TWI488546B

TWI488546B - A plasma generating device and a plasma reactor

Info

Publication number: TWI488546B
Application number: TW101105979A
Authority: TW
Inventors: Tetsuya Utano; Toru Maeda; Yuichiro Noguchi; Jun-Ichi Takahira; Masanori Hamajima
Original assignee: Shinkawa Kk
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2015-06-11
Also published as: TW201336354A

Description

電漿產生裝置及電漿反應器

本發明係關於電漿產生裝置、電漿點火裝置、及電漿反應器。

在許多生產現場使用電漿。例如，半導體電路之製造領域，係藉由電漿清潔作為接合對象之半導體電路之表面。

作為習知之電漿產生裝置，例如於日本特開2002-343599號公報揭示有一種電漿產生裝置(電漿炬)，係於被導入氬氣之玻璃管之軸芯配置有金屬線，於玻璃管之前端部分捲繞有高頻線圈與點火用線圈，於玻璃管內部延設有高熔點金屬製線8(專利文獻1)。該裝置，係將氬氣導入玻璃管使電漿氣體之流動穩定後，從高頻電源對高頻線圈供應高頻電力，其次對點火用線圈施加高電壓而產生放電，以產生電漿。進而，該裝置，為了防止金屬線之前端部接觸於玻璃管之電漿產生區域部分之分隔壁使玻璃管開孔或金屬線之前端部熔解，提出了一種在電漿產生區域之前於金屬線設置彎折處或線圈狀部分之方式(專利文獻1，段落0042-0044，圖5及圖6)。

又，於日本特開2003-328138號公報，揭示了一種電漿點火機構，係從點火器對包含金屬線之電漿點火用線圈施加高電壓，在電漿點火用線圈與金屬線之間使放電誘發而使電漿點火(專利文獻2，圖3)。

再者，於日本特開2006-104545號公報，揭示了一種微電漿反應裝置，係以混合氣體流通之電漿炬外管包圍插通高熔點導線之電漿炬內管周圍，藉由設於外部之點火器使放電開始(專利文獻3，圖1~6)。

又，於日本特開6-215894號公報揭示了一種高頻電漿用電源，係經由阻抗匹配電路對電漿室之電極間供應高頻電力(專利文獻4)。藉由該裝置，在至電源輸出阻抗與電漿室之阻抗整合為止之期間將供應至電力放大器之FET之電壓值設定得較低，防止因反射波導致之FET之破損。

又，於日本特開2009-141211號公報揭示了一種電漿炬，係以圓筒形狀之前端部、連接於前端部之圓筒形狀之玻璃導入管、對前端部外部供應高頻電力之外部電極、以及從氣體導入管往前端部在圓筒形狀內部延伸之內部電極構成(專利文獻5)。內部電極設成接觸氣體導入管之內面(專利文獻5，段落0026，圖3)。

[先行技術文獻]

[專利文獻1]日本特開2002-343599號公報

[專利文獻2]日本特開2003-328138號公報

[專利文獻3]日本特開2006-104545號公報

[專利文獻4]日本特開6-215894號公報

[專利文獻5]日本特開2009-141211號公報

然而，電漿產生裝置，若電漿用惰性氣體之流動狀態惡化等，則電漿會變得不穩定或消滅。在電漿變得不穩定或消滅時，會使半導體電路等之大多製品產生缺陷。又，至發現電漿已消滅為止之時間若花費太多，則會於大多製品產生缺陷。因此，上述專利文獻所記載之電漿產生裝置，需監視電漿是否已消滅。又，在電漿已消滅之情形，需以手動再點火。進而，電漿之點火作業，由於需與高頻電力之施加作業並行而估計時點來實施，因此點火作業需要某程度之熟練技巧。

又，發明者群，發現了如在專利文獻1或專利文獻5所記載之電漿產生裝置中，在被供應高頻電力之高頻線圈所位於之管中心附近或設有被供應高頻電力之外部電極之前端部中心附近，電漿之溫度為最高。進而，已知電漿係藉由在存在於內部電極之微小尖端部分電荷偏位來促進點火，此種尖端部分相當於金屬線或內部電極之表面在製造最初即具有之表面之微細起伏。若喪失此種表面之微細起伏，則會失去於長期間確實使電漿產生之點火穩定性。

上述專利文獻1或專利文獻5所記載之電漿產生裝置中，由於金屬線或內部電極位於電漿炬之中心附近，因此電漿成為相對高溫而有使金屬線或內部電極之表面熔解之危險。表面已熔解之金屬線或內部電極，由於喪失了促進電漿之點火之微細突起，因此電漿會越來越變得難以點火。

因此，有鑑於上述課題，本發明之目的之一在於，提供不需要監視或人手，能長時間穩定容易且確實地使電漿點火或再點火之電漿點火技術。

為了解決上述課題，本發明之電漿產生裝置，具備：高頻電源裝置，對使電漿產生之負荷電極供應既定之高頻訊號；整合裝置，用以使高頻電源裝置側與負荷電極側之阻抗整合；行進波/反射波檢測裝置，檢測出高頻訊號之行進波及反射波；高電壓產生裝置，產生既定之高電壓；以及控制裝置，在反射波相對行進波之比率較第1閾值大時，使高電壓重疊於高頻訊號。

根據此種構成，在高頻訊號被供應至負荷電極時會依照此時之電漿狀態等決定負荷電極側之阻抗。此時若電漿未適當地產生，則由於產生高頻電源裝置側之輸出阻抗與負荷電極側之阻抗之不整合，因此高頻訊號之反射波相對行進波之比率會變大。若此反射波相對行進波之比率大至某程度，則能推定為點火前之狀態或已點火之電漿為因某些情事而消滅之狀態。因此，為了推定電漿之消滅狀態，在此比率較預先決定之第1閾值大時，則判定電漿未點火，使高電壓重疊於高頻訊號。藉由此高電壓於負荷電極產生放電，將電漿點火或再點火。

此外，「反射波相對行進波之比率」通常可理解為反射波之振幅值相對行進波之振幅值之比，例如駐波比(SWR(Standing Wave Ratio)值)

進而，本發明之電漿產生裝置較佳為，具備於軸方向具有中空構造之陶瓷管、配置於陶瓷管內部之接地電極、以及具有從外面覆蓋陶瓷管之電漿產生區域之構造之負荷電極，接地電極在陶瓷管之至少電漿產生區域具有變形構造。

根據本發明，由於以反射波相對行進波之比率判定電漿之點火狀態並執行點火作業，因此不需監視且不需透過人手即能容易且確實地將電漿點火或再點火。再者，根據本發明，由於接地電極位於迴避了在電漿產生時溫度變得非常高之陶瓷管軸芯附近空間之處，因此接地電極表面之微細起伏不會因高溫而熔解喪失，能在較長期間確實地使電漿點火。

以下說明本發明之實施形態。以下圖式之記載中，對相同或類似之步驟以相同或類似之符號表示。不過，圖式所示之方塊圖、波形圖、以及流程圖為例示。因此，具體之方塊、產生波形、處理流程應對照以下之說明來判斷。

(實施形態1)

本發明之實施形態1係關於能自動點火之電漿點火裝置之基本形，其在反射波相對行進波之比率較既定閾值大時，使高電壓重疊於高頻訊號，且在將高電壓重疊於高頻訊號後反射波相對行進波之比率成為上述閾值以下時，使高電壓之重疊停止。

圖1係顯示包含本實施形態之電漿點火裝置之電漿產生裝置之構成圖。電漿產生裝置1在使用於半導體電路之製造時，係與洗淨對象即半導體電路(接合對象)之洗淨面對向配置，用以使電漿產生而洗淨半導體電路之洗淨面。

如圖1所示，本實施形態之電漿產生裝置1具備電漿點火裝置10、電漿反應器110而構成。

(電漿反應器110)

電漿反應器110具備電抗修正線圈111、陶瓷管112、負荷電極114、接地電極116、氣體供應口118、分隔壁161、氣體充填室181、前室191而構成。進而，電漿反應器110發揮用以對陶瓷管112供應電漿氣體之氣體充填室之功能。作為充填於氣體充填室之電漿氣體最好係惰性氣體。亦可使用H₂ 、O₂ 、N₂ 、或此等與惰性氣體之混合氣體。作為惰性氣體，能利用氬(Ar)、氦(He)、氙(Xe)、氖(Ne)，氬(Ar)、氦(He)最常被利用。從氣體供應口118藉由未圖示之壓縮機對電漿反應器110供應電漿氣體，被加壓至既定之氣壓、例如從大氣壓起之3氣壓程度。此外，電漿氣體經由具備氣瓶、壓力計、流量計、配管等之任意之氣體供應系統供應至氣體供應口118。

