JPH03264669A

JPH03264669A - ガス処理装置

Info

Publication number: JPH03264669A
Application number: JP7668090A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Sugawara; 良市菅原; Yoshihiro Kobayashi; 小林　喜広; Nobuhiro Kojima; 小島　信博
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-01-12
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1991-11-25
Anticipated expiration: 2015-03-13
Also published as: JP3017766B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、被処理ガスをイオン化して、そのイオンを金
属組織中に注入し、封じ込めて貯蔵するガス処理装置に
関する。

（従来の技術）従来より、処理施設等から排出される有害物質等を含む
ガスを貯蔵する方法として、高圧ボンベ貯蔵法、ゼオラ
イト吸着法、イオン注入法による固定化法等がある。

これらのうち、イオン注入法は常温、低圧で処分操作が
できるだけでなく、経済性や安定性でも他の方法に比べ
て優れている。

以下、従来のイオン注入法によるガス処理装置について
説明する。このガス処理装置は、第８図に示すように、
円筒状のイオン注入電極１、上蓋２、底蓋３により密閉
構造の容器４が形成されている。イオン注入電極１は、
絶縁リング］、５ａ、　１５ｂ＝３− ４− によって」二蓋２、底蓋３と絶縁されている。容器４内
の中心部には上方に沿って円筒状のスパッタ電極５がイ
オン注入電極１と近接状態で対向配置されており、スパ
ッタ電極５は、ハーメチックシル等の絶縁部材６により
、上蓋２に絶縁状態で支持されている。

上蓋２には、ガスを導入するための吸気管７と容器４内
のガスを排気するための排気管８がシールド状態で配設
されており、真空ポンプ等（不図示）による排気によっ
て容器４内は一定の低圧力に保たれる。

イオン注入電極］−にはイオン注入電極９が接続され、
スパッタ電極５にはスパッタ電源１０が接続さており、
イオン注入処理を行うのに必要な放電電圧が印加される
。

また、容器４の周囲には放電による温度上昇を防止する
ために、冷却水が配管１１ａ、　ｌｌｂを通して循環さ
れる。

次に、前記した装置によるガス貯蔵処理手順について説
明する。

前記したガス処理装置では、密閉された容器４内のガス
圧力と、イオン注入電極１とスパッタ電極５とに印加さ
れる電圧が適当な条件を満たす場合には、容器４内で放
電が発生することが知られている。この放電によりガス
は電離し、イオン状態となって放電プラズマが形成され
る。

そして、例えば、ガス圧力を１０”−１−１０−”　Ｔ
ｏｒｒに設定し、イオン注入電極９とスパッタ電源１０
より、それぞれイオン注入電極１にＩＫＶ以下の負電圧
、スパッタ電極５にＩＫＶ以以上の負の高電圧を連続的
に印加する。これにより、容器４内でガスのグロー放電
が発生してガスの電離が行われ、ガスイオン１２が生成
される（第９図（ａ）、　（ｂ）参照）。

ガスイオン１２は、相対的に強いスパッタ電極５の表面
に衝突してスパッタリングが生じる。その結果、叩き出
されたスパッタリング金属１４が対向するイオン注入電
極１の内周面へ積層して堆積層１３を形成する（第８図
、第９図（ａ）、　（ｂ）参照）。

また、この時に、一部のガスイオン１２は、イオン注入
電極上の電界の方に直接加速されて堆積層１３に打ち込
まれ注入される（第９図（ｂ）参照）。以後、同様に堆
積層１３の累積を行いながら堆積層１３内にガスを連続
的に注入して固定化処理する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、前記したガスの固定化処理を長期間連続して
行うには、安定なグロー放電状態を維持する必要がある
。

しかしながら、第１０図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）に
示したようにガスの注入運転中に、スパッタ電極５がら
の不純物ガス蒸気の噴出（第１０図（ａ））、イオン注
入電極１及びスパッタ電極５の表面における突起の形成
（第１０図（ｂ））、ガス圧制御系等への外乱の影響に
よるガス圧変動（第１０図（Ｃ））が発生すると、放電
状態はグロー放電からアーク放電に容易に転移してしま
う。

アーク放電状態になると、第１１図に示した放電電流−
電圧特性から明らかなように、短絡的な大電流が局所的
に流れることによって、ガスイオンのスパッタリング効
果を利用したガスの注入処理は不可能状態となる。また
、このアーク放電状態が長時間続くと、イオン注入電極
１及びスパッタ電極５の溶融破損や電源の過負荷破損に
つながる。

このため、従来のガス処理運転においては、このような
事態に備えて常時運転員が放電状態を監視する必要があ
った。

また、従来は、グロー放電からアーク放電への転移によ
って流れる異常電流と、装置の故障（蒸着金属剥離短絡
、冷却水漏水による短絡、高電圧部絶縁劣化による短絡
）等によって流れる異常電流との判別ができなかった。

