold unit and a comparison unit included in the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention. 図3Aは、第1ピークホールド回路の構成例を示す回路図である。FIG. 3A is a circuit diagram showing a configuration example of the first peak hold circuit. 図3Bは、第1ピークホールド回路の変形例の構成を示す回路図である。FIG. 3B is a circuit diagram showing a configuration of a modified example of the first peak hold circuit. 図4は、第1比較部および第2比較部の動作について説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the first comparison unit and the second comparison unit. 図5は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置が備える演算処理部の機能を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a function of an arithmetic processing unit included in the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention. 図6は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置が備える演算処理部による異常検出の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing an example of a flow of abnormality detection by the arithmetic processing unit included in the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention. 図7は、所定期間において正常に放電が行われた状態の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a state in which discharge is normally performed in a predetermined period. 図8は、所定期間において放電に異常が生じた状態の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a state in which an abnormality has occurred in the discharge during a predetermined period. 図9は、演算処理部で異常を検出した際の異常原因を特定するための処置の一例を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining an example of measures for identifying the cause of an abnormality when an abnormality is detected by the arithmetic processing unit.

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本明細書では、プラズマ処理装置100の説明にあたって、ステージSに対して被処理物2が配置される側を上として、上下方向を定義する。また、上下方向に直交する面と平行な方向を水平方向とする。これらの方向は、各部の形状や位置関係を説明するために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定する趣旨ではない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present specification, in the description of the plasma processing apparatus 100, the vertical direction is defined with the side on which the object to be processed 2 is arranged facing up with respect to the stage S. Further, the direction parallel to the plane orthogonal to the vertical direction is defined as the horizontal direction. These directions are names used to explain the shape and positional relationship of each part, and do not mean to limit the actual positional relationship and direction.

<1.プラズマ処理装置の概要>
図1は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置100の概略構成を示す図である。図1に示すように、プラズマ処理装置100は、第1電極部1と第2電極部2との間でプラズマPを発生させてプラズマ処理を行う。プラズマ処理には、例えば、表面改質処理、薄膜形成処理、アッシング処理、又は洗浄処理等が含まれる。
<1. Overview of plasma processing equipment>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 100 generates plasma P between the first electrode portion 1 and the second electrode portion 2 to perform plasma processing. The plasma treatment includes, for example, a surface modification treatment, a thin film formation treatment, an ashing treatment, a cleaning treatment, and the like.

本実施形態では、第2電極部2は、プラズマ処理が行われる被処理物により構成される。すなわち、プラズマ処理装置100は、いわゆるダイレクト方式のプラズマ処理装置である。以下、第2電極部2を構成する被処理物のことを被処理物2と記載することがある。ダイレクト方式のプラズマ処理装置100では、プラズマPの発生箇所と被処理物2との距離を近くすることができるために、プラズマPで生成された活性種を効率良く被処理物2に接触させることができる。被処理物2は、表面または内部に導電性の部位を有する。被処理物2は、例えば金属部材、アルミニウム等の金属箔で覆われる部分を有する部材、金属蒸着面を有する部材等であってよい。また被処理物2は、例えば、プラズマ発生用の放電が可能な厚みで構成される絶縁部材を表面に有する導電性の部材であってよい。絶縁部材は、例えばセラミック粉などが吹き付け塗装されて構成される絶縁膜、又は、薄いラミネート樹脂等であってよい。また被処理物2は、様々な形状を取り得る。 In the present embodiment, the second electrode portion 2 is composed of an object to be treated by plasma treatment. That is, the plasma processing device 100 is a so-called direct type plasma processing device. Hereinafter, the object to be processed that constitutes the second electrode portion 2 may be referred to as the object to be processed 2. In the direct type plasma processing apparatus 100, since the distance between the location where the plasma P is generated and the object to be processed 2 can be shortened, the active species generated by the plasma P can be efficiently brought into contact with the object to be processed 2. Can be done. The object 2 to be treated has a conductive portion on the surface or inside. The object 2 to be processed may be, for example, a metal member, a member having a portion covered with a metal foil such as aluminum, a member having a metal vapor deposition surface, or the like. Further, the object 2 to be processed may be, for example, a conductive member having an insulating member having a thickness capable of discharging for plasma generation on its surface. The insulating member may be, for example, an insulating film formed by spray coating with ceramic powder or the like, a thin laminated resin, or the like. Further, the object 2 to be processed can take various shapes.

なお、本発明は、ダイレクト方式のプラズマ処理装置以外に適用されてよい。本発明は、例えば2つの電極部間で発生するプラズマにより生成された活性種を被処理物に吹き付けるリモート方式のプラズマ処理装置に適用されてもよい。このような構成の場合には、プラズマ処理装置は、装置の構成要素として第2電極部を含む。 The present invention may be applied to other than the direct type plasma processing apparatus. The present invention may be applied to, for example, a remote type plasma processing apparatus that blows an active species generated by plasma generated between two electrode portions onto an object to be processed. In the case of such a configuration, the plasma processing apparatus includes a second electrode portion as a component of the apparatus.

また、本実施形態では、プラズマ処理は大気圧下で行われる。これによれば、密閉容器内に被処理物を配置して減圧下でプラズマ処理を行う場合に比べて、作業効率を向上することができる。また、減圧に耐える強固な密閉容器が不要になるため、プラズマ処理を安価に行うことができる。ただし、本発明は、減圧下でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に適用されてもよい。また、処理に際する環境温度および環境湿度について、特段の高温又は低温で維持したり、特段の高湿度又は低湿度で維持したりする必要はない。ただし、処理環境を、高温又は低温で維持したり、高湿度又は低湿度で維持したりしてもよい。 Further, in the present embodiment, the plasma treatment is performed under atmospheric pressure. According to this, the work efficiency can be improved as compared with the case where the object to be processed is arranged in the closed container and the plasma treatment is performed under reduced pressure. Further, since a strong closed container that can withstand decompression is not required, plasma treatment can be performed at low cost. However, the present invention may be applied to a plasma processing apparatus that performs plasma processing under reduced pressure. Further, it is not necessary to maintain the environmental temperature and the environmental humidity during the treatment at a particularly high temperature or low temperature, or at a particularly high humidity or low humidity. However, the treatment environment may be maintained at a high temperature or a low temperature, or at a high humidity or a low humidity.

図1に示すように、プラズマ処理装置100は、電源部10と、検出部DUと、演算処理部70とを備える。プラズマ処理装置100は、その他、ステージSと、第1電極部1と、電圧調整部90とを備える。 As shown in FIG. 1, the plasma processing device 100 includes a power supply unit 10, a detection unit DU, and an arithmetic processing unit 70. The plasma processing apparatus 100 also includes a stage S, a first electrode unit 1, and a voltage adjusting unit 90.

ステージSは、被処理物2を載せるために設けられる。ステージSは、金属等の導電性の部材で構成され、水平方向に広がる板状である。ステージSの上面は、第1電極部1と上下方向に対向する。被処理物2は、ステージSの上面に載せられる。 The stage S is provided for mounting the object 2 to be processed. The stage S is made of a conductive member such as metal and has a plate shape that spreads in the horizontal direction. The upper surface of the stage S faces the first electrode portion 1 in the vertical direction. The object 2 to be processed is placed on the upper surface of the stage S.

第1電極部1は、ステージSに載置された被処理物(第2電極部)2と対向して配置される。詳細には、第1電極部1は、ステージSに載置された被処理物2の上側に隙間Gを介して配置される。第1電極部1は、上下に延びる柱状である。本実施形態では、第1電極部1は、概ね金属等の導電性の部材で構成される。第1電極部1は、導電性の部材の下面を覆う誘電体1aを備える。このために、被処理物2は、誘電体1aと上下方向に隙間Gを介して対向する。誘電体1aは、例えば、アルミナ、ジルコニア、又は、快削性セラミック等のセラミック材料により構成される。 The first electrode portion 1 is arranged so as to face the object to be processed (second electrode portion) 2 placed on the stage S. Specifically, the first electrode portion 1 is arranged on the upper side of the object to be processed 2 placed on the stage S via the gap G. The first electrode portion 1 is a columnar shape extending vertically. In the present embodiment, the first electrode portion 1 is generally composed of a conductive member such as metal. The first electrode portion 1 includes a dielectric 1a that covers the lower surface of the conductive member. For this reason, the object 2 to be processed faces the dielectric 1a in the vertical direction via the gap G. The dielectric 1a is made of a ceramic material such as alumina, zirconia, or free-cutting ceramic.

電源部10は、第1電極部1と第2電極部2との間に交流電圧を印加する。電源部10は、交流の高電圧電源である。電源部10は、好ましい形態として、高電圧を高周波で印加する。電源部10が印加する電圧の周波数は、例えば、1kHz〜100kHzである。電源部10が印加する電圧の波形は、パルス波形が好ましい。ただし、印加電圧の波形は、例えば正弦波又は矩形波等の他の波形であってもよい。また、電源部10が印加する電圧の大きさは、例えば5kVpp〜20kVppである。 The power supply unit 10 applies an AC voltage between the first electrode unit 1 and the second electrode unit 2. The power supply unit 10 is an AC high-voltage power supply. As a preferred embodiment, the power supply unit 10 applies a high voltage at a high frequency. The frequency of the voltage applied by the power supply unit 10 is, for example, 1 kHz to 100 kHz. The waveform of the voltage applied by the power supply unit 10 is preferably a pulse waveform. However, the waveform of the applied voltage may be another waveform such as a sine wave or a rectangular wave. The magnitude of the voltage applied by the power supply unit 10 is, for example, 5 kVpp to 20 kVpp.

電源部10は、第1端子11と第2端子12とを備える。第1端子11は、第1電極部1に第1ラインL1により導通される。第2端子12は、第2電極部2に第2ラインL2により導通される。本実施形態では、第1端子11は電圧出力端子であり、第2端子12はグラウンド端子である。 The power supply unit 10 includes a first terminal 11 and a second terminal 12. The first terminal 11 is conducted to the first electrode portion 1 by the first line L1. The second terminal 12 is conducted to the second electrode portion 2 by the second line L2. In the present embodiment, the first terminal 11 is a voltage output terminal, and the second terminal 12 is a ground terminal.

