JPH09320480A - マイクロ波発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マグネトロンのフィラメント寿命判定ができ
ると共に、マグネトロンの交換時期を延長させ、かつ交
換指示を行う。 【解決手段】 マグネトロン1 とアノード電源2 とフィ
ラメント電源3 とマイクロ波出力設定器4 とに、さらに
フィラメント入力設定器5 とマイクロ波出力状態検出器
6 とマイクロ波出力状態判定部7aとフィラメント入力規
定値記憶部7bとフィラメント入力設定値変更部7cとフィ
ラメント入力設定値記憶部7dとフィラメント入力演算部
7eとを設ける。規定値をフィラメント入力設定器に設定
し、かつ規定値を選定したときのマイクロ波出力値をマ
イクロ波出力設定器に設定した状態で、フィラメント入
力設定値を設定値変更部により下げる。出力状態判定部
によりマイクロ波出力が安定状態であると判定されてい
るときに得られた最小のフィラメント入力設定値と規定
値との差を入力演算部により算出し、その差をフィラメ
ントの寿命の判断材料とする。この差によりマグネトロ
ンの交換指示を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネトロンのフ
ィラメント寿命診断回路を設けたマイクロ波発生装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】薄膜を形成する装置の１つであるＣＶＤ
装置、また半導体製造装置用エッチング装置などのプラ
ズマ処理装置にマイクロ波によるプラズマを利用したも
のがある。これらの装置には、マイクロ波を発生させる
ためのマグネトロンと、そのフィラメントとアノードと
の間に電力を供給するアノード電源と、フィラメントに
電力を供給するフィラメント電源とから構成されるマイ
クロ波発生装置が設けられている。

【０００３】マイクロ波発生装置に取り付けられたマグ
ネトロンは消耗品であるため、寿命が近づけばマイクロ
波出力が不安定になったり、低下したりして、最終的に
出力が停止して寿命に至る。特に、ウエハを処理するプ
ラズマ処理装置では、安定したマイクロ波出力が要求さ
れるため、出力が不安定になる以前にマグネトロンを交
換する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マグネ
トロンの交換は、マグネトロンの製造メーカが推奨する
累積フィラメント点灯時間経過時に行っているために、
寿命に至っていないマグネトロンを廃棄することにな
り、ランニングコストの上昇を招くという問題があっ
た。また、ユーザ側では、ランニングコストの上昇を抑
えるために、メーカ推奨時間以上に点灯させることがあ
り、この場合、マグネトロンの交換は、マグネトロンの
寿命がわからないままマイクロ波出力が低下してから行
っているために、プラズマプロセスが途中から不安定に
なり、ウエハが処理されずに終了するという問題があっ
た。

【０００５】本発明の目的は、マグネトロンのフィラメ
ント寿命判定ができると共に、マグネトロンの交換時期
を延長させ、かつ交換指示を行うマイクロ波発生装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロ波を
発生させるマグネトロンと、マグネトロンのフィラメン
トとアノードとの間に電力を供給するアノード電源と、
マグネトロンのフィラメントに電力を供給するフィラメ
ント電源と、フィラメントとアノードとの間に流れるア
ノード電流により所望のマイクロ波出力を得るためのマ
イクロ波出力設定器とを具備したマイクロ波発生装置に
係わるものである。

【０００７】請求項１に記載の発明は、マイクロ波の出
力状態を検出するマイクロ波出力状態検出器と、マイク
ロ波出力状態検出器の出力から、マイクロ波出力が安定
状態であるか否かを判定するマイクロ波出力状態判定部
と、予め定められたマイクロ波出力とフィラメント入力
との関係から、任意のマイクロ波出力値に対応したフィ
ラメント入力値を規定値として記憶するフィラメント入
力規定値記憶部と、フィラメント入力設定器に設定され
たフィラメント入力設定値を低下させるフィラメント入
力設定値変更部と、規定値をフィラメント入力設定器に
設定し、かつ規定値を選定したときのマイクロ波出力値
をマイクロ波出力設定器に設定した状態で、フィラメン
ト入力設定値をフィラメント入力設定値変更部により下
げて行き、マイクロ波出力状態判定部によりマイクロ波
出力が不安定状態になったと判定されたときに、マイク
ロ波出力が安定状態であると判定されているときに得ら
れた最小のフィラメント入力設定値を記憶するフィラメ
ント入力設定値記憶部と、フィラメント入力設定値記憶
部に記憶された設定記憶値とフィラメント入力規定値記
憶部に記憶された規定記憶値とのフィラメント入力差を
算出するフィラメント入力演算部とを有し、フィラメン
ト入力差をフィラメントの寿命の判断材料とするフィラ
メント寿命診断回路とを設けたものである。

