KR101435903B1 - 플라즈마 점화 장치, 플라즈마 점화 방법, 및 플라즈마 발생 장치 - Google Patents

플라즈마 점화 장치, 플라즈마 점화 방법, 및 플라즈마 발생 장치 Download PDF

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Abstract

[과제] 감시하거나 사람 손을 필요로 하거나 하지 않고, 용이하게 또한 확실하게 플라즈마를 점화하거나 재점화하거나 하는 것이 가능한 플라즈마 점화 기술을 제공한다.
[해결 수단] 소정의 고주파 신호(HS)를 발생하여 플라즈마 발생시키기 위한 부하 전극(114)에 공급하는 고주파 전원 장치(101), 고주파 전원 장치측과 부하 전극측의 임피던스를 정합시키는 정합 장치(105), 고주파 신호(HS)의 진행파 및 반사파를 검출하는 진행파·반사파 검출 장치(102), 소정의 고전압(HV)을 발생하는 고전압 발생 장치(103), 반사파의 진행파에 대한 비율이 제 1 임계값보다 큰 경우에 고전압(HV)을 고주파 신호(HS)에 중첩하는 제어 장치(100)를 구비한다.

Description

플라즈마 점화 장치, 플라즈마 점화 방법, 및 플라즈마 발생 장치{PLASMA IGNITION DEVICE, PLASMA IGNITION METHOD, AND PLASMA GENERATION DEVICE}
본 발명은 플라즈마 점화 장치, 플라즈마 점화 방법, 및 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.
많은 생산현장에서 플라즈마가 사용되고 있다. 예를 들면, 반도체 회로의 제조분야에서는 플라즈마에 의해 본딩 대상이 되는 반도체 회로의 표면을 세정하고 있다.
종래의 플라즈마 발생 장치로서, 예를 들면, 일본 특개 2002-343599호 공보에는, 아르곤 가스가 도입되는 유리 튜브의 축심에 와이어가 배치되고, 유리 튜브의 선단 부분에 고주파 코일과 점화용 코일이 감긴 장치가 개시되어 있다(특허문헌 1). 당해 장치에서는, 아르곤 가스를 유리 튜브에 도입하고 플라즈마 가스의 흐름이 안정된 후, 고주파 전원으로부터 고주파 코일에 고주파 전력을 공급하고, 이어서 점화용 코일에 고전압을 인가함으로써 방전이 발생하여, 플라즈마가 발생하게 되어 있다.
또한 일본 특개 2003-328138호 공보에는, 와이어를 포함하는 플라즈마 점화용 코일에 이그니터로부터 고전압을 인가하고, 플라즈마 점화용 코일과 와이어 사이에서 방전을 유기시켜 플라즈마를 점화하는 플라즈마 점화 기구가 개시되어 있다(특허문헌 2, 도 3).
또한, 일본 특개 2006-104545호 공보에는, 고융점 도선을 삽입통과시키는 플라즈마 토치 내관의 주위를 혼합 가스가 유통하는 프라즈마 토치 외관으로 둘러싸고, 외부에 설치된 이그니터에 의해 방전을 개시시키는 마이크로 플라즈마 반응장치가 개시되어 있다(특허문헌 3, 도 1∼6).
또한, 일본 특개 평6-215894호 공보에는, 임피던스 매칭 회로를 통하여 플라즈마 챔버의 전극 간에 고주파 전력을 공급하는 고주파 플라즈마용 전원이 개시되어 있다(특허문헌 4). 당해 장치에 의하면, 전원 출력 임피던스와 플라즈마 챔버의 임피던스가 정합할 때까지의 기간에 있어서 전력증폭기의 FET에 공급하는 전압값을 낮게 설정하여, 반사파에 의한 FET의 파손을 방지하고 있었다.
일본 특개 2002-343599호 공보 일본 특개 2003-328138호 공보 일본 특개 2006-104545호 공보 일본 특개 평6-215894호 공보
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그렇지만, 플라즈마 발생 장치에서는, 플라즈마용 불활성 가스의 유동상태가 악화 등 하면 플라즈마가 불안정하게 되거나 소멸되거나 한다. 플라즈마가 불안정하거나 소멸되거나 한 경우에는, 반도체 회로 등의 제품의 대부분에 결함이 생긴다. 또 그러한 결함에 의해, 결함 개소와는 상이한 개소가 발열하는 등의 문제가 생기는 경우도 있다. 플라즈마가 소멸한 것을 알게 될 때까지 시간이 걸리면, 많은 제품에 결함이 생기게 되어 버린다. 이 때문에, 상기 특허문헌에 기재된 플라즈마 발생 장치에서는, 플라즈마가 소멸하지 않았는지 감시할 필요가 있었다. 또 플라즈마가 소멸한 경우에는 수동에 의해 재점화하지 않으면 안 되었다. 또한 플라즈마의 점화 작업은, 고주파 전력의 인가 작업과 병행하여 타이밍을 적당히 골라 실시할 필요가 있었기 때문에, 점화 작업에 어느 정도의 숙련을 필요로 하는 것이었다.
그래서, 상기 과제를 감안하여, 본 발명은, 감시하거나 사람 손을 필요로 하거나 하지 않고, 용이하고 또한 확실하게 플라즈마를 점화하거나 재점화하거나 하는 것이 가능한 플라즈마 점화 기술을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 플라즈마 점화 장치는, 플라즈마를 발생시키는 부하 전극에 소정의 고주파 신호를 공급하는 고주파 전원 장치와, 상기 고주파 전원 장치측과 상기 부하 전극측과의 임피던스를 정합시키는 정합 장치와, 상기 고주파 신호의 진행파 및 반사파를 검출하는 진행파·반사파 검출 장치와, 소정의 고전압을 발생하는 고전압 발생 장치와, 상기 반사파의 상기 진행파에 대한 비율이 제 1 임계값보다 클 경우에 상기 고전압을 상기 고주파 신호에 중첩하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 고주파 신호가 부하 전극에 공급되면 그 때의 플라즈마 상태 등에 따른 부하 전극측의 임피던스가 정해진다. 이 때 플라즈마가 적정하게 발생하고 있지 않으면 정합 장치측의 출력 임피던스와 부하 전극측의 임피던스의 부정합을 생기게 하기 때문에, 고주파 신호의 진행파에 대한 반사파의 비율이 커진다. 이 반사파의 진행파에 대한 비율이 어느 정도 크면, 점화 전의 상태, 또는, 일단 점화되어 있던 플라즈마가 어떠한 사정으로 소멸한 상태라고 추정 가능하다. 그래서, 플라즈마의 소멸 상태를 추정하기 위하여 미리 정한 제 1 임계값보다도 이 비율이 큰 경우에는, 플라즈마가 점화되어 있지 않다고 판정되어, 고전압을 고주파 신호에 중첩한다. 이 고전압에 의해 부하 전극에 방전이 발생하고, 플라즈마가 점화 또는 재점화된다.
또한, 「반사파의 진행파에 대한 비율」은, 통상, 진행파의 진폭값에 대한 반사파의 진폭값의 비로서 파악된다, 예를 들면, 정재파비(SWR(Standing Wave Ratio)값)이다.
본 발명에 의하면, 플라즈마의 점화 상태를 반사파의 진행파에 대한 비율로 판정하고 점화 작업을 실행하므로, 감시하지 않고, 또한, 사람 손을 통하지 않고, 용이하고 또한 확실하게 플라즈마를 점화하거나 재점화하거나 하는 것이 가능하다.
도 1은 실시형태 1의 플라즈마 점화 장치를 포함하는 플라즈마 발생 장치의 구성도.
도 2는 실시형태 1에서의 플라즈마 점화 방법을 설명하는 플로우차트.
도 3은 실시형태 1에서의 플라즈마 점화 방법을 설명하는 파형도.
도 4는 실시형태 2에서의 플라즈마 점화 방법을 설명하는 플로우차트.
도 5는 실시형태 2에서의 플라즈마 점화 방법을 설명하는 파형도.
도 6은 실시형태 3에서의 플라즈마 점화 방법을 설명하는 플로우차트.
도 7은 실시형태 3에서의 플라즈마 점화 방법을 설명하는 파형도.
도 8은 실시형태 4에서의 플라즈마 점화 방법을 설명하는 플로우차트.
도 9는 실시형태 4에서의 플라즈마 점화 방법을 설명하는 파형도.
도 10은 응용예의 플라즈마 점화 방법을 설명하는 플로우차트.
도 11은 변형예에 따른 플라즈마 발생 장치의 구성도.
이하에 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사한 스텝에는 동일 또는 유사한 부호로 나타내고 있다. 단, 도면에 도시하는 블럭도, 파형도, 및 플로우차트는 예시이다. 따라서, 구체적인 블록, 발생파형, 처리 흐름은 이하의 설명을 대조하여 판단해야 한다.
(실시형태 1)
본 발명의 실시형태 1은 반사파의 진행파에 대한 비율이 소정의 임계값보다 큰 경우에 고전압을 고주파 신호에 중첩하고, 또한 고전압을 고주파 신호에 중첩한 후에 반사파의 진행파에 대한 비율이 상기 임계값 이하로 된 경우에 고전압의 중첩을 정지하는, 자동 점화 가능한 플라즈마 점화 장치의 기본형에 관한 것이다.
도 1에, 본 실시형태에 있어서의 플라즈마 점화 장치를 포함하는 플라즈마 발생 장치의 구성도를 나타낸다. 플라즈마 발생 장치(1)는, 반도체 회로의 제조에 사용하는 경우에는, 세정 대상인 반도체 회로(본딩 대상)의 세정면에 대향하여 배치되고, 플라즈마를 발생시켜 반도체 회로의 세정면을 세정하기 위하여 사용한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서의 플라즈마 발생 장치(1)는 플라즈마 점화 장치(10), 가스 챔버(110), 임피던스 보정 코일(111), 세라믹스 튜브(112), 부하 전극(114), 접지 전극(116), 플라즈마 가스 공급구멍(118)을 구비하여 구성된다.