(陶瓷管112)

陶瓷管112係以對以電漿產生之高溫或高反應性具有耐性之絕緣體材料即陶瓷構成之構造物，形成為適於電漿產生之既定徑。除了陶瓷以外亦能利用石英玻璃。於陶瓷管112內部延設有接地電極116。陶瓷管112連通於電漿反應器110之氣體充填室181，被加壓於氣體充填室181之電漿氣體高速流通於接地電極116周圍。與陶瓷管112之開口(圖1之左側端面)對向地配置應照射電漿之面(半導體電路之被洗淨面等)。此外，亦可將陶瓷管112捆束複數支而構成為能對廣泛範圍加工(於之後之變形例詳細說明之)。

(接地電極116)

接地電極116係為了使電漿產生而接地之電極，係負荷電極114之對極。接地電極116延伸於陶瓷管112內部。接地電極116之前端部可位於負荷電極114之覆蓋範圍，亦可超過負荷電極114之覆蓋範圍而延伸至陶瓷管112之前端附近。接地電極116藉由如可耐周圍產生之電漿之高溫之具有高熔點之金屬、例如白金或鎢等金屬線構成。接地電極116係經由電漿反應器110之氣體充填室181之壁藉由接地配線171電氣地接地。

(負荷電極114)

負荷電極114係從電漿點火裝置10被施加高頻訊號HS之與接地電極116成對之電極。負荷電極114以從陶瓷管112外側包圍接地電極一部分之方式對向形成，本實施形態中為剖面管形狀(圓環狀)之電極。負荷電極114，係以具有耐氧化性之金屬、例如不鏽鋼或藉由鍍敷等賦予耐氧化性之金屬形成。負荷電極114與接地電極116之距離係基於施加之高頻訊號之電力與欲使產生之電漿密度之關係來設定。負荷電極114除了形成為剖面圓環狀以外，亦可形成為捲繞於陶瓷管112之線圈狀。

(電抗修正線圈111)

電抗修正線圈111係連接於負荷電極114之線圈元件。電抗修正線圈111係抑制因存在於負荷電極114與接地電位間之容量成分所產生之電抗(阻抗)影響，發揮改善後述之電壓駐波比VSWR(亦即使VSWR接近1)之功能。

(絕緣構件141)

絕緣構件141配置於電漿反應器110之本體部與電抗修正線圈111之間，係電氣絕緣之絕緣體。絕緣構件141之材質只要為能電氣絕緣，其材質、特性不受限定。此外，本實施形態中，係使用常溫下柔軟性優異而具有能任意變形之熱硬化性之撓性雲母板。

(前室191)

前室191以包圍陶瓷管112一部分及負荷電極114之方式設有屏蔽罩115。屏蔽罩115以導電體構成，構成為能屏蔽從負荷電極114產生之電磁波。

(電漿點火裝置10)

電漿點火裝置10具備控制裝置100、高頻電源裝置101、行進波/反射波檢測裝置102、高電壓產生裝置103、重疊線圈104而構成。此外，高頻電源裝置101與高電壓產生裝置103亦可彙整於一個裝置來構成。

又，整合裝置105配置於電漿點火裝置10與電漿室110之間。此處，整合裝置105與行進波/反射波檢測裝置102亦可彙整於一個裝置並配置於電漿點火裝置10內部。

(高頻電源裝置101)

高頻電源裝置101係對使電漿產生之負荷電極114供應既定之高頻訊號HS之RF電源。高頻訊號HS係具有適於電漿產生之頻率及輸出之訊號。適於電漿產生之高頻訊號HS之頻率為10KHz程度至1GHz程度，適合之電力為 0.1W程度至100W程度。本實施形態中，為頻率450MHz且輸出30W之高頻訊號。高頻電源裝置101係以具有輸出端(組合高頻電力電晶體與整合電路或匹配網路而成)之振盪電路等構成。對應於來自控制裝置100之控制訊號S_HS ，高頻電源裝置101開始或停止高頻訊號HS之生成。

(整合裝置105)

整合裝置105設於電漿點火裝置10與負荷電極114間之傳送路徑上，發揮使高頻電源裝置101側與負荷電極114側之阻抗整合之功能。整合裝置105具有以線圈及可變電容器等構成之過濾電路構造，在穩定生成電漿之狀態下之負荷阻抗，從高頻電源裝置101之輸出側來看係被設計為特性阻抗Z₀ (例如50 Ω)。然而，電漿氣體之負荷阻抗Z，會在電漿氣體產生電漿之過程中急劇地變化。又，亦會因電漿氣體之種類、流量、壓力、溫度等使負荷阻抗Z急劇地變化。若負荷阻抗Z不與高頻電源裝置101之特性阻抗Z₀ 整合，則被供應之高頻電力之一部分會成為反射波歸回，而有電力效率降低或對高頻電源裝置101之輸出端之元件造成損傷之情形。整合裝置105係藉由阻抗整合功能進行高頻電源裝置101側與負荷電極114側之阻抗匹配，以將反射波之產生抑制成些許。

(行進波/反射波檢測裝置102)

行進波/反射波檢測裝置102係檢測出流動於傳送路徑之高頻訊號HS之行進波與從負荷電極114反射之反射波之裝置。具體而言，被檢測之物理量雖為行進波及反射波之電力值或振幅(電壓)值，但以下為了使說明簡單，係使用振幅值(電壓值)。亦即，行進波/反射波檢測裝置102構成為能分別檢測出高頻訊號HS之行進波之振幅值Vf與反射波之振幅值Vr。

此處，當於特性阻抗Z₀ 之傳送路徑兩端連接有訊號源與負荷阻抗Z時，負荷側之電壓駐波比(VSWR：Voltage Standing Wave Ratio)係使用行進波振幅值Vf與反射波振幅值Vr來以式(1)及式(2)表示。

Γ(gamma)為電壓反射係數。依據式(1)(2)，若傳送路徑之特性阻抗Z₀ 與負荷阻抗Z一致，則Z₀ =Z，電壓駐波比VSWR=1。整合裝置105係將內部之阻抗變更控制為電壓反射係數Γ盡可能接近0。

此外，在使阻抗整合之過程中，由於必須進行行進波振幅值Vf及反射波振幅值Vr之檢測，因此能以一個裝置構成整合裝置105與行進波/反射波檢測裝置102。不過，由於整合裝置105係使電漿點火裝置10至負荷電極114為止之傳送路徑中之阻抗整合之裝置，因此需配置於電漿點火裝置10之輸出端與電漿反應器110之間。

(高電壓產生裝置103)

高電壓產生裝置103係對應來自控制裝置100之控制訊號S_HV 而生成既定之高電壓HV之電壓產生電路。高電壓HV之振幅值為能對作為負荷之電漿氣體賦予足以激發電漿之充分放電之電壓值。例如，高電壓產生裝置103生成0.8kV至2kV程度之高電壓HV。作為實際的電路，由於係使相對電源電壓高相當多之電壓產生，因此高電壓產生裝置103係使用切換元件，是以，高電壓HV生成為具有既定切換頻率(例如1kHz)之脈衝訊號。此脈衝訊號亦可作為以電容器平滑化之直流電壓輸出

(重疊線圈104)

重疊線圈104具備相較於高頻訊號HS成為充分高之阻抗、相較於高電壓HV則成為充分低之阻抗之電抗。因此，重疊線圈104發揮高頻訊號HS與高電壓HV之加算器之功能。

(同軸纜線106)

同軸纜線106係將高頻訊號HS供應至負荷電極114之特性阻抗Z₀ 之傳送路徑，兼具與負荷電極之阻抗轉換。同軸纜線106以連接器分別連接於整合裝置105及電漿反應器110之前室191，同軸纜線106之覆蓋層在整合裝置105或電漿反應器110之至少一方接地。

(控制裝置100)

控制裝置100構成為能作為具備未圖示之CPU、RAM、ROM、I/O等之通用電腦來動作。控制裝置100藉由執行存放於內部或外部之記憶媒體之使既定電漿點火方法執行之程式，而能執行本發明之電漿點火方法之各功能。具體而言，控制裝置100係發送控制訊號S_HS ，對高頻電源裝置101指示高頻訊號HS之產生開始及停止。又，發送控制訊號S_HV ，發揮對高電壓產生裝置103指示高電壓HV之產生開始及停止之功能。又，控制裝置100能從行進波/反射波檢測裝置102輸入行進波振幅值Vf與反射波振幅值Vr，根據上述式(1)及(2)算出電壓駐波比VSWR(以下亦稱「VSWR值」)。控制裝置100能執行對未圖示之電漿氣體供應系之指示、例如電漿氣體之供應及供應停止之控制。此外，控制裝置100，亦可取代VSWR值，利用根據上述式(2)算出之電壓反射係數Γ，或利用反射波振幅值Vr。