【０００８】マグネトロンの多くは、フィラメントから
放出される熱電子の量が次第に減少し、これに伴ってマ
イクロ波出力も低下し、寿命に至る。フィラメントから
放出できる熱電子の総量は、フィラメント表面の状態に
依存しており、長時間フィラメントを点灯すると、フィ
ラメント表面の劣化が進み、充分な熱電子が放出できな
くなる。逆に、フィラメント点灯時間の短いものは、フ
ィラメント表面の劣化が少ないので、熱電子が充分に放
出できる。また、熱電子の放出可能量は、フィラメント
の表面状態が同じであれば、フィラメント入力量にも依
存している。

【０００９】ところでマグネトロンは、フィラメント表
面の劣化が進んでいなければ、定格よりも低いフィラメ
ント入力でもアノード電流を流すのに充分な熱電子が放
出され、安定したマイクロ波出力を発生させることが可
能であるが、フィラメント入力が低すぎると、マイクロ
波出力が不安定となる。また、フィラメント表面の劣化
が進んでいれば、定格よりも低いフィラメント入力では
熱電子の量が不足し、安定したマイクロ波出力が発生し
なくなるが、フィラメント入力を高くすれば、安定した
マイクロ波出力を発生させることができる。

【００１０】したがって、点検時点でマイクロ波が不安
定状態となる寸前のフィラメント入力設定値がフィラメ
ント入力設定値記憶部に記憶された設定記憶値と、フィ
ラメント入力規定値記憶部に記憶された規定記憶値との
フィラメント入力差を点検毎に算出する。この差が大き
いほどフィラメント表面の劣化が進んでいないことにな
り、また差が小さいほどフィラメント表面の劣化が進ん
でいることになるので、この差からフィラメントの寿命
に余力があるか否かの判定ができる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、マイクロ波の出
力を検出するマイクロ波出力検出器と、マイクロ波出力
検出器の出力から、マイクロ波出力の変化率が零である
か否かを判定するマイクロ波出力変化判定部と、任意の
マイクロ波出力値を規定値として記憶するマイクロ波出
力規定値記憶部と、マイクロ波出力設定器に設定された
マイクロ波出力設定値を上昇させるフィラメント入力設
定値変更部と、規定値をマイクロ波出力設定器に設定
し、かつ予め定められたマイクロ波出力とフィラメント
入力との関係から、規定値に対応したフィラメント入力
値をフィラメント入力設定器に設定した状態で、マイク
ロ波出力設定値をマイクロ波出力設定値変更部により上
げて行き、マイクロ波出力変化判定部によりマイクロ波
出力の変化率が零になったと判定されたときに、マイク
ロ波出力の変化率が零でないと判定されているときに得
られた最大のマイクロ波出力設定値を記憶するマイクロ
波出力設定値記憶部と、マイクロ波出力設定値記憶部に
記憶された設定記憶値とマイクロ波出力規定値記憶部に
記憶された規定記憶値とのマイクロ波出力差を算出する
マイクロ波出力演算部とを有し、マイクロ波出力差をフ
ィラメントの寿命の判断材料とするフィラメント寿命診
断回路とを設けたものである。

【００１２】アノード電流の電流量と熱電子の量は比例
関係にあることから、フィラメント表面の劣化が進んで
いなければ、多くのアノード電流を流すのに充分な熱電
子が放出されているので、大きなマイクロ波出力を発生
させることが可能である。また、フィラメント表面の劣
化が進んでいれば、多くのアノード電流を流すのには熱
電子の量が不足しているので、劣化が進んでいないとき
に比べて、小さいマイクロ波出力しか発生しなくなる。

【００１３】したがって、点検時点で最大限のマイクロ
波出力を発生させるマイクロ波出力設定値がマイクロ波
出力設定値記憶部に記憶された設定記憶値と、マイクロ
波出力規定値記憶部に記憶された規定記憶値とのマイク
ロ波出力差を点検毎に算出する。この差が大きいほどフ
ィラメント表面の劣化が進んでいないことになり、また
差が小さいほどフィラメント表面の劣化が進んでいるこ
とになるので、この差からフィラメントの寿命に余力が
あるか否かの判定ができる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、フィラメント寿
命診断回路は、予め定めたマグネトロンの交換時期限界
値を設定する交換時期設定部と、演算部による算出値と
交換時期設定部に設定された限界値とを比較する比較部
と、算出値が限界値と等しいとき及び算出値が限界値よ
り小さいときに、マグネトロンの交換指示を行う警報表
示部とをさらに備えたものである。

【００１５】点検時に算出されたフィラメント入力差ま
たはマイクロ波出力差をマグネトロンの交換時期限界値
と比較する。この入力差または出力差の方が小さけれ
ば、フィラメントが寿命に達するまでの点検段階でマグ
ネトロンを交換することができる。また、入力差または
出力差の方が大きければ、これらの差の値からマグネト
ロンの交換時期限界値を差し引いた値を点検時点で表示
させることもでき、この場合、この値が小さければ、交
換時期が近づいていることを示している。このマグネト
ロンの交換時期限界値を小さくすれば、交換時期をフィ
ラメントの寿命切れ寸前まで延長させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