가스 챔버(110)는 세라믹스 튜브(112)에 플라즈마 가스를 공급하기 위한 가스 충전실이다. 플라즈마 가스로서는 불활성 가스가 바람직하다. H2, O2, N2, 또는 이것들과 불활성 가스와의 혼합 가스를 사용해도 된다. 불활성 가스로서는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 크세논(Xe), 네온(Ne)이 이용 가능하며, 아르곤(Ar), 헬륨(He)이 가장 잘 이용된다. 가스 챔버(110)에는, 플라즈마 가스 공급구멍(118)으로부터 도시하지 않은 콤프레서에 의해 플라즈마 가스가 공급되고, 소정의 기압, 예를 들면, 대기압으로부터 3기압 정도까지 가압된다. 또한, 플라즈마 가스는 가스봄베, 압력계, 유량계, 배관 등을 구비하는 임의의 가스 공급계통을 통하여 플라즈마 가스 공급구멍(118)에 공급되게 되어 있다.
세라믹스 튜브(112)는 플라즈마에서 발생하는 고온이나 고반응성에 내성이 있는 절연체 재료인 세라믹스로 구성된 구조물이며, 플라즈마 발생에 적합한 소정의 직경으로 성형되어 있다. 세라믹스 외에, 석영유리 등도 이용 가능하다. 세라믹스 튜브(112)에는, 축심에 접지 전극(116)이 연장 설치되어 있다. 세라믹스 튜브(112)의 제1 단부는 가스 챔버(110)에 연통되어 있고, 가스 챔버(110) 내부의 가압된 플라즈마 가스가 접지 전극(116)의 주위를 고속으로 유통하도록 구성되어 있다. 세라믹스 튜브(112)의 개구(제2 단부)(도 1에 있어서의 좌측 끝면)에 대향시켜 플라즈마 조사할 면(반도체 회로의 피세정면 등)이 배치된다. 또한, 세라믹스 튜브(112)를 복수개 묶어서 광범위한 범위를 가공 가능하게 구성해도 된다(상세하게는 변형예로서 뒤에 설명함).
접지 전극(116)은 플라즈마를 발생시키기 위하여 접지되는 전극이며, 부하 전극(114)의 반대의 극이다. 접지 전극(116)은 세라믹 튜브(112)의 축심을 따라 뻗어 있다. 접지 전극(116)의 선단부는, 부하 전극(114)이 덮는 범위에 위치해 있어도, 부하 전극(114)이 덮는 범위를 초과하여 세라믹 튜브(112)의 선단 부근까지 뻗어 있어도 된다. 접지 전극(116)은 주위에 발생하는 플라즈마의 고온에 견딜 수 있는 것과 같은 고융점을 갖는 금속, 예를 들면, 백금이나 텅스텐 등의 와이어에 의해 구성되어 있다. 접지 전극(116)은 가스 챔버(110)를 거쳐 외부에서 접지되어 있다.
부하 전극(114)은 플라즈마 점화 장치(10)로부터 고주파 신호(HS)가 인가되는 접지 전극(116)과 쌍이 되는 전극이다. 부하 전극(114)은 세라믹스 튜브(112)의 외측에서 둘러싸도록 하여 상기 접지 전극의 일부와 대향하고 있고, 본 실시형태에서는 단면 관 형상(둥근 고리 형상)의 전극이다. 부하 전극(114)은 내산화성이 있는 금속, 예를 들면, 스테인리스 또는 도금 등에 의해 내산화성이 부여된 금속으로 형성되어 있다. 부하 전극(114)과 접지 전극(116)과의 거리는 인가하는 고주파 신호의 전력과 발생시키고 싶은 플라즈마 밀도와의 관계에 기초하여 설정되어 있다. 부하 전극(114)은 단면 둥근 고리 형상으로 형성하는 외에, 세라믹스 튜브(112)에 권회 등을 한 코일 형상으로 형성되어 있어도 된다.
임피던스 보정 코일(111)은 선택적인 구성 요소이며, 부하 전극(114)에 접속된 코일 소자이다. 임피던스 보정 코일(111)은 부하 전극(114)과 접지 전위 사이에 존재하는 용량 성분에 의해 생기는 리액턴스(임피던스)의 영향을 억제하여, 후술하는 전압 정재파비(VSWR)를 개선(즉 VSWR을 1에 근접시킴)하도록 기능한다.
플라즈마 점화 장치(10)는 제어 장치(100), 고주파 전원 장치(101), 진행파·반사파 검출 장치(102), 고전압 발생 장치(103), 중첩 코일(104)을 구비하여 구성된다. 또한, 고주파 전원 장치(101)와 고전압 발생 장치(104) 모두 하나의 장치로 합쳐서 구성되어 있어도 된다.
또한 정합 장치(105)가 플라즈마 점화 장치(10)와 플라즈마 챔버(110) 사이에 배치된다. 여기에서, 정합 장치(105)와 진행파·반사파 검출 장치(102)는 하나의 장치로 합쳐서 플라즈마 점화 장치(10)의 내부에 배치되어 있어도 된다.
고주파 전원 장치(101)는 플라즈마를 발생시키는 부하 전극(114)에 소정의 고주파 신호(HS)를 공급하는 RF 전원이다. 고주파 신호(HS)는 플라즈마의 발생에 적합한 주파수 및 출력을 갖는 신호이다. 플라즈마 발생에 적합한 고주파 신호(HS)의 주파수는 10KHz 정도부터 1GHz 정도까지이며, 적합한 전력은 0.1W 정도∼100W 정도이다. 본 실시형태에서는 주파수 450MHz이고 출력 30W의 고주파 신호로 한다. 고주파 전원 장치(101)는 고주파 전력 트랜지스터와 고주파 트랜스를 조합한 출력단을 갖는 발진 회로 등으로 구성되어 있다. 제어 장치(100)로부터의 제어 신호(SHS)에 대응하고, 고주파 전원 장치(101)는 고주파 신호(HS)의 생성을 개시하고, 또한 정지한다.
정합 장치(105)는 플라즈마 점화 장치(10)와 부하 전극(114) 사이의 전송 경로 위에 설치되어 있고, 고주파 전원 장치(101)측과 부하 전극(114)측과의 임피던스를 정합시키도록 기능한다. 정합 장치(105)는 코일 및 가변콘덴서 등으로 구성된 필터 회로 구조를 가지고 있고, 플라즈마가 안정적으로 생성된 상태에서의 부하 임피던스가 고주파 전원 장치(101)의 출력측에서 보아, 특성 임피던스(Z0)(예를 들면, 50Ω)가 되도록 설계되어 있다. 그러나, 플라즈마 가스의 부하 임피던스(Z)는 플라즈마 가스가 플라즈마를 발생하는 과정에서 급격하게 변화된다. 또 플라즈마 가스의 종류, 유량, 압력, 온도 등에 의해서도 부하 임피던스(Z)는 급격하게 변화된다. 부하 임피던스(Z)가 고주파 전원 장치(101)의 특성 임피던스(Z0)와 정합하지 않으면, 공급된 고주파 전력의 일부가 반사파로서 귀환하고, 전력효율이 저하되거나 고주파 전원 장치(101)의 출력단의 소자에 손상을 주거나 하는 경우가 있다. 정합 장치(105)는 임피던스 정합 기능에 의해 고주파 전원 장치(101)측과 부하 전극(114)측과의 임피던스 매칭을 행하여, 반사파의 발생을 작게 억제하도록 되어 있다.
진행파·반사파 검출 장치(102)는 전송 경로를 흐르는 고주파 신호(HS)의 진행파와, 부하 전극(114)으로부터 반사된 반사파를 검출하도록 구성되어 있는 장치이다. 구체적으로, 검출되는 물리량으로서는 진행파 및 반사파의 전력값 또는 진폭(전압)값이지만, 이하 이야기를 간단하게 하기 위하여, 진폭값(전압값)을 사용한다. 즉, 진행파·반사파 검출 장치(102)는 고주파 신호(HS)의 진행파의 진폭값(Vf)과 반사파의 진폭값(Vr)을 각각 검출 가능하게 구성되어 있다.
여기에서, 특성 임피던스(Z0)의 전송 경로의 양단에 신호원과 부하 임피던스(Z)가 접속되어 있는 경우, 부하측의 전압 정재파비(VSWR: Voltage Standing Wave Ratio)는 진행파 진폭값(Vf)과 반사파 진폭값(Vr)을 사용하여, 식 (1) 및 식 (2)로 표시된다.
(수 1)
Figure 112012046280412-pct00001
Γ(감마)는 전압반사 계수이다. 식 (1), (2)에 따르면, 전송 경로의 특성 임피던스(Z0)와 부하 임피던스(Z)가 일치하면, Z0=Z이며, 전압 정재파비(VSWR)=1이 된다. 정합 장치(105)는 전압반사 계수(Γ)가 최대한 제로에 근접하도록 내부의 임피던스를 변경 제어한다.
또한, 임피던스를 정합시키는 과정에서, 진행파 진폭값(Vf) 및 반사파 진폭값(Vr)의 검출이 필수가 되기 때문에, 정합 장치(105)와 진행파·반사파 검출 장치(102)는 하나의 장치로 구성할 수 있다. 단, 정합 장치(105)는 플라즈마 점화 장치(10)로부터 부하 전극(114)까지의 전송 경로에 있어서의 임피던스를 정합시키는 장치이므로, 플라즈마 점화 장치(10)의 출력단과 가스 챔버(110) 사이에 배치하는 것이 필요하다.
고전압 발생 장치(103)는 제어 장치(100)로부터의 제어 신호(SHV)에 대응하여 소정의 고전압(HV)을 생성하는 전압 발생 회로이다. 고전압(HV)의 진폭값은 부하가 되는 플라즈마 가스에 플라즈마를 여기하는데 충분한 방전을 주는 전압값으로 한다. 예를 들면, 고전압 발생 장치(103)는 0.8kV로부터 2kV 정도의 고전압(HV)을 생성한다. 현실의 회로로서는, 전원 전압에 대하여 상당히 높은 전압을 발생시키기 때문에, 고전압 발생 장치(103)는 스위칭 소자를 사용하고 있고, 그 때문에 고전압(HV)은 소정의 스위칭 주파수(예를 들면, 1kHz)를 갖는 펄스 신호로서 생성된다. 이 펄스 신호는 컨덴서로 평활화한 직류 전압으로서 출력해도 된다.
