JP2010519708A - シャントスイッチを用いるプラズマチャンバー電力供給のための過電圧のないアーク回復 - Google Patents

シャントスイッチを用いるプラズマチャンバー電力供給のための過電圧のないアーク回復 Download PDF

Info

Publication number
JP2010519708A
JP2010519708A JP2009550968A JP2009550968A JP2010519708A JP 2010519708 A JP2010519708 A JP 2010519708A JP 2009550968 A JP2009550968 A JP 2009550968A JP 2009550968 A JP2009550968 A JP 2009550968A JP 2010519708 A JP2010519708 A JP 2010519708A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
shunt switch
supply unit
pulse
parameter value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2009550968A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010519708A5 (ja
Inventor
ミラン イリック，
ウラディスラフ ブイ． シロ，
ロバート ハフ，
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advanced Energy Industries Inc
Original Assignee
Advanced Energy Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advanced Energy Industries Inc filed Critical Advanced Energy Industries Inc
Publication of JP2010519708A publication Critical patent/JP2010519708A/ja
Publication of JP2010519708A5 publication Critical patent/JP2010519708A5/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

過電圧保護のためのシステムおよび方法が説明される。本発明の一実施形態において、装置は、プラズマを点火するためにプラズマチャンバーに電力を送達するように構成される出力ポートを含む。装置はまた、出力ポートと並列なシャントスイッチと、プラズマの中のアークのインジケーターを受信するように構成されるプロセッサーとを含む。プロセッサーは、アークから電流を分流するためにある期間の間、シャントスイッチを閉鎖するように構成される。プロセッサーはまた、アークに関連した電圧が上昇する条件の電圧を制限するために、シャントスイッチのパルスをトリガーするように構成される。

Description

（発明の分野）
本発明は、プラズマチャンバー電力供給に関する。特に、しかし、限定としてでなく、本発明は、プラズマチャンバー電力供給に対する過電圧保護に関する。
（発明の背景）
プラズマチャンバーのための多くの電力供給は、インダクターおよびキャパシタのような、エネルギー蓄積コンポーネントからなる出力フィルターステージを含む。これらの出力フィルターステージは、しばしば、例えば電力供給の出力電圧におけるリプルを低減するために用いられる。プラズマアークが、このタイプの電力供給から電力を受け取るプラズマチャンバー内に生じる場合には、プラズマアークを消失するために、エネルギーは、ある期間の間、シャントスイッチを用いて電力供給のエネルギー蓄積コンポーネント内で循環され得る。しかしながら、プラズマアークが消失された後に、電力供給内を循環するエネルギーは、例えば、エネルギーがプラズマチャンバーに解放される場合には、電力供給および／またはプラズマチャンバーを損傷し得る過電圧条件をもたらし得る。