此處，由於若高頻訊號HS之電力高至必要以上則會產生發熱導致之不良影響，因此最好係構成為高頻訊號HS之供應電力能視電漿之狀態來變更。不過，若高頻訊號HS之電力被變更，則反射波振幅值Vr亦會連動地變動。因此，為了不受振幅值變動之影響，最好係使用反射波相對行進波之比率、例如VSWR值等之駐波比。

此外，用以使本發明之電漿點火方法執行之程式能存放於記憶媒體M來流通。作為此種記憶媒體M，除了具備快閃記憶體之USB記憶體、USB記憶體、SD記憶體、記憶棒、記憶卡、或FD、CD-ROM、DVD-ROM等物理記憶媒體外，亦包含能傳送程式之網際網路等傳送媒體。典型者為，程式預先儲存於控制裝置100之ROM。在儲存於其他之拆裝自如之記憶媒體M時，控制裝置100則具備未圖示之記憶媒體讀取裝置，如圖1所示，讀取儲存於外部之記憶媒體M來執行。

特別是，本實施形態1中，控制裝置100發揮在反射波相對行進波之比率(VSWR值)較既定閾值Vth大時，使既定之高電壓HV重疊於高頻訊號HS之功能。亦即，若判斷VSWR值已檢測出某程度，則控制裝置100即動作使高電壓HV產生，並使高電壓HV重疊於高頻訊號HS。又，控制裝置100發揮在使高電壓HV重疊於高頻訊號HS後反射波相對行進波之比率(VSWR值)成為既定閾值以下時即停止高電壓HV之重疊之功能。判定重疊高電壓HV之條件之閾值與判定停止高電壓HV之重疊之條件之閾值雖亦可為不同值，但在本實施形態1中兩者之閾值為相同值。兩者之閾值為不同值之情形，於實施形態2中後述之。

如上所述，電漿產生裝置之負荷阻抗，會於電漿氣體點火前至穩定之電漿產生為止之過渡期急劇地變化。整合裝置105由於需花費數秒時間進行阻抗整合動作，因此在負荷阻抗持續變動之過渡期無法使阻抗整合。此期間，由於阻抗不整合，因此產生多數反射波，而成為一定以上之VSWR值。本實施形態1之電漿點火裝置10，對能將電漿不穩定之時期之VSWR值與穩定時期之VSWR值之值設定有閾值Vth。因此，藉由比較被檢測之VSWR值與閾值Vth，控制裝置100能判定電漿是否穩定地產生。亦即，能容易地識別電漿係有效地產生或已消滅(是否為不穩定)。

(動作之說明)

其次，參照圖2之流程圖及圖3之波形圖，說明本實施形態1之電漿點火方法之處理。圖2之流程圖，係定期或視必要情形不定期地反覆執行之程式處理。

在成為用以使電漿點火之準備狀態(以下稱為「電漿待機狀態」)後，藉由控制裝置100之控制或管理者之操作，電漿氣體從氣體供應口118供應至電漿反應器110。在供應電漿氣體後，充填於電漿反應器110之氣體充填室181之電漿氣體以既定壓力流動於陶瓷管112。在電漿氣體之流動穩定後，對控制裝置100輸出電漿點火指示。電漿氣體之點火雖係藉由管理者來指示，但亦可預估電漿氣體之點火時點而由控制裝置100自行決定。

圖2中，控制裝置100判定系統之狀態是否為電漿待機狀態。是否為電漿待機狀態，能藉由檢測出儲存於控制裝置100之記憶體之旗標或各種切換之操作狀態來判定。若非為電漿待機狀態為(NO)，從該處理迴圈回歸。若為電漿待機狀態則為(YES)，移行至步驟S11。步驟S11中，控制裝置100係對高頻電源裝置101發送控制訊號S_HS 而指示高頻訊號HS之供應。對應於此控制訊號S_HS ，高頻電源裝置101以頻率450MHz將輸出30W之高頻訊號HS輸出至傳送路徑。在高頻訊號HS被供應後，於負荷電極114與接地電極116之間誘發高頻電磁波。

其次，移行至步驟S12，伴隨高頻訊號HS之供應，行進波/反射波檢測裝置102檢測出行進波振幅值Vf及從負荷電極114反射之反射波振幅值Vr，控制裝置100算出VSWR值。負荷電極114側之負荷阻抗在產生適當之電漿之狀態下成為與高頻電源裝置101之特性阻抗相同之值。在電漿產生前之此階段，負荷電極114側之負荷阻抗與特性阻抗Z₀ 大幅相異。因此，以行進波/反射波檢測裝置102檢測出之反射波振幅值Vr為較大之值。是以，以控制裝置100算出之VSWR值亦為相對大之值。

在圖3之波形圖中，時刻t0~t1對應於上述步驟S10~S11之過程。於時刻t0控制裝置100使高頻訊號變化為ON狀態，對傳送路徑施加高頻訊號HS。高頻訊號HS成為具有既定振幅之交流訊號。由於最初負荷阻抗Z未匹配於特性阻抗Z₀ ，因此VSWR值大幅超過閾值Vth。

返回圖2，移行至步驟S13，控制裝置100判定所算出之VSWR值是否較用以識別電漿產生之閾值Vth大。判定之結果，當VSWR值較閾值Vth大時為(YES)，移行至步驟S14，控制裝置100，係對高電壓產生裝置103發送控制訊號S_HV 以指示高電壓HV之開始產生。對應於此控制訊號S_HV ，高電壓產生裝置103使高電壓HV產生。所產生之高電壓HV經由重疊線圈104供應至傳送路徑，重疊於高頻訊號HS。在高電壓HV重疊於高頻訊號HS後，於負荷電極114與接地電極116之間亦被施加高電壓HV，於陶瓷管112內產生放電。在放電產生後，在接地電極126產生之電子成為火種而產生電漿。在電漿產生後，藉由施加於負荷電極114之高頻訊號HS維持電漿。若穩定地產生電漿，則從陶瓷管112前端噴出電漿噴流，而能供至必要之半導體電路等之處理。在電漿產生後，負荷電極114側之負荷阻抗往特性阻抗Z₀ 收斂。

步驟S13之判定結果，在VSWR值成為閾值Vth以下時為(NO)，移行至步驟S15，控制裝置100對高電壓產生裝置103發送控制訊號S_HV 以指示高電壓HV之供應停止。對應於此控制訊號S_HV ，高電壓產生裝置103即停止高電壓HV之供應。而對傳送路徑僅供應高頻訊號HS。在此階段，由於電漿穩定地產生，因此即使不存在高電壓HV之重疊，電漿亦不會消失。

在圖3中，時刻t1~t3對應於上述步驟S13及S15之過程。於時刻t1控制裝置100使高電壓HV變化為ON狀態，於高頻訊號HS重疊高電壓HV。藉由高電壓HV之重疊，高頻訊號HS成為以高電壓HV為中心以高頻訊號HS之振幅增減之交流訊號。在施加高電壓HV後，產生成為火種之電漿。於時刻t2產生電漿。伴隨於此，負荷電極114側之負荷阻抗往特性阻抗Z₀ 急速地收斂。伴隨負荷阻抗之收斂，從負荷電極114反射之反射波相對行進波之比率、亦即VSWR值亦逐漸變小。於時刻t3，在VSWR值成為閾值Vth以下時，控制裝置100使高電壓HV變化為OFF狀態。停止高電壓HV之重疊，高頻訊號HS成為以零伏特為中心振動之交流訊號。VSWR值收斂成電漿穩定時之值Vrmin。

上述處理，雖係成為電漿待機狀態後自動點起電漿之情形之控制，但亦適用於在電漿處理途中電漿消失時對電漿再點火之情形。此外，基於上述圖2之流程圖之處理中，在開始高電壓HV之供應(步驟S14)後，係定期地反覆VSWR值之算出(步驟S12)及VSWR值之判定(步驟S13)。此VSWR值之算出及判定由於只要在電漿消滅不會造成不良影響之時間內反覆進行即可，因此亦可在從步驟S14返回至步驟S12之過程中處理成等待一定時間。此等待時間亦可視電漿產生裝置1之狀態來適當變更。