중첩 코일(104)은 고주파 신호(HS)에 대해서는 충분히 높은 임피던스가 되고, 고전압(HV)에 대해서는, 충분히 낮은 임피던스가 되는 리액턴스를 구비하고 있다. 이 때문에, 중첩 코일(104)은 고주파 신호(HS)와 고전압(HV)의 가산기로서 기능한다.
동축 케이블(106)은 고주파 신호(HS)를 부하 전극(114)에 공급하는 특성 임피던스(Z0)의 전송 경로이다. 동축 케이블(106)은 가스 챔버(110) 및 정합 장치(105)의 각각에 제1 커넥터 및 제2 커넥터로 접속되어 있고, 동축 케이블(106)의 피복은 정합 장치(105) 또는 가스 챔버(110)의 적어도 한쪽에서 접지되어 있다.
제어 장치(100)는 도시하지 않은 CPU, RAM, ROM, I/O 등을 구비한 범용 컴퓨터로서 동작 가능하게 구성되어 있다. 제어 장치(100)는 내부 또는 외부의 기억매체에 저장된 소정의 플라즈마 점화 방법을 실행시키는 프로그램을 실행함으로써, 본 발명의 플라즈마 점화 방법에 따른 각 기능을 실행 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로, 제어 장치(100)는 제어 신호(SHS)를 송신하고, 고주파 전원 장치(101)에 고주파 신호(HS)의 발생 개시 및 정지를 지시한다. 또한 제어 신호(SHV)를 송신하고, 고전압 발생 장치(103)에 고전압(HV)의 발생 개시 및 정지를 지시하도록 기능한다. 또 제어 장치(100)는 진행파·반사파 검출 장치(102)로부터 진행파 진폭값(Vf) 및 반사파 진폭값(Vr)을 입력하고, 상기 식 (1) 및 (2)에 기초하여 전압 정재파비(VSWR)(이하 「VSWR값」이라고도 칭한다.)를 산출 가능하게 되어 있다. 제어 장치(100)는 도시하지 않은 플라즈마 가스 공급계에 대한 지시, 예를 들면, 플라즈마 가스의 공급 및 공급 정지의 제어를 실행 가능하게 구성해도 된다. 또한, 제어 장치(100)는 VSWR값 대신에, 상기 식 (2)에 기초하여 산출된 전압반사 계수(Γ)를 이용하거나, 반사파 진폭값(Vr)을 이용하거나 해도 된다.
여기에서, 고주파 신호(HS)의 전력이 필요 이상으로 높으면 발열에 의한 악영향을 발생하기 때문에, 고주파 신호(HS)의 공급 전력은 플라즈마의 상태에 따라 변경 가능하게 구성하는 것이 바람직하다. 단, 고주파 신호(HS)의 전력이 변경되면, 반사파 진폭값(Vr)도 연동해서 변동한다. 이 때문에, 진폭값 변동의 영향을 받지 않도록, 반사파의 진행파에 대한 비율, 예를 들면, VSWR값 등의 정재파비를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 플라즈마 점화 방법을 실행시키기 위한 프로그램은, 기억매체(M)에 저장된 유통 가능한 것이다. 이러한 기억매체(M)로서는 각종 ROM, 플래시 메모리를 구비한 USB 메모리, USB 메모리, SD 메모리, 메모리 스틱, 메모리카드나, FD, CD-ROM, DVD-ROM 등의 물리적인 기억매체 외에, 프로그램을 전송 가능한 인터넷 등의 전송매체도 포함하는 것으로 한다. 전형적으로는 프로그램은 제어 장치(100)의 ROM에 미리 기억되어 있다. 그 밖의 착탈 자유로운 기억매체(M)에 기억되어 있는 경우에는, 제어 장치(100)는 도시하지 않은 기억매체 독취 장치를 구비하고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 외부의 기억매체(M)에 기억되어 있는 프로그램을 읽어내서 실행하도록 구성되어 있다.
특히, 본 실시형태 1에서, 제어 장치(100)는 반사파의 진행파에 대한 비율(VSWR값)이 소정의 임계값(Vth)보다 클 경우에 소정의 고전압(HV)을 고주파 신호(HS)에 중첩하도록 기능한다. 즉, VSWR값이 어느 정도 검출되었다고 판단하면, 제어 장치(100)는 고전압(HV)을 발생시켜, 고전압(HV)을 고주파 신호(HS)에 중첩시키도록 동작한다. 또한 제어 장치(100)는 고전압(HV)을 고주파 신호(HS)에 중첩한 후에 반사파의 진행파에 대한 비율(VSWR값)이 소정의 임계값 이하로 된 경우에 고전압(HV)의 중첩을 정지하도록 기능한다. 고전압(HV)을 중첩하는 조건을 판정하는 임계값과 고전압(HV)의 중첩을 정지하는 조건을 판정하는 임계값은 다른 값으로 해도 되지만, 본 실시형태 1에서는, 쌍방의 임계값이 동일한 값인 것으로 한다. 쌍방의 임계값이 상이한 값인 경우에는 실시형태 2에서 후술한다.
상기한 바와 같이, 플라즈마 발생 장치의 부하 임피던스는 플라즈마 가스가 점화하기 전부터 안정한 플라즈마가 발생할 때까지의 과도기에 급격하게 변화된다. 정합 장치(105)는, 임피던스 정합 동작에 수 초의 시간을 필요로 하기 때문에, 부하 임피던스가 계속적으로 변동하는 과도기에서는 임피던스를 정합시킬 수 없다. 이 기간, 임피던스가 부정합이기 때문에 반사파가 많이 발생하고, 일정 이상의 VSWR값으로 된다. 본 실시형태 1의 플라즈마 점화 장치에는, 플라즈마가 불안정한 시기의 VSWR값과 안정한 시기의 VSWR값을 식별 가능한 값으로 임계값(Vth)이 설정되어 있다. 이 때문에, 검출되는 VSWR값과 임계값(Vth)을 비교함으로써, 제어 장치(100)는 플라즈마가 안정하게 발생하고 있는지 아닌지를 판정할 수 있는 것이다. 즉, 플라즈마가 유효하게 발생하고 있는지 소멸되었는지(불안정한지)를 용이하게 식별 가능한 것이다.
(동작의 설명)
다음에 도 2의 플로우차트 및 도 3의 파형도를 참조하면서, 본 실시형태 1에 있어서의 플라즈마 점화 방법에 대한 처리를 설명한다. 도 2의 플로우차트는 정기적으로 또는 필요에 따라 부정기적으로, 반복 실행되는 프로그램 처리이다.
플라즈마를 점화하기 위한 준비 상태(이하 「플라즈마 대기 상태」라고 한다.)가 되면, 제어 장치(100)의 제어에 의해, 또는, 관리자의 조작에 의해, 플라즈마 가스가 플라즈마 가스 공급구멍(118)으로부터 가스 챔버(110)에 공급된다. 플라즈마 가스가 공급되면, 가스 챔버(110)에 충전된 플라즈마 가스가 소정의 압력으로 세라믹스 튜브(112)를 흐르게 된다. 플라즈마 가스의 흐름이 안정되면, 제어 장치(100)에 대하여, 플라즈마 점화 지시가 출력된다. 플라즈마 가스의 점화는 관리자에 의해 지시되는 것으로 했지만, 플라즈마 가스의 점화 타이밍을 적당히 골라 제어 장치(100)가 스스로 결정하도록 구성해도 된다.
도 2에서, 제어 장치(100)는 시스템의 스테이터스가 플라즈마 대기 상태인지 아닌지를 판정한다. 플라즈마 대기 상태인지의 여부는 제어 장치(100)의 메모리에 기억된 플래그나 각종 스위치의 조작상태를 검출함으로써 판정 가능하다. 플라즈마 대기 상태가 아닌 경우에는(NO), 당해 처리 루프로부터 복귀한다. 플라즈마 대기 상태이면(YES), 스텝 S11로 이행한다. 스텝 S11에서, 제어 장치(100)는 고주파 전원 장치(101)에 제어 신호(SHS)를 송신하여 고주파 신호(HS)의 공급을 지시한다. 이 제어 신호(SHS)에 대응하고, 고주파 전원 장치(101)는, 주파수 450MHz로 출력 30W의 고주파 신호(HS)를 전송 경로에 출력한다. 고주파 신호(HS)가 공급되면, 부하 전극(114)과 접지 전극(116) 사이에 고주파 전자파가 유기된다.
이어서 스텝 S12로 이행하고, 고주파 신호(HS)의 공급에 따라, 진행파·반사파 검출 장치(103)가 진행파 진폭값(Vf) 및 부하 전극(114)으로부터 반사되는 반사파 진폭값(Vr)을 검출하고, 제어 장치(100)가 VSWR값을 산출한다. 부하 전극(114)측의 부하 임피던스는 적정한 플라즈마가 발생하고 있는 상태에서 고주파 전원 장치(101)의 특성 임피던스와 동일한 값으로 된다. 플라즈마 발생 전의 이 단계에서는 부하 전극(114)측의 부하 임피던스는 특성 임피던스(Z0)와 대폭 상이하다. 이 때문에, 진행파·반사파 검출 장치(102)에서 검출되는 반사파 진폭값(Vr)은 큰 값으로 된다. 그 때문에 제어 장치(100)에서 산출되는 VSWR값도 상대적으로 큰 값이 된다.
도 3의 파형도에서, 시각 t0∼t1은, 상기 스텝 S10∼S11의 과정에 대응하고 있다. 시각 t0에 제어 장치(100)가 고주파 신호를 ON 상태로 변화시키고, 전송 경로에 고주파 신호(HS)가 인가된다. 고주파 신호(HS)는 소정의 진폭을 갖는 교류 신호로 되어 있다. 당초는 부하 임피던스가 특성 임피던스(Z0)에 매칭하고 있지 않으므로, VSWR값이 임계값(Vth)을 크게 초과하고 있다.
