WO2003037047A1 - Procede permettant d'evaluer un arc de dispositif de decharge luminescente et suppresseur de decharge d'arc haute frequence - Google Patents

Procede permettant d'evaluer un arc de dispositif de decharge luminescente et suppresseur de decharge d'arc haute frequence Download PDF

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Noboru Kuriyama
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Shibaura Mechatronics Corporation
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    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining an arc of a glow discharge device and a suppression of a high-frequency arc discharge.
  • the present invention relates to an arc determination method and a high-frequency arc discharge suppressing device capable of suppressing a sustained arc discharge without stopping a glow discharge in a high-frequency sputtering / high-frequency etching device.
  • a glow discharge is performed in a predetermined space.
  • power is supplied using a high-frequency power supply.
  • the process suddenly shifts to arc discharge during processing by the glow discharge, and may damage the sample.
  • the higher the power the easier it is for arcing to occur.
  • the area where the arc does not occur quickly changes from the area where the arc is generated to the area where the arc does not disappear immediately, and the area is further increased. This is a region that does not disappear due to continuous arc discharge.
  • P S is a high-frequency power supply that outputs a high-frequency voltage of 13.56 MHz.
  • This high-frequency power supply PS is connected to evening T and channo CH via coaxial cable, power meter CM, coaxial cable, impedance matching circuit IM, and DC cut cap Cc. Then, power is supplied from the high-frequency power supply PS between the evening gate T and the channel CH.
  • G D is a glow discharge device.
  • the reflected wave voltage Vr and the traveling wave voltage Vf are input to the amplifiers 1 and 2, respectively. In addition, they are input to the comparator 5 via the differentiating circuits 3 and 4.
  • the H level signal from the comparator 5 is output to the mono-multi circuit M / M is output to M, and an arc cut pulse of T1 time, for example, 5 seconds, is output from the mono-multi circuit MZM to the high frequency power supply PS.
  • An object of the present invention is to provide an arc determination method and a high-frequency arc discharge suppressing device capable of suppressing a sustained arc discharge without stopping a glow discharge.
  • An arc determining method is an arc determining method for a glow discharge device using a high-frequency power supply, wherein a traveling wave voltage to the glow discharge device is Vf, and a reflected wave voltage is Vr.
  • a traveling wave voltage to the glow discharge device is Vf
  • a reflected wave voltage is Vr.
  • the arc determination method of one embodiment of the present invention it is possible to suppress the sustained arc discharge without stopping the glow discharge.
  • an arc determination method capable of performing the above.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high-frequency arc discharge suppressing device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a high-frequency arc discharge suppressing device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a high-frequency arc discharge suppressing device according to a third embodiment of the present invention.
  • 4A and 4B are operation waveform diagrams showing the operation of the present invention and the conventional operation, respectively.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a conventional high-frequency arc discharge suppressing device.
  • P S is a high-frequency power supply that outputs a high-frequency voltage of 13.56 MHz.
  • This high-frequency power supply PS is connected to evening gate T and chamber CH via coaxial cable, power meter CM, coaxial cable, impedance matching circuit IM, and DC cut capacitor Cc. Then, power is supplied from the high-frequency power supply PS to the evening gate T and the chamber CH.
  • GD is a glow discharge device.
  • the power meter CM outputs the reflected wave voltage Vr and the traveling wave voltage Vf to the amplifiers 1 and 2, respectively, instead of the reflected wave power and the traveling wave power.
  • These reflected wave voltage Vr and traveling wave voltage Vf are further input to comparator 5 via differentiating circuits 3 and 4. This is because when an arc discharge occurs in the discharge device G D, the reflected wave voltage V r rises similarly to the reflected wave power, and the traveling wave voltage V f decreases similarly to the traveling wave power.
  • the first cutoff pulse output unit is configured by the comparator 5 and a circuit connected to the comparator 5.
  • the reflected wave voltage V r output from the amplifier 1 is input to the + terminal of the comparator 12 and the reflected wave voltage V r is output from the amplifier 2.
  • the traveling wave voltage V f is halved by the voltage dividing resistor r 1, and the row wave voltage V f is input to one terminal of the comparator 12.
  • the comparator 12 detects that an arc discharge has occurred when the reflected wave voltage Vr becomes larger than the traveling wave voltage Vf by 1 ⁇ 2. That is, when Vr / Vf> 0.5 (second level), an H level signal is output.
  • the output of the comparator 12 is input to the Schmitt trigger circuit 14 via a timer 13 that counts a time T2 consisting of a resistor r2 and a capacitor c1.
  • This time T2 is set to, for example, 1 second.
  • the output of the Schmitt trigger circuit 14 is input to one input terminal of the AND circuit 15.
  • the traveling wave voltage V: f output from the amplifier 2 is input to the + terminal of the comparator 16.
  • the comparator 16 outputs an H level signal to one input terminal of the AND circuit 15 when Vf> 0.5 V.
  • Vf> 0.5 V means that power is being output from the high-frequency power supply PS.
  • the output of the mono multi circuit MZM is grounded via a timer circuit 17 composed of resistors r 3 and c 2. Then, the non-ground terminal of the capacitor c2 is input to one input terminal of the AND circuit 15 via the Schmitt trigger circuit 18. In other words, the timer circuit 17 is set to T after the arc cut pulse ACP falls. o Acts to open the gate of the AND circuit for a period of time (for example, 20 seconds). The output of the AND circuit 15 is input to one input terminal of the OR circuit 11. The inside of the broken line A is the arc judgment circuit. Also, a second cutoff pulse output unit is configured by the AND circuit 15 and a circuit connected to the input side of the AND circuit 15.