被処理物2がステージSに載置され、電源部10により交流の高電圧が印加される。これにより、第1電極部1と第2電極部(被処理物)2との間で誘電体バリア放電が行われ、隙間Gに供給される処理ガスがプラズマ化される。プラズマPにより生成された活性種が被処理物2の表面に接触し、被処理物2の表面がプラズマ処理される。誘電体バリア放電は、プラズマ生成用の放電の一種である。 The object 2 to be processed is placed on the stage S, and a high AC voltage is applied by the power supply unit 10. As a result, a dielectric barrier discharge is performed between the first electrode portion 1 and the second electrode portion (object to be processed) 2, and the processing gas supplied to the gap G is turned into plasma. The active species generated by the plasma P comes into contact with the surface of the object to be processed 2, and the surface of the object to be processed 2 is plasma-treated. Dielectric barrier discharge is a type of discharge for plasma generation.

なお、処理ガスは、不図示のガス供給手段によって外部から隙間Gに供給されてよい。ただし、ガス供給手段は配置されなくてもよく、処理ガスは隙間Gに自然に供給されるガスであってもよい。また、処理ガスの種類は、処理目的に応じて適宜選択されればよく、特に限定されない。例えば、金属製の被処理物2の表面に付着した切削油などの残渣を除去する場合には、処理ガスは窒素に対して酸素などを添加した混合ガスであってよい。 The processing gas may be supplied to the gap G from the outside by a gas supply means (not shown). However, the gas supply means may not be arranged, and the processing gas may be a gas that is naturally supplied to the gap G. Further, the type of the processing gas may be appropriately selected according to the purpose of the processing, and is not particularly limited. For example, when removing a residue such as cutting oil adhering to the surface of a metal object 2 to be treated, the treatment gas may be a mixed gas in which oxygen or the like is added to nitrogen.

また、電源部10によって印加する電圧や波形の制御によりアーク放電を抑制することができる場合等には、第1電極部1は誘電体1aを有さなくてもよい。すなわち、第1電極部1の誘電体1aは必須ではない。本実施形態の第1電極部1の構成は、アーク放電の発生が望ましくない場合の構成例である。 Further, when the arc discharge can be suppressed by controlling the voltage and waveform applied by the power supply unit 10, the first electrode unit 1 does not have to have the dielectric 1a. That is, the dielectric 1a of the first electrode portion 1 is not essential. The configuration of the first electrode portion 1 of the present embodiment is a configuration example when it is not desirable to generate an arc discharge.

検出部DUは、第1電極部1と第2電極部2との間における放電を検出する。検出部DUは、電流計測部20を備える。検出部DUは、ピークホールド部30と、比較部40と、電圧計測部50と、判別部60とを更に備える。 The detection unit DU detects the discharge between the first electrode unit 1 and the second electrode unit 2. The detection unit DU includes a current measurement unit 20. The detection unit DU further includes a peak hold unit 30, a comparison unit 40, a voltage measurement unit 50, and a discrimination unit 60.

電流計測部20は、第1電極部1と第2電極部2との間の放電により生じる放電電流を計測する。電流計測部20は、好ましい形態として第2ラインL2に配置される。すなわち、電流計測部20は、誘電体バリア放電により、被処理物2およびステージSを介して第2ラインL2に流れる放電電流を検出する。電流計測部20は、電流を電圧に変換するシャント抵抗を用いて構成される。すなわち、放電電流は、電圧に変換されて計測される。なお、電流計測部20は、他の構成でもよく、例えば、空芯コイルを用いて誘起電圧を検出する構成、若しくはホール素子の様に電流により発生する磁界を検出す構成等であってもよい。 The current measuring unit 20 measures the discharge current generated by the discharge between the first electrode unit 1 and the second electrode unit 2. The current measuring unit 20 is arranged on the second line L2 as a preferable form. That is, the current measuring unit 20 detects the discharge current flowing through the second line L2 via the object 2 to be processed and the stage S by the dielectric barrier discharge. The current measuring unit 20 is configured by using a shunt resistor that converts a current into a voltage. That is, the discharge current is converted into a voltage and measured. The current measuring unit 20 may have another configuration, for example, a configuration that detects an induced voltage using an air core coil, a configuration that detects a magnetic field generated by a current, such as a Hall element, or the like. ..

また、電流計測部20を構成するシャント抵抗の両端には、電圧制限素子を設け、想定される放電電流の適度に大きな値以上は制限される構成としてもよい。これにより、過大な放電電流が流れた場合でも、その信号を受ける回路が損傷することを防止することができる。 Further, voltage limiting elements may be provided at both ends of the shunt resistor constituting the current measuring unit 20, and the expected discharge current may be limited to an appropriately large value or more. As a result, even if an excessive discharge current flows, it is possible to prevent the circuit that receives the signal from being damaged.

ピークホールド部30は、放電電流のピーク電流をホールドする。ピークホールド部30の詳細については後述する。なお、シャント抵抗で構成される電流計測部20と、ピークホールド部30又はその前処理部との間には、例えば同軸ケーブル等の伝送路が配置される。シャント抵抗で放電電流を計測した結果である電圧信号は、当該伝送路により、ピークホールド部30又はその前処理部に伝送される。 The peak hold unit 30 holds the peak current of the discharge current. The details of the peak hold unit 30 will be described later. A transmission line such as a coaxial cable is arranged between the current measuring unit 20 composed of the shunt resistor and the peak hold unit 30 or its preprocessing unit. The voltage signal, which is the result of measuring the discharge current with the shunt resistor, is transmitted to the peak hold unit 30 or its preprocessing unit by the transmission line.

比較部40は、ピークホールド部30のホールド値と、所定の閾値との比較を行う。本実施形態では、所定の閾値は、第1電極部1と第2電極部2との間で放電が起こったか否かを判定可能とする値に設定される。当該所定の閾値は、例えば、回路設計から計算により求められてもよいし、実験により決められてもよい。ホールド値が所定の閾値を超えた場合に、放電が発生したと判断することできる。すなわち、検出部DUは、電流計測部20の計測結果に基づき放電を検出する。本構成によれば、第1電極部1と第2電極部2との間における放電の発生時に生じる放電電流を利用する構成であり、放電の発生を的確に検出することができる。なお、比較部40は、例えばコンパレータである。所定の閾値は、コンパレータの基準電圧の値によって設定することができる。比較部40は、比較結果に応じて演算処理部70に向けて信号を出力する。すなわち、検出部DUは、電流計測部20の計測結果に基づき放電を検出して演算処理部70に知らせる。比較部40の詳細については後述する。 The comparison unit 40 compares the hold value of the peak hold unit 30 with a predetermined threshold value. In the present embodiment, the predetermined threshold value is set to a value that makes it possible to determine whether or not a discharge has occurred between the first electrode portion 1 and the second electrode portion 2. The predetermined threshold value may be obtained by calculation from the circuit design, or may be determined experimentally, for example. When the hold value exceeds a predetermined threshold value, it can be determined that a discharge has occurred. That is, the detection unit DU detects the discharge based on the measurement result of the current measurement unit 20. According to this configuration, the discharge current generated when a discharge occurs between the first electrode portion 1 and the second electrode portion 2 is used, and the occurrence of the discharge can be accurately detected. The comparison unit 40 is, for example, a comparator. The predetermined threshold value can be set by the value of the reference voltage of the comparator. The comparison unit 40 outputs a signal to the arithmetic processing unit 70 according to the comparison result. That is, the detection unit DU detects the discharge based on the measurement result of the current measurement unit 20 and notifies the arithmetic processing unit 70. The details of the comparison unit 40 will be described later.

本実施形態の検出部DUによれば、放電電流のピーク電流をホールドするピークホールド部30が備えられるために、例えばナノ秒等の短時間に流れる電流の電流値を捕捉することができる。そして、補足した電流値により放電が起こったか否かの判定を行うことができる。 According to the detection unit DU of the present embodiment, since the peak hold unit 30 for holding the peak current of the discharge current is provided, it is possible to capture the current value of the current flowing in a short time such as nanoseconds. Then, it is possible to determine whether or not a discharge has occurred based on the supplemented current value.

電圧計測部50は、交流電圧を計測する。本実施形態では、電圧計測部50は、第1端子11と第2端子12との間の電圧を計測する。言い換えると、電圧計測部50は、電源部10の印加電圧を計測する。なお、電圧計測部50は、電源部10の印加電圧の代わりに、印加電圧の分圧を計測する構成としてもよい。すなわち、電圧計測部50によって計測される交流電圧は、電源部10の印加電圧と、当該印加電圧の分圧とのいずれであってもよい。ただし、印加電圧がkVppオーダーの高電圧であるために、印加電圧の分圧を計測する構成とした方が後の信号処理が行い易く、好ましい。 The voltage measuring unit 50 measures the AC voltage. In the present embodiment, the voltage measuring unit 50 measures the voltage between the first terminal 11 and the second terminal 12. In other words, the voltage measuring unit 50 measures the applied voltage of the power supply unit 10. The voltage measuring unit 50 may be configured to measure the divided voltage of the applied voltage instead of the applied voltage of the power supply unit 10. That is, the AC voltage measured by the voltage measuring unit 50 may be either the applied voltage of the power supply unit 10 or the divided voltage of the applied voltage. However, since the applied voltage is a high voltage on the order of kVpp, it is preferable to have a configuration in which the divided voltage of the applied voltage is measured because subsequent signal processing can be easily performed.

判別部60は、電圧計測部50の計測結果に応じて、電源部10により印加される交流電圧の極性がプラスかマイナスかを判別する。判別部60は、極性の判別結果に応じた極性信号をピークホールド部30に出力する。 The determination unit 60 determines whether the polarity of the AC voltage applied by the power supply unit 10 is positive or negative according to the measurement result of the voltage measurement unit 50. The determination unit 60 outputs a polarity signal according to the polarity determination result to the peak hold unit 30.