多くのタイプの過電圧保護回路が、プラズマアークが消失された後に、電力供給および／またはプラズマチャンバーを過電圧条件から保護するために、電力供給において用いられてきた。一部の単純な過電圧保護回路設計は、例えば、エネルギーを分散させるために用いられるＲＣスナッバー回路、過渡電圧抑制回路、または金属酸化物のバリスターのような、受動コンポーネントを含む。しかし、これらのコンポーネントの多くは、生じ得る多数のプラズマアークを扱うために大きくなければならず、一つ以上のプラズマアークに関連したエネルギーは、電力供給によって用いられずに分散される。一部の回路は、電力供給の入力バスに返すようにエネルギーを伝達することによって、プラズマアークに関連したエネルギーを用いるように設計され得るが、これらの設計は、しばしばかなり複雑で高価である。言い換えれば、多くの現行の電力供給設計は、機能的であるが、複雑すぎるか、高価すぎるか、および／または非効率的すぎるか、のいずれかである。したがって、本技術の不足している点に取り組み、他の新しく革新的な特徴を提供するために、方法および装置が必要である。したがって、改善されたプラズマチャンバー電力供給の過電圧保護の方法および装置に対して必要性がある。
以下の図面に示される本発明の例示的な実施形態は、以下に要約される。これらおよび他の実施形態は、詳細な説明セクションにおいてより十分に説明される。しかしながら、本発明を、発明の概要または詳細な説明において説明される形態に限定する意図がないことは、理解されるべきである。当業者は、特許請求の範囲に表現されるような本発明の精神および範囲の内に収まる、多数の修正、均等物および代替の構造があることを認識し得る。
本発明は、プラズマチャンバー電力供給の過電圧保護のためのシステムおよび方法を提供し得る。本発明の一実施形態において、装置は、プラズマを点火するために、プラズマチャンバーに電力を送達するように構成される出力ポートを含む。装置はまた、出力ポートと並列なシャントスイッチと、プラズマの中のアークのインジケーターを受信するように構成されるプロセッサーとを含む。プロセッサーは、電流をアークから分流するために、ある期間の間、シャントスイッチを閉鎖するように構成される。プロセッサーはまた、アークに関連した電圧が上昇する条件の電圧を制限するために、シャントスイッチのパルスをトリガーするように構成される。
本発明の別の実施形態は、プラズマチャンバーの中のアークから電流を分流するように構成されるシャントスイッチを含む装置である。シャントスイッチは、パルスパラメーター値に従って、パルス化するように構成される。シャントスイッチのパルスは、アークに関連した電圧が上昇する条件の電圧を制限する。装置はまた、プラズマシステムパラメーター値を受信するように構成されるプロセッサーを含む。シャントスイッチおよびプロセッサーは、電力供給ユニットと関連している。プラズマシステムパラメーター値は、電力供給ユニットと関連し、プロセッサーは、プラズマシステムパラメーター値に基づいてパルスパラメーター値を計算するように構成される。
さらに別の実施形態において、方法は、プラズマを点火して維持するために、電力供給ユニットからプラズマチャンバーに電力を送達することと、プラズマの中のアークを検出することとを含む。アークに関連した電流は、電力供給ユニット内のシャントスイッチをある期間の間の第一の時刻に閉鎖することによって、実質的にアークの開始時にプラズマから分流される。シャントスイッチは、その期間の最後の第二の時刻に開放され、電圧が上昇する条件は、シャントスイッチが開放されるときにトリガーされる。シャントスイッチは、シャントスイッチが第二の時刻に開放された後にパルス化されて、電圧が上昇する条件の電圧を制限する。
先に述べたように、上記の実施形態および実装は、説明目的のみのためにある。本発明の多数の他の実施形態、実装、および詳細は、当分野における当業者によって、以下の説明および特許請求の範囲から容易に認識される。
以下の詳細な説明および特許請求の範囲を、添付の図面とともに参照することによって、本発明の多様な目的および利点およびより完全な理解が明らかとなり、より容易に認識される。