  • the operation of the first exemplary embodiment of the present invention will be described.
  • the traveling wave voltage Vf decreases and the reflected wave voltage Vr increases as shown in a of FIG. 4A. Therefore, in the case of the comparator 5, the arc pulse ACP is output to the high-frequency power supply PS only for T 1 hours from the time t 1 when the H level signal was output, and the power supply is stopped only for T 1 hours. Is done.
  • the time To from the time when the arc cut pulse ACP falls is determined by the timer circuit 17 by the timer circuit 17. Gate is open.
  • the output of the comparator 12 becomes the H level state.
  • the time T2 counted by the timer 13 elapses from the time when the output of the comparator 12 becomes the H level state, the H level signal is output from the shutdown trigger circuit 14. Is output.
  • the AND condition of the AND circuit 15 is satisfied, the H level signal is output from the AND circuit 15 to the mono-multi circuit MZM via the OR circuit 11. Therefore, the arc power pulse ACP is again output to the high frequency power supply PS, and the power supply is stopped for T1 time.
  • the arc cut pulse ACP is output again, and when arc discharge is detected at the time To from the fall of the arc cut pulse ACP, the logic of the AND circuit 15 is output. Holds and the arc cut pulse ACP is output.
  • the logical condition of the AND circuit 15 is maintained. If the arc is sustained by detecting the arc discharge, the arc cut pulse ACP is continuously output until the arc discharge is extinguished, so that the sustained arc discharge is reliably extinguished. It can be done.
  • FIG. 2 the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the circuit of FIG. 2 is a circuit diagram showing another example of the arc determination circuit A of FIG. Here, Konno.
  • the input for 1 2 and 1 6 is the same as in Fig. 1.
  • the circuit in Fig. 2 has a comparator 21 to detect that the matching has been removed.
  • the traveling wave voltage V ⁇ output from the amplifier 2 is input to the + terminal of the concentrator 21 by being 1/10 by the voltage dividing resistor r4. That is, when Vr / Vf ⁇ 0.1 (third level), the comparator 21 determines that matching has been achieved and outputs an H-level signal.
  • the outputs of the comparators 16 and 21 are input to the AND circuit 22.
  • the output of this AND circuit 22 is input to the S terminal of the S-R type flip-flop 23. That is, the S-R type flip-flop 23 is set when the logical product of the output levels of the comparators 16 and 21 is satisfied.
  • the Q output of the S-R type flip-flop 23 is input to one input terminal of the AND circuit 24.
  • the outputs of the comparator 16 and the Schmitt trigger circuit 14 are both input to one input terminal of the AND circuit 24.
  • the output of the AND circuit 24 is output to the mono multi circuit M / M, and the arc cut pulse A CP is output from the mono multi circuit M / M to the high frequency power supply PS.
  • FIG. 3 the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof will be omitted.
  • the circuit of Fig. 3 is a series connection of a timer circuit 25 consisting of a resistor r5 and a capacitor c3 and a Schmitt circuit 26 between the end circuits 22 and 24 of Fig. 2. are doing.
  • an evening circuit 25 consisting of a resistor r5 and a capacitor c3 is connected between the AND circuits 22 and 24 of FIG. By connecting 6 in series, do not output the arc cut pulse ACP if the matching is slowly shifted to “VrZVi> 0.5”. It can be
  • the timer T13 is used to count the time T2.
  • the timer 13 may not be provided.
  • the set time T o described above may be 5 to 100 seconds, T 1 may be 2 to 102 seconds, and T 2 may be 0.5 to 5 seconds.
  • the first level may be about Vmax * 0.05 to Vmax * 0.2, the second level may be about 0.5 to 0.95, and the third level may be about 0.05 to 0.5.
  • the first level should be V max * 0.2, the second level should be 0.5, and the third level should be 0.1. '
  • Vf> Vmax * 0.05 may be added as a logical AND condition for the arc judgment.
  • the present invention it is possible to provide an arc determination method and a high-frequency arc discharge suppressing device capable of suppressing a sustained arc discharge without stopping a glow discharge.