＜第１の実施形態＞図１は本発明に係るマイクロ波発生
装置の第１の実施形態を示すブロック図である。同図に
おいて、１はマイクロ波を発生させるマグネトロン、２
はマグネトロン１のフィラメントとアノードとの間に電
力を供給するアノード電源、３はマグネトロン１のフィ
ラメントに電力を供給するフィラメント電源である。４
はマグネトロン１のフィラメントとアノードとの間に流
れるアノード電流により所望のマイクロ波出力を得るた
めのマイクロ波出力設定器、５はフィラメント電源３の
出力により所望のフィラメント入力、例えばフィラメン
ト電圧、フィラメント電流またはフィラメント電力を得
るためのフィラメント入力設定器、６はマイクロ波の出
力状態を検出するマイクロ波出力状態検出器、７はフィ
ラメントの寿命の判定及びマグネトロンの交換指示を行
うフィラメント寿命診断回路である。

【００１７】フィラメント寿命診断回路７は、マイクロ
波出力状態検出器６の出力を入力して、マイクロ波出力
が安定状態であるか否かを判定するマイクロ波出力状態
判定部７ａと、任意のマイクロ波出力値に対応したフィ
ラメント入力値を規定値として記憶するフィラメント入
力規定値記憶部７ｂと、フィラメント入力設定器５に設
定されたフィラメント入力設定値を低下させるフィラメ
ント入力設定値変更部７ｃとを有している。また、マイ
クロ波出力状態判定部７ａによりマイクロ波出力が不安
定状態になったと判定されたときに、マイクロ波出力が
安定状態であると判定されているときに得られた最小の
フィラメント入力設定値を記憶するフィラメント入力設
定値記憶部７ｄと、フィラメント入力設定値記憶部７ｄ
に記憶された設定記憶値とフィラメント入力規定値記憶
部７ｂに記憶された規定記憶値とのフィラメント入力差
を算出するフィラメント入力演算部７ｅとを有してい
る。さらに、マグネトロン１の交換時期限界値を設定す
る交換時期設定部７ｆと、フィラメント入力演算部７ｅ
による算出値と交換時期設定部７ｆに設定された交換時
期限界値とを比較する比較部７ｇと、比較部７ｇの結果
に基づいてマグネトロン１の交換指示の警報または表示
を行う警報表示部７ｈとを有している。

【００１８】フィラメント寿命診断回路７には、フィラ
メント入力設定器５の出力とマイクロ波出力状態検出器
６の出力とが入力されている。このマイクロ波出力状態
検出器６は、図示しない例えば方向性結合器に接続され
たマイクロ波電力計または検波回路の出力から脈流分を
取り出すように構成されており、方向性結合器がマイク
ロ波発生装置と負荷との間を連結する導波管に設けられ
ている。このようにマイクロ波出力状態検出器６は、マ
イクロ波の出力状態が不安定である場合、マイクロ波出
力に脈流が重畳するので、その脈流が検出され、また安
定している場合、マイクロ波出力に脈流が現れないの
で、脈流が検出されない。

【００１９】上記のように構成されたマイクロ波発生装
置においては、点検時に、まずマグネトロンの種類毎に
定められたマイクロ波出力に対するフィラメント入力の
低減を表した曲線に基づき、任意のマイクロ波出力値に
対応したフィラメント入力値をフィラメント入力規定値
ＦR とし、この規定値ＦR をフィラメント入力設定器５
に設定する。つぎに、上記の規定値ＦR を選定したとき
のマイクロ波出力値をマイクロ波出力設定器４に設定
し、これらの設定器５，４による設定値をそれぞれフィ
ラメント電源３及びアノード電源２に入力することによ
りマイクロ波を発生させる。

【００２０】ここで、マイクロ波出力状態判定部７ａに
よりマイクロ波出力が不安定状態であると判定されるま
で、フィラメント入力規定値ＦR を設定したフィラメン
ト入力設定値Ｆ＝ＦR を、フィラメント入力設定値変更
部７ｃにプログラムされた設定値低下パターンに基づい
て下げて行く。その結果、マイクロ波出力が不安定状態
になったと判定されたときに、マイクロ波出力が安定状
態であると判定されているときに得られた最小のフィラ
メント入力設定値Ｆ＝Ｆ1 が設定記憶値としてフィラメ
ント入力設定値記憶部７ｄに記憶され、記憶された設定
記憶値Ｆ1 とフィラメント入力規定値記憶部７ｂに記憶
されていた規定記憶値ＦR とのフィラメント入力差ＦX
＝ＦR −Ｆ1 をフィラメント入力演算部７ｅにより算出
する。