図１は、本発明の実施形態に従った、電力供給ユニットを図示している。 図２Ａは、本発明の実施形態に従った、プラズマチャンバー内のプラズマ電圧を図示する概略的なグラフである。 図２Ｂは、本発明の実施形態に従った、プラズマチャンバー内のプラズマ電流を図示する概略的なグラフである。 図２Ｃは、本発明の実施形態に従った、プラズマチャンバーに電力を供給するために用いられる、電力供給ユニット内のシャントスイッチのスイッチ状態を図示する概略的なグラフである。 図３は、本発明の実施形態に従った、シャントスイッチをパルス化するための方法を図示するフローチャートである。 図４は、本発明の実施形態に従った、プラズマチャンバーに電力を供給し、プラズマチャンバーの中のアークを消失するように構成される、複数の電力供給ユニットを図示する概略図である。 図５Ａは、本発明の実施形態に従った、プラズマチャンバー内のプラズマ電圧を図示する概略的なグラフである。 図５Ｂは、本発明の実施形態に従った、電力供給ユニットのシャントスイッチのスイッチ状態を図示する概略的なグラフである。 図５Ｃは、本発明の実施形態に従った、電力供給ユニットのシャントスイッチのスイッチ状態を図示する概略的なグラフである。
（詳細な説明）
ここで図面を参照すると、同様または類似の要素がいくつかの図面にわたって同一の参照番号によって指示され、特に図１を参照すると、図１は、本発明の一実施形態に従った電力供給ユニット１５０を図示している。示されているように、電力供給ユニット１５０内の直流（ＤＣ）電力供給１１０は、（出力ポートとも呼ばれる）出力１４０を介して電力を供給し、ケーブル１２０を経由してプラズマチャンバー１８０内のプラズマを点火および／または維持するように構成される。一部の実施形態において、プラズマチャンバー１８０が、例えば、半導体プロセスステップ中にシリコン半導体基板上に薄膜を堆積させるために用いられる。
電力供給ユニット１５０のプロセッサー１２０は、プラズマチャンバー１８０内のマイクロアークがシャントスイッチ１０６を用いて消失された後で過電圧の可能性を減らすために、シャントスイッチ１０６の一つ以上のパルスサイクルをトリガー（例えばトグル）するように構成される。パルスサイクルの各々は、一つ以上のパルスパラメーター値（例えば、所定の時刻に、所定の持続時間またはオン時間（ｏｎ−ｔｉｍｅ）の間、所定のオフ時間（ｏｆｆ−ｔｉｍｅ）によって、所定の間隔で）に従ってトリガーされる。シャントスイッチ１０６の一つ以上のパルスは、例えばインダクター１０２および／またはキャパシタ１０４に蓄積されたマイクロアークからのエネルギーの解放から結果として生じ得る電圧の増加を低減する。シャントスイッチ１０６のパルスが実行された後で、電力供給ユニット１５０は、別のマイクロアークが生じるまで正常な動作モードに戻る。
（アークまたはカソードアークとも呼ばれ得る）マイクロアークは、プラズマチャンバー１８０において（例えば、電荷が蓄積している絶縁器上の点と、プラズマ源／カソード上の点との間で）正常な動作中に放電が生じるときには、プラズマチャンバー１８０内で正常な動作中に発達し得る。マイクロアークが十分に短い期間に消えない場合には、マイクロアークは、カスケージング効果によってハードアーク(ｈａｒｄ ａｒｃ)に発達し得る。ハードアークの電力密度は、マイクロアークの電力密度よりも大きいが、両方のタイプのアークは、例えば、プラズマチャンバー１００および／またはプラズマチャンバー１００内の対象物（例えば、半導体基板）に対する有害な影響を有し得る。
電力供給ユニット１５０は、本実施形態において、ＤＣ電力供給１１０内のインダクター１０２およびキャパシタ１０４とともに構成される。本実施形態において、電力供給ユニット１５０における高いコンプライアンスは、当業者に公知である技術に従った、出力１４０と直列のインダクタンス１０２を用いて達成される。いくつかの実施形態において、ケーブル１２０のインダクタンスが、ＤＣ電力供給１１０におけるインダクター１０４の代わりに活用される。（出力キャパシタ１０４とも呼ばれる）キャパシタ１０４は、ＤＣ電力供給１１０と並列に接続され、電力供給ユニット１５０に対し依然として適切なフィルタリングを提供しながら比較的小量のエネルギーを蓄積するように設計されている。一部の実施形態において、キャパシタ１０４は、マイクロアークが生じてマイクロアークがハードアークに発達する可能性を低減するときには、電力供給ユニット１５０出力の増加を制限するのに十分小さいように設計されている。
電力供給ユニット１５０のプロセッサー１２０は、プラズマチャンバー１８０のプラズマ内のマイクロアーク（またはハードアーク）の開始を検出するように構成され、シャントスイッチ１０６を用いてマイクロアークを消失するために電流をマイクロアークから一時的に分流するように構成される。電流は、マイクロアークが電流をマイクロアークを介してゼロ（例えば、実質的にゼロ）または何らかの所定の低い閾値まで低減することによって消失され得るので、分流される。分流された電流は、ＤＣ電力供給１１０のインダクター１０２と、電力供給ユニット１５０のシャントスイッチ１０６との中を循環する。