よって、異常電流が流れた全ての場合において電源をオ
フにすることにより、ガス処理運転を停止させて放電を
消して、その後再びガス圧力条件、電圧条件をグロー放
電状態になるよう設定し、マニュアル操作によって再立
ち上げを行う操作を行うことで対応していた。

そのため、効率的な運転を行うことができながった。

本発明は上記した課題を解決する目的でなされ、アーク
放電が発生した場合や、装置故障が発生した場合でもそ
れを正確に検出して迅速に対処でき７−− るガス処理装置を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）前記した課題を解決するために第１の本発明は、イオン
注入電極とスパッタ電極とを近接状態で対向配置し、前
記イオン注入電極とスパッタ電極間に被処理ガスを導入
してグロー放電を生じさせ、このグロー放電によって生
成されたガスイオンを電界加速し、前記スパッタ電極に
衝突させてスパッタリング効果を起こさせ、そのスパッ
タリング効果によって生じるスパッタ金属の堆積層を前
記イオン注入電極上に形成すると共に、前記ガスイオン
を前記スパッタ金属の堆積層内に注入して封じ込めるガ
ス処理装置において、前記イオン注入電極とスパッタ電
極間で発生される放電中の光量を測定する光量測定手段
と、該光量測定手段による測定結果に基づいてグロー放
電か又はアーク放電かを判定する判定手段とを有するこ
とを特徴とする。

また、第２の本発明は、イオン注入電極とスパッタ電極
とを近接状態で対向配置し、前記イオン注入電極とスパ
ッタ電極間に被処理ガスを導入してグロー放電を生じさ
せ、このグロー放電によって生成されたガスイオンを電
界加速し、前記スパッタ電極に衝突させてスパッタリン
グ効果を起こさせ、このスパッタリング効果によって生
じるスパッタ金属の堆積層を前記イオン注入電極上に形
成すると共に、前記ガスイオンを前記スパッタ金属の堆
積層内に注入して封じ込めるガス処理装置において、前
記イオン注入電極とスパッタ電極にそれぞれ流れる放電
電流の大きさを測定する放電電流測定手段と、該放電電
流測定手段からの入力情報に基づいて通常のグロー放電
以外の異常放電電流の単位設定時間中の発生頻度を検出
して、アーク放電の発生か又は装置故障の発生かを判定
する判定手段とを有することを特徴とする。

また、第３の本発明は、イオン注入電極とスパッタ電極
とを近接状態で対向配置し、前記イオン注入電極間に被
処理ガスを導入して、クロー放電を生じさせこのグロー
放電によって生成されたガ０スイオンを電界加速し、前記スパッタリング効果を起さ
せ、そのスパッタリング効果によって生じるスパッタ金
属の堆積層を前記イオン電極上に形成するとともに、前
記ガスイオンを前記スパッタ金属の堆積層内に注入して
封じ込めるガス処理装置において、前記イオン注入電極
とスパッタ電極にそれぞれ流れる放電電流の大きさを測
定する放電電流測定手段と、前記イオン注入電極とスパ
ッタ電極間で発生される放電中の光量を測定する光量測
定手段に基づいて、両方からの信号を演算することによ
り、アーク放電の発生か又は装置故障の発生かを短時間
に判定する判定手段を有することを特徴とする。

（作　用）第１の本発明によれば、運転時のグロー放電からアーク
放電に転移すると、その光量が急激に増加（５０〜１０
０倍程度）することにより、この時の光量変化を検出す
ることによって、グロー放電かアーク放電かを容易に判
定することができる。

また、第２の本発明によれば、通常のグロー放電による
運転中にアーク放電または装置故障が発生した場合、ア
ーク放電時の異常電流は最悪の状態でも数十秒間に１回
の割合で起き、装置故障時の異常電流は最大１００ｍ５
ｅｃの繰り返しで起きるので、その時に流れる異常電流
の単位設定時間中の発生頻度を検出することによって、
アーク放電か装置故障による異常電流かを容易に判定す
ることができる。

また、第３の本発明によれば１通常のグロー放電中にア
ーク放電または、装置故障が発生した場合、第１の発明
による光量変化を検出し、また第２の発明による異常電
流を検出することで光量変化と異常電流発生が同時に起
ればアーク放電と判定し光量変化（光量増加５０〜１０
０倍）がなく、異常電流のみ検出した場合、装置故障と
判定することで短時間でアーク放電か装置異常かを容易
に判定することが出来る。

（実施例）以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。尚、従来例と同一部分には同一符号１− ２を付して重複した部分の説明は省略する。