도 2로 되돌아와, 스텝 S13으로 이행하고, 제어 장치(100)는 산출된 VSWR값이 플라즈마의 발생을 식별하기 위한 임계값(Vth)보다 큰지 아닌지를 판정한다. 판정의 결과, VSWR값이 임계값(Vth)보다 크다고 판정된 경우에는(YES), 스텝 S14로 이행하고, 제어 장치(100)는 고전압 발생 장치(103)에 제어 신호(SHV)를 송신하여 고전압(HV)의 발생 개시를 지시한다. 이 제어 신호(SHV)에 대응하여, 고전압 발생 장치(103)는 고전압(HV)을 발생시킨다. 발생한 고전압(HV)은 중첩 코일(104)을 통하여 전송 경로에 공급되고, 고주파 신호(HS)에 중첩된다. 고주파 신호(HS)에 고전압(HV)이 중첩되면, 부하 전극(114)과 접지 전극(116) 사이에도 고전압(HV)이 인가되어, 세라믹스 튜브(112) 내에 방전이 발생한다. 방전이 발생하면, 접지 전극(116)에서 발생하는 전자가 불씨가 되어 플라즈마가 발생한다. 플라즈마가 발생하면, 부하 전극(114)에 인가되고 있는 고주파 신호(HS)에 의해 플라즈마가 유지된다. 안정적으로 플라즈마가 발생하면, 세라믹스 튜브(112)의 선단으로부터 플라즈마 제트가 분출하여, 필요한 반도체 회로 등의 처리에 제공하는 것이 가능하게 된다. 플라즈마가 발생하면, 부하 전극(114)측의 부하 임피던스는 특성 임피던스(Z0)를 향하여 수렴되어 간다.
스텝 S13의 판정의 결과, VSWR값이 임계값(Vth) 이하로 된 경우에는(NO), 스텝 S15로 이행하고, 제어 장치(100)는 고전압 발생 장치(103)에 제어 신호(SHV)를 송신하여 고전압(HV)의 공급 정지를 지시한다. 이 제어 신호(SHV)에 대응하여, 고전압 발생 장치(103)는 고전압(HV)의 공급을 정지한다. 전송 경로에는 고주파 신호(HS)만이 공급되게 된다. 이 단계에서는, 플라즈마가 안정적으로 발생하고 있으므로, 고전압(HV)의 중첩이 존재하지 않게 되어도 플라즈마가 소실되는 일은 없게 되었다.
도 3에서, 시각 t1∼t3은 상기 스텝 S13 및 S15의 과정에 대응하고 있다. 시각 t1에 제어 장치(100)가 고전압(HV)을 ON 상태로 변화시키고, 고주파 신호(HS)에 고전압(HV)이 중첩된다. 고전압(HV)의 중첩에 의해, 고주파 신호(HS)는 고전압(HV)을 중심으로 고주파 신호(HS)의 진폭으로 증감하는 교류신호가 된다. 고전압(HV)이 인가되면 불씨가 되는 플라즈마가 발생한다. 시각 t2에서, 플라즈마가 발생한다. 이것에 따라, 부하 전극(114)측의 부하 임피던스는 특성 임피던스(Z0)를 향하여 급속하게 수렴되어 간다. 부하 임피던스의 수렴에 따라, 부하 전극(114)으로부터 반사되는 반사파의 진행파에 대한 비율, 즉 VSWR값도 작아져 간다. 시각 t3에서, VSWR값이 임계값(Vr) 이하로 되었을 때에, 제어 장치(100)는 고전압(HV)을 OFF 상태로 변화시킨다. 고전압(HV)의 중첩이 정지되고, 고주파 신호(HS)는 제로 볼트를 중심으로 진동하는 교류 신호가 된다. VSWR값은 플라즈마의 안정시의 값 Vrmin에 수렴한다.
상기 처리는 플라즈마 대기 상태로 되어 자동적으로 플라즈마가 점화되는 경우의 제어였지만, 플라즈마 처리의 중도에 플라즈마가 소실된 경우에 플라즈마에 재점화할 때에도 적용된다. 또한, 상기 도 2의 플로우차트에 기초하는 처리에 있어서, 고전압(HV)의 공급이 개시(스텝 S14)된 후는, 정기적으로 VSWR값의 산출(스텝 S12) 및 VSWR값의 판정(스텝 S13)이 반복된다. 이 VSWR값의 산출 및 판정은 플라즈마의 소멸이 악영향을 주지 않을 정도의 시간을 두고 반복하면 되기 때문에, 스텝 S14로부터 스텝 S12로 돌아가는 과정에서 일정 시간을 기다리도록 처리해도 된다. 이 대기 시간은 플라즈마 발생 장치(1)의 상태에 따라 적당히 변경하도록 구성해도 된다.
예를 들면, 도 3의 시각 t4에서, 플라즈마 가스의 공급에 문제가 생기고, 플라즈마의 상태가 불안정하게 되어, 시각 t5에서 플라즈마가 소실된 것으로 한다. 상기 도 2에 나타내는 프로그램 처리는 플라즈마 상태의 여하에 관계없이, 정기적으로 또는 부정기적으로 실행된다. 그 때문에 소정의 시각, 도 3에서는 시각 t6에 VSWR값이 임계값(Vth)보다 큰 것이 판정되고(S13: YES), 고주파 신호(HS)에 고전압(HV)이 중첩된다(S14). 고전압(HV)의 중첩에 의해, 시각 t7에서 플라즈마의 불씨가 발생하고, 플라즈마가 발생한다. 플라즈마가 발생하면 반사파가 감소해 간다. 그리고, 시각 t8에서, VSWR값이 임계값(Vth) 이하가 된다고 판정되고(S13: NO), 고전압(HV)의 중첩이 정지된다(S15). 플라즈마가 중도에 소실되었다고 해도, 본 실시형태의 플라즈마 점화 장치는 자동적으로 재점화 처리를 행하는 것이다.
이상, 본 실시형태에 따른 플라즈마 점화 장치의 처리에 의하면, VSWR값이 소정의 임계값(Vth)보다 큰지 아닌지에 기초하여, 플라즈마의 발생의 유무가 판정된다. 이 VSWR값이 임계값(Vth)보다 큰 경우에는, 플라즈마를 점화하기 전의 상태이거나, 또는, 일단 점화한 플라즈마가 어떠한 사정으로 소멸된 상태로 판정하고, 고주파 신호(HS)에 고전압(HV)을 중첩한다. 따라서, 플라즈마의 점화 상태를 인간이 감시하지 않고, 또한, 사람 손을 통하지 않고, 용이하고 또한 확실하게 플라즈마를 점화하거나 재점화하거나 하는 것이 가능하다.
(실시형태 2)
본 발명의 실시형태 2는 상기 실시형태 1의 발전계에 관한 것으로, 플라즈마에 점화하기 위하여 고전압의 공급을 개시시키는 경우의 임계값(제 1 임계값)과 고전압의 공급을 정지하는 경우의 임계값(제 2 임계값)을 다르게 한 실시형태에 관한 것이다.
본 실시형태 2에 따른 플라즈마 발생 장치(1) 및 플라즈마 점화 장치(10)의 구성은 상기 실시형태 1과 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다. 단, 제어 장치(100)의 프로그램 처리가 도 4의 플로우차트에 대응하고 있는 점에서 실시형태 1과 상이하다.
본 실시형태 2에서, 제어 장치(100)는 VSWR값이 제 1 임계값(Vth1)보다 큰 경우에 고전압(HV)을 고주파 신호(HS)에 중첩하고, 고전압(HV)을 고주파 신호(HS)에 중첩한 후에 VSWR값이 제 2 임계값(Vth2) 이하로 된 경우에 고전압(HV)의 중첩을 정지하도록 동작한다.
보다 구체적으로, 상기 실시형태 1에서는, 고주파 신호(HS)에 고전압(HV)을 인가하는 경우와 고전압(HV)의 인가를 정지하는 경우에서, 판정에 사용하는 임계값(Vth)을 동일한 값으로 하고 있었지만, 본 실시형태 2에서는 상이하게 한다. 즉, 본 실시형태 2에서는, 플라즈마가 소멸 상태인 것을 판정하기 위하여 제 1 임계값(Vth1)을 사용하여, 플라즈마의 소멸 상태로부터 점화 상태로 바뀐 것을 판정하기 위하여 제 2 임계값(Vth2)을 사용한다. 제 1 임계값(Vth1)과 제 2 임계값(Vth2)은 이하와 같은 관계인 것이 바람직하다.
Vth1>Vth2 … (3)
플라즈마가 발생하고 있지 않은 상태, 또는, 소멸되어 버린 상태로부터 플라즈마를 점화하기 위하여 고전압(HV)을 고주파 신호(HS)에 중첩하면, 방전에 의해 플라즈마가 점화되어, 플라즈마가 발생한다. 여기에서 플라즈마 발생 당초는, 아직 가스의 상태 등이 불안정한 경우가 있어, VSWR값이 즉시 저하되지 않고, 임계값(Vth) 부근에 머무를 수 있다. 이러한 경우의 플라즈마는 약하거나 불안정한 상태이거나 한다. 그러한 상태의 플라즈마에, 가끔 VSWR값이 임계값(Vth)을 초과했기 때문에 고전압(HV)이 인가되면, 그 충격으로 플라즈마가 소멸되어 버리는 경우가 있다. 또한 플라즈마가 실제로 소멸되면 VSWR값이 임계값(Vth)을 초과하여 고전압(HV)이 인가되기 때문에, 고전압(HV)에 의한 방전과 플라즈마의 소멸이 반복되는, 소위 헌팅 상태에 빠질 가능성도 있다.