なお、プラズマ処理装置100は、電圧計測部50で計測される交流電圧の所定値をホールドする電圧用ホールド部を備えてもよい。これによれば、プラズマ処理が行われる際に、ピークホールド部30で得られる放電電流に加えて所定の電圧値情報を取得することができるために、プラズマ処理の処理品質や処理精度の管理を行い易くすることができる。また、放電電流の値のみならず、交流電圧の値についてもホールド機能を利用して取得できるために、演算処理部70がこれらの値を取得するに際して時間的なゆとりを与えることができる。電圧用のホールド部は、例えば、放電が起こった時点の交流電圧をホールドするサンプルホールド部であってよい。また、電圧用のホールド部は、例えば交流電圧のピーク値を検出するピークホールド部であってもよい。 The plasma processing device 100 may include a voltage holding unit that holds a predetermined value of the AC voltage measured by the voltage measuring unit 50. According to this, when plasma processing is performed, predetermined voltage value information can be acquired in addition to the discharge current obtained by the peak hold unit 30, so that the processing quality and processing accuracy of plasma processing can be controlled. It can be made easier to do. Further, since not only the discharge current value but also the AC voltage value can be acquired by using the hold function, the arithmetic processing unit 70 can give a time allowance when acquiring these values. The voltage hold unit may be, for example, a sample hold unit that holds the AC voltage at the time of discharge. Further, the hold unit for voltage may be, for example, a peak hold unit that detects the peak value of the AC voltage.

演算処理部70は、例えばマイクロコンピュータであり、プラズマ処理装置100の全体を統括的に制御する。演算処理部70は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)等を備える。演算処理部70の各種の機能は、例えばROMに記憶されるコンピュータプログラムに従ってCPUが演算処理を行うことによって実現される。 The arithmetic processing unit 70 is, for example, a microcomputer, and controls the entire plasma processing apparatus 100 in an integrated manner. The arithmetic processing unit 70 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like. Various functions of the arithmetic processing unit 70 are realized, for example, by the CPU performing arithmetic processing according to a computer program stored in the ROM.

本実施形態では、演算処理部70は、ピークホールド部30からピーク電流を取得可能に設けられる。詳細には、演算処理部70は、比較部40からの信号に応じてピークホールド部30からピーク電流を取得するための動作を行う。この点の詳細については後述する。また、本実施形態では、演算処理部70は、自装置100の異常を検出するための処理を行う。この点の詳細についても後述する。 In the present embodiment, the arithmetic processing unit 70 is provided so that the peak current can be acquired from the peak hold unit 30. Specifically, the arithmetic processing unit 70 performs an operation for acquiring a peak current from the peak hold unit 30 in response to a signal from the comparison unit 40. Details of this point will be described later. Further, in the present embodiment, the arithmetic processing unit 70 performs a process for detecting an abnormality of the own device 100. The details of this point will also be described later.

電圧調整部90は、不図示の外部電源(例えば100V交流電源)から入力された電圧の調整を行う。詳細には、電圧調整部90は、電源部10に対して、第1端子11と第2端子12間に印加する高圧出力の電圧調整を行わせるがために、演算処理部70の指令に基づき電源部10への供給電圧を調整する。 The voltage adjusting unit 90 adjusts the voltage input from an external power source (for example, 100V AC power source) (not shown). Specifically, the voltage adjusting unit 90 is based on a command of the arithmetic processing unit 70 in order to cause the power supply unit 10 to adjust the voltage of the high voltage output applied between the first terminal 11 and the second terminal 12. Adjust the supply voltage to the power supply unit 10.

<2.ピークホールド部および比較部の詳細>
図2は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置100における電圧計測部50で計測される電圧Vと、電流計測部20で計測される電流Iとの時間変化を例示する図である。
<2. Details of peak hold section and comparison section>
FIG. 2 is a diagram illustrating a time change between the voltage V measured by the voltage measuring unit 50 and the current I measured by the current measuring unit 20 in the plasma processing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention.

図2に示すように、プラズマ処理装置100においては、電源部10により交流電圧が印加されるために、電圧計測部50で計測される電圧の波形は、極性がプラスの電圧とマイナスの電圧とが半周期ごとに入れ替わる波形になる。電圧Vの極性が切り替わった直後付近で、パルス状の放電電流が発生する。例えば、図2の領域Aにおいては、パルス状の放電電流が発生している。放電電流がパルス状であり、そのパルス幅がナノ秒から数百ナノ秒オーダーの短時間であるために、放電電流の電流値を捕捉することは困難である。この点を考慮して、本実施形態では、電流計測部20から入力される計測信号のピーク値をホールドするピークホールド部30が設けられている。 As shown in FIG. 2, in the plasma processing device 100, since the AC voltage is applied by the power supply unit 10, the waveform of the voltage measured by the voltage measuring unit 50 includes a voltage having a positive polarity and a voltage having a negative polarity. Becomes a waveform that changes every half cycle. A pulsed discharge current is generated immediately after the polarity of the voltage V is switched. For example, in region A of FIG. 2, a pulsed discharge current is generated. Since the discharge current is pulsed and the pulse width is as short as nanoseconds to several hundred nanoseconds, it is difficult to capture the current value of the discharge current. In consideration of this point, in the present embodiment, the peak hold unit 30 for holding the peak value of the measurement signal input from the current measurement unit 20 is provided.

図3は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置100が備えるピークホールド部30および比較部40の構成を示す図である。図3に示すように、ピークホールド部30は、第1ピークホールド回路31と、第2ピークホールド回路32とを備える。換言すると、検出部DUは、第1ピークホールド回路31と、第2ピークホールド回路32とを備える。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a peak hold unit 30 and a comparison unit 40 included in the plasma processing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the peak hold unit 30 includes a first peak hold circuit 31 and a second peak hold circuit 32. In other words, the detection unit DU includes a first peak hold circuit 31 and a second peak hold circuit 32.

第1ピークホールド回路31は、電源部10により印加される交流電圧の極性がプラスである場合に、放電電流のプラス側のピーク電流をホールドする。ここで、プラス側のピーク電流は、プラス方向において絶対値が最大となる電流値を指す。交流電圧の極性がプラスであるかマイナスであるかについては、判別部60から入力される極性信号PS(+)、PS(−)によって判断することができる。 The first peak hold circuit 31 holds the peak current on the positive side of the discharge current when the polarity of the AC voltage applied by the power supply unit 10 is positive. Here, the peak current on the positive side refers to the current value at which the absolute value becomes maximum in the positive direction. Whether the polarity of the AC voltage is positive or negative can be determined by the polarity signals PS (+) and PS (−) input from the discriminating unit 60.

詳細には、第1ピークホールド回路31は、第1所定期間の間、電流計測部20で計測された値が先にホールドした値を超える度にホールド値の更新を続ける。本実施形態では、第1所定期間は、電源部10の印加電圧の極性がプラスに切り替わった時点から極性がマイナスに切り替わる時点までである。すなわち、第1所定期間は、電源部10により印加される交流電圧の極性がプラスである半周期に相当する。なお、第1所定期間は、これに限らず、例えば半周期より短い期間等であってもよい。 Specifically, the first peak hold circuit 31 keeps updating the hold value every time the value measured by the current measuring unit 20 exceeds the previously held value during the first predetermined period. In the present embodiment, the first predetermined period is from the time when the polarity of the applied voltage of the power supply unit 10 is switched to positive to the time when the polarity is switched to negative. That is, the first predetermined period corresponds to a half cycle in which the polarity of the AC voltage applied by the power supply unit 10 is positive. The first predetermined period is not limited to this, and may be, for example, a period shorter than a half cycle.

図3Aは、第1ピークホールド回路31の構成例を示す回路図である。図3Aに示すように、第1ピークホールド回路31は、オペアンプOPと、ダイオードDと、コンデンサCと、ボルテージフォロワーVoFとを含む公知の構成であってよい。なお、第1ピークホールド回路31を構成するコンデンサ(ホールドコンデンサ)Cは、当該コンデンサCを充電するオペアンプOP等の能力から計算して、放電電流のパルス幅の1/2以下、より望ましくは放電電流のパルス幅の1/10以下で充電できる容量とすることが好ましい。これにより、幅の狭いパルス状の放電電流の信号に対してピークホールドの充電を遅滞なく行うことができ、放電電流の電流値の検出精度を向上することができる。図3Bは、第1ピークホールド回路31の変形例の構成を示す回路図である。図3Bに示すように、第1ピークホールド回路31は、ダイオードDとコンデンサCをオペアンプOPのフィードバックループの外に配置する構成としてよい。そして、第1ピークホールド回路31は、入力のゼロボルト近傍に不感帯が存在する、換言すれば入出力間の特性において、入力信号がダイオードDの順方向降下電圧VF以下では出力電圧がほぼゼロとなる(ダイオードDのVF分の切片を有する)ものとして後段の信号処理を行う構成としてもよい。これにより、高速のオペアンプOPが使用される場合において、オペアンプOPの発振の可能性を抑制し、安定してピークホールドを行うことができる。また、例えば、第1ピークホールド回路31を構成するダイオードDのリカバリ電流および接合容量に起因するコンデンサ充電電荷の逸失分の補償を行うことによって、ピークホールドの精度を向上することができる。 FIG. 3A is a circuit diagram showing a configuration example of the first peak hold circuit 31. As shown in FIG. 3A, the first peak hold circuit 31 may have a known configuration including an operational amplifier OP, a diode D, a capacitor C, and a voltage follower VoF. The capacitor (hold capacitor) C constituting the first peak hold circuit 31 is calculated from the capacity of the operational amplifier OP or the like for charging the capacitor C, and is 1/2 or less of the pulse width of the discharge current, more preferably discharge. It is preferable that the capacitance can be charged with 1/10 or less of the pulse width of the current. As a result, peak hold charging can be performed without delay for a pulsed discharge current signal having a narrow width, and the detection accuracy of the current value of the discharge current can be improved. FIG. 3B is a circuit diagram showing a configuration of a modified example of the first peak hold circuit 31. As shown in FIG. 3B, the first peak hold circuit 31 may have a configuration in which the diode D and the capacitor C are arranged outside the feedback loop of the operational amplifier OP. Then, in the first peak hold circuit 31, there is a dead band near the zero volt of the input, in other words, in the characteristics between the input and output, the output voltage becomes almost zero when the input signal is equal to or less than the forward voltage drop voltage VF of the diode D. It may be configured to perform signal processing in the subsequent stage as having (having a section for VF of the diode D). As a result, when a high-speed operational amplifier OP is used, the possibility of oscillation of the operational amplifier OP can be suppressed, and peak hold can be stably performed. Further, for example, the accuracy of peak hold can be improved by compensating for the loss of the capacitor charge charge due to the recovery current and the junction capacitance of the diode D constituting the first peak hold circuit 31.