例如，假設於圖3之時刻t4，於電漿氣體之供應產生不良情形，電漿之狀態變得不穩定，而於時刻t5電漿消失。上述圖2所示之程式處理，不論電漿狀態為何，均會定期或不定期地執行。因此，係在既定之時刻，圖3中係於時刻t6判定VSWR值較閾值Vth大(S13：YES)，於高頻訊號HS重疊高電壓HV(S14)。藉由高電壓HV之重疊，於時刻t7產生電漿之火種，而產生電漿。電漿產生後，反射波陸續減少。接著，於時刻t8判定VSWR值成為閾值Vth以下(S13：NO)，停止高電壓HV之重疊(S15)。即使電漿途中消失，本實施形態之電漿點火裝置亦可自動進行再點火處理。

以上，根據本實施形態之電漿點火裝置之處理，係根據VSWR值是否較既定之閾值Vth大，來判定有無電漿產生。在此VSWR值較閾值Vth大時，即判定為點起電漿前之狀態或為已點火之電漿為因某些情事而消滅之狀態，於高頻訊號HS重疊高電壓HV。因此，不需由人員監視電漿之點火狀態，且不需透過人手即能容易且確實地使電漿點火或再點火。

(實施形態2)

本發明之實施形態2為上述實施形態1之延伸型態，係關於使為了對電漿點火而開始供應高電壓時之閾值(第1閾值)與停止高電壓之供應時之閾值(第2閾值)相異之實施形態。

本實施形態2之電漿產生裝置1及電漿點火裝置10之構成由於與上述實施形態1相同，因此省略其說明。不過，控制裝置100之程式處理對應於圖4之流程圖這點與實施形態1相異。

本實施形態2中，控制裝置100係在VSWR值較第1閾值Vth1大時將高電壓HV重疊於高頻訊號HS，在將高電壓HV重疊於高頻訊號HS後VSWR值成為第2閾值Vth2以下時停止高電壓HV之重疊。

更具體而言，上述實施形態1中，在對高頻訊號HS施加高電壓HV之情形與停止高電壓HV之施加之情形中用於判定之閾值Vth為相同值，但本實施形態2中則使相異。亦即，本實施形態2中，為了判定電漿為消滅狀態係使用第1閾值Vth1，為了判定已從電漿之消滅狀態改變為點火狀態係使用第2閾值Vth2。第1閾值Vth1與第2閾值Vth2最好係如下之關係。

Vth1>Vth2………(3)

為了從電漿未產生之狀態或已消滅之狀態點起電漿而將高電壓HV重疊於高頻訊號HS後，藉由放電點起電漿，而產生電漿。此處，在電漿產生最初，仍有氣體之狀態等不穩定之情形，VSWR值可能不會立即降低而停留於閾值Vth附近。此種情形之電漿係微弱或為不穩定之狀態。當偶然對此種狀態之電漿因VSWR值超過閾值Vth而施加高電壓HV後，即有因其衝擊使電漿消滅之情形。又，由於若電漿實際消滅則VSWR值超過閾值Vth而施加高電壓HV，因此亦有可能陷入反覆因高電壓HV導致之放電與電漿之消滅之所謂不穩定波動狀態。

因此，本實施形態2中，係使用以判定電漿為消滅狀態之第1閾值Vth1與用以判定從電漿之消滅狀態改變為點火狀態之第2閾值Vth2不同。藉由使用不同之閾值之判定，高電壓施加處理會具有磁滯，而能使動作穩定地轉移。

其次，參照圖4之流程圖及圖5之波形圖，說明本實施形態2之電漿點火方法。圖4之流程圖，係定期或視必要情形不定期地反覆執行之程式處理。對與上述實施形態1相同之處理內容賦予相同之步驟編號。

圖4中，至電漿待機狀態之判定(S10)、高頻訊號HS之供應(S11)、VSWR值之算出(S12)為止之處理，與上述實施形態1相同。

移行至步驟S13b，控制裝置100判定所算出之VSWR值是否較用以識別電漿產生之第1閾值Vth1大。判定之結果，當VSWR值較第1閾值Vth1大時為(YES)，確認電漿已消滅。因此，移行至步驟S14，控制裝置100，係對高電壓產生裝置103發送控制訊號S_HV 以指示高電壓HV之開始產生。藉由此處理，藉由供應至負荷電極114與接地電極116間之高頻訊號HS產生電漿。

步驟S13b之判定結果，在VSWR值成為第1閾值Vth1以下時為(NO)，控制裝置100，移行至步驟S13c，進一步判定VSWR值是否為第2閾值Vth2以下。其結果，當判定為VSWR值為第2閾值Vth2以下時為(YES)，能判定消滅之電漿已穩定地點火。因此，移行至步驟S15，控制裝置100對高電壓產生裝置103發送控制訊號S_HV 以指示高電壓HV之供應停止。

在步驟S13c中，在VSWR值較第2閾值Vth2大時為(NO)，由於難謂電漿已穩定地點火，電漿係微弱或不穩定之狀態，因此控制裝置100返回步驟S12之VSWR值之算出，持續高電壓HV之重疊。

此外，基於上述圖4之流程圖之處理中，亦可處理成在高電壓HV之重疊開始(步驟S14)後等待一定時間，這點與上述實施形態1相同。此等待時間亦可視電漿產生裝置1之狀態來適當變更。

在圖5之波形圖中，時刻t0~t2對應於上述步驟S10~S13b、S13c、S14之過程。於時刻t0控制裝置100使高頻訊號變化為ON狀態，對傳送路徑施加高頻訊號HS。於時刻t1若判定VSWR值較第1閾值Vth1大，控制裝置100則使高電壓HV變化為ON狀態，於高頻訊號HS重疊高電壓HV。在施加高電壓HV後，產生成為火種之電漿。於時刻t2產生電漿。伴隨於此，負荷電極114側之負荷阻抗往特性阻抗Z₀ 急速地收斂，從負荷電極114反射之反射波振幅值Vr及VSWR值亦逐漸變小。於時刻t3，在VSWR值成為第2閾值Vth2以下時，控制裝置100使高電壓HV變化為OFF狀態。停止高電壓HV之重疊，VSWR值收斂成電漿穩定時之值Vrmin。

對電漿之再點火亦同樣地程式處理。於圖5之時刻t4，於電漿氣體之供應產生不良情形，電漿之狀態變得不穩定，而於時刻t5電漿消失。此電漿之消滅，係藉由於時刻t6中VSWR值較第1閾值Vth1大一事來判定。

以上，根據本實施形態2之電漿點火裝置之處理，除了能發揮與上述實施形態1相同之作用效果以外，係在VSWR值較第1閾值Vth1大時供應高電壓HV。且在VSWR值為較第1閾值Vth1小之第2閾值Vth2以下時停止高電壓HV之供應。因此，能確實地檢測出電漿為消滅狀態以及電漿已從點火狀態消滅，能進行穩定之電漿點火控制。

(實施形態3)

本發明之實施形態3為上述實施形態1之延伸型態，係關於從將高電壓重疊於高頻訊號時起經過第1時間VSWR值仍較既定閾值Vth大時，輸出既定之警報訊號且停止高電壓之重疊之態樣。係電漿長時間未點火時即判定為異常狀態之實施形態。

本實施形態3之電漿產生裝置1及電漿點火裝置10之構成由於與上述實施形態1相同，因此省略其說明。不過，控制裝置100之程式處理對應於圖6之流程圖這點與實施形態1相異。

本實施形態3中，控制裝置100在從將高電壓HV重疊於高頻訊號HS時起經過第1時間T1，VSWR值仍較既定閾值Vth大時，輸出既定之警報訊號，停止高頻訊號之供應及電漿氣體之供應且停止高電壓之重疊。

更具體而言，上述實施形態1中，在VSWR值較閾值Vth大時仍持續重疊高電壓HV。然而，有時會因高頻電源裝置101或高電壓產生裝置103之故障導致不論經過多久亦不產生電漿之情形。又，因產生於電漿供應系之缺陷使得即使於電漿氣體之流量或壓力產生變動時亦不產生電漿。因此，本實施形態3中，係在經過一定時間仍未檢測出電漿之穩定產生時判定為處於異常狀態。

其次，參照圖6之流程圖及圖7之波形圖，說明本實施形態3之電漿點火方法。圖6之流程圖，係定期或視必要情形不定期地反覆執行之程式處理。對與上述實施形態1相同之處理內容賦予相同之步驟編號。