第１図は、第１の本発明に係るガス処理装置を示す構成
図である。この図に示すように、イオン注入電極１とイ
オン注入電源９間及びスパッタ電極５とスパッタ電源１
０間には、それぞれ保護抵抗２０ａ、　２０ｂと放電電
流モニター回路２１ａ、　２１ｂが接続され、また、放
電電流モニター回路２１ａ、　２１ｂには、異常放電判
定回路２２が接続されている。放電電流モニター回路２
１ａ、　２１ｂは、それぞれ電源遮断スイッチ２３ａ、
　２３ｂ、タイマ２４ａ、　２４ｂ、及び受光素子とし
てフォトダイオード２５ａ、　２５ｂを備えている。

吸気管７には、ガスの圧力状態を監視する圧力計２６と
、ガス供給タンク２７から容器４内に供給されるガスの
流量を制御する自動導入弁２８が接続されている。また
、排気管８には、容器４内から排気されるガスの流量を
制御する自動排気弁２９と排気ポンプ３０が接続されて
おり、排気ポンプ３０で排気されたガスは排気ガス滞留
タンク３１に一旦滞留され、供給側戻し配管３２、戻し
弁３３を介して再びガス供給タンク２７に戻される。

異常放電判定回路２２、圧力計２６からの出力信号は圧
力制御器３４に入力され、この入力信号に基づいて圧力
制御器３４は、自動導入弁２８、自動排気弁２９、排気
ポンプ３０の動作を制御し、一定圧力条件のもとて連続
的なガスの注入処理が行えるようにしている。

また、上蓋２に配設された吸気管７の先端部には、光フ
アイバケーブル３５の一端側に取付けられた集光レンズ
３６が配設されており（第２図参照）、光フアイバケー
ブル３５の他端側は、放電電流モニター回路２１ａ、　
２１ｂのフォトダイオード２５ａ、　２５ｂに接続され
ている。

このように、本例では集光レンズ３６、光フアイバケー
ブル３５、フォトダイオード２５ａ、　２５ｂによって
光量測定手段が構成されている。

尚、光フアイバケーブル３５は、シールド状態で吸気管
７内に挿入されているので、この部分からガスが洩れる
ことはなく、また、集光レンズ３６は、容器４内に供給
されるガスの流路を妨げないように配設されている。

４− 次に、前記した第１の本発明に係るガス処理装置の動作
について説明する。

通常のガス注入運転時は、圧力制御器３４で自動導入弁
２８を制御して被処理ガスの圧力を例えば０、ＩＴｏｒ
ｒ程度に調整し、また、イオン注入電極１に例えば−１
５０ｖ以上、スパッタ電極５に例えば−１，５ＫＶ以上
の電圧を、それぞれイオン注入電源９、スパッタ電源１
０より印加してグロー放電を発生させ、その状態を維持
する。この時、自動排気弁２９は閉じたままの状態にな
っており、また、自動導入弁２８は圧力制御器３４から
の指令に基づいて開度調整され、注入処理された分のガ
スが連続的に補給される。

そして、定常的なグロー放電によるガス注入運転中に、
放電状態がグロー放電からアーク放電に転移した場合、
その発光量が急激に増加する（５０〜１００倍程度）、
、即ち、グロー放電からアーク放電への転移は、その時
の発光光量の急激な増加によって判別することができる
。

容器４内で放電によって放射される光の一部は、集光レ
ンズ３６で集光され光フアイバケーブル３５を介して、
放電電流モニター回路２１ａ、　２１ｂ内のフォトダイ
オード２５ａ、　２５ｂに受光される。そして、グロー
放電からアーク放電へ転移した時に発光光量が急激に増
加すると、それに応じてフォトダイオード２５ａ、　２
５ｂへの受光光量が増加するので、フォトダイオード２
５ａ、　２５ｂから異常放電判定回路２２に入力される
出力電流も増加する。異常放電判定回路２２は、その時
に入力電流が急激に増加することによって、グロー放電
からアーク放電に転移したと判定する。

そして、この時、圧力制御器３４は、異常放電判定回路
２２からの入力信号により、排気ポンプ３０を起動し自
動排気弁２９を開いてガスを排気するように指令を出す
。また、この時、圧力制御器３４は、圧力計２６からの
入力情報により容器４内の圧力上昇を検知すると、自動
導入弁２８を閉じてガスの供給を停止するように指令を
出す。

前記した操作によって、放電状態がアーク放電からグロ
ー放電に戻ると、自動排気弁２９を閉じて１５− ６− 排気ポンプ３０を停止させる。これにより、グロー放電
によるガスの注入処理が再開され、グロー放電が消えな
いよう自動導入弁２８を開いてガスを導入し、ガスの圧
力を調整して定常運転に復帰させる。