第1ピークホールド回路31は、交流電圧の極性がマイナスである場合にホールド値をリセットする第1リセット部31aを備える。第1ピークホールド回路31は、電源部10の印加電圧がマイナス極性である場合、第1リセット部31aの作用によりピークホールド機能を発揮しない。本実施形態では、第1リセット部31aは、極性がマイナスである場合に、ホールドコンデンサCをショートする、換言すれば第1ピークホールド回路31をリセットするスイッチデバイスである。図3Aに示すように、第1リセット部31aを構成するスイッチデバイスSWの一端はグラウンドに接続される。スイッチデバイスSWの他端は、一端がグラウンドに接続されるホールドコンデンサCの他端に接続される。スイッチデバイスSWにより、図3Aに矢印で示した制御信号線(より具体的には先述の極性信号PS(+))によってONする事ができ、コンデンサCをショートさせて電圧をゼロにすることができる。スイッチデバイスSWは、制御信号線との間の結合容量がホールドコンデンサCの容量より小さいことが好ましく、例えばホールドコンデンサCの容量の1/10以下であることが好ましい。これにより、スイッチのオンオフ動作の際に電荷の注入および逸失を低減することができる。なお、スイッチデバイスSWは半導体デバイス、例えばトランジスタやアナログスイッチと呼ばれるIC類であってよい。 The first peak hold circuit 31 includes a first reset unit 31a that resets the hold value when the polarity of the AC voltage is negative. When the applied voltage of the power supply unit 10 has a negative polarity, the first peak hold circuit 31 does not exhibit the peak hold function due to the action of the first reset unit 31a. In the present embodiment, the first reset unit 31a is a switch device that short-circuits the hold capacitor C when the polarity is negative, in other words, resets the first peak hold circuit 31. As shown in FIG. 3A, one end of the switch device SW constituting the first reset unit 31a is connected to the ground. The other end of the switch device SW is connected to the other end of the hold capacitor C whose one end is connected to the ground. The switch device SW can be turned on by the control signal line (more specifically, the polarity signal PS (+) described above) shown by the arrow in FIG. 3A, and the capacitor C can be short-circuited to make the voltage zero. it can. The coupling capacitance between the switch device SW and the control signal line is preferably smaller than the capacitance of the hold capacitor C, and is preferably 1/10 or less of the capacitance of the hold capacitor C, for example. This makes it possible to reduce charge injection and loss during switch on / off operation. The switch device SW may be a semiconductor device, for example, ICs called transistors or analog switches.

第2ピークホールド回路32は、電源部10により印加される交流電圧の極性がマイナスである場合に、放電電流のマイナス側のピーク電流をホールドする。ここで、マイナス側のピーク電流は、マイナス方向において絶対値が最大となる電流値を指す。第2ピークホールド回路32でも、第1ピークホールド回路31と同様に、交流電圧の極性がプラスであるかマイナスであるかについては、判別部60から入力される極性信号PS(−)によって判断することができる。 The second peak hold circuit 32 holds the peak current on the negative side of the discharge current when the polarity of the AC voltage applied by the power supply unit 10 is negative. Here, the peak current on the minus side refers to the current value at which the absolute value becomes maximum in the minus direction. In the second peak hold circuit 32 as well, as in the first peak hold circuit 31, whether the polarity of the AC voltage is positive or negative is determined by the polarity signal PS (−) input from the discriminating unit 60. be able to.

詳細には、第2ピークホールド回路32においては、電流計測部20の計測信号のプラスとマイナスの符号が反転される。第2ピークホールド回路32は、第2所定期間の間、電流計測部20で計測された値の符号の反転値が先にホールドした値を超える度にホールド値の更新を続ける。本実施形態では、第2所定期間は、電源部10の印加電圧の極性がマイナスに切り替わった時点から極性がプラスに切り替わる時点までである。すなわち、第2所定期間は、電源部10により印加される交流電圧の極性がマイナスである半周期に相当する。なお、第2所定期間は、これに限らず、例えば半周期より短い期間等であってもよい。 Specifically, in the second peak hold circuit 32, the plus and minus signs of the measurement signal of the current measuring unit 20 are inverted. The second peak hold circuit 32 keeps updating the hold value every time the inverted value of the sign of the value measured by the current measuring unit 20 exceeds the previously held value during the second predetermined period. In the present embodiment, the second predetermined period is from the time when the polarity of the applied voltage of the power supply unit 10 is switched to minus to the time when the polarity is switched to plus. That is, the second predetermined period corresponds to a half cycle in which the polarity of the AC voltage applied by the power supply unit 10 is negative. The second predetermined period is not limited to this, and may be, for example, a period shorter than a half cycle.

なお、本実施形態では、第2ピークホールド回路32も、第1ピークホールド回路31と同様に、オペアンプOPと、ダイオードDと、コンデンサCとを含む構成である。また、極性信号PS(+)および極性信号PS(−)としては同一の信号を使用して、そのレベルの高低で上記第1及び第2所定期間を定める構成としてもよい。 In the present embodiment, the second peak hold circuit 32 also includes the operational amplifier OP, the diode D, and the capacitor C, similarly to the first peak hold circuit 31. Further, the same signal may be used as the polarity signal PS (+) and the polarity signal PS (−), and the first and second predetermined periods may be determined by the level of the same signal.

第2ピークホールド回路32は、交流電圧の極性がプラスである場合にホールド値をリセットする第2リセット部32aを備える。第2ピークホールド回路32は、電源部10の印加電圧がプラス極性である場合、第2リセット部32aの作用によりピークホールド機能を発揮しない。本実施形態では、第2リセット部32aは、極性がプラスである場合に、ホールドコンデンサCをショートし、第2ピークホールド回路32をリセットするスイッチデバイスである。スイッチデバイスSWの構成は第1ピークホールド回路31と同様であり、当該スイッチデバイスも、第1ピークホールド回路31の場合と同様に、制御信号線との間の結合容量がホールドコンデンサの容量より小さいことが好ましい。 The second peak hold circuit 32 includes a second reset unit 32a that resets the hold value when the polarity of the AC voltage is positive. When the voltage applied to the power supply unit 10 is positive, the second peak hold circuit 32 does not exhibit the peak hold function due to the action of the second reset unit 32a. In the present embodiment, the second reset unit 32a is a switch device that short-circuits the hold capacitor C and resets the second peak hold circuit 32 when the polarity is positive. The configuration of the switch device SW is the same as that of the first peak hold circuit 31, and the coupling capacitance between the switch device and the control signal line is smaller than that of the hold capacitor, as in the case of the first peak hold circuit 31. Is preferable.

本実施形態では、ピークホールド部30がプラス用の第1ピークホールド回路31と、マイナス用の第2ピークホールド回路32とを備える構成になっており、印加された交流電圧の極性と合致する極性のピーク電流を取得することができる。このために、本構成によれば、放電電流が放電経路中のインダクタンスやキャパシタンス成分により振動を生じ易い場合においても、振動に伴って発生する逆極性成分を放電電流と誤認識することを防止できる。 In the present embodiment, the peak hold portion 30 is configured to include a first peak hold circuit 31 for plus and a second peak hold circuit 32 for minus, and has a polarity that matches the polarity of the applied AC voltage. Peak current can be obtained. Therefore, according to this configuration, even when the discharge current is likely to generate vibration due to the inductance or capacitance component in the discharge path, it is possible to prevent the reverse polarity component generated by the vibration from being mistakenly recognized as the discharge current. ..

また、本実施形態では、第1ピークホールド回路31が第1リセット部31aを備え、第2ピークホールド回路32が第2リセット部32aを備える構成になっている。このために、印加された交流電圧の極性と合致する極性のピーク電流だけを取得することができる。すなわち、本構成によれば、回路中の振動などに起因して生じる、元来生じないはずの逆極性の電流ピークを誤って捕捉することを防止することができる。また、本構成によれば、印加される交流電圧の極性が変わる(例えばプラスからマイナス)度に、逆極性(この例ではプラス)のピークホールド値はリセットされる。このため、印加される交流電圧の極性が再度元の極性(この例ではプラス)へと変わると、その度に前回の同極性のピークホールド値に関係なく新たにピークホールド値を取得することができる。すなわち、印加される交流電圧の極性が変化すると、その変化後の放電ごとの放電電流のピーク値、換言すればプラズマ処理の状態を確認することができる。 Further, in the present embodiment, the first peak hold circuit 31 is provided with the first reset unit 31a, and the second peak hold circuit 32 is provided with the second reset unit 32a. Therefore, it is possible to acquire only the peak current having a polarity that matches the polarity of the applied AC voltage. That is, according to this configuration, it is possible to prevent erroneous capture of a current peak having a reverse polarity that should not occur originally due to vibration in the circuit or the like. Further, according to this configuration, the peak hold value of the opposite polarity (plus in this example) is reset every time the polarity of the applied AC voltage changes (for example, from plus to minus). Therefore, every time the polarity of the applied AC voltage changes to the original polarity (plus in this example), a new peak hold value can be acquired regardless of the previous peak hold value of the same polarity. it can. That is, when the polarity of the applied AC voltage changes, the peak value of the discharge current for each discharge after the change, in other words, the state of plasma processing can be confirmed.