【００２１】次回の点検時におけるマイクロ波出力設定
値は、前回点検時と同じ設定値にすると共に、フィラメ
ント入力設定値Ｆを前回点検時と同じ規定値ＦR から下
げて行き、マイクロ波出力が不安定状態になったと判定
されたときに、マイクロ波出力が安定状態であると判定
されているときに得られた最小のフィラメント入力設定
値Ｆ＝Ｆ2 が記憶され、記憶された設定記憶値Ｆ2 と規
定記憶値ＦR とのフィラメント入力差ＦX ＝ＦR −Ｆ2
を算出する。

【００２２】上記のフィラメント入力差ＦX を算出する
と、初期のマグネトロンでは、フィラメントが劣化して
いないので、そのときの設定記憶値Ｆ0 が最小となり、
フィラメント入力差ＦX は最大となる。また、点検時の
マグネトロンでは、使用によるフィラメントが劣化して
いるので、Ｆ0 ＜Ｆ1 ＜Ｆ2 となり、差ＦX は次第に小
さくなり、最終的にこの差がなくなる。すなわち、差が
ないということは、フィラメントが寿命であることを意
味している。したがって、この差を算出すれば、その差
をフィラメントの寿命の余力と判定することができる。

【００２３】また、フィラメント入力差ＦX とマグネト
ロンの交換時期限界値ＦS との大小を比較することによ
り、ＦX の方が小さいとき、またＦX がＦS と等しいと
きには、マグネトロンを交換しなければならないことを
警報または表示させることができる。

【００２４】交換時期限界値ＦS は上記のフィラメント
入力差ＦX に基づいて決定される。ところで、マグネト
ロンの製造メーカでは、マグネトロンの使用条件に拘ら
ず、累積２０００時間のフィラメント点灯を以て交換す
ることを推奨しており、本発明では、マグネトロンの交
換時期を２０００時間以上に延長させる必要がある。そ
こで、ＦS の値の目安として２０００時間経過後のＦX
を算出するが、同じ種類のマグネトロンであっても、使
用条件例えばマイクロ波出力を大きくして使用する場合
と小さくして使用する場合とでは、フィラメントの劣化
度が異なるので、長時間経過後の同時期に算出した上記
のＦX に差が生じる。したがって、限界値ＦS は使用状
態が一番厳しい条件の下で予め実験を行ない、２０００
時間経過後のＦX よりも小さく、かつ好ましくは零に近
い値が設定される。ところが、零に近い値を設定した
り、また点検間隔が長すぎると、次回の点検までの稼動
中にマグネトロンが寿命切れになる虞があるので、限界
値ＦS の値に余裕を持たせるか、または点検間隔を短く
することにより、装置の稼動中に寿命切れになることが
回避される。この限界値ＦS は、マグネトロンの種類に
応じて変える必要がある。

【００２５】図２はフィラメント寿命診断回路７でコン
ピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一例を
示すフローチャートである。

【００２６】図２に示したアルゴリズムの場合、まず初
期化処理が行われる。ここでは、フィラメント入力規定
値ＦR をフィラメント入力規定値記憶部７ｂにセット
し、マグネトロンの交換時期限界値Ｆｓを交換時期設定
部７ｆにセットし、フィラメント入力設定値記憶部７ｄ
に記憶された設定記憶値Ｆをリセットする（ステップ
１）。

【００２７】つぎに、予めフィラメント入力規定値ＦR
を設定しておいたフィラメント入力設定値Ｆを少し低下
させるように、フィラメント入力設定値変更部７ｃから
フィラメント入力設定器５に変更指令を出す（ステップ
２）。

【００２８】つづいて、マイクロ波出力が安定状態であ
るか否かをマイクロ波出力状態判定部７ａにより判定す
る（ステップ３）。

【００２９】その結果、マイクロ波出力が安定状態であ
ると判定された場合、ステップ２に戻り、さらにフィラ
メント入力設定値Ｆを少し低下させるように、再びフィ
ラメント入力設定値変更部７ｃからフィラメント入力設
定器５に変更指令を出し、マイクロ波出力が安定状態で
あると判定されている間は、このような指令を出し続け
る（ステップ２及びステップ３の繰り返し）。

【００３０】ステップ３において、マイクロ波出力が不
安定状態になったと判定された場合、マイクロ波出力が
安定状態であると判定されているときに得られた最小の
フィラメント入力設定値Ｆが設定記憶値としてフィラメ
ント入力設定値記憶部７ｄに記憶される（ステップ
４）。

【００３１】設定記憶値Ｆと、フィラメント入力規定値
記憶部７ｂに記憶されていた規定記憶値ＦR とのフィラ
メント入力差ＦX を算出するが、ＦR ＞Ｆであるので、
（ＦR −Ｆ）の演算を行う（ステップ５）。

【００３２】算出値ＦX と交換時期限界値ＦS とを比較
する（ステップ６）。その結果、ＦX ≦ＦS の場合、マ
グネトロンの交換指示の警報または表示信号を出力し
（ステップ７）、またＦX ＞ＦS の場合、（ＦX −ＦS
）の表示信号を出力してもよい（ステップ８）。