また、前記したガスの排気操作を一定時間行ってもアー
ク放電状態が継続する場合には、放電電流モニター回路
２１ａ、　：Ｈｂ内の電流遮断スイッチ２３ａ、　２３
ｂを作動させて、ガス注入運転を一時的に中断する。そ
して、その後、条件設定を行いグロー放電発生維持状態
に復帰させて運転を開始する。

尚、アーク放電状態の継続時間の測定及び電源遮断スイ
ッチ２３ａ、　２３ｂの作動時間の設定は、放電電流モ
ニター回路２１ａ、　２１ｂのタイ？２４ａ、　２４ｂ
によって行われる。

また、前記したアーク放電発生時において、注入処理さ
れずに排気されたガスは自動排気弁２９、排気ポンプ３
０を通して排気ガス滞留タンク３１に一時的に滞留され
、適時、供給戻し配管３２、戻し弁３３を経由して再び
注入処理されるので、ガスが大気放出されることはなく
安全に処理される。

このように、本発明では放電の光量によってアーク放電
を検出することにより、イオン注入電源９、スパッタ電
源１０に、アーク放電時の異常放電電流を検出するため
の固定抵抗器を直列に接続する必要がない。よって、イ
オン注入電源９、スパッタ電源１０の出力インピーダン
スを上げずにすむので、−度に大きな放電電流を流すこ
とができ、短時間のアーク放電でアーク洗浄ができる。

また、放電状態を高絶縁物である光ファイバで伝送する
ため、高電圧に対する安全性と耐ノズル性の向上を図る
ことができ、更に、吸気管７に集光レンズ３６、光フア
イバケーブル３５を配設することにより、容器４内のア
ーク放電の影響によるその受光面の汚れを少なくできる
。

第３図は、第１の発明の他の実施例に係るガス処理装置
の要部を示す断面図である。

本例では、上蓋２の複数本（図では３本）の吸気管７，
７ａ、７ｂがシールド状態で配設されており、各吸気管
７　、７ａ、　７ｂの先端部には、前記同様光フ１７− ８ァイバケーブル３５．３５ａ、　３５ｂの一端側に取付
けられた集光レンズ３６．３６ａ、　３６ｂが配設され
ている。

また、光フアイバケーブル３５．３５ａ、　３５ｂの他
端側は、前記同様放電電流モニター回路２１ａ、　２１
ｂのフォトダイオード２５ａ、　２５ｂに接続されてい
る。本例も前記同様、容器４内で放電によって放射され
る光を集光レンズ３６．３６ａ、　３６ｂ、光フアイバ
ケーブル３５．３５ａ、　３５ｂを介してフォトダイオ
ード２５ａ。

２５ｂで受光する。そして、フォトダイオード２５ａ。

２５ｂからの出力は、加算時のアナログ信号処理か、或
いはロジック変化した後のＯＲ回路のようなデジタル信
号処理が施されて異常放電判定回路２２に入力される。

他の構成及び動作は、前記実施例と同様である。

第４図は、第２の発明に係るガス処理装置を示す構成図
である。この図に示すように、イオン注入電極１とイオ
ン注入電源９間及びスパッタ電極５とスパッタ電源１０
間には、それぞれ保護抵抗２０ａ、　２０ｂと放電電流
モニター回路２１ａ、　２１ｂが接続され、また、放電
電流モニター回路２１ａ、　２１ｂには、異常放電判定
回路２２が接続されている。また、放電電流モニター回
路２１ａ、　２１ｂは、それぞれ電源遮断スイッチ２３
ａ、　２３ｂ、タイマ２４ａ、　２４ｂ、及び電流計３
７ａ、　３７ｂを備えている。異常放電判定回路２２は
、ＯＲ（論理和）回路３８、パルス発生回路３９、計測
タイマ４０、プリセットカウンタ４１が備えられており
、計測タイマ４０にはリセット押釦スイッチ４２が接続
されている。

異常放電判定回路２２、圧力計２６からの出力信号は圧
力制御器３４に入力され、この入力信号に基づいて圧力
制御器３４は、自動導入弁２８、自動排気弁９− ２０− ２９、排気ポンプ３０の動作を制御し、一定圧力条件の
もとて連続的なガスの注入処理が行えるようにしている
。

次に、前記した第２の本発明に係るガス処理装置の動作
について説明する。

通常のガス注入運転時は、圧力制御器３４で自動尋人弁
２８を制御して被処理ガスの圧力を例えば０．１Ｔｏｒ
ｒ程度に調整し、また、イオン注入電極１に例えば−１
５０ｖ以上、スパッタ電極５に例えば１．５ＫＶ以上の
電圧を、それぞれイオン注入電極９、スパッタ電源１０
より印加してグロー放電を発生させ、その状態を維持す
る。この時、自動排気弁２９は閉じたままの状態になっ
ており、また、自動導入弁２８は圧力制御器３４からの
指令に基づいて開度調整され、注入処理された分のガス
が連続的に補給される。