図3に示すように、比較部40は、第1比較部41と、第2比較部42とを備える。換言すると、検出部DUは、第1比較部41と、第2比較部42とを備える。本実施形態では、第1比較部41と第2比較部42とはいずれもコンパレータである。 As shown in FIG. 3, the comparison unit 40 includes a first comparison unit 41 and a second comparison unit 42. In other words, the detection unit DU includes a first comparison unit 41 and a second comparison unit 42. In the present embodiment, both the first comparison unit 41 and the second comparison unit 42 are comparators.

第1比較部41は、第1ピークホールド回路31のピークホールド値と第1電流閾値とを比較する。第1電流閾値は、上述の所定の閾値の一例であり、放電判定を可能とするように決められる。第1比較部41を構成するコンパレータは、比較対象がピークホールド値であるために、高速性を要求されない。第1比較部41は、第1ピークホールド回路31のホールド値が第1電流閾値を超えた場合に演算処理部70に第1フラグ信号FS1を入力する。なお、第1フラグ信号FS1は本発明の第1信号の一例である。詳細には、第1比較部41は、第1ピークホールド回路31のホールド値が第1電流閾値を超えた場合に、放電を検出して演算処理部70に第1フラグ信号FS1を入力する。 The first comparison unit 41 compares the peak hold value of the first peak hold circuit 31 with the first current threshold value. The first current threshold value is an example of the above-mentioned predetermined threshold value, and is determined so as to enable discharge determination. The comparator constituting the first comparison unit 41 is not required to have high speed because the comparison target is the peak hold value. The first comparison unit 41 inputs the first flag signal FS1 to the arithmetic processing unit 70 when the hold value of the first peak hold circuit 31 exceeds the first current threshold value. The first flag signal FS1 is an example of the first signal of the present invention. Specifically, the first comparison unit 41 detects the discharge when the hold value of the first peak hold circuit 31 exceeds the first current threshold value, and inputs the first flag signal FS1 to the arithmetic processing unit 70.

第2比較部42は、第2ピークホールド回路32のピークホールド値と第2電流閾値とを比較する。第2電流閾値は、上述の所定の閾値の一例であり、放電判定を可能とするように決められる。第2比較部42を構成するコンパレータは、比較対象がピークホールド値であるために、高速性を要求されない。第2比較部42は、第2ピークホールド回路32のホールド値が第2電流閾値を超えた場合に演算処理部70に第2フラグ信号FS2を入力する。なお、第2フラグ信号FS2は本発明の第2信号の一例である。詳細には、第2比較部42は、第2ピークホールド回路32のホールド値が第2電流閾値を超えた場合に、放電を検出して演算処理部70に第2フラグ信号FS2を入力する。なお、本実施形態では、第2電流閾値は第1電流閾値と同じである。ただし、第1電流閾値と第2電流閾値とは異なる値であってよい。 The second comparison unit 42 compares the peak hold value of the second peak hold circuit 32 with the second current threshold value. The second current threshold value is an example of the above-mentioned predetermined threshold value, and is determined so as to enable discharge determination. The comparator constituting the second comparison unit 42 is not required to have high speed because the comparison target is the peak hold value. The second comparison unit 42 inputs the second flag signal FS2 to the arithmetic processing unit 70 when the hold value of the second peak hold circuit 32 exceeds the second current threshold value. The second flag signal FS2 is an example of the second signal of the present invention. Specifically, the second comparison unit 42 detects the discharge when the hold value of the second peak hold circuit 32 exceeds the second current threshold value, and inputs the second flag signal FS2 to the arithmetic processing unit 70. In the present embodiment, the second current threshold value is the same as the first current threshold value. However, the first current threshold value and the second current threshold value may be different values.

図4は、第1比較部41および第2比較部42の動作について説明するための図である。図4(a)は、電源部10により印加される交流電圧の波形を示す(説明の便宜上、図2で示したものとは異なる、正弦波状の信号として示している)。図4(b)は、図4(a)に示す交流電圧が印加された場合に生じる放電電流の波形を示す。図4(c)は、図4(b)に示す放電電流が生じた場合における第1ピークホールド回路31により得られるプラス側ピークホールド波形を示す。図4(d)は、図4(b)に示す放電電流が生じた場合における第2ピークホールド回路32により得られるマイナス側ピークホールド波形を示す。なお、図4(a)〜図4(d)において、横軸は時間である。図4(c)に示す一点鎖線は第1電流閾値TH1である。図4(d)に示す一点鎖線は第2電流閾値TH2である。なお第1閾値TH1および第2閾値TH2は、回路定数で規定されるものであっても、演算処理部70などから可変に設定されるものであってもよい。 FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the first comparison unit 41 and the second comparison unit 42. FIG. 4A shows the waveform of the AC voltage applied by the power supply unit 10 (for convenience of explanation, it is shown as a sinusoidal signal different from that shown in FIG. 2). FIG. 4B shows a waveform of a discharge current generated when the AC voltage shown in FIG. 4A is applied. FIG. 4C shows a positive peak hold waveform obtained by the first peak hold circuit 31 when the discharge current shown in FIG. 4B is generated. FIG. 4D shows a negative peak hold waveform obtained by the second peak hold circuit 32 when the discharge current shown in FIG. 4B is generated. In FIGS. 4A to 4D, the horizontal axis is time. The alternate long and short dash line shown in FIG. 4 (c) is the first current threshold value TH1. The alternate long and short dash line shown in FIG. 4D is the second current threshold value TH2. The first threshold value TH1 and the second threshold value TH2 may be defined by circuit constants or may be variably set by the arithmetic processing unit 70 or the like.

電源部10により極性がプラスの交流電圧が印加されている期間T1において、放電電流の発生に伴い、第1比較部41は、時刻t1を過ぎた時点で、第1ピークホールド回路31のピークホールド値が第1電流閾値TH1を超えたことを検出する。これにより、第1比較部41は、第1フラグ信号FS1を演算処理部70に入力する。なお、期間T1においては、第2ピークホールド回路32はリセット状態にあるために、第2比較部42は、第2電流閾値TH2を超えるピークホールド値を検出することはない。 During the period T1 in which the AC voltage having a positive polarity is applied by the power supply unit 10, the first comparison unit 41 performs the peak hold of the first peak hold circuit 31 when the time t1 has passed due to the generation of the discharge current. It is detected that the value exceeds the first current threshold value TH1. As a result, the first comparison unit 41 inputs the first flag signal FS1 to the arithmetic processing unit 70. Since the second peak hold circuit 32 is in the reset state during the period T1, the second comparison unit 42 does not detect a peak hold value that exceeds the second current threshold value TH2.

また、電源部10により極性がマイナスの交流電圧が印加されている期間T2において、放電電流の発生に伴い、第2比較部42は、時刻t2を過ぎた時点で、第2ピークホールド回路32のピークホールド値が第2電流閾値TH2を超えたことを検出する。これにより、第2比較部42は、第2フラグ信号FS2を演算処理部70に入力する。なお、期間T2においては、第1ピークホールド回路31はリセット状態にあるために、第1比較部41は、第1電流閾値TH1を超えるピークホールド値を検出することはない。 Further, in the period T2 in which the AC voltage having a negative polarity is applied by the power supply unit 10, the second comparison unit 42 of the second peak hold circuit 32 when the time t2 has passed due to the generation of the discharge current. It is detected that the peak hold value exceeds the second current threshold value TH2. As a result, the second comparison unit 42 inputs the second flag signal FS2 to the arithmetic processing unit 70. Since the first peak hold circuit 31 is in the reset state during the period T2, the first comparison unit 41 does not detect a peak hold value that exceeds the first current threshold value TH1.

本実施形態では、プラス側用の第1ピークホールド回路31と、マイナス側用の第2ピークホールド回路32とに分け、それぞれについて放電が生じたか否かを判断できる。このために、プラズマ処理装置100におけるプラズマ処理の解析を精密に行うことができる。 In the present embodiment, the first peak hold circuit 31 for the plus side and the second peak hold circuit 32 for the minus side can be divided, and it can be determined whether or not a discharge has occurred in each of them. Therefore, the plasma processing in the plasma processing apparatus 100 can be precisely analyzed.

演算処理部70は、第1比較部41から第1フラグ信号FS1が入力された場合に、信号線SL1を介して第1ピークホールド回路31からピーク電流を取得する。演算処理部70は、第1フラグ信号FS1の入力により、割り込みを発生させ、その割り込み処理として第1ピークホールド回路31のピークホールド値のA/D変換を行い、第1ピークホールド回路31のピーク電流を取得する。なお、ピーク電流は、放電の開始を検出した時のピークホールド値と一致することもあるが、当該ピークホールド値と一致しない場合もある(例えば更に大きなピーク電流を検出した場合)。しかし各放電に際してのピーク(最大)の電流値を捕捉する目的に鑑みて、この様な場合は特段問題では無い。また、演算処理部70は、第2比較部42から第2フラグ信号FS2が入力された場合に、信号線SL2を介して第2ピークホールド回路32からピーク電流を取得する。演算処理部70は、第2フラグ信号FS2の入力により、割り込みを発生させ、その割り込み処理として第2ピークホールド回路32のピークホールド値のA/D変換を行い、第2ピークホールド回路32のピーク電流を取得する。すなわち、演算処理部70は、印加された交流電圧の極性と合致する極性のピーク電流を取得する。 When the first flag signal FS1 is input from the first comparison unit 41, the arithmetic processing unit 70 acquires the peak current from the first peak hold circuit 31 via the signal line SL1. The arithmetic processing unit 70 generates an interrupt by inputting the first flag signal FS1, performs A / D conversion of the peak hold value of the first peak hold circuit 31 as the interrupt processing, and peaks of the first peak hold circuit 31. Get the current. The peak current may match the peak hold value when the start of discharge is detected, but may not match the peak hold value (for example, when a larger peak current is detected). However, in view of the purpose of capturing the peak (maximum) current value at each discharge, there is no particular problem in such a case. Further, the arithmetic processing unit 70 acquires the peak current from the second peak hold circuit 32 via the signal line SL2 when the second flag signal FS2 is input from the second comparison unit 42. The arithmetic processing unit 70 generates an interrupt by inputting the second flag signal FS2, performs A / D conversion of the peak hold value of the second peak hold circuit 32 as the interrupt processing, and peaks of the second peak hold circuit 32. Get the current. That is, the arithmetic processing unit 70 acquires a peak current having a polarity that matches the polarity of the applied AC voltage.