그래서, 본 실시형태 2에서는, 플라즈마가 소멸 상태인 것을 판정하기 위하여 제 1 임계값(Vth1)과, 플라즈마의 소멸 상태로부터 점화 상태로 변한 것을 판정하기 위하여 제 2 임계값(Vth2)을 상이하게 한다. 상이한 임계값을 사용한 판정에 의해, 고전압 인가 처리는 히스테리시스를 갖게 되어, 동작을 안정적으로 이동시키는 것이 가능하게 된다.
다음에 본 실시형태 2에 따른 플라즈마 점화 방법을, 도 4의 플로우차트 및 도 5의 파형도를 참조하면서 설명한다. 도 4의 플로우차트는 정기적으로 또는 필요에 따라 부정기적으로, 반복 실행되는 프로그램 처리이다. 상기 실시형태 1과 동일한 처리 내용에 대해서는 동일한 스텝 번호를 붙이고 있다.
도 4에서, 플라즈마 대기 상태의 판정(S10), 고주파 신호(HS)의 공급(S11), VSWR값의 산출(S12)까지의 처리는 상기 실시형태 1과 동일하다.
스텝 S13b로 이행하여, 제어 장치(100)는 산출된 VSWR값이 플라즈마의 발생을 식별하기 위한 제 1 임계값(Vth1)보다 큰지 아닌지를 판정한다. 판정의 결과, VSWR값이 제 1 임계값(Vth1)보다 크다고 판정된 경우에는(YES), 플라즈마가 소멸한 것이 확인된다. 그러면, 스텝 S14로 이행하고, 제어 장치(100)는 고전압 발생 장치(103)에 제어 신호(SHV)를 송신하여 고전압(HV)의 발생 개시를 지시한다. 이 처리에 의해, 부하 전극(114)과 접지 전극(116) 사이에 공급되는 고주파 신호(HS)에 의한 플라즈마가 발생한다.
스텝 S13b의 판정의 결과, VSWR값이 제 1 임계값(Vth1) 이하로 되었을 경우에는(NO), 제어 장치(100)는 스텝 S13c로 이행하고, 또한 VSWR값이 제 2 임계값(Vth2) 이하인지 아닌지를 판정한다. 그 결과, VSWR값이 제 2 임계값(Vth2) 이하로 판정된 경우에는(YES), 소멸되어 있던 플라즈마가 안정적으로 점화된 것으로 판정할 수 있다. 그러면, 스텝 S15로 이행하고, 제어 장치(100)는 고전압 발생 장치(103)에 제어 신호(SHV)를 송신하여 고전압(HV)의 공급 정지를 지시한다.
스텝 S13c에서, VSWR값이 제 2 임계값(Vth2)보다 큰 경우에는(NO), 플라즈마가 안정적으로 점화한 것이라고 까지는 할 수 없는, 플라즈마가 약하거나 불안정하거나 하는 상태이므로, 제어 장치(100)는 스텝 S12의 VSWR값의 산출로 되돌아와 고전압(HV)의 중첩을 계속한다.
또한, 상기 도 4의 플로우차트에 기초하는 처리에 있어서, 고전압(HV)의 중첩이 개시(스텝 S14)된 후에 일정시간을 기다리도록 처리해도 되는 점은, 상기 실시형태 1과 동일하다. 이 대기 시간은 플라즈마 발생 장치(1)의 상태에 따라 적당히 변경하도록 구성해도 된다.
도 5의 파형도에서, 시각 t0∼t2는, 상기 스텝 S10∼S13b, S13c, S14의 과정에 대응하고 있다. 시각 t0에 제어 장치(100)가 고주파 신호를 ON 상태로 변화시키고, 전송 경로에 고주파 신호(HS)가 인가된다. 시각 t1에, VSWR값이 제 1 임계값(Vth1)보다 크다고 판정하면, 제어 장치(100)가 고전압(HV)을 ON 상태로 변화시키고, 고주파 신호(HS)에 고전압(HV)이 중첩된다. 고전압(HV)이 인가되면 불씨가 되는 플라즈마가 발생한다. 시각 t2에서, 플라즈마가 발생한다. 이것에 따라, 부하 전극(114)측의 부하 임피던스는 특성 임피던스(Z0)를 향하여 급속하게 수렴하고, 부하 전극(114)으로부터 반사되는 반사파 진폭값(Vr) 및 VSWR값도 작아져 간다. 시각 t3에서, VSWR값이 제 2 임계값(Vth2) 이하로 되었을 때에, 제어 장치(100)는 고전압(HV)을 OFF 상태로 변화시킨다. 고전압(HV)의 중첩이 정지되고, VSWR값은 플라즈마의 안정시의 값 Vrmin에 수렴한다.
플라즈마의 재점화에도 마찬가지로 프로그램 처리된다. 도 5의 시각 t4에서 플라즈마 가스의 공급에 문제가 생겨, 플라즈마의 상태가 불안정하게 되고, 시각 t5에서 플라즈마가 소실된 것으로 한다. 이 플라즈마의 소멸은 시각 t6에 VSWR값이 제 1 임계값(Vth1)보다 큰 것에 의해 판정된다.
이상, 본 실시형태 2에 따른 플라즈마 점화 장치의 처리에 의하면, 상기 실시형태 1과 동일한 작용효과를 얻을 수 있는 외에, VSWR값이 제 1 임계값(Vth1)보다 클 경우에 고전압(HV)을 공급시킨다. 또 VSWR값이 제 1 임계값(Vth1)보다 작은 제 2 임계값(Vth2) 이하인 경우에 고전압(HV)의 공급을 정지시킨다. 이 때문에, 플라즈마가 소멸 상태인 것, 및, 플라즈마가 점화 상태로부터 소멸된 것을 확실하게 검출하여, 안정한 플라즈마의 점화 제어가 가능하게 된다.
(실시형태 3)
본 발명의 실시형태 3은 상기 실시형태 1의 발전계에 관한 것으로, 고전압을 고주파 신호에 중첩했을 때부터 제 1 시간 경과해도 VSWR값이 소정의 임계값(Vth)보다 큰 경우에는, 소정의 경보 신호를 출력하고, 또한, 고전압의 중첩을 정지하는 태양에 관한 것이다. 플라즈마가 장시간 점화되지 않는 경우에 이상 상태로 판정을 하는 실시형태이다.
본 실시형태 3에 따른 플라즈마 발생 장치(1) 및 플라즈마 점화 장치(10)의 구성은 상기 실시형태 1과 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다. 단, 제어 장치(100)의 프로그램 처리가 도 6의 플로우차트에 대응하고 있는 점에서 실시형태 1과 상이하다.
본 실시형태 3에서, 제어 장치(100)는 고전압(HV)을 고주파 신호(HS)에 중첩했을 때부터 제 1 시간(T1) 경과해도 VSWR값이 임계값(Vth)보다 큰 경우에는, 소정의 경보 신호를 출력하여, 고주파 신호의 공급 및 플라즈마 가스의 공급을 정지하고, 또한, 고전압(HV)의 중첩을 정지하도록 동작한다.
보다 구체적으로, 상기 실시형태 1에서는, VSWR값이 임계값(Vth)보다 큰 경우에는 고전압(HV)을 계속 중첩하고 있었다. 그러나, 고주파 전원 장치(101) 또는 고전압 발생 장치(103)의 고장에 의해, 언제까지 경과해도 플라즈마가 발생하지 않는 경우가 있다. 또한 플라즈마 공급계에 발생한 결함에 의해, 플라즈마 가스의 유량이나 압력에 변동을 일으킨 경우에도 플라즈마가 발생하지 않는다. 그래서, 본 실시형태 3에서는, 일정 시간 경과해도 플라즈마의 안정적인 발생을 검출할 수 없는 경우에는 이상 상태에 있는 것으로 판정하기로 한다.
다음에 본 실시형태 3에 따른 플라즈마 점화 방법을, 도 6의 플로우차트 및 도 7의 파형도를 참조하면서 설명한다. 도 6의 플로우차트는 정기적으로 또는 필요에 따라 부정기적으로, 반복 실행되는 프로그램 처리이다. 상기 실시형태 1과 동일한 처리 내용에 대해서는 동일한 스텝 번호를 붙이고 있다.
도 6에서, 플라즈마 대기 상태의 판정(S10), 고주파 신호(HS)의 공급(S11), VSWR값의 산출(S12), VSWR값과 임계값(Vth)의 비교(S13), VSWR값이 임계값(Vth)보다 큰 경우의 고전압 중첩(S14), VSWR값이 임계값(Vth) 이하인 경우의 고전압 중첩의 정지(S15)의 각 처리는 상기 실시형태 1과 동일하다.
스텝 S14에서, 고전압을 중첩한 후, 본 실시형태 3에서는 스텝 S16이 실행된다. 스텝 S16에서, 제어 장치(100)는 고전압(HV)의 중첩을 개시했을 때부터의 경과 시간(T)이 이상 판정을 위한 임계값 시간인 제 1 시간(T1)보다 큰지 아닌지를 판정한다. 제 1 시간(T1)은, 정상적인 플라즈마 가스의 공급 상태이면, 고전압 중첩 후에 확실하게 플라즈마가 발생한다고 기대되는 시간 길이로 설정한다. 판정의 결과, 고전압(HV)의 중첩을 개시했을 때부터의 경과 시간이 제 1 시간(T1)을 경과하고 있다고 판정된 경우(YES), 이상 상태로 판정하는 것이 가능하다. 그러면 스텝 S17로 이행하고, 제어 장치(100)는 이상 판정을 위한 처리, 예를 들면, 경보 신호를 출력한다. 이어서 스텝 S18로 이행하고, 제어 장치(100)는 고주파 신호(HS)의 공급 및 플라즈마 가스의 공급을 정지시킨다. 그리고 스텝 S15로 이행하고, 고전압(HV)의 중첩을 정지시킨다. 여기에서, 경보 신호의 출력으로서는 표시 장치에의 표시, 경보 램프의 점등, 경보 버저의 울림 등을 생각할 수 있다.