そして、定常的なグロー放電によるガス注入運転中に、
放電状態がグロー放電からアーク放電に転移した場合、
または、装置の故障等による異常が発生した場合には、
放電電流が急激に増加する。

この時の異常電流値は、放電電流モニター回路２１ａ、
　２１ｂの各電流計３７ａ、　３７ｂからパルス信号化
されて異常放電判定回路２２のＯＲ回路３８に入力され
る。そして、ＯＲ回路３８で異常電流パルス信号のＯＲ
をとりパルス発生回路３９ヘトリガパルスを与える。パ
ルス発生回路３９は、圧力制御器３４へ出力するパルス
（パルス幅は例えば１５ｅｃ）と、放電電流モニター回
路２１ａ、　２１ｂの電源遮断スイッチ２３ａ。

２３ｂへ出力するパルス（パルス幅は例えば１００ｍ５
ｅｃ）をつくる。

そして、圧力制御器３４は、パルス発生回路３９から入
力されるパルス信号により、自動導入弁２８を全閉して
ガスの供給を停止させると共に、排気ポンプ３０を起動
し、自動排気弁２９を開いて容器４内のガスを排気させ
る。即ち、容器４内の圧力を下げてアーク放電をしにく
くする。また、電源遮断スイッチ２３ａ、　２３ｂは、
パルス発生回路３９から入力されるパルス信号によって
作動し、イオン注入電源１、スパッタ電極５への電極印
加を一時的（例えば１００ｍ５ｅｃ）に中断する。

２２− このように、自動導入弁２８を閉にし、自動排気弁２９
を開にして容器４内を放電維持ガス圧以下にすると共に
、電源遮断スイッチ２３ａ、　２３ｂの動作によって、
イオン注入電極１、スパッタ電極５への電極印加を中断
することによって、アーク放電は消弧される。そして、
その後、条件設定を行いグロー放電発生維持状態に復帰
させて運転を再開する。

ところで、装置の故障（蒸着金属剥離短絡、冷却水漏水
による短絡、高電圧部絶縁劣化による短絡等）によって
異常電流が流れ、この異常電流が異常放電判別回路２２
に入力された場合には、前記した動作を行ってもグロー
放電発生維持状態には復帰せず、再び異常電流が流れる
。以下、装置の故障等によって異常電流が流れ、この異
常電流が異常放電判別回路２２に入力される場合の動作
を、第５図、第６図を参照して説明する。

装置の故障等によって放電電流モニター回路２１ａ　、
　２１ｂから入力される異常電流値パルス信号は、ＯＲ
回路３８を経由してパルス発生回路３９でパルスに整形
され、このパルス信号はそれぞれ電流遮断スイッチ２３
ａ、　２３ｂ、圧力制御器３４へ出力される。

また、パルス発生回路３９からのパルス信号は、プリセ
ットカウンタ４１にもプリセットカウンタ人力すとして
入力される。プリセットカウンタ４１は、プリセットカ
ウンタ人力すに応じてカウント値を１つづつ増す。第６
図のタイムチャートでは、プリセットカウンタ人力すは
、通常アーク放電時と装置異常時における入カバターン
の一例が示されている。即ち、この図に示すように、通
常アーク放電時の異常電流は最悪状態の場合でも数十秒
間に１回の割で起きるが、システム異常時の異常電流は
最大１００ｍ５ｅｃの繰り返しで起きるので、単位時間
当たりの異常電流の回数を計測すれば、アーク放電か装
置異常による異常電流かを識別することができる。

そして、プリセットカウンタ４１は、計測タイマ４０に
より周期的（設定時間Ｔ毎）に計測タイマパルス（プリ
セットカウンタリセットパルス）ａを出力し、プリセッ
トカウンタ４１のプリセットカラ＝２３− ２４ンタ入力のカウント値をリセットする。プリセットカウ
ンタ４１には予め、例えばＯ〜９９９の間で任意の設定
回数値（セットデータ）が入力されており、プリセット
カウンタ４１は、計測タイマパルスａのインターバル間
（設定時間Ｔ毎）にプリセットカウンタ人力すのカウン
タ値と、前記設定回数値が等しくなった時に、電源遮断
スイッチ２３ａ。

２３ｂヘブリセツトカウンタ出力Ｃを出す。電源遮断ス
イッチ２３ａ、　２３ｂは、プリセットカウンタ４１か
ら入力されるプリセットカウンタ出力Ｃによって作動し
、イオン注入電極１、スパッタ電極５への電圧印加を中
断する。