圖6中，電漿待機狀態之判定(S10)、高頻訊號HS之供應(S11)、VSWR值之算出(S12)、VSWR值與閾值Vth之比較(S13)、VSWR值較閾值Vth大時之高電壓重疊(S14)、VSWR值為閾值Vth以下時之高電壓重疊之停止(S15)之各處理，與上述實施形態1相同。

步驟S14中，在重疊高電壓後，於本實施形態3係執行步驟S16。於步驟S16中，控制裝置100判定開始高電壓 HV之重疊之時點起之經過時間T是否較用以判定異常之閾值時間即第1時間T1大。第1時間T1，設定為若為正常之電漿氣體之供應狀態，則高電壓重疊後可期待電漿確實產生之時間長度。判定之結果，在判定為從開始高電壓HV之重疊時起之經過時間已經過第1時間T1時為(YES)，而能判定為異常狀態。因此，移行至步驟S17，控制裝置100輸出異常判定用之處理、例如警報訊號。其次移行至步驟S18，控制裝置100使高頻訊號HS之供應及電漿氣體之供應停止。接著，移行至步驟S15，使高電壓HV之重疊停止。此處，作為警報訊號之輸出，可考量對顯示裝置之顯示、警報燈之點燈、警報蜂鳴器之發音等。

此外，在步驟S16中，判定為從開始高電壓HV之重疊時起之經過時間未經過第1時間T1時為(NO)，即判定為在通常之電漿點火等待之時間範圍內，返回至VSWR值之算出(S12)。

在圖7之波形圖中，時刻t10~t11對應於上述步驟S10~S13之過程。於時刻t10控制裝置100使高頻訊號變化為ON狀態，對傳送路徑施加高頻訊號HS。於時刻t11若判定VSWR值較閾值Vth大，控制裝置100則使高電壓HV變化為ON狀態，於高頻訊號HS重疊高電壓HV。

此處，若發生某些異常，則即使施加高電壓HV，作為火種之電漿亦不會產生或即使作為火種之電漿產生電漿亦不穩定地產生。此種狀態下，負荷阻抗不會收斂，VSWR值在保持超過檢測出電漿之穩定產生之閾值Vth之狀態下時間經過。保持此狀態，成為從施加高電壓HV之時刻t11起經過第1時間T1之時刻t12後，控制裝置100即判定已發生異常狀態。接著，使高頻訊號及高電壓重疊成為OFF狀態，輸出警報訊號。

以上，根據本實施形態3之電漿點火裝置之處理，除了能發揮與上述實施形態1相同之作用效果以外，在高電壓HV之重疊後經過第1時間T1，VSWR值仍較閾值Vth大時則判定為異常狀態而輸出警報訊號。因此，能確實地檢測出於電漿產生裝置1產生之不良情形，對管理者通知有維護之必要性。

(實施形態4)

本發明之實施形態4為上述實施形態1之延伸型態，係關於從將高電壓重疊於高頻訊號時起經過第2時間VSWR值仍較既定閾值Vth大時，即變更高電壓之電壓值之態樣。係電漿在一定時間內未點火時變更施加之高電壓之實施形態。

本實施形態4之電漿產生裝置1及電漿點火裝置10之構成由於與上述實施形態1相同，因此省略其說明。不過，控制裝置100之程式處理對應於圖8之流程圖這點與實施形態1相異。

本實施形態4中，控制裝置100在從將高電壓HV重疊於高頻訊號HS時起經過第2時間T2，VSWR值仍較既定閾值Vth大時，變更高電壓HV之電壓值。

更具體而言，上述實施形態1中，重疊於高頻訊號HS 之高電壓HV未變更。然而，依照電漿氣體之狀態，亦有施加於高頻訊號HS之高電壓HV之電壓值之不同使得放電容易產生之情形。因此，本實施形態4中，在經過第2時間T2，電漿仍不產生之情形，即控制成將重疊之高電壓HV之電壓值變更。特別是，本實施形態中，係例示以使高電壓HV之電壓值階段地上升之方式進行處理。

其次，參照圖8之流程圖及圖9之波形圖，說明本實施形態4之電漿點火方法。圖8之流程圖，係定期或視必要情形不定期地反覆執行之程式處理。對與上述實施形態1相同之處理內容賦予相同之步驟編號。

圖8中，電漿待機狀態之判定(S10)、高頻訊號HS之供應(S11)、VSWR值之算出(S12)、VSWR值與閾值Vth之比較(S13)、VSWR值較閾值Vth大時之高電壓重疊(S14)、VSWR值為閾值Vth以下時之高電壓重疊之停止(S15)之各處理，與上述實施形態1相同。

步驟S14中，在重疊高電壓後，於本實施形態4係執行步驟S19。於步驟S19中，控制裝置100判定開始高電壓HV之重疊之時點起之經過時間T是否較電壓值變更之閾值即第2時間T2大。第2時間T2，設定為較若為正常之電漿氣體之供應狀態則高電壓重疊後可期待電漿確實產生之時間長度(實施形態3之第1時間T1)短。且依照係變更幾階段電壓值來設定。

判定之結果，在判定為從開始高電壓HV之重疊時起之經過時間已經過第2時間T2時為(YES)，而判斷為應變更重疊之高電壓HV之電壓值。因此，移行至步驟S20，控制裝置100對高電壓產生裝置103輸出控制訊號S_HV ，指示使重疊之高電壓HV之電壓值上升既定階段(例如△V)。接著，移行至步驟S14，高電壓產生裝置103以被指示之電壓值產生高電壓HV，並使之重疊於高頻訊號HS。判定之結果，若判定為從開始高電壓HV之重疊時起之經過時間未經過第2時間T2時為(NO)，返回至VSWR值之算出(S12)。

此外，步驟S19中，初次雖會將從開始高電壓HV之重疊之時點起之經過時間T與第2時間T2比較，但在第二次以後，係將從變更前次高電壓HV之電壓值之時點起之經過時間T與第2時間T2比較。亦即，每經過第2時間T2，進行經過時間之測量之內部計時器即被重設。

在圖9之波形圖中，時刻t20~t21對應於上述步驟S10~S13之過程。於時刻t20控制裝置100使高頻訊號變化為ON狀態，對傳送路徑施加高頻訊號HS。於時刻t21若判定VSWR值較閾值Vth大，控制裝置100則使高電壓HV變化為ON狀態，於高頻訊號HS重疊高電壓HV1(初期值)。從圖9可清楚得知，第1時間T1較第2時間T2長，且等於時刻t21至t24之時間。

此處，依照電漿氣體之狀態，有即使施加既定電壓值之高電壓HV，電漿氣體亦不會穩定產生之情形。此種狀態下，負荷阻抗不會收斂，VSWR值保持超過檢測出電漿之穩定產生之閾值Vth之狀態下時間經過。前次，在成為從開始高電壓HV之重疊之時刻t21起經過第2時間T2之時刻 t22後，重疊於高頻訊號HS之高電壓HV之電壓值變更為高了階段△V之HV2。藉由已變更之高電壓HV2，電漿仍不產生時，VSWR值依然保持超過閾值Vth之狀態。因此，前次，在成為從已變更高電壓HV之電壓值之時刻t22起經過第2時間T2之時刻t23後，重疊於高頻訊號HS之高電壓HV之電壓值即變更為再高了階段△V之HV3。若藉由已變更之高電壓HV3使電漿產生，則VSWR值收斂，成為閾值Vth以下之結果，即停止高電壓HV之重疊。

以上，根據本實施形態4之電漿點火裝置之處理，除了能發揮與上述實施形態1相同之作用效果以外，由於每於第2時間T2經過時變更重疊之高電壓HV之電壓值，因此即使電漿氣體之狀態變動仍能確實地對電漿點火。

(其他之變形例)

本發明不限定於上述實施形態，能在不脫離本發明之趣旨之範圍內適當變更來適用。

例如，上述實施形態1~4並非排他之實施形態，亦能將複數個實施形態任意彼此組合來適用。圖10所示之流程圖係顯示反應所有實施形態1~4之情形之應用例。根據該應用例，能提供除了實施形態1之作用效果以外，尚具備實施形態2~4各自為特徵之全部作用效果之電漿點火方法。

又，上述實施形態1~4中，雖如圖1所示，例示了電漿產生裝置1具備一個陶瓷管112之態樣，但亦可係藉由複數個陶瓷管使電漿產生之裝置。

圖11係顯示具備複數個陶瓷管112之電漿產生裝置1b 之構成圖。與實施形態1(圖1)相同之構成係賦予相同編號。

本電漿產生裝置1b具備電漿點火裝置10、電漿反應器110b、電抗修正線圈111、陶瓷管112、負荷電極114b、框架113、屏蔽罩115、接地電極116b、氣體供應口118而構成。特別是，本變形例中，其特徵點為設有複數個陶瓷管112。