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Description

明 細 書
グロ一放電装置のアーク判定方法及び高周波アーク放電抑制 技術分野
本発明は、 高周波スパッタ リ ングゃ高周波エッチング装置 のグロ一放電を止めないで、 持続するアーク放電を抑制する こ とができるアーク判定方法及び高周波アーク放電抑制装置 に関する。
背景技術
例えばスパッ タ リ ング装置においては、 所定空間において グロ一放電を行な う が、 と く に絶縁物な どをスパ ッ 夕 リ ング する には高周波電源を用 いて給電する。 こ の高周波スパ ッ 夕 リ ングでは、 その グロ一放電による処理中 に突然アーク放電 に移行 し、 試料にダメ ージを与える こ とがある。 一般的に、 電力が大き く なる と アーク放電が発生 しやす く なる。 すなわ ち電力 を増加してスパ ッ 夕速度を大き く してい く と、 アーク 発生が少ない領域か ら アークが生じてもす ぐに消えない領域 とな り 、 'さ ら に大き く してい く と連続してアーク放電し消え ない領域となる。
そ こで、 グロ一放電か ら アーク放電の移行を検出する と、
2 0 0 秒給電を停止する よ う に したグロ一放電装置におけ るアーク放電抑制装置が知 られている。
しか し、 この装置のよ う に、 2 0 0 秒給電を停止する と アーク放電だけな く グ ロ一放電も停止して し ま う と い う 問題 があった。 こ のため、 図 5 に示す特開平 2 0 0 0 — 1 3 3 4 1 2 号公 報に示すよ う に、 グロ一放電か ら アーク放電の移行を検出す る と、 5 秒だけ給電を停止させる よ う に したグロ一放電装 置におけるアーク放電抑制装置が知られている。
以下、 図 5 を参照 して説明する。 図 5 において、 P S は 1 3 . 5 6 M H z の高周波電圧を出力する高周波電源であ る。 こ の高周波電源 P S は、 同軸ケーブル、 電力計 C M、 同軸ケ 一ブル、 イ ン ピーダンスマ ッ チング回路 I M、 直流カ ツ ト キ ャパシ夕 C c を介して夕ーゲッ ト Tおよびチャ ンノ C H に接 続されて、 高周波電源 P S か ら 夕一ゲッ ト T 一チャ ンパ C H 間に給電される構成となっ ている。 こ こで、 G D はグロ一放 電装置である。
そ して、 電力計 C Mか ら取 り 出 した進行波電力及び反射波 電力の替わ り に、 反射波電圧 V r および進行波電圧 V f をそ れぞれア ンプ 1 ， 2 に入力 し、 さ ら に微分回路 3 , 4 を介し てコ ンパ レ一夕 5 に入力 させている。 そ して、 dVr/ dt一 dVf / dt がレベル設定部 6 で設定された第 1 レベル、 例えば 0 . 2 以上となる と、 コ ンパ レータ 5 か ら H レベル信号がモ ノ マ ルチ回路 M / Mに出力 され、 こ のモノ マルチ回路 M Z Mか ら T 1 時間例えば 5 秒のアーク カ ツ トパルスが高周波電源 P S に出力する構成となっている。
つま り 、 図 4 Aの a で示すよ う に、 反射波電圧 V r の ピー クがある と、 図 4 B に示すよ う にアークカ ツ トパルスが高周 波電源 PS に出力されて、 高周波電源 P S か らターゲッ ト T _ チャ ンバ C Η間への給電が停止される。 こ の結果、 アーク 力 ッ トパルス を出力 した後に反射波電圧 V r が b に示すよ う に 変化 してもアーク放電の検出を行な う こ とはできなかっ た。 これは、 反射波電圧 V r 及び進行波電圧 V ί がいずれも上昇 している ため、 dVr / dt - dVf/ dt が第 1 レベルを超えないか ら である。 また、 c に示すよ う にアークが持続してし ま い反 射電圧 V r がある レベルを保っ ている場合に も アーク放電の 検出を行なう こ とはできなかっ た。 これは、 反射波電圧 V r 及び進行波電圧 V f がある レベルを保っ ている と、 微分値は 0 となっ てしまい、 dVr / dt一 dVf/ dt がレベル設定部 6 で設 定された第 1 レベル以上とはな ら ないため、 アーク放電の検 出を行なう こ とはできなかっ た。
発明の開示
本発明の目的は、 グロ一放電を止めないで持続するアーク 放電を抑制する こ とができる アーク判定方法及び高周波ァー ク放電抑制装置を提供する こ とにある。
本発明の一実施の形態のアーク判定方法は、 高周波電源 を用いたグロ一放電装置におけるアーク判定方法において、 前記グロ一放電装置への進行波電圧を Vf、 反射波電圧を Vr と した場合に、 dVr/dt - dVf/dtが第 1 レベルよ り大きく なる と 前記高周波電源に遮断パルス を T 1 時間だけ出力 して前記グ ロー放電装置への給電を停止した後、 設定時間 T o以内に Vr / Vf が第 2 レベル以上となる とアーク放電が発生したと判定 している。
即ち、 本発明の一実施の形態のアーク判定方法によれば、 グロ一放電を止めないで持続する アーク放電を抑制する こ と ができるアーク判定方法を提供する こ とができる。
図面の簡単な説明
図 1 は本発明の第 1 の実施の形態に係る高周波アーク放電 抑制装置の構成を示す図である。