そして、装置の故障等が修復されて異常電流が流れなく
なると、リセット押釦スイッチ４２をオンにしてリセッ
ト信号ｄをプリセットカウンタ４１に出力することによ
り、電源遮断スイッチ２３ａ　、　２３ｂに出力されて
いるプリセットカウンタ出力Ｃをリセットする。そして
、その後、条件設定を行いグロー放電発生維持状態に復
帰させて運転を再開する。

次に第７図は、第３の発明に係るガス処理装置を示す構
成図である。この第７図においては、第１、第４図と同
一部分には同一符号を付している。

この図に示すように、イオン注入電極１とイオン注入電
源９間及びスパッタ電極５とスパッタ電源１０間にはそ
れぞれ保護抵抗２０ａ、　２０ｂと放電電流モニター回
路２１ａ、　２１ｂが接続されまた、放電電流モニター
回路２１ａ、　２１ｂには異常判定回路２２が接続され
ている。また第１の発明に係る光フアイバケーブルによ
って放電部光量を計測しうるフ第１〜ダイオード２５ａ
が異常判定回路２２に取り付けである。

また異常判定回路２２内にはＯＲ（論理和）回路３８゜
４９、ＡＮＤ　（論理積）回路４４，４６、タイミング
回路４３、パルス発生回路４７、ホールド回路４８、イ
ンバータ回路４５が備えられており、ホールド回路４８
にはリセット押釦スイッチ４２が接続されている。

吸気管７には、ガスの圧力状態を監視する圧力計２６と
、ガス供給タンク２７から容器４内に供給されるガスの
流量を制御する自動導入弁２８が接続されている。また
、排気管８には、容器４内から排６気されるガスの流量を制御する自動排気弁２９と排気ポ
ンプ３０が接続されており、排気ポンプ３０で排気され
たガスは排気ガス滞留タンク３１に一旦滞留され、供給
側戻し配管３２、戻し弁３３を介して再びガス供給タン
ク２７に戻される。

次に、前記した第３の本発明に係るガス処理装置の動作
について説明する。

通常のガス注入運転時には、圧力制御器３４で自動導入
弁２８を制御して被処理ガスの圧力を例えば０　、１　
Ｔｏｒｒ程度に調整し、また、イオン注入電極１に例え
ば−１５０ｖ以上、スパッタ電極５に例えば−１，５Ｋ
Ｖ以上の電圧を、それぞれイオン注入電源９、スパッタ
電源１０より印加してグロー放電を発生させ、その状態
を維持する。この時、自動排気弁２９は閉じたままの状
態になっており、また、自動導入弁２８は圧力制御器３
４からの指令に基づいて開度調整され、注入処理された
分のガスが連続的に補給される。

そして、定常的なグロー放電によるガス注入運転中に、
放電状態がグロー放電からアーク放電に転移した場合に
は、放電電流が急激に増加する。

この時の異常電流値は、放電電流モニター回路２１ａ、
　２１ｂの各電流計３７ａ、　３７ｂからパルス信号化
されて異常放電判定回路２２のＯＲ回路３８に入力され
る。そして、ＯＲ回路３８で異常電流パルス信号のＯＲ
をとりＡＮＤ回路４４．４６へ送られる。

また吸気管７の先端部に取り付けられた光フアイバケー
ブル３５の一端側に取付けられた集光レンズ３６が配置
されており、光フアイバケーブル３５の他端側は、異常
放電判定回路２２のフォトダイオード２５ａに接続され
ている。

このように、本例では集光レンズ３６、光フアイバケー
ブル３５、フォトダイオード２５ａによって光量測定手
段も構成されている。

７− 次に、前記した第３の発明に係るガス処理装置の動作に
ついて説明する。定常的なグロー放電によるガス注入運
転中に、放電状態がグロー放電からアーク放電に転移し
た場合、または、装置の故障等による異状が発生した場
合には、放電電流が急激に増加する。この時の異常電流
値は、放電電流モニター回路２１ａ　、　２１ｂの各電
流計３７ａ，　３７ｂからパルス信号化されて異常放電
判定回路のＯＲ回路３８に入力される。この時異常電流
の起因がグロー放電への転移によるものとすると容器４
内で放電によって放射される発光量がグロー放電からの
アーク放電に転移した場合、その発光量が急激に増加し
く５０〜１００倍程度）その時の発光光量の急激な増加
によってグロー放電からアーク放電への転移を判別する
ことが出来る。