電漿反應器110b雖與實施形態1之電漿反應器110同樣地係用以供應電漿氣體之氣體充填室，但其相異點為具備設有複數個陶瓷管112之框架113。框架113係以導電體構成，為設有用以貫通保持陶瓷管112之保持孔之板狀體。各保持孔以能保持陶瓷管112之方式形成為與陶瓷管之外徑相同程度。複數個陶瓷管112於框架113保持成各自之開口對向於洗淨面S。負荷電極114b係以黃銅等導電體構成，為設有插通孔之板狀體，該插通孔供保持於框架113之陶瓷管112插通。各插通孔形成為略較陶瓷管112之外徑大。負荷電極114b與上述實施形態1同樣地，經由電抗修正線圈111電氣連接於同軸纜線106，以供應從電漿點火裝置10及整合裝置105輸出之高頻訊號HS。於電漿反應器110b以包圍陶瓷管112一部分及負荷電極114b之方式設有屏蔽罩115。屏蔽罩115以導電體構成，構成為能屏蔽從負荷電極114b產生之電磁波。又，接地電極116b係沿各陶瓷管112之軸設有複數個。電漿點火裝置10及整合裝置105之構成及動作與上述實施形態1~4相同。

上述變形例之電漿產生裝置1b中，與上述實施形態1~4 同樣地，係對氣體供應口118供應電漿氣體，從電漿點火裝置10將高電壓HV供應至負荷電極114b後，藉由放電使電漿產生。進而，藉由從電漿點火裝置10供應高頻訊號HS，以穩定地維持電漿。特別是，根據上述變形例之電漿產生裝置1b，構成為能由複數個陶瓷管112往洗淨面S射出電漿噴流。因之，能於寬廣範圍進行藉由電漿噴流之加工(洗淨)。接著，在此種形態之電漿產生裝置1b亦能適用本發明之電漿點火方法。

(實施形態5)

其次，參照圖12至圖24說明本發明之實施形態5。對與參照圖1至圖11說明之實施形態相同之部分賦予相同之符號，省略說明。

圖12係顯示具備與上述實施形態1~4相異之構造之接地電極126之電漿產生裝置1c之構成圖。與上述實施形態1~4相同之構成賦予相同符號。

(接地電極126之構造)

接地電極126係與負荷電極114b成對之電極，係為了使電漿產生而接地之電極。接地電極126設於陶瓷管112之中空內部。接地電極126藉由如可耐周圍產生之電漿之高溫之具有高熔點之導電性線狀構件、例如白金或鎢等金屬線構成。接地電極126係經由氣體充填室181之壁藉由接地配線171電氣地接地。

圖13係顯示表示設置於陶瓷管112中空內部之接地電極126之詳細構造之剖面圖。圖13中，右側為沿著陶瓷管 112之軸芯之剖面圖，左側為從陶瓷管112之一端部112a側(前端側)觀看之前視圖。

如圖13所示，陶瓷管112為內徑VV₀ 之中空構造。陶瓷管112，另一端部112c嵌合於設於分隔壁161之開口部161a，中空內部與氣體充填室181連通。因此，接地電極126設置於與氣體充填室181連通之陶瓷管112之中空內部。

特別是，接地電極126特徵為在至少電漿產生區域131具有變形構造126b。接地電極126，在較電漿產生區域131前端側之端部112a側具有沿著軸芯之直線形狀直線部126a，在較電漿產生區域131更靠基部側(氣體充填室181側)之端部112c側亦具有沿著軸芯之直線形狀直線部126c。

特別是，本實施形態5之變形構造126b為波形。此波形之變形構造126b，由圖13之前視圖可清楚得知，係在通過軸芯之平面中形成為二維波形形狀。變形構造126b亦可形成為超過電漿產生區域131之長度W₁ 。變形構造126b之波形係以規則之間距p形成。不過，此間距p並無於變形構造126b全長為一定之必要。

於圖14之剖面圖顯示陶瓷管112之中空內部之溫度分布。如圖14所示，電漿在被負荷電極114b從外面覆蓋之陶瓷管112內部之電漿產生區域131產生。如前所述，電漿係藉由電荷在接地電極126表面在製造最初即具有之表面之微細起伏中偏位來點火。已點火之電漿，如圖14所示，具有在軸芯C溫度最高而隨著從軸芯C離開溫度即變得越低之溫度分布。在以軸芯C為中心之寬度W₂ 之空間131c，係較接地電極126會熔解之閾值溫度Tth高，在該空間131c外側，則成為接地電極126會熔解之閾值溫度Tth以下。因此，若接地電極126配置於空間131內側，則表面有可能熔解，若配置於空間131外側，則表面不熔解。

圖14下側所示之照片，係在以實際之電漿產生裝置使電漿產生數次後，使用掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝之接地電極126之表面照片。在軸芯C之位置p2，接地電極表面係熔解而喪失金屬表面之損傷或金屬結晶之晶界。相對於此，在陶瓷管之壁面附近即位置p1或p3，能明瞭地觀察到金屬表面之損傷或金屬結晶之晶界殘留。若如上述於軸芯附近配置有接地電極，則為了使電漿點火所必要之微細起伏會隨著時間喪失。

上述實施形態5及包含其變形例之電漿產生裝置，由於於軸芯C之位置配置有接地電極，因此大多在反覆電漿之產生之過程中接地電極表面熔解使微細起伏消失。因此，無法於長期間穩定地使電漿產生。在無法點起電漿時，由於必須替換接地電極，因此不得不頻繁地交換接地電極。

因此，本實施形態5中，係在電漿產生區域131中於接地電極126設有波形之變形構造126b。藉由設置變形構造126b，變形構造126b之大部分位於空間131c之外側、亦即金屬會熔解之閾值溫度Tth以下之區域。因此，能防止接地電極126表面中之微細起伏會因熔解而喪失。以下，將空間131c作為應避免接地電極126之配置之空間，而稱為「禁止空間」。

此外，本實施形態5中由於變形構造126b形成為通過軸芯C之波形，因此變形構造126b之一部分雖會通過禁止空間131c，但由於接地電極126之大部分位於禁止空間131c之外側，因此即使在位於禁止空間131c內部之電極之表面產生熔解，亦不會有電漿無法點火之情形。

根據本實施形態5，即使反覆上述實施形態1說明之電漿點火動作，由於在電漿產生區域131中於接地電極126形成有變形構造126b，因此表面之微細起伏不會消失，能長期間穩定地反覆電漿之點火。

(電漿反應器之製造方法)

其次說明上述電漿反應器之較佳製造方法。圖15-圖19係說明本實施形態5之電漿反應器之製造方法之陶瓷管112之軸芯C之製造步驟剖面圖。

(變形構造形成步驟)

圖15係顯示接地電極之變形構造形成步驟。

接地電極形成步驟中，如圖15所示，係於構成接地電極126之導電性線狀構件形成變形構造126b。因此，首先將作為接地電極126材料之導電性線狀構件裁斷成既定長度。作為導電性線狀構件，最好係具有能耐電漿之高溫之高熔點之金屬。例如白金或鎢等之線材。線材之粗度(直徑)為能於陶瓷管112內部收納包含變形構造在內程度之粗度，對應陶瓷管112之大小來適當決定。

關於裁斷之長度，最好係裁斷成能使加工容易之充分長度。

最終製品中所需要之長度，只要有足以將設有變形構造126b之接地電極126收納於陶瓷管112並安裝於電漿反應器110之分隔壁161、將接地電極126之直線部126c接地於氣體充填室181內壁之長度即可。然而，為了能在後述之拉伸步驟中以接地電極126收容於陶瓷管112前之狀態將線狀構件之直線部126c以小鉗子把持來賦予拉伸張力，係確保用以把持之長度。亦即，將導電性線狀構件切斷成，除了變形構造126b以外之直線部126c之長度成為於陶瓷管112長度附加能以小鉗子把持之長度後之長度。

裁斷之導電性線狀構件中，於設置於陶瓷管112時相當於電漿產生區域131之位置形成變形構造126b。本實施形態中，由於會將接地電極126之接地端側之直線部126c拉伸，因此係從前端側之直線部126a測量來決定形成變形構造126b之位置。