図 2 は本発明の第 2 の実施の形態に係る高周波アーク放電 抑制装置の構成を示す図である。
図 3 は本発明の第 3 の実施の形態に係る高周波アーク放電 抑制装置の構成を示す図である。
図 4 A及び図 4 B はそれぞれ本願発明及び従来の動作を示 す動作波形図である。
図 5 は従来の高周波アーク放電抑制装置の構成を示す図で ある。
発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照 して本発明の第 1 の実施の形態について 図 1 を参照 して説明する。 図 1 において、 図 5 と同一部分に は同一番号を付しておく 。
つま り 、 P S は 1 3 . 5 6 M H z の高周波電圧を出力する 高周波電源である。 こ の高周波電源 P S は、 同軸ケーブル、 電力計 C M、 同軸ケーブル、 イ ン ピーダンス マ ッ チ ング回路 I M、 直流カ ッ トキャパシタ C c を介して夕 一ゲッ ト Tおよ びチャ ンバ C Hに接続されて、 高周波電源 P S か ら 夕一ゲッ ト T一チャ ンバ C H間に給電される構成となっ ている。 こ こ で、 G Dはグロ一放電装置である。
放電装置 G D においてグロ一放電が行なわれている間、 高 周波電源 P S か ら放電装置 G Dへは、 できる 限 り 反射波電力 が少な く かつ進行波電力が大き く なる よ う に給電が行われ、 反射波電力、 進行波電力 と も に大きな変化を しない。 これに 対して、 放電装置 G D でアーク放電が生 じ る と、 反射波電力 が急増し、 この変化によ っ てアーク放電の発生を検出する こ とができる。
一方、 アーク放電が発生する と進行波電力は減少する。 し たがって、 反射波電力が急増 した こ と と によ っ てアーク放電 への移行を検出する こ とができる。
電力計 C Mは反射波電力及び進行波電力の替わ り に、 反射 波電圧 V r および進行波電圧 V f をそれぞれア ンプ 1 , 2 に 出力する。 これ ら反射波電圧 V r および進行波電圧 V f はさ ら に微分回路 3 , 4 を介 してコ ンパ レータ 5 に入力 される。 これは、 放電装置 G D 内でアーク放電が発生する と、 反射波 電力 と同様に反射波電圧 V r が上昇し、 進行波電力 と同様に 進行波電圧 V f は下降するためである。 コ ンパ レータ 5 及び こ のコ ンパ レータ 5 に接続される回路によ り 第 1 の遮断パル ス出力部が構成される。
そ して、 dVr / dt _ dVfZ dt がレベル設定部 6 で設定された 0 · 2 (第 1 レベル） 以上となる と、 コ ンパ レータ 5 か ら H レベル信号がオア回路 1 1 を介してモ ノ マルチ回路 M / Mに 出力 される。 こ のモノ マルチ回路 M / Mか ら T 1 時間例えば 5 μ 秒のアーク カ ツ トパルス (遮断パルス） A C Ρ が高周波 電源 P S に出力される。
さ ら に、 ア ンプ 1 か ら 出力される反射波電圧 V r はコ ンパ レー夕 1 2 の +端子に入力され、 ア ンプ 2 か ら 出力 される進 行波電圧 V f は分圧抵抗 r 1 によ り 進行波電圧 V f が 1 / 2 されてコパレー夕 1 2 の一端子に入力される。
コ ンパ レータ 1 2 は反射波電圧 V r が進行波電圧 V f の 1 ノ 2 よ り 大き く なる と、 アーク放電が発生 した こ と を検出 し ている。 つま り 、 V r / V f > 0 . 5 (第 2 レベル） となる と Hレベル信号を出力する。
コ ンパ レータ 1 2 の出力は抵抗 r 2 、 コ ンデンサ c 1 よ り なる時刻 T 2 を計数する タイ マ 1 3 を介 してシュ ミ ッ ト ト リ ガ回路 1 4 に入力される。 こ の時刻 T 2 は例えば 1 秒に設 定されている。
さ ら に、 シュ ミ ツ ト ト リ ガ回路 1 4 の出力はア ン ド 回路 1 5 の一入力端に入力される。
さ ら に、 ア ンプ 2 か ら 出力される進行波電圧 V ： f はコ ンパ レ一タ 1 6 の +端子に入力される。 こ の コ ンノ レー夕 1 6 の 一端子には、 進行波電圧 V f の最大値 V fmax ( = 1 0 V ) を 0 . 0 5倍した値、 つま り 0 . 5 Vが入力されている。
こ のコ ンパ レ一夕 1 6 は、 V f > 0 . 5 Vである と H レべ ル信号をア ン ド 回路 1 5 の一入力端子に 出力する。 こ こ で、 V f > 0 . 5 V とい う こ とは高周波電源 P S か ら電力が出力 されている こ とを意味する。
さ ら に、 モ ノ マルチ回路 M Z Mの出力 は抵抗 r 3 , c 2 の よ り なるタイ マ回路 1 7 を介して接地さ れる 。 そ して、 コ ン デンサ c 2 の非接地端子はシュ ミ ツ ト ト リ ガ回路 1 8 を介し てア ン ド回路 1 5 の一入力端子に入力 さ れる 。 つ ま り 、 タイ マ回路 1 7 はアーク カ ツ 卜パルス A C P が立ち下っ てか ら T o 時間 （例えば 2 0 秒） だけア ン ド 回路のゲー ト を開 く よ う に機能する。 そ して、 ア ン ド回路 1 5 の出力はオア回路 1 1 の一入力端子に入力される。 なお、 破線 A 内がアーク判定 回路である。 また、 ア ン ド 回路 1 5 及びア ン ド 回路 1 5 の入 力側に接続される 回路によ り 第 2 の遮断パルス 出力部が構成 される。