本実施形態では、演算処理部70は、フラグ信号FS1、FS2が入力されることにより放電の発生を検知し、当該検知に応じてピークホールド部30のピークホールド値を収集する。演算処理部70は、放電電流に関するデータの収集のために放電の有無を監視する必要がなく、フラグ信号FS1、FS2の入力があるまでは、別のタスクの処理を行うことができる。このため、本実施形態によれば、演算処理部70の処理能力を有効活用することができる。また、演算処理部70に大きな負荷をかけることを抑制することができる。 演算処理部70は、収集した放電電流に関するデータにより、例えば、放電状態の定量的な解析等を行うことができる。 In the present embodiment, the arithmetic processing unit 70 detects the occurrence of discharge when the flag signals FS1 and FS2 are input, and collects the peak hold value of the peak hold unit 30 in response to the detection. The arithmetic processing unit 70 does not need to monitor the presence or absence of discharge in order to collect data on the discharge current, and can process another task until the flag signals FS1 and FS2 are input. Therefore, according to the present embodiment, the processing capacity of the arithmetic processing unit 70 can be effectively utilized. In addition, it is possible to suppress applying a large load to the arithmetic processing unit 70. The arithmetic processing unit 70 can perform, for example, quantitative analysis of the discharge state based on the collected data on the discharge current.

<3.演算処理部の詳細>
演算処理部70は、所定期間当たりの放電の発生回数を交流電圧の極性ごとに求めてプラズマ処理時の異常を検出する。これによれば、極性ごとに分けることなく単純に所定期間当たりの放電回数を計測して処理の異常を検出する場合に比べて、異常に関わる判断を細やかに行うことができる。本構成によれば、電源部10により印加される交流電圧の極性ごとに所定期間当たりの放電回数が求められるために、プラズマ処理時に発生した異常の原因を特定し易くすることができる。なお、所定期間は、適宜決められてよいが、例えば1ミリ秒等としてよい。
<3. Details of arithmetic processing unit>
The arithmetic processing unit 70 obtains the number of times of discharge generation per predetermined period for each polarity of the AC voltage and detects an abnormality during plasma processing. According to this, it is possible to make a finer judgment regarding the abnormality as compared with the case where the number of discharges per predetermined period is simply measured and the processing abnormality is detected without dividing by polarity. According to this configuration, since the number of discharges per predetermined period is obtained for each polarity of the AC voltage applied by the power supply unit 10, it is possible to easily identify the cause of the abnormality generated during the plasma processing. The predetermined period may be appropriately determined, but may be, for example, 1 millisecond or the like.

上述のような作用効果を発揮する演算処理部70について詳細に説明する。図5は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置100が備える演算処理部70の機能を示すブロック図である。演算処理部70は、第1計測部71と、第2計測部72と、判定部73とを備える。 The arithmetic processing unit 70 that exerts the above-described effects will be described in detail. FIG. 5 is a block diagram showing a function of the arithmetic processing unit 70 included in the plasma processing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. The arithmetic processing unit 70 includes a first measurement unit 71, a second measurement unit 72, and a determination unit 73.

なお、第1計測部71、第2計測部72、および、判定部73は、演算処理部70が備えるROM等に記憶されるコンピュータプログラムをCPUが実行することにより実現される機能である。また、演算処理部70が備える各機能部71〜73は、概念的な構成要素である。1つの構成要素が実行する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合させたりしてよい。 The first measurement unit 71, the second measurement unit 72, and the determination unit 73 are functions realized by the CPU executing a computer program stored in a ROM or the like included in the arithmetic processing unit 70. Further, each of the functional units 71 to 73 included in the arithmetic processing unit 70 is a conceptual component. The functions executed by one component may be distributed to a plurality of components, or the functions of the plurality of components may be integrated into one component.

第1計測部71は、電源部10により印加される交流電圧の極性がプラスである場合における放電の発生回数である第1発生回数を計測する。本実施形態では、第1計測部71は、第1比較部41から第1フラグ信号FS1が入力されると、印加電圧の極性がプラスである場合の放電があったと認識する。すなわち、第1計測部71は、第1発生回数の計測のために、第1フラグ信号FS1の入力回数を数えてよい。ただし、第1計測部71は、例えば、第1発生回数の計測のために第1ピークホールド回路31から取得された電流値の数を数える構成等であってもよい。 The first measuring unit 71 measures the first number of times of discharge, which is the number of times of discharge when the polarity of the AC voltage applied by the power supply unit 10 is positive. In the present embodiment, the first measurement unit 71 recognizes that when the first flag signal FS1 is input from the first comparison unit 41, there is a discharge when the polarity of the applied voltage is positive. That is, the first measurement unit 71 may count the number of inputs of the first flag signal FS1 in order to measure the first number of occurrences. However, the first measurement unit 71 may be configured to count the number of current values acquired from the first peak hold circuit 31 for measuring the number of first occurrences, for example.

第2計測部72は、電源部10により印加される交流電圧の極性がマイナスである場合における放電の発生回数である第2発生回数を計測する。本実施形態では、第2計測部72は、第2比較部42から第2フラグ信号FS2が入力されると、印加電圧の極性がマイナスである場合の放電があったと認識する。すなわち、第2計測部72は、第2発生回数の計測のために、第2フラグ信号FS2の入力回数を数えてよい。なお、第2計測部72は、例えば、第2発生回数の計測のために第2ピークホールド回路32から取得された電流値の数を数える構成等であってもよい。 The second measuring unit 72 measures the second number of times of discharge, which is the number of times of discharge when the polarity of the AC voltage applied by the power supply unit 10 is negative. In the present embodiment, the second measurement unit 72 recognizes that when the second flag signal FS2 is input from the second comparison unit 42, there is a discharge when the polarity of the applied voltage is negative. That is, the second measurement unit 72 may count the number of inputs of the second flag signal FS2 in order to measure the number of second occurrences. The second measurement unit 72 may be configured to count the number of current values acquired from the second peak hold circuit 32 for measuring the number of second occurrences, for example.

判定部73は、第1発生回数および第2発生回数に基づきプラズマ処理時の異常の有無を判定する。本構成によれば、電源部10により印加される交流電圧の極性ごとに分けて所定期間当たりの放電の発生回数を計測し、当該放電の発生回数の計測結果に基づいてプラズマ処理時に起きた異常を検出することができる。極性ごとに所定期間当たりの放電の発生回数を数えることができるために、異常の有無を精密に判定して異常を的確に検出することができる。判定部73の判定処理の詳細については後述する。 The determination unit 73 determines the presence or absence of an abnormality during plasma processing based on the first occurrence number and the second occurrence number. According to this configuration, the number of discharges generated per predetermined period is measured separately for each polarity of the AC voltage applied by the power supply unit 10, and the abnormality that occurs during plasma processing is based on the measurement result of the number of times the discharges are generated. Can be detected. Since the number of discharges generated per predetermined period can be counted for each polarity, the presence or absence of an abnormality can be accurately determined and the abnormality can be detected accurately. The details of the determination process of the determination unit 73 will be described later.

図6は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置が備える演算処理部70による異常検出の流れの一例を示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of a flow of abnormality detection by the arithmetic processing unit 70 included in the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

ステップS1では、第1計測部71および第2計測部72による放電の発生回数の計測が開始される。放電の発生回数の計測は、例えば、電源部10による交流電圧の印加が開始された時点で開始される。放電の発生回数の計測が開始されると、第1計測部71は、電源部10の印加電圧の極性がプラスの場合の放電の発生を検知して、当該検知ごとに第1発生回数の数に1を加算する。また、第2計測部72は、電源部10の印加電圧の極性がマイナスの場合の放電の発生を検知して、当該検知ごとに第2発生回数の数に1を加算する。なお、第1発生回数および第2発生回数は、放電の発生回数の計測開始に際して0とされている。第1計測部71および第2計測部72において、放電は、例えば、フラグ信号FS1、FS2が演算処理部70に入力されることにより検知される。 In step S1, the first measurement unit 71 and the second measurement unit 72 start measuring the number of times of discharge. The measurement of the number of times of discharge occurs is started, for example, when the application of the AC voltage by the power supply unit 10 is started. When the measurement of the number of discharge occurrences is started, the first measurement unit 71 detects the occurrence of discharge when the polarity of the applied voltage of the power supply unit 10 is positive, and the number of first occurrences for each detection. Add 1 to. Further, the second measurement unit 72 detects the occurrence of discharge when the polarity of the applied voltage of the power supply unit 10 is negative, and adds 1 to the number of second occurrences for each detection. The number of first occurrences and the second number of occurrences are set to 0 at the start of measurement of the number of discharge occurrences. In the first measurement unit 71 and the second measurement unit 72, the discharge is detected, for example, by inputting the flag signals FS1 and FS2 to the arithmetic processing unit 70.

放電の発生回数の計測が開始されると、所定の時間間隔でステップS2の処理が行われる。なお、所定の時間間隔は、以下に説明するステップS2の所定期間より短く設定される。所定の時間間隔は、例えば、放電が発生する時間間隔と同程度等であってよい。 When the measurement of the number of times of discharge occurs is started, the process of step S2 is performed at predetermined time intervals. The predetermined time interval is set shorter than the predetermined period in step S2 described below. The predetermined time interval may be, for example, about the same as the time interval at which the discharge occurs.

ステップS2では、第1計測部71および第2計測部72が、放電の発生回数の計測が開始されてから所定期間が経過したか否かを確認する。所定期間は、例えば実験又はシミュレーションによって決定され、例えば1ミリ秒等とされる。所定期間が経過していない場合には(ステップS2でNo)、次のステップS3に処理が進められる。所定期間が経過している場合には(ステップS2でYes)、第1計測部71および第2計測部72による放電の発生回数の計測が終了され、ステップS4に処理が進められる。 In step S2, the first measurement unit 71 and the second measurement unit 72 confirm whether or not a predetermined period has elapsed since the measurement of the number of times of discharge was started. The predetermined period is determined, for example, by experiment or simulation, and is set to, for example, 1 millisecond. If the predetermined period has not elapsed (No in step S2), the process proceeds to the next step S3. When the predetermined period has elapsed (Yes in step S2), the measurement of the number of times of discharge occurrence by the first measurement unit 71 and the second measurement unit 72 is completed, and the process proceeds to step S4.