【００３３】上記のステップ１からステップ５までの実
行により、フィラメントの寿命の判定を行うことができ
る。また、ステップ１〜ステップ５に続けて、さらにス
テップ６，ステップ７の実行により、マグネトロンの交
換指示の警報または表示を行うことができる。

【００３４】＜第２の実施形態＞図３は本発明に係るマ
イクロ波発生装置の第２の実施形態を示すブロック図で
ある。同図において、１はマイクロ波を発生させるマグ
ネトロン、２はマグネトロン１のフィラメントとアノー
ドとの間に電力を供給するアノード電源、３はマグネト
ロン１のフィラメントに電力を供給するフィラメント電
源である。４はマグネトロン１のフィラメントとアノー
ドとの間に流れるアノード電流により所望のマイクロ波
出力を得るためのマイクロ波出力設定器、５はフィラメ
ント電源３の出力により所望のフィラメント入力、例え
ばフィラメント電圧、フィラメント電流またはフィラメ
ント電力を得るためのフィラメント入力設定器、６′は
マイクロ波の出力を検出するマイクロ波出力検出器、
７′はフィラメントの寿命の判定及びマグネトロンの交
換指示を行うフィラメント寿命診断回路である。

【００３５】フィラメント寿命診断回路７′は、マイク
ロ波出力検出器６′の出力を入力して、マイクロ波出力
の変化率が零であるか否かを判定するマイクロ波出力変
化判定部７ａ′と、任意のマイクロ波出力値を規定値と
して記憶するマイクロ波出力規定値記憶部７ｂ′と、マ
イクロ波出力設定器４に設定されたマイクロ波出力設定
値を上昇させるマイクロ波出力設定値変更部７ｃ′とを
有している。また、マイクロ波出力変化判定部７ａによ
りマイクロ波出力の変化率が零になったと判定されたと
きに、マイクロ波出力の変化率が零でないと判定されて
いるときに得られた最大のマイクロ波出力設定値を記憶
するマイクロ波出力設定値記憶部７ｄ′と、マイクロ波
出力設定値記憶部７ｄ′に記憶された設定記憶値とマイ
クロ波出力規定値記憶部７ｂ′に記憶された規定記憶値
とのマイクロ波出力差を算出するマイクロ波出力演算部
７ｅ′とを有している。さらに、マグネトロン１の交換
時期限界値を設定する交換時期設定部７ｆ′と、マイク
ロ波出力演算部７ｅ′による算出値と交換時期設定部７
ｆに設定された交換時期限界値とを比較する比較部７ｇ
と、比較部７ｇの結果に基づいてマグネトロン１の交換
指示の警報または表示を行う警報表示部７ｈとを有して
いる。

【００３６】フィラメント寿命診断回路７′には、マイ
クロ波出力設定器４の出力とマイクロ波出力検出器６′
の出力とが入力されている。このマイクロ波出力検出器
６′は、図示しない例えば方向性結合器に接続されたマ
イクロ波電力計または検波回路により構成されており、
方向性結合器がマイクロ波発生装置と負荷との間を連結
する導波管に設けられている。

【００３７】上記のように構成されたマイクロ波発生装
置においては、点検時に、まず任意のマイクロ波出力値
をマイクロ波出力規定値ＡR とし、この規定値ＡR をマ
イクロ波出力設定器４に設定する。つぎに、マグネトロ
ンの種類毎に定められたマイクロ波出力に対するフィラ
メント入力の低減を表した曲線に基づき、上記の規定値
ＡR に対応したフィラメント入力値をフィラメント入力
設定器５に設定し、これらの設定器４，５による設定値
をそれぞれアノード電源２及びフィラメント電源３に入
力することによりマイクロ波を発生させる。

【００３８】ここで、マイクロ波出力変化判定部７ａ′
によりマイクロ出力の変化率が零であると判定されるま
で、マイクロ波出力規定値ＡR を設定したマイクロ波出
力設定値Ａ＝ＡR を、マイクロ波出力設定値変更部７
ｃ′にプログラムされた設定値上昇パターンに基づいて
上げて行く。その結果、マイクロ波出力の変化率が零に
なったと判定されたときに、マイクロ波出力の変化率が
零でないと判定されているときに得られた最大のマイク
ロ波出力設定値Ａ＝Ａ1 が設定記憶値としてマイクロ波
出力設定値記憶部７ｄ′に記憶され、記憶された設定記
憶値Ａ1 とマイクロ波出力規定値記憶部７ｂ′に記憶さ
れていた規定記憶値ＡR とのマイクロ波出力差ＡX ＝Ａ
1 −ＡR をマイクロ波出力演算部７ｅ′により算出す
る。

【００３９】次回の点検時におけるフィラメント入力設
定値は、前回点検時と同じ設定値にすると共に、マイク
ロ波出力設定値Ａを前回点検時と同じ規定値ＡR から上
げて行き、マイクロ波出力の変化率が零になったと判定
されたときに、マイクロ波出力の変化率が零でないと判
定されているときに得られた最大のマイクロ波出力設定
値Ａ＝Ａ2 が記憶され、記憶された設定記憶値Ａ2 と規
定記憶値ＡR との差ＡX ＝Ａ2 −ＡR を算出する。