次に、 本発明の第 1 の実施の形態の動作について説明する。 まず、 放電装置 G D内においてグロ一放電がアーク放電に 移行する と、 進行波電圧 V f は下降し、 反射波電圧 V r は図 4 Aの a に示すよ う に上昇する。 従っ て、 コ ンパ レ一夕 5 は H レベル信号を出力 した時刻 t 1 の時点か ら T 1 時間だけァ —ク カ ツ トパルス A C P が高周波電源 P S に出力 さ れ、 給電 が T 1 時間だけ停止される。
そ して、 この T 1 時間の給電停止が終了する と、 再度高周 波電源 P S は給電を開始する 。 この給電の開始はコ ンパ レー 夕 1 6 が Hレベルとなる こ とによ り検出される。
さ ら に、 この T 1 時間の給電停止が終了 した時点、 つま り アーク カ ッ トパルス A C P が立ち下がっ た時点カゝ ら T o 時間 はタイ マ回路 1 7 によ り ア ン ド 回路 1 5 のゲー ト が開かれて いる。
さ ら に、 反射波電圧 V r が 0 . 5 V f よ り 大き く なる （図 4 Aの c ) と、 コ ンパ レータ 1 2 の出力は H レベル状態とな る。 そ して、 コ ンパ レータ 1 2 の出力が H レベル状態となつ てか ら タイ マ 1 3 で計数される T 2 時間経過する と、 シユ ミ ッ ト ト リ ガ回路 1 4 か ら H レベル信号が出力 される。 この結 果、 ア ン ド回路 1 5 の論理積条件が成立する と、 ア ン ド 回路 1 5 か ら H レベル信号がオア回路 1 1 を介してモノ マルチ回 路 M Z Mに出力される。 従っ て、 再度アーク 力 ッ 卜パルス A C P が高周波電源 P S に出力されて、 給電が T 1 時間だけ停 止される。
こ の よ う に再度のアーク カ ツ トパルス A C P を出力 し、 ァ ーク カ ツ トパルス A C P の立ち下 り か ら T o 時間にアーク放 電が検出される と、 ア ン ド 回路 1 5 の論理が成立してアーク カ ツ 卜パルス A C Pが出力される。
以下、 アーク放電がな く なる まで、 アーク 力 ッ トパルス A C Pが出力される。
こ の よ う に して、 こ の第 1 実施の形態においては、 コ ンパ レー夕 5 の出力を監視する こ と によ り アーク放電を検出 した 後も、 ア ン ド回路 1 5 の論理条件を検出する こ と によ り 、 ァ ークが持続した場合には、 アーク放電が消滅する まで、 ァー クカ ツ トパルス A C P を出力 し続ける こ と によ り 、 持続する アーク放電を確実に消滅させる こ とができる。
次に、 本発明の第 2 の実施の形態について図 2 を参照 して 説明する 。 図 2 において、 図 1 と 同一部分について同一番号 を付しその詳細な説明については省略する。
図 2 の回路は、 図 1 のアーク判定回路 Aの別の例を示す回 路図である。 こ こで、 コ ンノ、。 レ一夕 1 2 、 1 6 の入力は図 1 と同じである。
こ の図 2 の回路はマ ッチングが取れた こ と を検出するため にコ ンパレータ 2 1 を設けた。 つ ま り 、 このコ ンノ レータ 2 1 の +端子にはア ンプ 2 か ら 出力 さ れる進行波電圧 V ί が分圧抵抗 r 4 によ り 1 / 1 0 さ れて入力 されている。 つま り 、 こ のコ ンパ レー夕 2 1 は V r / V f < 0 . 1 (第 3 レベル） となる と、 マ ッ チングが取れ た と判定して Hレベル信号を出力する。
さ ら に、 コ ンパ レータ 1 6 及び 2 1 の出力 はア ン ド 回路 2 2 に入力される。 こ のア ン ド 回路 2 2 の出力は S — R型フ リ ッ プフ ロ ッ プ 2 3 の S 端子に入力 される。 つ ま り 、 S — R型 フ リ ッ プフ ロ ッ プ 2 3 はコ ンパ レータ 1 6 及び 2 1 の出カ レ ベルの論理積が成立する とセッ 卜される。
さ ら に、 S — R型フ リ ッ プフ ロ ッ プ 2 3 の Q 出力はア ン ド 回路 2 4 の一入力端子に入力 される。 こ こで、 コ ンパ レータ 1 6 及びシュミ ッ ト ト リ ガ回路 1 4 の出力はいずれも ア ン ド 回路 2 4 の一入力端子に入力されている。
ア ン ド 回路 2 4 の出力はモ ノ マルチ回路 M / Mに出力され こ のモ ノ マルチ回路 M / Mか ら アーク カ ツ トパルス A C P が 高周波電源 P S に出力される。
次に、 上記のよ う に構成された本発明の第 2 の実施の形態 の動作について説明する。
つ ま り 、 この第 2 の実施の形態では、 マ ツ チングが取れた こ と を S — R型フ リ ッ プフ ロ ッ プ 2 3 で記憶 してお く よ う に したので、 図 1 の D に示した微分方式の回路を不要とする こ とができる。