또한, 스텝 S16에서, 고전압(HV)의 중첩을 개시했을 때부터의 경과 시간이 제 1 시간(T1)을 경과하지 않았다고 판정된 경우에는(NO), 통상의 플라즈마 점화 대기의 시간 범위 내라고 판정하고, VSWR값의 산출로 되돌아온다(S12).
도 7의 파형도에서, 시각 t10∼t11은 상기 스텝 S10∼S13의 과정에 대응하고 있다. 시각 t10에 제어 장치(100)가 고주파 신호를 ON 상태로 변화시키고, 전송 경로에 고주파 신호(HS)가 인가된다. 시각 t11에, VSWR값이 임계값(Vth)보다 크다고 판정하면, 제어 장치(100)가 고전압(HV)을 ON 상태로 변화시키고, 고주파 신호(HS)에 고전압(HV)이 중첩된다.
여기에서, 어떠한 이상이 발생하고 있으면, 고전압(HV)이 인가되어도 불씨가 되는 플라즈마가 발생하지 않고, 또는, 불씨가 되는 플라즈마가 발생해도 플라즈마가 안정적으로 발생하지 않는다. 이러한 상태에서는, 부하 임피던스가 수렴되지 않고, VSWR값은 플라즈마의 안정적 발생을 검출하는 임계값(Vth)을 상회한 채 시간이 경과한다. 이 상태 그대로, 고전압(HV)을 인가한 시각 t11로부터 제 1 시간(T1)이 경과한 시각 t12가 되면, 제어 장치(100)는 이상 상태가 발생한 것으로 판정한다. 그리고 고주파 신호 및 고전압 중첩을 OFF 상태로 하여 경보 신호를 출력하는 것이다.
이상, 본 실시형태 3에 따른 플라즈마 점화 장치의 처리에 의하면, 상기 실시형태 1과 동일한 작용효과를 얻을 수 있는 외에, 고전압(HV)의 중첩 후에 제 1 시간(T1)이 경과해도 VSWR값이 임계값(Vth)보다 큰 경우에는 이상 상태로 판정하여 경보 신호를 출력한다. 따라서, 플라즈마 생성 장치(1)에 발생한 문제를 확실하게 검출하여, 관리자에게 보수의 필요성을 통지하는 것이 가능하다.
(실시형태 4)
본 발명의 실시형태 4는 상기 실시형태 1의 발전계에 관한 것으로, 고전압을 고주파 신호에 중첩했을 때부터 제 2 시간 경과해도 VSWR값이 소정의 임계값(Vth)보다 큰 경우에는, 고전압의 전압값을 변경하는 태양에 관한 것이다. 플라즈마가 일정시간에서 점화되지 않는 경우에는 인가하는 고전압을 변경해 가는 실시형태이다.
본 실시형태 4에 따른 플라즈마 발생 장치(1) 및 플라즈마 점화 장치(10)의 구성은 상기 실시형태 1과 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다. 단, 제어 장치(100)의 프로그램 처리가 도 8의 플로우차트에 대응하고 있는 점에서 실시형태 1과 상이하다.
본 실시형태 4에서, 제어 장치(100)는, 고전압(HV)을 고주파 신호(HS)에 중첩했을 때부터 제 2 시간(T2) 경과해도 VSWR값이 임계값(Vth)보다 큰 경우에는, 고전압(HV)의 전압값을 변경하도록 동작한다.
보다 구체적으로, 상기 실시형태 1에서는, 고주파 신호(HS)에 중첩하는 고전압(HV)은 변경되지 않았다. 그러나, 플라즈마 가스의 상태에 따라서는, 고주파 신호(HS)에 인가하는 고전압(HV)의 전압값이 상이함으로써, 방전이 발생하기 쉬워지는 경우도 있다. 그래서, 본 실시형태 4에서는, 제 2 시간(T2) 경과해도 플라즈마가 발생하지 않는 경우에는, 중첩하는 고전압(HV)의 전압값을 변경하도록 제어하는 것으로 한다. 특히, 본 실시형태에서는 고전압(HV)의 전압값을 단계적으로 상승시켜 가도록 처리하는 경우를 예시한다.
다음에 본 실시형태 4에 따른 플라즈마 점화 방법을, 도 8의 플로우차트 및 도 9의 파형도를 참조하면서 설명한다. 도 8의 플로우차트는, 정기적으로 또는 필요에 따라 부정기적으로, 반복 실행되는 프로그램 처리이다. 상기 실시형태 1과 동일한 처리 내용에 대해서는 동일한 스텝 번호를 붙이고 있다.
도 8에서, 플라즈마 대기 상태의 판정(S10), 고주파 신호(HS)의 공급(S11), VSWR값의 산출(S12), VSWR값과 임계값(Vth)과의 비교(S13), VSWR값이 임계값(Vth)보다 큰 경우의 고전압 중첩(S14), VSWR값이 임계값(Vth) 이하인 경우의 고전압 중첩의 정지(S15)의 각 처리는 상기 실시형태 1과 동일하다.
스텝 S14에서 고전압을 중첩한 후, 본 실시형태 4에서는 스텝 S19가 실행된다. 스텝 S19에서, 제어 장치(100)는 고전압(HV)의 중첩을 개시했을 때부터의 경과 시간(T)이 전압값 변경의 임계값인 제 2 시간(T2)보다 큰지 아닌지를 판정한다. 제 2 시간(T2)은, 정상적인 플라즈마 가스의 공급 상태이면, 고전압 중첩 후에 확실하게 플라즈마가 발생한다고 기대되는 시간 길이(실시형태 3에서의 제 1 시간(T1))보다 짧게 설정한다. 또 몇 단계 전압값을 변경할지에 따라 설정한다.
판정의 결과, 고전압(HV)의 중첩을 개시했을 때부터의 경과 시간이 제 2 시간(T2)을 경과하고 있다고 판정된 경우(YES), 중첩하는 고전압(HV)의 전압값을 변경해야 하다고 판단한다. 그러면 스텝 S20으로 이행하고, 제어 장치(100)는 고전압 발생 장치(103)에 제어 신호(SHV)를 출력하고, 중첩하는 고전압(HV)의 전압값을 소정의 스텝(예를 들면, ΔV) 상승시키는 지시를 한다. 그리고, 스텝 S14로 이행하고, 고전압 발생 장치(103)는 지시된 전압값으로 고전압(HV)을 발생하고, 고주파 신호(HS)에 중첩시킨다. 판정의 결과, 고전압(HV)의 중첩을 개시했을 때부터의 경과 시간이 제 2 시간(T2)만큼 경과하지 않았다고 판단된 경우(NO), VSWR값의 산출로 되돌아온다(S12).
또한, 스텝 S19에서, 첫회는 고전압(HV)의 중첩을 개시한 시점부터의 경과 시간(T)을 제 2 시간(T2)과 비교하지만, 2회째 이후는 전회 고전압(HV)의 전압값을 변경한 시점부터의 경과 시간(T)을 제 2 시간(T2)과 비교한다. 즉, 제 2 시간(T2)이 경과할 때마다, 경과 시간의 계측을 행하는 내부 타이머가 리셋 된다.
도 9의 파형도에서, 시각 t20∼t21은 상기 스텝 S10∼S13의 과정에 대응하고 있다. 시각 t20에 제어 장치(100)가 고주파 신호를 ON 상태로 변화시키고, 전송 경로에 고주파 신호(HS)가 인가된다. 시각 t21에, VSWR값이 임계값(Vth)보다 크다고 판정하면, 제어 장치(100)가 고전압(HV)을 ON 상태로 변화시키고, 고주파 신호(HS)에 고전압(HV1)(초기값)이 중첩된다. 도 9로부터 명확한 바와 같이, 제 1 시간(T1)은 제 2 시간(T2)보다 길고, 또한, 시각 t21로부터 t24까지의 시간과 동일하다.
여기에서, 플라즈마 가스의 상태에 따라서는, 소정의 전압값의 고전압(HV)이 인가되어도, 플라즈마가 안정적으로 발생하지 않는 경우가 있다. 이러한 상태에서는, 부하 임피던스가 수렴하지 않아 VSWR값은 플라즈마의 안정적 발생을 검출하는 임계값(Vth)을 상회한 채 시간이 경과한다. 전회, 고전압(HV)의 중첩을 개시한 시각 t21로부터 제 2 시간(T2)이 경과한 시각 t22가 되면, 고주파 신호(HS)에 중첩되는 고전압(HV)의 전압값이 스텝(ΔV)만큼 높은 HV2로 변경된다. 변경된 고전압(HV2)에 의해서도 플라즈마가 발생하지 않는 경우, VSWR값은 여전히 임계값(Vth)을 상회한 상태이다. 그러면, 전회, 고전압(HV)의 전압값을 변경한 시각 t22로부터 제 2 시간(T2)이 경과한 시각 t23이 되면, 고주파 신호(HS)에 중첩되는 고전압(HV)의 전압값이 스텝(ΔV)만큼 더 높은 HV3으로 변경된다. 변경된 고전압(HV3)에 의해 시각 t24에 플라즈마가 발생하면, VSWR값은 수렴하여, 임계값(Vth) 이하가 되는 결과, 고전압(HV)의 중첩은 정지된다.
이상, 본 실시형태 4에 따른 플라즈마 점화 장치의 처리에 의하면, 상기 실시형태 1과 동일한 작용효과를 얻을 수 있는 외에, 제 2 시간(T2)이 경과할 때마다 중첩하는 고전압(HV)의 전압값을 변경하므로, 플라즈마 가스의 상태가 변동하고 있어도 확실하게 플라즈마에 점화 가능하다.
(그 밖의 변형예)
본 발명은, 상기 실시형태에 한정되고 않고, 본원 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 변경하여 적용하는 것이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시형태 1∼4는 배타적인 실시형태가 아니고, 복수의 실시형태를 임의로 서로 조합하여 적용하는 것이 가능하다. 도 10에 나타내는 플로우차트는 실시형태 1∼4의 전부를 반영시킨 경우의 응용예를 도시하고 있다. 당해 응용예에 의하면, 실시형태 1에 의한 작용효과와 아울러, 실시형태 2∼4의 각각에 특징적인 작용효과를 모두 구비하는 플라즈마 점화 방법을 제공 가능하다.