【００４０】上記のマイクロ波出力差ＡX を算出する
と、初期のマグネトロンでは、フィラメントが劣化して
いないので、そのときの設定記憶値Ａ0 が最大となり、
マイクロ波出力差ＡX は最大となる。また、点検時のマ
グネトロンでは、使用によるフィラメントが劣化してい
るので、Ａ0 ＞Ａ1 ＞Ａ2 となり、マイクロ波出力差Ａ
X は次第に小さくなり、最終的にこの差がなくなる。す
なわち、差がないということは、フィラメントが寿命で
あることを意味している。したがって、この差を算出す
れば、その差をフィラメントの寿命の余力と判定するこ
とができる。

【００４１】また、マイクロ波出力差ＡX とマグネトロ
ンの交換時期限界値ＡS との大小を比較することによ
り、ＡX の方が小さいとき、またＡX がＡS と等しいと
きには、マグネトロンを交換しなければならないことを
警報または表示させることができる。

【００４２】交換時期限界値ＡS は上記のマイクロ波出
力差ＡX に基づいて決定される。ところで、マグネトロ
ンの製造メーカでは、マグネトロンの使用条件に拘ら
ず、累積２０００時間のフィラメント点灯を以て交換す
ることを推奨しており、本発明では、マグネトロンの交
換時期を２０００時間以上に延長させる必要がある。そ
こで、ＡS の値の目安として２０００時間経過後のＡX
を算出するが、同じ種類のマグネトロンであっても、使
用条件例えばマイクロ波出力を大きくして使用する場合
と小さくして使用する場合とでは、フィラメントの劣化
度が異なるので、長時間経過後の同時期に算出した上記
のＡX に差が生じる。したがって、限界値ＡS は使用状
態が一番厳しい条件の上で予め実験を行ない、２０００
時間経過後のＡX よりも小さく、かつ好ましくは零に近
い値が設定される。ところが、零に近い値を設定した
り、また点検間隔が長すぎると、次回の点検までの稼動
中にマグネトロンが寿命切れになる虞があるので、限界
値ＡS の値に余裕を持たせるか、または点検間隔を短く
することにより、装置の稼動中に寿命切れになることが
回避される。この限界値ＡS は、マグネトロンの種類に
応じて変える必要がある。

【００４３】図４はフィラメント寿命診断回路７′でコ
ンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一例
を示すフローチャートである。

【００４４】図４に示したアルゴリズムの場合、まず初
期化処理が行われる。ここでは、マイクロ波出力規定値
ＡR をマイクロ波出力規定値記憶部７ｂ′にセットし、
マグネトロンの交換時期限界値Ａｓを交換時期設定部７
ｆ′にセットし、マイクロ波出力設定値記憶部７ｄ′に
記憶された設定記憶値Ａをリセットする（ステップ
１）。

【００４５】つぎに、予めマイクロ波出力規定値ＡR を
設定しておいたマイクロ波出力設定値Ａを少し上昇させ
るように、マイクロ波出力設定値変更部７ｃ′からマイ
クロ波出力設定器４に変更指令を出す（ステップ２）。

【００４６】つづいて、マイクロ波出力の変化率が零で
あるか否かをマイクロ波出力変化判定部７ａ′により判
定する（ステップ３）。

【００４７】その結果、マイクロ波出力の変化率が零で
ないと判定された場合、さらにマイクロ波出力設定値Ａ
を少し上昇させるように、再びマイクロ波出力設定値変
更部７ｃ′からマイクロ波出力設定器４に変更指令を出
し、マイクロ波出力の変化率が零でないと判定されてい
る間は、このような指令を出し続ける（ステップ２及び
ステップ３の繰り返し）。

【００４８】ステップ３において、マイクロ波出力の変
化率が零になったと判定されたときに、マイクロ波出力
の変化率が零でないと判定されているときに得られた最
大のマイクロ波出力設定値Ａが設定記憶値としてマイク
ロ波出力設定値記憶部７ｄ′に記憶される（ステップ
４）。

【００４９】設定記憶値Ａと、マイクロ波出力規定値記
憶部７ｂ′に記憶されていた規定記憶値ＡR とのマイク
ロ波出力差ＡX を算出するが、Ａ＞ＡR であるので、
（Ａ−ＡR ）の演算を行う（ステップ５）。

【００５０】算出値ＡX と交換時期限界値ＡS とを比較
する（ステップ６）。その結果、ＡX ≦ＡS の場合、マ
グネトロンの交換指示の警報または表示信号を出力し
（ステップ７）、またＡX ＞ＡS の場合、（ＡX −ＡS
）の表示信号を出力してもよい（ステップ８）。