容器４内で放電によって放射される光の一部は、集光レ
ンズ３６で集光され光フアイバケーブル３５を介して、
異常放電判別回路２２内のフォトダイオード２５ａに受
光される。そして、グロー放電からアーク放電へ転移し
た時に発光光量が急激に増加すると、それに応じてフォ
トダイオード２５ａへの受光光量が増加するので、　フ
ォトダイオード２５ａから波形整形回路４３に入力され
る波形整形回路４３では、フォトダイオード２５ａから
の信号をデジタルレベル電圧に変換しＡＮＤ回路４４へ
伝送する。ここで前記した各電流計３７ａ，　３７ｂか
らパルス信号化されて異状放電判定回路２２のＯＲ回路
３８を経てＡＮＤ回路４４で先のフォトダイオード２５
ａから波形整形回路４３でデジタル信号化されたものと
の論理積をとる。この時アーク放電時であるので光信号
がｒｒ　Ｉ　Ｉ＋、異常電流信号が１”でＡＮＤ回路４
４の出力が“１”となり圧力制御器３４とＡＮＤ回路４
６ヘデジタル信号が送られる。

そして、圧力制御器３４は、ＡＮＤ回路４４から入力さ
れるパルス信号により、自動導入弁２８を全閉してガス
の供給を停止させると共に、排気ポンプ３０を起動し、
自動排気弁２９を開いて容器４内のガスを排気させる。

即ち、容器４内の圧力を下げてアーク放電をしにくくす
る。また、電源遮断スイッチ２３ａ，　２３ｂは、ＯＲ
回路３８の出力信号で駆動される。パルス発生回路４７
からのパルス信号（１００ｍｓｅｃ）がＯＲ回路４９を
経て作動し、イオン注入電極１、スパッタ電極５への電
圧印加を一時的（例えば１００ｍ５ｅｃ）に中断する。

このように、自動導入弁２８を閉にし、自動排気弁２９
を開にして容器４内を放電維持ガス圧以下にすると共に
、電源遮断スイッチ２３ａ　、　２３ｂの動作によって
、イオン注入電源１、スパッタ電極５への電極印加を中
断することによって、アーク放電は消弧される。そして
、その後、条件設定を行いグロー放電発生維持状態に復
帰させて運転を再開する。

ところで、装置の故障（蒸着金属剥離短絡、冷却水漏水
による短絡、高電圧部絶縁劣化による短絡等）によって
異常電流が流れ、この異常電流が異常放電判別回路２２
に入力された場合には、前記した動作を行ってもグロー
放電発生維持状態には復帰せず、再び異常電流が流れる
。

しかし、この時容器４で放射される光の変化は増加方向
でないので波形整形回路４３の出力も′Ｏ″′である。

従ってＡＮＤ回路４４の出力も“０”で反転回路４５の
出力が“１”となりＯＲ回路３８出力ＩＩ　Ｉ　Ｉ＋と
のＡＮＤ回路４６で論理積をとると出力は１”となりホ
ールド回路４８が駆動され出力″１”がＯＲ回路４９へ
出力されつづける。ＯＲ回路４９はイオン注入電極１、
スパッタ電極５への電圧印加を連続的に中断する。

そして、装置の故障等が修復されて、異常電流が流れな
くなると、リセット押釦スイッチ４２をオンしてリセッ
ト信号をホールド回路４８へ送りホールド状態を解除し
復帰する。そしてその後、条件設定を行いグロー放電発
生維持状態に復帰させて運転を再開する。

〔発明の効果〕

以上、実施例に基づいて具体的に説明したように第１の
本発明によれば、ガスの注入運転中グロー放電状態から
アーク放電状態に移転した場合、その時の放電光量の増
加を検出することによって、アーク放電の発生を容易に
且つ正確に検知することができるので、ガスの供給、排
出の制御による１− ２− アーク放電状態から脱却や、電源遮断による運転停止の
処理を迅速に行うことができ、安全性及び信頼性の高い
ガス処理装置を提供することができる。

また、第２の発明によれば、ガスの注入運転中にグロー
放電状態からアーク放電状態に転移した場合、または、
装置の故障等による異常が発生した場合、その時に流れ
る異常電流の単位設定時間中の発生頻度を検出すること
によって、アーク放電の発生か装置故障の発生かを容易
に且つ正確に判定することができるので、ガスの供給、
排出の制御によるアーク放電状態からの脱却や、電源遮
断による運転停止の処置を迅速に行うことができ、安全
性及び信頼性の高いガス処理装置を提供することができ
る。