その以外の動作、 つ ま り 、 コ ンパ レータ 1 2 , 1 6 の論理 条件が成立 した ときの アーク カ ツ トパルス A C P の出力は第 1 の実施の形態で説明した動作と同様である。
次に、 本発明の第 3 の実施の形態にいて図 3 を参照 して説 明する。 図 3 において図 2 と 同一部分には同一番号を付しそ の詳細な説明については省略する。 図 3 の回路は図 2 のァ ン ド 回路 2 2 と 2 4 との間に抵抗 r 5 、 コ ンデンサ c 3 よ り な る タイ マ回路 2 5 とシュ ミ ツ ト 回路 2 6 を直列に接続してい る。
こ の第 3 の実施の形態では、 図 2 のア ン ド回路 2 2 と 2 4 と の間に抵抗 r 5 、 コ ンデンサ c 3 よ り なる 夕イ マ回路 2 5 と シユ ミ ッ ト 回路 2 6 を直列に接続する こ と によ り 、 マ ッ チ ングがゆ っ く り ずれて 「 V r Z V i > 0 . 5 」 となっ た場合 に、 アーク カ ツ 卜パルス A C P を出力 させないよ う にする こ とができる。
なお、 前述 した実施例においては、 夕イ マ回路 1 3 で T 2 時間を計数する よ う に したが、 こ のタイ マ回路 1 3 を設けな く ても良い。
なお、 前述 した設定時間 T o は 5 〜 1 0 0 秒であれば良 く 、 T 1 時間は 2 〜 1 0 2 秒であれば良 く 、 T 2 時間は 0 . 5 - 5 秒であれば良く 、 第 1 レベルは V max * 0.05 か ら V max * 0.2 程度で良く 、 第 2 レベルは 0 . 5 〜 0 . 9 5 で良 く 、 第 3 レベルは 0.05〜 0 . 5 であれば良い。 好ま し く は、 第 1 レベルは V max * 0 . 2 、 第 2 レベルは 0 . 5 、 第 3 レベルは 0 . 1 であれば良い。 '
さ ら に、 V f> V max * 0.05 をアーク判定の論理積条件と し て追加しても良い。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 グロ一放電を止めないで持続するアーク 放電を抑制する こ とができるアーク判定方法及び高周波ァー ク放電抑制装置を提供する こ とができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 高周波電源を用 いたグロ一放電装置にお ける アーク判 定方法において、
前記グロ 一放電装置への進行波電圧を Vf、 反射波電圧を Vr と した場合に、 dVr/dt - dVf/dt が第 1 レベルよ り 大き く なる と 前記高周波電源に遮断パルス を T 1 時間だけ出力 しで前記グ ロー放電装置への給電を停止した後、 設定時間 T o 以内に Vr / Vf が第 2 レベル以上となる とアーク放電が発生した と判定 するアーク判定方法。 '
2 . 高周波電源を用 いたグロ一放電装置にお ける アーク判 定方法において、
前記グロ -放電装置への進行波電圧を Vf、 反射波電圧を Vr と した場合に、 dVr/dt― dVf/dt が第 1 レベルよ り 大き く な る と前記高周波電源に遮断パルス を T 1 時間だけ出力 して前 記グロ一放電装置への給電を停止 した後、 設定時間 T o 以内 に Vr/ Vf が第 2 レベル以上となる とアーク放電が発生したと 判定し、 こ の判定によ り アーク検出後 T 1 時間だけ前記高周 波電源か らの給電を停止するよ う にしたアーク遮断方法。
3 . 高周波電源を用 いたグロ一放電装置にお ける アーク判 定方法において、
前記グロ 一放電装置への進行波電圧を Vf、 反射波電圧を Vr と した場合に、 dVr/dt— dVf/dt が第 1 レベルよ り 大きく なる と 前記高周波電源に遮断パルス を T 1 時間だけ出力 して前記グ ロー放電装置への給電を停止した後、 設定時間 T o 以内に Vr Z Vf が第 2 レベル以上で、 かつ Vf> Vfmax X 0.05 となる とァ ーク放電が発生したと判定するアーク判定方法。
4 . 高周波電源を用 いたグロ一放電装置にお ける アーク判 定方法において、
前記グロ一放電装置への進行波電圧を Vf、 反射波電圧を Vr と した場合に、 dVr/dt— dVf/dt が第 1 レベルよ り 大き く な る と前記高周波電源に遮断パルス を T 1 時間だけ出力 して前 記グロ一放電装置への給電を停止 した後、 設定時間 T o 以内 に VrZ Vf が第 2 レベル以上で、 かつ Vf> Vfmax X 0.05 となる と アーク放電が発生 した と判定し、 この判定によ り アーク検 出後 T 1 時間だけ前記高周波電源か ら の給電を停止する よ う にしたアーク遮断方法。
5 . 前記第 1 レベルは V max * 0.05〜 V max * 0.2 であ り 、 第 2 レベルは 0 . 5〜 0 . 9 5 である請求項 1〜 4 いずれか一記 載のアーク判定方法。
6 . 前記 Vr/ Vf が第 2 レベル以上が T 2 時間以上継続する とアーク放電が発生したと判定する請求項 1〜 4 いずれか一記 載のアーク判定方法。
7 . 前記第 1 レベルは V max * 0.05〜 V max * 0.2 であ り 、 第 2 レベルは 0 . 5〜 0 . 9 5 である請求項 6 記載のアーク判 定方法。