作為變形構造126b為規則之波形。雖能將波形之峰數或相當於波形週期之間距設為所欲之數目或間距，而將波形構成為所欲之形狀，但最好係形成至少3個峰(頂點、極大點)。其原因在於，只要有3個峰的頂點，即能於3點接觸於陶瓷管112之內壁，而能穩定地設至變形構造126b。

變形構造126b在軸方向之形成時之長度，係假定在後述之拉伸步驟中變形構造126b變形而導電性線狀構件延伸於拉伸方向，將變形構造126b之設置前之長度設定成較設置後之長度短些許。

相當於波形振幅之寬度，最好係形成為陶瓷管112之內徑以上之寬度。本實施形態中，形成為較陶瓷管112之內徑W₀ 大些許量(△w≧0)。此些許量△w，係可充分變形成藉由在後述拉伸步驟中拉伸線狀構件之直線部126c所及之張力使波形頂點崩潰、而能收納於陶瓷管112內壁之量。如此，藉由將形成為較陶瓷管112內徑W₀ 大些許之寬度之變形構造126b收納於陶瓷管112，而能藉由伴隨變形之導電性線狀構件之彈性力將變形構造126b突伸於兩側之內壁而穩定地固定於電漿產生區域131。

(插通步驟)

圖16及圖17顯示接地電極之插通步驟。

插通步驟中，如圖16所示，將設有變形構造126b之導電性線狀構件之直線部126c從陶瓷管112之前端側端部112a插通至內部。本實施形態中，導電性線狀構件之直線部126c裁斷成較長。因此，如圖17所示，從一方之端部112a插通於陶瓷管112之導電性線狀構件126之端部從另一方之端部112c突出。形成為大些許之寬度之導電性線狀構件之變形構造126b插通至抵接於陶瓷管112之前端側端部112a。

(拉伸步驟)

圖18顯示接地電極之拉伸步驟。

拉伸步驟中，如圖18所示，拉引從陶瓷管112之另一方之端部112c突出之導電性線狀構件之直線部126c而使形成於導電性線狀構件之變形構造126b位於陶瓷管112之電漿產生區域131。

具體而言，在導電性線狀構件之直線部126c從陶瓷管112之另一方之端部112c突出而變形構造126b抵接於陶瓷管112之端部112a後，以小鉗子把持直線部126c緩慢地於圖18所示之箭頭方向施加張力。藉由施加張力，抵接於陶瓷管112之端部112a之變形構造126b之波形之峰部分係彈性變形，如圖18所示縮至陶瓷管112之內徑W₀ 之寬度而進入陶瓷管112之中空部分。在所有之波形之峰進入陶瓷管112之中空部分後，進而使變形構造126b之主要部分滑動而位於電漿產生區域131。

圖19係顯示變形構造126b之主要部位於電漿產生區域131之情形之樣子。導電性線狀構件之變形構造126b之主要部位於電漿產生區域131後，結束拉伸步驟。

最後將設置有接地電極126之陶瓷管112安裝於電漿反應器110之本體部。如圖13所示，從設於分隔壁161之開口部161a將導電性線狀構件之直線部126c插入氣體充填室181，將導電性線狀構件切斷成適當之長度。接著，使切斷之端部電氣連接於氣體充填室181之導電性壁面而接地。最後，如圖13所示，將陶瓷管112之端部112a嵌合於分隔壁161之開口部161a，完成電漿反應器110。

此外，上述拉伸步驟中雖係拉伸導電性線狀構件之直線部126c，但亦可拉伸前端方向之直線部126a。在拉伸直線部126a時，係將導電性線狀構件之直線部126a之長度先切斷成於陶瓷管112長度附加能以小鉗子把持之長度後之長度。其次，從陶瓷管112之基部側(氣體充填室181側)之端部112c插通導電性線狀構件之直線部126a，拉引從陶瓷管112之前端側端部112a彈出之導電性線狀構件之直線部126a。

(本實施形態5之優點)

本實施形態5具有以下優點。

(1)根據本實施形態5，由於在陶瓷管112之電漿產生區域131具有變形構造126b，因此接地電極126之大部分位於從電漿產生時溫度非常高之軸芯C(寬度W₂ 之禁止空間131c)附近偏離之位置。因此，接地電極126表面之微細起伏不會因高溫而熔解喪失，能確實地使電漿點火。

(2)根據本實施形態5，由於接地電極126在陶瓷管112之電漿產生區域131接觸於陶瓷管112之內壁，因此能沿著陶瓷管112使接地電極126放熱。特別是，根據本實施形態5，由於陶瓷管112係以陶瓷形成，因此熱傳導率較玻璃高，能藉由與陶瓷管112之內壁之接觸有效地釋放熱。

(3)根據本實施形態5，接地電極126為在陶瓷管112之電漿產生區域131極力迴避了寬度W₂ 之禁止空間131c之構造。亦即，藉由設有波形之變形構造126b，將線狀構件橫越禁止空間131c次數抑制成少許。因之，由於在電漿產生區域131中接地電極126之大部分成為使表面熔解之閾值溫度Vth以下，因此接地電極126表面之微細起伏不會因高溫而熔解喪失，能在較長期間確實地對電漿點火。

(4)根據本實施形態5，由於將接地電極126之變形構造126b設為波形，因此能較簡單地形成變形構造126b。只要係波形之變形構造126b，則在變形構造形成步驟中較容易調整波形之峰數或變形構造126b之長度，拉伸步驟之設置作業亦容易。

(5)根據本實施形態5，由於將形成為較陶瓷管112內徑W₀ 大些許之寬度(W₀ +△w)之導電性線狀構件之變形構造126b拉伸設置於陶瓷管112之中空內部，因此藉由伴隨變形之導電性線狀構件之彈性力於電漿產生區域131將變形構造126b突伸於兩側之內壁，而能穩定地將接地電極126固定於陶瓷管112之內部。又，由於變形構造126b之峰頂部藉由彈性力被按壓於陶瓷管112之內壁，因此能增大接地電極126與陶瓷管112之接觸面積，提高放熱效果。

(實施形態6)

上述實施形態5係將波形之變形構造適用於接地電極，本實施形態6則適用線圈形狀之變形構造。

圖20係顯示本實施形態6之接地電極126B之立體圖。圖21係顯示表示陶瓷管112之中空內部所設置之接地電極126B之詳細構造之剖面圖。圖21之右側之圖為側視剖面圖，右側之圖為前視圖。

與上述實施形態5之接地電極126同樣地，本實施形態6之接地電極126B亦係與負荷電極114成對之電極，係為了使電漿產生而接地之電極。接地電極126B與上述實施形態5同樣地，在較電漿產生區域131更靠端部112a側具有沿著軸芯之直線形狀直線部126a，在較電漿產生區域131 更靠基部側(氣體充填室181側)之端部112b側亦具有沿著軸芯之直線形狀直線部126c，設於陶瓷管112之內徑W₀ 之中空內部。陶瓷管112在端部112b嵌合於設於分隔壁161之開口部161a，中空內部與氣體充填室181連通。接地電極126B之直線部126c係經由氣體充填室181之壁藉由接地配線171電氣地接地。接地電極126B藉由具有高熔點之導電性線狀構件、例如白金或鎢等金屬線構成。

特別是，本實施形態6之接地電極126B之特徵為變形構造126b為線圈形狀。線圈形狀之變形構造126b，從圖21可清楚得知，具備在陶瓷管112之電漿產生區域131迴避以陶瓷管112之軸C為中心之寬度(徑)W₂ 之禁止空間131c之構造。又，與上述實施形態5同樣地，線圈形狀之變形構造126b最好形成為超過電漿產生區域131之長度W₁ 。雖變形構造126b之捲繞係以規則之間距p形成，但此間距p並無於變形構造126b全長為一定之必要。

根據本實施形態6，除了能發揮與上述實施形態5相同之作用效果以外，由於適用線圈形狀作為接地電極126B之變形構造126b，因此於溫度較接地電極126B會熔解之閾值溫度Tth高之禁止空間131並不存在接地電極126B，而能有效地防止表面熔解而為了使電漿點火所需之微細起伏隨著時間喪失。因此，能提供在更長時間確實地對電漿點火之電漿產生裝置。

(實施形態7)

本實施形態7係關於上述實施形態5之波形變形構造之接地電極之變形例。

圖22係顯示表示陶瓷管112之中空內部所設置之接地電極126C之構造之剖面圖。本實施形態7之接地電極126C，雖變形構造126b與上述實施形態5同樣地形成為波形，但如圖22所示，與上述實施形態5之不同點為波形之峰之間距為不規則。關於其他構造，由於與上述實施形態5相同，因此省略說明。