【００５１】上記のステップ１からステップ５までの実
行により、フィラメントの寿命の判定を行うことができ
る。また、ステップ１〜ステップ５に続けて、さらにス
テップ６，ステップ７の実行により、マグネトロンの交
換指示の警報または表示を行うことができる。

【００５２】上記の第１の実施形態で用いたマイクロ波
出力状態検出器６は、マグネトロン１とアノード電源２
との間に設けてもよく、この場合、アノード電流、アノ
ード電圧またはアノード電力を直接検出し、その検出出
力から脈流分を取り出すように構成する。また、第２の
実施形態で用いたマイクロ波出力検出器６′は、マグネ
トロン１とアノード電源２との間に設けてもよく、この
場合、アノード電流またはアノード電力を直接検出する
ように構成する。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、請求項１及び２に記載し
た発明によれば、マグネトロンのフィラメント寿命、特
にフィラメント寿命に余力があるか否かを点検時に判定
することができるようになったので、この判定結果によ
りフィラメントが寿命に達するまでの点検段階でマグネ
トロンを交換することが可能となった。

【００５４】また、請求項３に記載した発明によれば、
フィラメントの寿命切れ寸前にマグネトロンを交換する
ことができるので、寿命までに充分に余力のあるマグネ
トロンを廃棄することがなくなり、しかもプラズマプロ
セスを常に安定に保った状態でウエハを処理することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマイクロ波発生装置の第１の実施
形態を示すブロック図である。

【図２】第１の実施形態のフィラメント寿命診断回路で
コンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一
例を示すフローチャートである。

【図３】本発明に係るマイクロ波発生装置の第２の実施
形態を示すブロック図である。

【図４】第２の実施形態のフィラメント寿命診断回路で
コンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一
例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ マグネトロン ２ アノード電源 ３ フィラメント電源 ４ マイクロ波出力設定器 ５ フィラメント入力設定器 ６ マイクロ波出力状態検出器 ６′ マイクロ波出力検出器 ７ フィラメント寿命診断回路