8 . 前記設定時間 T o は前記遮断パルス の立下 り か ら計時 するよう にした請求項 1〜 4記載のアーク判定方法。
9 . 前記設定時間 T o は前記遮断パルスの立下 り か ら計時 するよ う にした請求項 6 記載のアーク判定方法。
1 0 . 高周波電源を用いたグロ一放電装置における アーク 判定方法において、
グロ一放電装置への進行波電圧を Vf、 反射波電圧を Vr と し た場合に、 グロ一放電装置の負荷のィ ンピ一ダンスマ ツ チン グが取れたこ とを VrZ Vf が第 3 のレベル以下で判定し、 その 後 Vr/ Vf が第 2 レベル以上となる とアーク放電が発生したと 判定するアーク判定方法。
1 1 . 高周波電源を用 いたグロ一放電装置にお ける アーク 判定方法において、
グロ一放電装置への進行波電圧を Vf、 反射波電圧を Vr と した場合に、 グロ一放電装置の負荷のイ ン ピーダンスマ ッ チ ングが取れたこ とを Vr Z Vf が第 3 の レベル以下で判定し、 そ の後 Vr/ V f が第 2 レベル以上となる とアーク放電が発生した と判定し、 この判定によ り アーク検出後 T 1 時間だけ前記高 周波電源か らの給電を停止するよう にしたアーク遮断方法。
1 2 . 高周波電源を用 いたグロ一放電装置にお ける アーク 判定方法において、
グロ一放電装置への進行波電圧を Vf、 反射波電圧を Vr と した場合に、 グロ一放電装置の負荷のイ ンピーダンスマ ッ チ ングが取れたこ とを Vrノ Vf が第 3 の レベル以下で判定し、 そ の後 Vr / V f が第 2 レベル以上で、 かつ Vf> Vfmax X 0.05 とな る と アーク 放電が発生 した と判定する よ う に したアーク判定 方法。
1 3 . 高周波電源を用 いたグロ一放電装置における アーク 判定方法において、
グロ一放電装置への進行波電圧を Vf、 反射波電圧を Vr と した場合に、 グロ一放電装置の負荷のィ ン ピーダンスマ ッ チ ングが取れたこ とを Vr/ Vf が第 3 のレベル以下で判定し、 そ の後 Vr/ Vf が第 2 レベル以上で、 かつ Vf> Vfmax X 0.05 とな る と アーク放電が発生した と判定し、 この判定によ り アーク 検出後 T 1 時間だけ前記高周波電源か ら の給電を停止する よ う に したアーク遮断方法。
1 4 . 前記第 2 レベルは 0 . 5〜 0 . 9 5 であ り 、 前記第 3 レベルは 0.05〜 0 . 5 である請求項 1 0〜 1 3 いずれか一 記載のアーク判定方法。
1 5 . 高周波電源か ら電力計、 イ ンピーダンス · マ ツチン グ回路を介して供給される グロ一放電装置と、
前記電力計か ら取 り 出された進行波電圧 Vf、 反射波電圧を Vr との関係 dVr/dt— dVf/dt が第 1 レベルよ り 大き く なる と高 周波電源に遮断パルス を T 1 時間だけ出力する第 1 の遮断パ ルス出力部と、
第 1 の遮断パルス出力部か ら遮断パルスが出力 された後、 設定時間 T o以内に Vr/ Vf が第 2 レベルよ り 大きく なる と再 度遮断パルスを T 1 時間だけ前記高周波電源に出力する第 2 の遮断パルス出力部を具備した高周波アーク放電抑制装置。
1 6 . 高周波電源か ら電力計、 イ ンピーダンス · マッチン グ回路を介して供給される グロ一放電装置と、
前記電力計から取 り 出された進行波電圧 Vf、 反射波電圧を Vr との関係 dVr/dt— dVf/dt が第 1 レベルよ り 大き く なる と高 周波電源に遮断パルス を T 1 時間だけ出力する第 1 の遮断パ ルス出力部と、 第 1 の遮断パルス 出力部か ら遮断パルスが出力 された後、 設定時間 T o以内に Vr/ Vf が第 2 レベルよ り大き く なる と再 度遮断パルスを T 1 時間だけ前記高周波電源に出力する第 2 の遮断パルス出力部を具備し、 この第 2 の遮断パルス出力部 は前記遮断パルスを前記高周波電源に出力した後設定時間 T o以内に VrZ Vf が第 2 レベルよ り大きく なる と再度遮断パル スを T 1 時間だけ前記高周波電源に出力するよう に構成され ている高周波アーク放電抑制装置。
1 7 . 高周波電源か ら電力計、 イ ン ピーダンス · マ ツ チン グ回路を介して供給されるグロ一放電装置と、
前記電力計か ら取り 出された進行波電圧 Vf、 反射波電圧を Vr との関係 dVr/dt— dVf/dt が第 1 レベルよ り大き く なる と高 周波電源に遮断パルス を T 1 時間だけ出力する第 1 の遮断パ ルス出力部と、
第 1 の遮断パルス 出力部か ら遮断パルスが出力された後、 設定時間 T o以内に VrZ Vf が第 2 レベルよ り大き く なり 、 か つ Vf> Vfmax X 0.05 となる と再度遮断パルスを T 1 時間だけ 前記高周波電源に出力する第 2 の遮断パルス出力部を具備し た高周波アーク放電抑制装置。
1 8 . 高周波電源か ら電力計、 イ ン ピーダンス · マ ツ チ ン グ回路を介して供給されるグロ一放電装置と、