ステップS3では、第1計測部71および第2計測部72による放電の発生回数の計測が継続される。第1計測部71および第2計測部72は、対応する放電の発生を検知して、対応する放電の発生回数の加算処理を適宜行う。ステップS3の処理においても、ステップS1で説明した所定の時間間隔に応じてステップS2に処理が戻される。 In step S3, the first measurement unit 71 and the second measurement unit 72 continue to measure the number of discharges generated. The first measurement unit 71 and the second measurement unit 72 detect the occurrence of the corresponding discharge and appropriately perform the addition processing of the number of times of the corresponding discharge occurrence. Also in the process of step S3, the process is returned to step S2 according to the predetermined time interval described in step S1.

ステップS4では、判定部73が、第1計測部71で計測された所定期間当たりの第1発生回数が所定の回数閾値以上であるか否かを確認する。回数閾値は、異常が発生しているか否かを判定するための判定値であり、実験等により決められる。所定期間当たりの第1発生回数が所定の回数閾値以上である場合(ステップS4でYes)、判定部73はステップS5に処理を進める。所定期間当たりの第1発生回数が所定の回数閾値より小さい場合(ステップS4でNo)、判定部73は、プラス側の放電において異常が生じていると判断してステップS7に処理を進める。 In step S4, the determination unit 73 confirms whether or not the number of first occurrences per predetermined period measured by the first measurement unit 71 is equal to or greater than the predetermined number of times threshold value. The number-of-times threshold value is a determination value for determining whether or not an abnormality has occurred, and is determined by an experiment or the like. When the number of first occurrences per predetermined period is equal to or greater than the predetermined number of times threshold value (Yes in step S4), the determination unit 73 proceeds to step S5. When the number of first occurrences per predetermined period is smaller than the predetermined number of times threshold value (No in step S4), the determination unit 73 determines that an abnormality has occurred in the discharge on the plus side, and proceeds to step S7.

ステップS5では、判定部73が、第2計測部72で計測された所定期間当たりの第2発生回数が所定の回数閾値以上であるか否かを確認する。回数閾値は、ステップS4における回数閾値と同じである。ただし、ステップS4とステップS5で回数閾値を異ならせてもよい。所定期間当たりの第2発生回数が所定の回数閾値以上である場合(ステップS5でYes)、判定部73はステップS6に処理を進める。所定期間当たりの第2発生回数が所定の回数閾値より小さい場合(ステップS5でNo)、判定部73は、マイナス側の放電において異常が生じていると判断してステップS7に処理を進める。 In step S5, the determination unit 73 confirms whether or not the number of second occurrences per predetermined period measured by the second measurement unit 72 is equal to or greater than the predetermined number of times threshold value. The number-of-times threshold is the same as the number-of-times threshold in step S4. However, the number of times threshold value may be different between step S4 and step S5. When the number of second occurrences per predetermined period is equal to or greater than the predetermined number of times threshold value (Yes in step S5), the determination unit 73 proceeds to step S6. When the number of second occurrences per predetermined period is smaller than the predetermined number of times threshold value (No in step S5), the determination unit 73 determines that an abnormality has occurred in the discharge on the minus side, and proceeds to step S7.

ステップS6では、判定部73が、第1計測部71で計測された所定期間当たりの第1発生回数と、第2計測部72で計測された所定期間当たりの第2発生回数との差分値の絶対値が所定の差分閾値より小さいか否かを確認する。差分閾値は、異常が発生しているか否かを判定するための判定値であり、実験等により決められる。第1発生回数と第2発生回数の差分値の絶対値が所定の差分閾値より小さい場合(ステップS6でYes)、判定部73は、プラズマ処理時に異常が生じていないと判断して、一旦処理を終了する。なお、以上に説明した異常検出処理は、所定の周期で繰り返し行われてよい。第1発生回数と第2発生回数の差分値の絶対値が所定の差分閾値以上である場合(ステップS6でNo)、判定部73は、プラズマ処理時に異常が生じていると判断してステップS7に処理を進める。 In step S6, the determination unit 73 determines the difference value between the first occurrence number per predetermined period measured by the first measurement unit 71 and the second occurrence number per predetermined period measured by the second measurement unit 72. Check if the absolute value is smaller than the predetermined difference threshold. The difference threshold value is a determination value for determining whether or not an abnormality has occurred, and is determined by an experiment or the like. When the absolute value of the difference value between the first occurrence number and the second occurrence number is smaller than the predetermined difference threshold value (Yes in step S6), the determination unit 73 determines that no abnormality has occurred during the plasma processing, and temporarily processes the difference value. To finish. The abnormality detection process described above may be repeated at a predetermined cycle. When the absolute value of the difference value between the first occurrence number and the second occurrence number is equal to or more than a predetermined difference threshold value (No in step S6), the determination unit 73 determines that an abnormality has occurred during plasma processing and steps S7. Proceed to processing.

ステップS7では、判定部73はエラー処理を行う。エラー処理には、例えば、実行中のプラズマ処理を安全に終了させる処理が含まれてよい。また、エラー処理には、プラズマ処理時に異常が発生したことを作業者等に知らせるための処理が含まれてよい。当該報知のための処理は、例えば、警報音を出力させる処理、モニタに異常が発生したことを表示させる処理、又は、警告灯を発光させる処理等が含まれてよい。 In step S7, the determination unit 73 performs error processing. The error processing may include, for example, a processing for safely terminating the running plasma processing. Further, the error processing may include a processing for notifying an operator or the like that an abnormality has occurred during the plasma processing. The processing for the notification may include, for example, a processing for outputting an alarm sound, a processing for displaying that an abnormality has occurred on the monitor, a processing for emitting a warning light, and the like.

なお、図6におけるステップS4、ステップS5およびステップS6の3つの判定処理の順番は変更されてよい。例えば、第2発生回数に対する判定処理が第1発生回数の判定処理より先に行われてよい。また、ステップS6の処理は省略されてもよい。また、ステップS4およびステップS5の処理を省略して、ステップS6の判定処理のみが行われる構成としてもよい。 The order of the three determination processes of step S4, step S5, and step S6 in FIG. 6 may be changed. For example, the determination process for the second occurrence number may be performed before the determination process for the first occurrence number. Further, the process of step S6 may be omitted. Further, the processing of step S4 and step S5 may be omitted, and only the determination processing of step S6 may be performed.

以上のように、本実施形態では、判定部73は、第1発生回数と所定の回数閾値との比較による異常の有無の判定と、第2発生回数と所定の回数閾値との比較による異常の有無の判定とを可能に設けられる。本構成によれば、電源部10により印加される交流電圧の極性がプラスである場合に発生した異常と、極性がマイナスである場合に発生した異常とを区別して検出することができる。 As described above, in the present embodiment, the determination unit 73 determines whether or not there is an abnormality by comparing the first occurrence number of times with the predetermined number of times threshold value, and compares the second occurrence number of times with the predetermined number of times threshold value. It is possible to determine the presence or absence. According to this configuration, it is possible to distinguish between an abnormality that occurs when the polarity of the AC voltage applied by the power supply unit 10 is positive and an abnormality that occurs when the polarity is negative.

また、本実施形態では、判定部73は、第1発生回数と第2発生回数との比較により異常の有無を判定可能に設けられる。本構成によれば、電源部10により印加される交流電圧の極性がプラスである場合とマイナスである場合とのいずれかに偏って放電が起こっているといった異常が発生した場合に、そのことを検出することができる。 Further, in the present embodiment, the determination unit 73 is provided so that the presence or absence of an abnormality can be determined by comparing the first occurrence number and the second occurrence number. According to this configuration, when an abnormality occurs in which the polarity of the AC voltage applied by the power supply unit 10 is biased to either positive or negative, the discharge occurs. Can be detected.

なお、本実施形態では、第1発生回数と第2発生回数の差分値を算出して異常の有無を判定する構成としたが、これとは異なる構成であってもよい。例えば、第1発生回数と第2発生回数との比率を算出して、算出した比率と予め用意した比較値とを比較して異常の有無を判定する構成としてもよい。 In the present embodiment, the difference value between the first occurrence number and the second occurrence number is calculated to determine the presence or absence of an abnormality, but a configuration different from this may be used. For example, the ratio of the first occurrence number to the second occurrence number may be calculated, and the calculated ratio may be compared with the comparison value prepared in advance to determine the presence or absence of an abnormality.

図7は、所定期間において正常に放電が行われた状態の一例を示す図である。図7(a)は、第1ピークホールド回路31により得られたプラス側のピークホールド波形を示す。図7(b)は、第2ピークホールド回路32により得られたマイナス側のピークホールド波形を示す。図7において横軸は時間である。正常に放電が行われた場合には、プラス側とマイナス側とで交互に矩形状波が得られる。所定期間当たりの矩形状波の数は、プラス側とマイナス側とで同じになる。この場合には、図6におけるステップS4、ステップS5およびステップS6の3つの判定処理のいずれにおいても異常が認められない。 FIG. 7 is a diagram showing an example of a state in which discharge is normally performed in a predetermined period. FIG. 7A shows a positive peak hold waveform obtained by the first peak hold circuit 31. FIG. 7B shows a peak hold waveform on the minus side obtained by the second peak hold circuit 32. In FIG. 7, the horizontal axis is time. When the discharge is performed normally, rectangular waves are alternately obtained on the plus side and the minus side. The number of rectangular waves per predetermined period is the same on the plus side and the minus side. In this case, no abnormality is found in any of the three determination processes of step S4, step S5, and step S6 in FIG.