また、第３の発明によればガスの注入運転中にグロー放
電状態からアーク放電状態に転移した場合、または、装
置の故障等による異常が発生した場合、その時に流れる
異常電流の信号と容器内光量変化信号の論理積をとるこ
とにより、異常電流発生毎に異常電流がアーク放電によ
るものか、または、装置故障による発生かを容易に且つ
正確、短時間に判定することができるので、ガス供給、
排出の制御によるアーク状態からの脱却や、電源遮断に
よる運転停止の処理を迅速に行うことが出来、安全性及
び信頼性の高いガス処理装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の本発明に係るガス処理装置を示す構成
図、第２図は、その要部を示す断面図、第３図は、第１
の本発明の他の実施例に係るガス処理装置の要部を示す
断面図、第４図は、第２の本発明に係るガス処理装置を
示す構成図、第５図は、同ガス処理装置の異常放電判別
回路を示すブロック図、第６図は、異常放電判別回路の
動作を示すタイムチャート、第７図は、第３の本発明に
係るガス処理装置を示す構成図、第８図は、従来のガス
処理装置を示す断面図、第９図（ａ）、　（ｂ）は、そ
れぞれガスの注入処理状態を示す説明図、第１０図は、
グロー放電からアーク放電に転移する要因８・・排気管
　　　　　９　イオン注入電源１０・・スパッタ電源　
　１トガスイオン１３・・堆Ｍ層　　　　　１４・スパ
ッタリング金属２１ａ、　２１ｂ・・放電電流モニター
回路２２・異常放電判定回路２３ａ、　２３ｂ・・・電源遮断スイッチ２４ａ、　２
４ｂ−タイマ２５ａ、　２５ｂ・フォトダイオード２６・圧力計　　　　　２８・・自動導入弁３５、３５
ａ、　３５ｂ−集光レンズ３７ａ、　３７ｂ−電流計　　３８．４９−ＯＲ回路３
９、４７・パルス発生回路４０　　計測タイマ　　　４１　　プリセットカウンタ
４２・リセット押釦スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イオン注入電極とスパッタ電極とを近接状態で対
向配置し、前記イオン注入電極とスパッタ電極間に被処
理ガスを導入してグロー放電を生じさせ、このグロー放
電によって生成されたガスイオンを電界加速し、前記ス
パッタ電極に衝突させてスパッタリング効果を起こさせ
、そのスパッタリング効果によって生じるスパッタ金属
の堆積層を前記イオン注入電極上に形成すると共に、前
記ガスイオンを前記スパッタ金属の堆積層内に注入して
封じ込めるガス処理装置において、前記イオン注入電極とスパッタ電極間で発生される放電
中の光量を測定する光量測定手段と、該光量測定手段に
よる測定結果に基づいてグロー放電か又はアーク放電か
を判定する判定手段と、を有することを特徴とするガス
処理装置。
（２）イオン注入電極とスパッタ電極とを近接状態で対
向配置し、前記イオン注入電極とスパッタ電極間に被処
理ガスを導入してグロー放電を生じさせ、このグロー放
電によって生成されたガスイオンを電界加速し、前記ス
パッタ電極に衝突させてスパッタリング効果を起こさせ
、そのスパッタリング効果によって生じるスパッタ金属
の堆積層を前記イオン注入電極上に形成すると共に、前
記ガスイオンを前記スパッタ金属の堆積層内に注入して
封じ込めるガス処理装置において、前記イオン注入電極とスパッタ電極にそれぞれ流れる放
電電流の大きさを測定する放電電流測定手段と、該放電電流測定手段からの入力情報に基づいて通常のグ
ロー放電以外の異常放電電流の単位測定時間中の発生頻
度を検出して、アーク放電の発生か又は装置故障の発生
かを判定する判定手段と、を有することを特徴とするガ
ス処理装置。
（３）イオン注入電極とスパッタ電極とを近接状態で対
向配置し、前記イオン注入電極とスパッタ電極間に被処
理ガスを導入してグロー放電を生じさせ、このグロー放
電によって生成されたガスイオンを電界加速し、前記ス
パッタ電極に衝突させてスパッタリング効果を起こさせ
、そのスパッタリング効果によって生じるスパッタ金属
の堆積層を前記イオン注入電極上に形成すると共に、前
記ガスイオンを前記スパッタ金属の堆積層内に注入して
封じ込めるガス処理装置において、前記イオン注入電極とスパッタ電極にそれぞれ流れる放
電電流の大きさを測定する放電電流測定手段と、前記イオン注入電極とスパッタ電極間で発生される放電
中の光量を測定する光量測定手段と、前記放電電流測定
手段と前記光量測定手段との測定結果に基づいて、アー
ク放電の発生か又は装置故障の発生かを判定する判定手
段と、を有することを特徴とするガス処理装置。
（４）前記光量測定手段は、前記イオン注入電極に設け
られた吸気管に光ファイバおよび集光用光学部材とを配
置して構成したものであることを特徴とする請求項１あ
るいは請求項３に記載のガス処理装置。