前記電力計か ら取 り 出された進行波電圧 Vf、 反射波電圧を Vr との関係 dVr/dt— dVf/dt が第 1 レベルよ り大き く なる と高 周波電源に遮断パルス を T 1 時間だけ出力する第 1 の遮断パ ルス出力部と、 第 1 の遮断パルス出力部か ら遮断パルスが出力 された後、 設定時間 T o以内に Vr/ Vf が第 2 レベルよ り 大きく な り、 か つ Vf〉 Vfmax X 0.05 となる と再度遮断パルスを T 1 時間だけ 前記高周波電源に出力する第 2 の遮断パルス 出力部を具備 し、 この第 2 の遮断パルス出力部は前記遮断パルスを前記高周波 電源に出力 した後設定時間 Τ ο以内に VrZ Vf 力 S第 2 レベルよ り大きく な り 、 かつ Vf〉 Vfmax X 0.05 となる と再度遮断パル スを T 1 時間だけ前記高周波電源に出力するよ う に構成され ている高周波アーク放電抑制装置。
1 9 . 前記第 1 レベルは V max * 0.05〜 V max * 0.2であ り 、 第 2 レベルは 0 . 5 〜 0 . 9 5 である請求項 15 〜 1 8 いずれ か一記載の高周波アーク放電抑制装置'。
2 0 . 前記第 2 の遮断パルス出力部は、 前記 Vr/ Vf が第 2 レベル以上が T 2 時間以上継続する とアーク放電が発生した と判定する請求項 1 5 〜 1 8 いずれか一記載の高周波アーク 放電抑制装置。
2 1 . 前記第 1 レベルは V max * 0.05〜 V max * 0.2であ り 、 第 2 レベルは 0 . 5 〜 0 . 9 5 である請求項 2 0 記載の高周 波アーク放電抑制装置。
2 2 . 前記設定時間 T o は前記遮断パルスの立下り か ら計 時するよ う にした請求項 1 5 〜 1 8 記載の高周波アーク放電 抑制装置。
2 3 . 前記設定時間 T o は前記遮断パルスの立下り から計 時するよう にした請求項 2 0 記載の高周波アーク放電抑制装
2 4 . 高周波電源か ら電力計、 イ ン ピーダンス ' マツチン グ回路を介して供給される グロ一放電装置と、
前記電力計か ら取 り 出された進行波電圧 Vf、 反射波電圧を Vr との関係が VrZ Vf が第 3 のレベル以下となる と負荷のマツ チングが取れたこ とを記憶するマッチング記憶部と、
このマッチング記憶部に負荷のマッチングが取れたこ と が記憶されている間に VrZ Vf が第 2 レベル以上となる と遮断 パルスを前記高周波電源に出力する遮断パルス出力部を具備 した高周波アーク放電抑制装置。
2 5 . 高周波電源か ら電力計、 イ ン ピーダンス · マ ツ チ ン グ回路を介して供給されるグロ一放電装置と、，
前記電力計か ら取 り 出された進行波電圧 Vf、 反射波電圧を Vr との関係が VrZ Vf が第 3 のレベル以下となる と負荷のマツ チングが取れたこ とを記憶するマッチング記憶部と、
このマッチング記憶部に負荷のマッチングが取れたこ と が記憶されている間に VrZ Vf が第 2 レベル以上となる と遮断 パルスを前記高周波電源に出力する遮断パルス出力部を具備 し、 この遮断パルス出力部は前記遮断パルス を前記高周波電 源に出力した後設定時間 T ο以内に VrZ Vf が第 2 レベル以上 となる と再度遮断パルスを T 1 時間だけ前記高周波電源に出 力するよう に構成されている高周波アーク放電抑制装置。
2 6 . 高周波電源か ら電力計、 イ ン ピーダンス · マ ツ チ ン グ回路を介して供給されるグロ一放電装置と、
前記電力計か ら取 り 出された進行波電圧 Vf、 反射波電圧を Vr との関係が VrZ Vf が第 3 のレベル以下となる と負荷のマツ チングが取れたこ とを記憶するマッチング記憶部と、
このマ ッ チング記憶部に負荷のマ ッ チングが取れた こ とが 記憶されている間に Vr/ Vf が第 2 レベル以上となり 、 かつ Vf> Vfmax X 0.05 となる と遮断パルス を前記高周波電源 に出力する遮断パルス 出力部を具備した高周波アーク放電抑 制装置。
2 7 . 高周波電源か ら電力計、 イ ン ピーダンス · マ ツ チ ン グ回路を介して供給される グロ一放電装置と、
前記電力計か ら取 り 出された進行波電圧 Vf、 反射波電圧を Vr との関係が VrZ Vf が第 3 のレベル以下となる と負荷のマツ チングが取れたこ とを記憶するマッチング記憶部と、
このマ ッチング記憶部に負荷のマッチングが取れた こ とが 記憶されている間に Vr/ Vf が第 2 レベル以上とな り 、 かつ Vf> Vfmax X 0.05 となる と遮断パルス を前記高周波電源 に出力する遮断パルス出力部を具備し、 こ の遮断パルス 出力 部は前記遮断パルス を前記高周波電源に出力 した後設定時間 T Ο 以内に Vr/ Vf が第 2 レベルよ り大き く な り 、 かつ Vf> Vfmax X 0.05 となる と再度遮断パルスを T 1 時間だけ前記高周 波電源に出力する よ う に構成されている高周波アーク放電抑 制装置。
2 8 . 前記第 2 レベルは 0 . 5〜 0 . 9 5 であ り 、 前記第 3 レベルは 0.05〜 0 . 5 である請求項 2 4〜 2 7 いずれか一 記載の高周波アーク放電抑制装置。
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