図8は、所定期間において放電に異常が生じた状態の一例を示す図である。図8(a)は、第1ピークホールド回路31により得られたプラス側のピークホールド波形を示す。図8(b)は、第2ピークホールド回路32により得られたマイナス側のピークホールド波形を示す。図8において横軸は時間である。図8においては、マイナス側のピークホールド波形に異常が見られる。図8の破線は、本来得られるべき矩形状波が得られていない状態を示す。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a state in which an abnormality has occurred in the discharge during a predetermined period. FIG. 8A shows a peak hold waveform on the plus side obtained by the first peak hold circuit 31. FIG. 8B shows a peak hold waveform on the minus side obtained by the second peak hold circuit 32. In FIG. 8, the horizontal axis is time. In FIG. 8, an abnormality is observed in the peak hold waveform on the minus side. The broken line in FIG. 8 indicates a state in which the rectangular wave that should be originally obtained is not obtained.

ここで、極性を分けることなく、放電の発生回数の総数で異常の有無を判定する場合を考える。放電の発生回数の総数が正常時の85%を下回る場合に異常を検出するとする。図8に示す例では、正常時の放電の発生回数の総数は16回である。このために、放電の発生回数の総数が14回を下回ると異常が検出される。図8に示す例では、放電の発生回数の総数は14であり、異常が発生しているにもかかわらず、異常が検出されない。 Here, consider a case where the presence or absence of an abnormality is determined by the total number of discharge occurrences without dividing the polarity. It is assumed that an abnormality is detected when the total number of discharges is less than 85% of the normal time. In the example shown in FIG. 8, the total number of times of discharge in the normal state is 16 times. Therefore, when the total number of discharges is less than 14, an abnormality is detected. In the example shown in FIG. 8, the total number of times of discharge is 14, and even though an abnormality has occurred, no abnormality is detected.

一方、本実施形態では、極性ごとの放電の発生回数で異常の有無を判定する。各極性において放電の発生回数が正常時の85%を下回る場合に異常を検出するとする。図8に示す例では、各極性において、正常時の放電の発生回数は8回である。このために、各極性において、放電の発生回数が7回を下回ると異常が検出される。図8に示す例では、マイナス側において放電の発生回数が6回であり、放電の発生回数の総数では検出できなかった異常が検出される。なお、図6に示すフローチャートによれば、ステップS5で異常が検出される。 On the other hand, in the present embodiment, the presence or absence of an abnormality is determined by the number of times of discharge for each polarity. It is assumed that an abnormality is detected when the number of discharges generated in each polarity is less than 85% of the normal state. In the example shown in FIG. 8, the number of times of normal discharge is 8 times at each polarity. Therefore, in each polarity, an abnormality is detected when the number of discharges is less than 7. In the example shown in FIG. 8, the number of times of discharge is 6 times on the minus side, and an abnormality that cannot be detected by the total number of times of discharge is detected. According to the flowchart shown in FIG. 6, an abnormality is detected in step S5.

なお、正常な場合には、プラス側とマイナス側とで放電の発生回数に差が生じないために、図8に示す例では、図6のステップS4およびステップS5に先んじてステップS6を行えば、異常が発生していることを素早く検出することができる。異常を検出した場合に、第1発生回数と第2発生回数との数値について詳しく解析する構成等としてもよい。 In the normal case, there is no difference in the number of discharges between the plus side and the minus side. Therefore, in the example shown in FIG. 8, if step S6 is performed prior to steps S4 and S5 in FIG. , It is possible to quickly detect that an abnormality has occurred. When an abnormality is detected, the numerical values of the first occurrence number and the second occurrence number may be analyzed in detail.

図9は、演算処理部70で異常を検出した際の異常原因を特定するための処置の一例を説明するための図である。電源部10の代わりに、パルスを自由に発生させることができるパルスジェネレータ110を検出部DUに接続する。例えば、ピークホールド部30又は比較部40に異常が発生している等、検出部DUに異常がある場合には、パルスジェネレータ110を用いたダミー信号の入力により演算処理部70の処理結果を利用して異常を検出し、異常原因の解明を行うことができる。一方、パルスジェネレータ110によるダミー信号の入力により異常が検出されない場合には、例えば電極部1の劣化を疑うことができる。また、例えば、プラズマ処理に不具合が生じている可能性を疑うこともできる。 FIG. 9 is a diagram for explaining an example of measures for identifying the cause of the abnormality when the arithmetic processing unit 70 detects the abnormality. Instead of the power supply unit 10, a pulse generator 110 capable of freely generating a pulse is connected to the detection unit DU. For example, when there is an abnormality in the detection unit DU such as an abnormality in the peak hold unit 30 or the comparison unit 40, the processing result of the arithmetic processing unit 70 is used by inputting a dummy signal using the pulse generator 110. The abnormality can be detected and the cause of the abnormality can be clarified. On the other hand, if no abnormality is detected by inputting a dummy signal by the pulse generator 110, deterioration of the electrode portion 1 can be suspected, for example. Further, for example, it is possible to suspect that the plasma processing may have a problem.

<4.留意事項>
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態および変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
<4. Notes>
The various technical features disclosed herein can be modified in various ways without departing from the gist of the technical creation. In addition, a plurality of embodiments and modifications shown in the present specification may be combined and implemented to the extent possible.

本発明は、ワークのプラズマ処理を行う装置に利用することができる。 The present invention can be used in an apparatus for performing plasma processing of a work.

1・・・第1電極部
2・・・第2電極部
10・・・電源部
20・・・電流計測部
31・・・第1ピークホールド回路
32・・・第2ピークホールド回路
41・・・第1比較部
42・・・第2比較部
70・・・演算処理部
71・・・第1計測部
72・・・第2計測部
73・・・判定部
100・・・プラズマ処理装置
DU・・・検出部
1 ... 1st electrode unit 2 ... 2nd electrode unit 10 ... Power supply unit 20 ... Current measurement unit 31 ... 1st peak hold circuit 32 ... 2nd peak hold circuit 41 ...・ 1st comparison unit 42 ・ ・ ・ 2nd comparison unit 70 ・ ・ ・ Arithmetic processing unit 71 ・ ・ ・ 1st measurement unit 72 ・ ・ ・ 2nd measurement unit 73 ・ ・ ・ Judgment unit 100 ・ ・ ・ Plasma processing device DU ···Detection unit

Claims (6)

第1電極部と第2電極部との間でプラズマを発生させてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記第1電極部と前記第2電極部との間に交流電圧を印加する電源部と、
前記第1電極部と前記第2電極部との間における放電を検出する検出部と、
所定期間当たりの前記放電の発生回数を前記交流電圧の極性ごとに求めて前記プラズマ処理時の異常を検出する演算処理部と、
を備える、プラズマ処理装置。
A plasma processing apparatus that generates plasma between the first electrode portion and the second electrode portion to perform plasma processing.
A power supply unit that applies an AC voltage between the first electrode unit and the second electrode unit,
A detection unit that detects a discharge between the first electrode unit and the second electrode unit,
An arithmetic processing unit that obtains the number of times the discharge occurs per predetermined period for each polarity of the AC voltage and detects an abnormality during the plasma processing, and an arithmetic processing unit.
A plasma processing device.
前記演算処理部は、
前記交流電圧の極性がプラスである場合における前記放電の発生回数である第1発生回数を計測する第1計測部と、
前記交流電圧の極性がマイナスである場合における前記放電の発生回数である第2発生回数を計測する第2計測部と、
前記第1発生回数および前記第2発生回数に基づき前記異常の有無を判定する判定部と、
を備える、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
The arithmetic processing unit
A first measuring unit that measures the first number of occurrences of the discharge when the polarity of the AC voltage is positive, and
A second measuring unit that measures the second number of occurrences of the discharge when the polarity of the AC voltage is negative, and
A determination unit that determines the presence or absence of the abnormality based on the first occurrence number and the second occurrence number.
The plasma processing apparatus according to claim 1.
前記判定部は、前記第1発生回数と所定の回数閾値との比較による前記異常の有無の判定と、前記第2発生回数と前記所定の回数閾値との比較による前記異常の有無の判定とを可能に設けられる、請求項2に記載のプラズマ処理装置。 The determination unit determines the presence or absence of the abnormality by comparing the first occurrence number and the predetermined number of times threshold value, and determines the presence or absence of the abnormality by comparing the second occurrence number of times with the predetermined number of times threshold value. The plasma processing apparatus according to claim 2, which is provided as possible. 前記判定部は、前記第1発生回数と前記第2発生回数との比較により前記異常の有無を判定可能に設けられる、請求項2又は3に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 2 or 3, wherein the determination unit is provided so that the presence or absence of the abnormality can be determined by comparing the first occurrence number and the second occurrence number. 前記検出部は、前記放電により生じる放電電流を計測する電流計測部を備え、
前記検出部は、前記電流計測部の計測結果に基づき前記放電を検出する、請求項1から4のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
The detection unit includes a current measurement unit that measures the discharge current generated by the discharge.
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the detection unit detects the discharge based on the measurement result of the current measurement unit.
前記検出部は、
前記交流電圧の極性がプラスである場合に前記放電電流のプラス側のピーク電流をホールドする第1ピークホールド回路と、
前記交流電圧の極性がマイナスである場合に前記放電電流のマイナス側のピーク電流をホールドする第2ピークホールド回路と、
前記第1ピークホールド回路のホールド値が第1電流閾値を超えた場合に前記演算処理部に第1信号を入力する第1比較部と、
前記第2ピークホールド回路のホールド値が第2電流閾値を超えた場合に前記演算処理部に第2信号を入力する第2比較部と、
を備える、請求項5に記載のプラズマ処理装置。
The detection unit
A first peak hold circuit that holds the peak current on the positive side of the discharge current when the polarity of the AC voltage is positive, and
A second peak hold circuit that holds the peak current on the negative side of the discharge current when the polarity of the AC voltage is negative, and
A first comparison unit that inputs a first signal to the arithmetic processing unit when the hold value of the first peak hold circuit exceeds the first current threshold value.
A second comparison unit that inputs a second signal to the arithmetic processing unit when the hold value of the second peak hold circuit exceeds the second current threshold value.
The plasma processing apparatus according to claim 5.
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