具體而言，本實施形態7之接地電極126C，變形構造126b之波形為越接近基部側(氣體充填室181側)則越密之間距，越接近前端側則越稀疏之間距。如上述，變形構造126b若為具備複數個彎曲點而穩定地接地於陶瓷管112之中空內部者，則亦可不具備規則之間距。

此外，變形構造126b之波形之數個亦可不接觸於陶瓷管112之內壁。只要接地電極126C可迴避溫度較會熔解之閾值溫度Tth高之禁止空間131，即不會導致表面之熔解。

又，波形之疏密無需有方向性或規則性，波形之疏密之方向可與圖22相反或僅波形之一部分為密或疏。

進而，亦可於上述實施形態6所說明之線圈形狀存在有疏密。此時，線圈形狀之疏密無需有方向性或規則性，線圈形狀之疏密之方向可與圖22相反或僅線圈形狀之一部分為密或疏。

此種疏密，能在上述實施形態5中說明之電漿反應器之製造步驟中產生。即使於變形構造形成步驟中於變形構造126b形成規則之波形或線圈形狀，亦可在拉伸步驟中藉由陶瓷管112之內壁與變形構造126b之摩擦局部地差異來於變形構造126b之拉延方產生相異，藉此而出現。

根據本實施形態6，能發揮與上述實施形態5相同之作用效果。

(實施形態8)

本實施形態8係取代上述實施形態5之波形或上述實施形態6之線圈形狀而將矩形形狀適用於變形構造。

圖23係顯示表示陶瓷管112之中空內部所設置之接地電極126D之構造之剖面圖。本實施形態8之接地電極126D與上述各實施形態不同點在於，變形構造126b形成為矩形形狀。關於其他構造，由於與上述實施形態5相同，因此省略說明。

具體而言，本實施形態8之接地電極126D，變形構造126b形成為連續之矩形形狀。特別是藉由將變形構造126b作成矩形形狀，由於能增大與陶瓷管112之內壁之接觸面積，因此能提高放熱效果。

又，由於接地電極126D係以較大接觸面積與陶瓷管112之內壁接觸，因此能將接地電極126D穩定地設置於陶瓷管112。

具備具有此種變形構造126b之接地電極126D之電漿反應器亦能以與上述相同之製造方法製造。例如在上述電漿反應器之製造步驟中，在變形構造形成步驟，將變形構造126b作成為彎曲部之角度為大致直角。在拉伸步驟中拉伸接地電極126D之端部12c後，變形構造126b之矩形形狀則被拉延，成為如圖23所示之梯形狀，設置於電漿產生區域131。

此外，如上述實施形態7所說明，矩形形狀之間距不一定要為規則，亦可於矩形形狀之間距具有疏密。又，矩形形狀之一部分亦可不接觸於陶瓷管112之內壁。

根據本實施形態8，除了能發揮與上述實施形態5相同之作用效果以外，由於能增大陶瓷管112之內壁與接地電極126D之接觸面積，因此能提高放熱效果。

又，根據本實施形態8，由於接地電極126D能以較大接觸面積與陶瓷管112之內壁接觸，因此能將接地電極126D更加穩定地設置於陶瓷管112。

(實施形態9)

本實施形態9，係關於取代上述各實施形態中之反覆形狀之變形構造而具有能以最少接觸點有效且穩定地設置之變形構造之接地電極。

圖24係顯示表示陶瓷管112之中空內部所設置之接地電極126E之構造之剖面圖。如圖24所示，本實施形態9之接地電極126E，於變形構造126b具備3個彎曲點c1、c2、及c3。彎曲點c1、c2、及c3設於電漿產生區域131之前後，接觸於陶瓷管112之內壁。彎曲點c2係在電漿產生區域131之中程接觸於陶瓷管112之內壁。彎曲點c1及c3之定位及曲率被設定為在進入電漿產生區域131前能充分地使接地電極126E彎曲而迴避電漿產生區域131之禁止空間131c。

上述變形構造形成步驟中，藉由將彎曲點c1及c2與彎曲點c3間之寬度形成為充分大於陶瓷管112之內徑W₀ ，在拉伸步驟之接地電極126E插通後，彎曲點c2會以適度之應力接觸於陶瓷管112之內壁，而能提高放熱效果。

根據本實施形態9，除了能發揮與上述實施形態5相同之作用效果以外，能以最少彎曲數將接地電極126E穩定地設置於陶瓷管112內部，而能完全迴避電漿產生區域131之禁止空間131c。

(其他之變形例)

本發明不限定於上述實施形態，能適用為依照用途或目的適當組合之實施例或施加了變更或改良之應用例，不限於透過上述發明之實施形態說明之實施例。依照用途或目的適當組合之實施例或應用例，在不脫離本發明之課題之範圍內屬於本發明之技術範圍。

例如，變形構造不限定於上述實施形態所說明之波形、線圈形狀、矩形形狀。為了極力迴避電漿產生區域之禁止空間而積極地使接地電極變形之所有態樣均屬於本發明之技術範圍。

本發明之電漿產生裝置及電漿點火方法，能在不透過手動而欲自動地實施密閉空間之換氣之環境下適用。

1‧‧‧電漿產生裝置

10‧‧‧電漿點火裝置

100‧‧‧控制裝置

101‧‧‧高頻電源裝置

102‧‧‧行進波/反射波檢測裝置

103‧‧‧高電壓產生裝置

104‧‧‧重疊線圈

105‧‧‧整合裝置

106‧‧‧同軸纜線

110、110b‧‧‧電漿反應器

111‧‧‧電抗修正線圈

112‧‧‧陶瓷管

112a~112c‧‧‧端部

114、114b‧‧‧負荷電極

115‧‧‧屏蔽罩

116、116b、126、126B~126E‧‧‧接地電極

118‧‧‧氣體供應口

126a、126c‧‧‧直線部

126b‧‧‧變形構造

131‧‧‧電漿產生區域

131c‧‧‧禁止空間

141‧‧‧絕緣構件

161‧‧‧分隔壁

161a‧‧‧開口部

171‧‧‧接地配線

181‧‧‧氣體充填室

191‧‧‧前室

HS‧‧‧高頻訊號

HV‧‧‧高電壓

HV1‧‧‧高電壓

HV2‧‧‧高電壓

HV3‧‧‧高電壓

M‧‧‧記憶媒體

S‧‧‧洗淨面(被加工面)

S_HS ‧‧‧控制訊號

S_HV ‧‧‧控制訊號

Vf‧‧‧行進波振幅值

Vr‧‧‧反射波振幅值

Z‧‧‧負荷阻抗

Z₀ ‧‧‧特性阻抗

Γ(gamma)‧‧‧電壓反射係數

圖1係實施形態1之電漿產生裝置之構成圖。

圖2係說明實施形態1之電漿點火方法之流程圖。

圖3係說明實施形態1之電漿點火方法之波形圖。

圖4係說明實施形態2之電漿點火方法之流程圖。

圖5係說明實施形態2之電漿點火方法之波形圖。

圖6係說明實施形態3之電漿點火方法之流程圖。

圖7係說明實施形態3之電漿點火方法之波形圖。

圖8係說明實施形態4之電漿點火方法之流程圖。

圖9係說明實施形態4之電漿點火方法之波形圖。

圖10係說明應用例之電漿點火方法之流程圖。

圖11係變形例之電漿產生裝置之構成圖。

圖12係實施形態5之電漿產生裝置之構成圖。

圖13係說明實施形態5之陶瓷管構造之剖面圖。

圖14係陶瓷管內部之溫度分布之說明圖。

圖15係實施形態5之陶瓷管之製造方法，接地電極之變形構造形成步驟之製造步驟剖面圖。

圖16係實施形態5之陶瓷管之製造方法，接地電極之插通步驟之製造步驟剖面圖(其1)。

圖17係實施形態5之陶瓷管之製造方法，接地電極之插通步驟之製造步驟剖面圖(其2)。

圖18係實施形態5之陶瓷管之製造方法，接地電極之拉伸步驟之製造步驟剖面圖。

圖19係實施形態5之陶瓷管之製造方法，接地電極之設置結束時之製造步驟剖面圖。

圖20係說明實施形態6之接地電極之變形構造之立體圖。

圖21係說明實施形態6之陶瓷管構造之剖面圖。

圖22係說明實施形態7之接地電極之變形構造之剖面圖。

圖23係說明實施形態8之接地電極之變形構造之剖面圖。

圖24係說明實施形態9之接地電極之變形構造之剖面圖。