【手続補正書】

【提出日】平成９年４月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】請求項２に記載の発明は、マイクロ波の出
力を検出するマイクロ波出力検出器と、マイクロ波出力
検出器の出力から、マイクロ波出力の変化率が零である
か否かを判定するマイクロ波出力変化判定部と、任意の
マイクロ波出力値を規定値として記憶するマイクロ波出
力規定値記憶部と、マイクロ波出力設定器に設定された
マイクロ波出力設定値を上昇させるマイクロ波出力設定
値変更部と、規定値をマイクロ波出力設定器に設定し、
かつ予め定められたマイクロ波出力とフィラメント入力
との関係から、規定値に対応したフィラメント入力値を
フィラメント入力設定器に設定した状態で、マイクロ波
出力設定値をマイクロ波出力設定値変更部により上げて
行き、マイクロ波出力変化判定部によりマイクロ波出力
の変化率が零になったと判定されたときに、マイクロ波
出力の変化率が零でないと判定されているときに得られ
た最大のマイクロ波出力設定値を記憶するマイクロ波出
力設定値記憶部と、マイクロ波出力設定値記憶部に記憶
された設定記憶値とマイクロ波出力規定値記憶部に記憶
された規定記憶値とのマイクロ波出力差を算出するマイ
クロ波出力演算部とを有し、マイクロ波出力差をフィラ
メントの寿命の判断材料とするフィラメント寿命診断回
路とを設けたものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】図２に示したアルゴリズムの場合、まず初
期化処理が行われる。ここでは、フィラメント入力規定
値ＦＲをフィラメント入力設定器５及びフィラメント入
力規定値記憶部７ｂにセットし、マグネトロンの交換時
期限界値Ｆｓを交換時期設定部７ｆにセットし、フィラ
メント入力設定値記憶部７ｄに記憶された設定記憶値Ｆ
をリセットする（ステップ１）。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】フィラメント寿命診断回路７′は、マイク
ロ波出力検出器６′の出力を入力して、マイクロ波出力
の変化率が零であるか否かを判定するマイクロ波出力変
化判定部７ａ′と、任意のマイクロ波出力値を規定値と
して記憶するマイクロ波出力規定値記憶部７ｂ′と、マ
イクロ波出力設定器４に設定されたマイクロ波出力設定
値を上昇させるマイクロ波出力設定値変更部７ｃ′とを
有している。また、マイクロ波出力変化判定部７ａによ
りマイクロ波出力の変化率が零になったと判定されたと
きに、マイクロ波出力の変化率が零でないと判定されて
いるときに得られた最大のマイクロ波出力設定値を記憶
するマイクロ波出力設定値記憶部７ｄ′と、マイクロ波
出力設定値記憶部７ｄ′に記憶された設定記憶値とマイ
クロ波出力規定値記憶部７ｂ′に記憶された規定記憶値
とのマイクロ波出力差を算出するマイクロ波出力演算部
７ｅ′とを有している。さらに、マグネトロン１の交換
時期限界値を設定する交換時期設定部７ｆ′と、マイク
ロ波出力演算部７ｅ′による算出値と交換時期設定部７
ｆ′に設定された交換時期限界値とを比較する比較部７
ｇと、比較部７ｇの結果に基づいてマグネトロン１の交
換指示の警報または表示を行う警報表示部７ｈとを有し
ている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松野 大輔 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内 (72)発明者 笠井 善信 大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会 社ダイヘン内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波を発生させるマグネトロン
   と、前記マグネトロンのフィラメントとアノードとの間
   に電力を供給するアノード電源と、前記マグネトロンの
   フィラメントに電力を供給するフィラメント電源と、前
   記フィラメントとアノードとの間に流れるアノード電流
   により所望のマイクロ波出力を得るためのマイクロ波出
   力設定器とを具備したマイクロ波発生装置において、 前記フィラメント電源の出力により所望のフィラメント
   入力を得るためのフィラメント入力設定器と、 マイクロ波の出力状態を検出するマイクロ波出力状態検
   出器と、 前記マイクロ波出力状態検出器の出力から、マイクロ波
   出力が安定状態であるか否かを判定するマイクロ波出力
   状態判定部と、 予め定められたマイクロ波出力とフィラメント入力との
   関係から、任意のマイクロ波出力値に対応したフィラメ
   ント入力値を規定値として記憶するフィラメント入力規
   定値記憶部と、 前記フィラメント入力設定器に設定されたフィラメント
   入力設定値を低下させるフィラメント入力設定値変更部
   と、 前記規定値をフィラメント入力設定器に設定し、かつ前
   記規定値を選定したときのマイクロ波出力値をマイクロ
   波出力設定器に設定した状態で、前記フィラメント入力
   設定値をフィラメント入力設定値変更部により下げて行
   き、前記マイクロ波出力状態判定部によりマイクロ波出
   力が不安定状態になったと判定されたときに、マイクロ
   波出力が安定状態であると判定されているときに得られ
   た最小の前記フィラメント入力設定値を記憶するフィラ
   メント入力設定値記憶部と、 前記フィラメント入力設定値記憶部に記憶された設定記
   憶値と前記フィラメント入力規定値記憶部に記憶された
   規定記憶値とのフィラメント入力差を算出するフィラメ
   ント入力演算部とを有し、前記フィラメント入力差をフ
   ィラメントの寿命の判断材料とするフィラメント寿命診
   断回路とを設けたマイクロ波発生装置。
2. 【請求項２】 マイクロ波を発生させるマグネトロン
   と、前記マグネトロンのフィラメントとアノードとの間
   に電力を供給するアノード電源と、前記マグネトロンの
   フィラメントに電力を供給するフィラメント電源と、前
   記フィラメントとアノードとの間に流れるアノード電流
   により所望のマイクロ波出力を得るためのマイクロ波出
   力設定器とを具備したマイクロ波発生装置において、 前記フィラメント電源の出力により所望のフィラメント
   入力を得るためのフィラメント入力設定器と、 マイクロ波の出力を検出するマイクロ波出力検出器と、 前記マイクロ波出力検出器の出力から、マイクロ波出力
   の変化率が零であるか否かを判定するマイクロ波出力変
   化判定部と、 任意のマイクロ波出力値を規定値として記憶するマイク
   ロ波出力規定値記憶部と、 前記マイクロ波出力設定器に設定されたマイクロ波出力
   設定値を上昇させるフィラメント入力設定値変更部と、 前記規定値をマイクロ波出力設定器に設定し、かつ予め
   定められたマイクロ波出力とフィラメント入力との関係
   から、前記規定値に対応したフィラメント入力値をフィ
   ラメント入力設定器に設定した状態で、前記マイクロ波
   出力設定値をマイクロ波出力設定値変更部により上げて
   行き、前記マイクロ波出力変化判定部によりマイクロ波
   出力の変化率が零になったと判定されたときに、マイク
   ロ波出力の変化率が零でないと判定されているときに得
   られた最大の前記マイクロ波出力設定値を記憶するマイ
   クロ波出力設定値記憶部と、 前記マイクロ波出力設定値記憶部に記憶された設定記憶
   値と前記マイクロ波出力規定値記憶部に記憶された規定
   記憶値とのマイクロ波出力差を算出するマイクロ波出力
   演算部とを有し、前記マイクロ波出力差をフィラメント
   の寿命の判断材料とするフィラメント寿命診断回路とを
   設けたマイクロ波発生装置。
3. 【請求項３】 前記フィラメント寿命診断回路は、予め
   定めたマグネトロンの交換時期限界値を設定する交換時
   期設定部と、 前記演算部による算出値と交換時期設定部に設定された
   限界値とを比較する比較部と、 前記算出値が限界値と等しいとき及び前記算出値が限界
   値より小さいときに、マグネトロンの交換指示を行う警
   報表示部とをさらに備えた請求項１または２に記載のマ
   イクロ波発生装置。