또한 상기 실시형태 1∼4에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 발생 장치(1)가 하나의 세라믹 튜브(112)를 구비하는 태양을 예시하고 있었지만, 복수의 세라믹 튜브에 의해 플라즈마를 발생시키는 장치이어도 된다.
도 11에, 복수의 세라믹 튜브(112)를 구비한 플라즈마 발생 장치(1b)의 구성도를 나타낸다. 상기 실시형태 1(도 1)과 동일한 구성은 동일한 부호를 붙이고 있다.
본 플라즈마 발생 장치(1b)는 플라즈마 점화 장치(10), 가스 챔버(110b), 임피던스 보정 코일(111), 세라믹 튜브(112), 부하 전극(114b), 프레임(115), 접지 전극(116b), 플라즈마 가스 공급구멍(118)을 구비하여 구성된다. 특히 본 변형예에서는 세라믹 튜브(112)가 복수 설치되어 있는 점에 특징이 있다.
가스 챔버(110b)는 실시형태 1의 가스 챔버(110)와 마찬가지로 플라즈마 가스를 공급하기 위한 가스 충전실이지만, 복수의 세라믹스 튜브(112)가 설치된 프레임(113)을 구비하는 점에서 상이하다. 프레임(113)은 도전체로 구성되어 있고, 세라믹 튜브(112)를 관통 유지시키기 위한 유지구멍이 설치된 판 형상체로 되어 있다. 각 유지구멍은 세라믹 튜브(112)를 유지 가능하도록, 세라믹 튜브의 외경과 동일한 정도로 형성되어 있다. 복수의 세라믹 튜브(112)는 각각의 개구가 세정면(S)에 대향하도록 프레임(113)에 유지되어 있다. 부하 전극(114b)은 황동 등의 도전체로 구성되어 있고, 프레임(113)에 유지된 세라믹 튜브(112)를 삽입 통과하는 삽입통과 구멍이 설치된 판 형상체로 되어 있다. 각 삽입통과 구멍은, 세라믹 튜브(112)의 외경보다 약간 커지도록 형성되어 있다. 부하 전극(114b)은 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 임피던스 보정 코일(111)을 통하여 동축 케이블(106)에 전기적으로 접속되고, 플라즈마 점화 장치(10) 및 정합 장치(105)로부터 출력된 고주파 신호(HS)가 공급되게 되어 있다. 가스 챔버(110b)에는, 세라믹 튜브(112)의 일부 및 부하 전극(114b)을 둘러싸도록, 실드 커버(115)가 설치되어 있다. 실드 커버(115)는 도전체로 구성되어 있고, 부하 전극(114b)으로부터 발생하는 전자파를 실드 가능하게 구성되어 있다. 또 접지 전극(116b)이 복수, 각 세라믹 튜브(112)의 축심을 따라 설치되어 있다. 플라즈마 점화 장치(10) 및 정합 장치(105)의 구성 및 동작에 대해서는, 상기 실시형태 1∼4와 동일하다.
상기 변형예의 플라즈마 발생 장치(1b)에 있어서, 상기 실시형태 1∼4와 동일하게, 플라즈마 가스 공급구멍(118)에 플라즈마 가스가 공급되고, 플라즈마 점화 장치(10)로부터 고전압(HV)을 부하 전극(114b)에 공급하면 방전에 의해 플라즈마가 발생한다. 또한 플라즈마 점화 장치(10)로부터 고주파 신호(HS)가 공급됨으로써 안정적으로 플라즈마가 유지된다. 특히, 상기 변형예의 플라즈마 발생 장치(1b)에 의하면, 복수의 세라믹 튜브(112)가 세정면(S)을 향하여 플라즈마 제트를 사출 가능하게 구성되어 있다. 따라서, 광범위에 걸쳐서 플라즈마 제트에 의한 가공(세정)을 행할 수 있다. 그리고, 이러한 형태의 플라즈마 발생 장치(1b)에서도, 본 발명의 플라즈마 점화 방법을 적용하는 것이 가능하다.
(산업상의 이용의 가능성)
본 발명의 플라즈마 점화 장치 및 플라즈마 점화 방법은, 수동에 의하지 않고 자동적으로 폐공간의 환기를 시키고 싶은 환경에서 적용하는 것이 가능하다.
본 발명은, 용도 또는 목적에 따라, 적당히 조합한 실시예, 또는, 변경 혹은 개량을 가한 응용예로서 적용할 수 있고, 상기 발명의 실시형태를 통하여 설명된 실시예나 응용예에 한정되는 것은 아니다. 용도 또는 목적에 따라 적당히 조합된 실시예 또는 응용예에 대해서도, 본 발명의 과제를 일탈하지 않는 범위에서, 본 발명의 기술적 범위에 속한다.
1… 플라즈마 발생 장치 10… 플라즈마 점화 장치
100… 제어 장치 101… 고주파 전원 장치
102… 진행파·반사파 검출 장치 103… 고전압 발생 장치
104… 중첩 코일 105… 정합 장치
106… 동축 케이블 110, 110b… 가스 챔버
111… 임피던스 보정 코일 112… 세라믹 튜브
114, 114b… 부하 전극 115… 실드 커버
116, 116b… 접지 전극 118… 플라즈마 가스 공급구멍
HS… 고주파 신호 HV… 고전압
HV1… 고전압 HV2… 고전압
HV3… 고전압 M… 기억매체
S… 세정면(피가공면) SHS… 제어 신호
SHV… 제어 신호 Vf… 진행파 진폭값
Vr… 반사파 진폭값 Z… 부하 임피던스
Z0… 특성 임피던스 Γ(감마)… 전압 반사 계수

Claims (18)

  1. 플라즈마 발생 장치로서,
    플라즈마의 점화·재점화가 가능하게 구성되는 가스 챔버와,
    소정의 고주파 신호 및 고전압을 생성하는 플라즈마 점화 장치와,
    상기 가스 챔버와 상기 플라즈마 점화 장치 사이를 접속하고, 상기 고주파 신호 및 상기 고전압을 전송하는 동축 케이블,을 구비하고,
    상기 가스 챔버는,
    상기 동축 케이블이 접속되는 제 1 커넥터와,
    상기 고주파 신호 및 상기 고전압이 인가되는 부하 전극과,
    상기 부하 전극과의 사이에서 상기 플라즈마를 발생시키기 위한 접지 전극과,
    상기 제 1 커넥터와 상기 부하 전극 사이에 설치되고, 상기 고주파 신호와 상기 부하 전극과의 임피던스를 보정하는 임피던스 보정 코일과,
    가스 공급 구멍으로부터 공급되는 불활성 가스를 충전시키기 위한 충전실과,
    제 1 단부와 제 2 단부를 갖고, 상기 부하 전극이 외부에 배치되고, 상기 접지 전극이 내부에 배치되는 세라믹 튜브이며, 상기 제 1 단부로부터 상기 불활성 가스를 도입하고, 내부에서 플라즈마를 발생시키고, 발생한 상기 플라즈마를 상기 제 2 단부로부터 세정 대상에 조사(照射)하는 세라믹 튜브,를 구비하고,
    상기 플라즈마 점화 장치는,
    상기 가스 챔버의 상기 부하 전극에 고주파 신호를 공급하는 고주파 전원 장치와,
    고전압을 발생하는 고전압 발생 장치와,
    상기 고전압을 상기 고주파 신호에 가산하는 중첩 코일과,
    상기 고주파 신호의 진행파 및 반사파를 검출하는 진행파·반사파 검출 장치와,
    상기 고주파 전원 장치측과 상기 부하 전극측과의 임피던스를 정합시키는 정합 장치와,
    상기 동축 케이블이 접속되는 제 2 커넥터와,
    상기 반사파의 상기 진행파에 대한 비율(전압 정재파비, VSWR)이 소정의 임계값보다 클 경우에 상기 고전압을 상기 고주파 신호에 중첩하고, 상기 반사파의 상기 진행파에 대한 비율(전압 정재파비, VSWR)이 상기 소정의 임계값 이하인 경우에 상기 고전압의 중첩을 정지하도록 구성되는 제어장치,를 구비하고,
    상기 동축 케이블은 상기 제 1 커넥터 또는 상기 제 2 커넥터의 적어도 일방을 통하여 접지되는 피복을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접지 전극은, 상기 세라믹 튜브의 축심을 따라 뻗어 있고, 그 선단부가 상기 부하 전극의 덮는 범위보다도 상기 제 2 단부 근처이며 상기 제 2 단부까지의 사이에 위치하도록 배열 설치되고, 그 주위에 발생하는 플라즈마의 고온에 견딜 수 있는 것과 같은 금속에 의해 구성되고, 상기 가스 챔버를 거쳐 접지되어 있고,
    상기 부하 전극은 단면 관 형상을 갖고, 상기 세라믹 튜브의 외부로부터 둘러싸도록 하여 상기 접지 전극의 일부와 대향하여 구성되고, 내산화성이 부여된 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 튜브를 복수개 구비하고 있고,
    상기 접지 전극은, 상기 세라믹 튜브의 축심을 따라 뻗어 있고, 그 선단부가 상기 부하 전극의 덮는 범위보다도 상기 제 2 단부 근처이며 상기 제 2 단부까지의 사이에 위치하도록 배열 설치되고, 그 주위에 발생하는 플라즈마의 고온에 견딜 수 있는 것과 같은 금속에 의해 구성되고, 상기 가스 챔버를 거쳐 외부에서 접지되어 있고,
    상기 부하 전극은, 상기 복수의 세라믹 튜브의 각각을 삽입통과하는 삽입통과 구멍이 복수 설치된 공통의 판 형상체로서 구성되어 있고, 각 상기 삽입통과 구멍의 내벽이 각 상기 세라믹 튜브를 외측으로부터 둘러싸도록 하여 상기 접지 전극의 일부와 대향하도록 구성되고, 내산화성이 부여된 금속으로 형성되어 있고,
    상기 복수의 세라믹 튜브의 일부 및 상기 부하 전극을 둘러싸는 도전체이며, 상기 부하 전극으로부터 발생하는 전자파를 실드하는 도전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 임계값은 제 1 임계값 및 제 2 임계값을 포함하고, 상기 제 1 임계값은 상기 제 2 임계값보다도 크고, 상기 반사파의 상기 진행파에 대한 비율(전압 정재파비, VSWR)이 상기 제 1 임계값보다 큰 경우에 상기 고전압을 상기 고주파 신호에 중첩하고, 상기 제 2 임계값 이하로 된 경우에 상기 고전압의 중첩을 정지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  5. 반도체 회로 표면 세정용 플라즈마를 점화시키기 위한 소정의 고주파 신호 및 고전압을 공급하는 플라즈마 점화 장치로서,
    0.1W로부터 30.0W 범위의 고주파 신호를 생성하는 고주파 전원 장치와,
    1kHz의 주파수 및 0.8kV로부터 2.0kV의 범위의 진폭을 갖는 펄스 신호인 고전압을 발생하는 고전압 발생 장치와,
    상기 고전압을 상기 고주파 신호에 가산하는 중첩 코일과,
    상기 고주파 신호의 진행파 및 반사파를 검출하는 진행파·반사파 검출 장치와,
    상기 고주파 전원 장치측과 부하 전극측과의 임피던스를 정합시키는 정합 장치와,
    상기 반사파의 상기 진행파에 대한 비율(전압 정재파비, VSWR)이 소정의 임계값보다 클 경우에 상기 고전압을 상기 고주파 신호에 중첩하고, 상기 반사파의 상기 진행파에 대한 비율(전압 정재파비, VSWR)이 상기 소정의 임계값 이하인 경우에 상기 고전압의 중첩을 정지하는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
  6. 제 5 항에 기재된 플라즈마 점화 장치로부터 상기 고주파 신호 및 상기 고전압이 공급되는 가스 챔버로서,
    상기 고주파 신호 및 상기 고전압을 받는 제 1 커넥터와,
    상기 고주파 신호 및 상기 고전압이 인가되는 부하 전극과,
    상기 부하 전극과의 사이에서 상기 플라즈마를 발생시키기 위한 접지 전극과,
    상기 제 1 커넥터와 상기 부하 전극 사이에 설치되고, 상기 고주파 신호와 상기 부하 전극과의 임피던스를 보정하는 임피던스 보정 코일과,
    가스 공급 구멍으로부터 공급되는 불활성 가스를 충전시키기 위한 충전실과,
    제 1 단부와 제 2 단부를 갖고, 상기 부하 전극이 외부에 배치되고, 상기 접지 전극이 내부에 배치되는 세라믹 튜브이며, 상기 제 1 단부로부터 상기 불활성 가스를 도입하고, 내부에서 플라즈마를 발생시키고, 발생한 상기 플라즈마를 상기 제 2 단부로부터 세정 대상에 조사하는 세라믹 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 챔버.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 접지 전극은, 상기 세라믹 튜브의 축심을 따라 뻗어 있고, 그 선단부가 상기 부하 전극의 덮는 범위보다도 상기 제 2 단부 근처이며 상기 제 2 단부까지의 사이에 위치하도록 배열 설치되고, 그 주위에 발생하는 플라즈마의 고온을 견딜 수 있는 것과 같은 금속에 의해 구성되고, 상기 가스 챔버를 거쳐 접지되어 있고,
    상기 부하 전극은 단면 관 형상을 갖고, 상기 세라믹 튜브의 외부로부터 둘러싸도록 하고 상기 접지 전극의 일부와 대향하여 구성되고, 내산화성이 부여된 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 챔버.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 세라믹 튜브를 복수개 구비하고 있고,
    상기 접지 전극은, 상기 세라믹 튜브의 축심을 따라 뻗어 있고, 그 선단부가 상기 부하 전극이 덮는 범위보다도 상기 제 2 단부 근처이며 상기 제 2 단부까지의 사이에 위치하도록 배열 설치되고, 그 주위에 발생하는 플라즈마의 고온에 견딜 수 있는 것과 같은 금속에 의해 구성되고, 상기 가스 챔버를 거쳐 외부에서 접지되어 있고,
    상기 부하 전극은 상기 복수의 세라믹 튜브의 각각을 삽입통과하는 삽입통과 구멍이 복수 설치된 공통의 판 형상체로서 구성되어 있고, 각 상기 삽입통과 구멍의 내벽이 각 상기 세라믹 튜브를 외측으로부터 둘러싸도록 하여 상기 접지 전극의 일부와 대향하도록 구성되고, 내산화성이 부여된 금속으로 형성되어 있고,
    상기 세라믹 튜브의 일부 및 상기 부하 전극을 둘러싸고 있고, 상기 부하 전극으로부터 발생하는 전자파를 실드하는 도전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 챔버.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 소정의 임계값은 제 1 임계값 및 제 2 임계값을 포함하고, 상기 제 1 임계값은 상기 제 2 임계값보다도 크고, 상기 반사파의 상기 진행파에 대한 비율(전압 정재파비, VSWR)이 상기 제 1 임계값보다 큰 경우에 상기 고전압을 상기 고주파 신호에 중첩하고, 상기 제 2 임계값 이하로 된 경우에 상기 고전압의 중첩을 정지하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
  10. 플라즈마 발생 장치를 사용하여 플라즈마를 조사시키는 반도체 회로 표면의 세정 방법으로서,
    고주파 신호 및 고전압이 인가되는 부하 전극과,
    상기 부하 전극과의 사이에서 플라즈마를 발생시키기 위한 접지 전극과,
    제 1 커넥터와 상기 부하 전극의 사이에 설치되고, 상기 고주파 신호와 상기 부하 전극과의 임피던스를 보정하는 임피던스 보정 코일과,
    가스 공급구멍으로부터 공급되는 불활성 가스를 충전시키기 위한 충전실과,
    제 1 단부와 제 2 단부를 갖고, 상기 부하 전극이 외부에 배치되고, 상기 접지 전극이 내부에 배치되는 세라믹 튜브이며, 상기 제 1 단부로부터 상기 불활성 가스를 도입하고, 내부에서 플라즈마를 발생시키고, 발생한 상기 플라즈마를 상기 제 2 단부로부터 세정 대상에 조사하는 세라믹 튜브,를 포함하는 가스 챔버를 준비하는 공정과,
    상기 가스 챔버의 상기 부하 전극에 상기 고주파 신호를 공급하는 고주파 전원 장치와,
    고전압을 발생하는 고전압 발생 장치와,
    상기 고전압을 상기 고주파 신호에 가산하는 중첩 코일과,
    상기 고주파 신호의 진행파 및 반사파를 검출하는 진행파·반사파 검출 장치와,
    상기 고주파 전원 장치측과 상기 부하 전극측과의 임피던스를 정합시키는 정합 장치와,
    플라즈마의 점화·재점화가 가능하게 구성되는 제어 장치,를 포함하는 플라즈마 점화 장치를 준비하는 공정과,
    상기 가스 챔버 내에서 발생하는 플라즈마의 상태가, 상기 반사파의 상기 진행파에 대한 비율(전압 정재파비, VSWR)이 소정의 임계값보다 클 경우에, 상기 고전압 발생 장치의 상기 제어 장치에 의해 상기 고전압을 상기 고주파 신호에 중첩하고, 상기 반사파의 상기 진행파에 대한 비율(전압 정재파비, VSWR)이 상기 소정의 임계값 이하인 경우에 상기 고전압의 중첩을 정지하는 공정,을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 회로 표면의 세정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 접지 전극은, 상기 세라믹 튜브의 축심을 따라 뻗어 있고, 그 선단부가 상기 부하 전극의 덮는 범위보다도 상기 제 2 단부 근처이며 상기 제 2 단부까지의 사이에 위치하도록 배열 설치되고, 그 주위에 발생하는 플라즈마의 고온에 견딜 수 있는 것과 같은 금속에 의해 구성되고, 상기 가스 챔버를 거쳐 접지되어 있고,
    상기 부하 전극은 단면 관 형상을 갖고, 상기 세라믹 튜브의 외부로부터 둘러싸도록 하여 상기 접지 전극의 일부와 대향하여 구성되고, 내산화성이 부여된 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 회로 표면의 세정 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 세라믹 튜브를 복수개 구비하고 있고,
    상기 접지 전극은 상기 세라믹 튜브의 축심을 따라 뻗어 있고, 그 선단부가 상기 부하 전극의 덮는 범위보다도 상기 제 2 단부 근처이며 상기 제 2 단부까지의 사이에 위치하도록 배열 설치되고, 그 주위에 발생하는 플라즈마의 고온에 견딜 수 있는 것과 같은 금속에 의해 구성되고, 상기 가스 챔버를 거쳐 외부에서 접지되어 있고,
    상기 부하 전극은 상기 복수의 세라믹 튜브의 각각을 삽입통과하는 삽입통과 구멍이 복수 설치된 공통의 판 형상체로서 구성되어 있고, 각 상기 삽입통과 구멍의 내벽이 각 상기 세라믹 튜브의 외부로부터 둘러싸도록 하여 상기 접지 전극의 일부와 대향하도록 구성되고, 내산화성이 부여된 금속으로 형성되어 있고,
    상기 세라믹 튜브의 일부 및 상기 부하 전극을 둘러싸는 도전체이며, 상기 부하 전극으로부터 발생하는 전자파를 실드하는 도전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 회로 표면의 세정 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 소정의 임계값은 제 1 임계값 및 제 2 임계값를 포함하고, 상기 제 1 임계값은 상기 제 2 임계값보다도 크고, 상기 반사파의 상기 진행파에 대한 비율(전압 정재파비, VSWR)이 상기 제 1 임계값보다 큰 경우에 상기 고전압을 상기 고주파 신호에 중첩하고, 상기 제 2 임계값 이하로 된 경우에 상기 고전압의 중첩을 정지하는 것을 특징으로 하는 반도체 회로 표면의 세정 방법.
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