電力供給ユニット１５０のプロセッサー１２０は、まずシャントスイッチ１０６の閉鎖をトリガーすることによって電流を分流し、電流をプラズマからＤＣ電力供給１１０の中に分路するように構成される。シャントスイッチ１０６が、ある期間の間、閉鎖された後で、シャントスイッチ１０６は、プラズマチャンバー１８０内のプラズマに電流を再供給するために後で開放される。検出の後にマイクロアークを消失するためのこの最初の閉鎖と、プラズマチャンバー１８０に電流を再供給するための開放とは、消失サイクルと呼ばれ得る。
アークが消失され、シャントスイッチ１０６が開放された後で、インダクター１０２および／またはキャパシタ１０４に蓄積されたエネルギーは、プラズマに解放される。このエネルギーの解放は、短い期間での電流の非常に大きな変化の結果として、出力１４０上に非常に大きな出力電圧を発生させ得る。短い期間でのこの電流の変化は、結果として過電圧になり得、電力供給ユニット１５０および／またはプラズマチャンバー１８０に損害をもたらし得る。
消失サイクルが実行された後で、プロセッサー１２０は、電力供給の出力電圧を制限することによって過電圧条件の可能性を防ぐか、または低減するために、シャントスイッチ１０６のパルス（例えば、開放および閉鎖）をトリガーするように構成される。特に、シャントスイッチ１０６を用いてトリガーされたパルス（例えば、パルスサイクル）は、シャントスイッチ１０６が消失サイクルの最後に閉鎖された後で、インダクター１０２に蓄積されたエネルギーが開放されるときに、出力１４０の出力電圧を低減する。シャントスイッチ１０６のパルスが定義されたパルスパラメーター値に従って実行された後に、電力供給ユニット１５０は、シャントスイッチ１０６が引き続き開放された状態で正常な動作モードに戻る。一部の実施形態において、シャントスイッチ１０６は、絶縁ゲート二極トランジスター（ＩＧＢＴ）、電界効果トランジスター（ＦＥＴ）、または他の適切なスイッチである。消失サイクルおよびシャントスイッチのパルシングの具体例は、図２Ａから図２Ｃ、および図５Ａから図５Ｃに示されている。
本実施形態には示されていないが、電力供給ユニット１５０はまた、過電圧条件が生じた場合に電力供給ユニット１５０および／またはプラズマチャンバー１８０の保護を提供するように用いられ得る、過電圧保護回路を含むように構成され得る。一部の実施形態において、プロセッサー１２０は、シャントスイッチ１０６が開放および閉鎖することを直接もたらすように構成され、他の実施形態において、プロセッサー１２０は、（示されていない）分離したコンポーネントによってシャントスイッチ１０６を開放および閉鎖するために用いられるトリガー信号を送信するように構成される。
図１に描かれた実施形態において、電力供給ユニット１５０は、一つ以上の消失サイクルおよび／または一つ以上のパルスサイクルをトリガーするために、プロセッサー１２０によって用いられる情報を格納するように構成されるメモリー１３０を含む。メモリー１３０は、消失サイクルをトリガーおよび定義するために用いられる限界およびパラメーターを含む。例えば、メモリー１３０は、消失サイクルの持続持間を定義するために用いられる閾値条件（例えば、電圧レベル、持続時間）を含み得る。メモリー１３０はまた、シャントスイッチ１０６のパルスをトリガーおよび定義するために用いられる限界値および／またはパルスパラメーター値を、それぞれ含む。パルスパラメーター値は、例えば、パルス幅（例えば、オン時間）、パルス期間、パルスの数、および／またはオフ時間を含む。
パルスパラメーター値は、例えば、電力供給ユニット１５０の出力インダクタンス、電力供給ユニット１５０の出力キャパシタンス、電力供給ユニット１５０の出力電圧、または電力供給ユニット１５０の出力電流のような、プラズマシステムパラメーター値に基づいて定義され得る。例えば、狭いパルスのためのパルスパラメーター値が、電力供給１５０が大きい出力電流を有するか、および／またはＤＣ電力供給１１０の出力キャパシタンスが小さいときに、過電圧を排除するか、または過電圧条件の可能性を低減するために定義され、用いられ得る。逆に、広いパルスのためのパルスパラメーター値は、電力供給１５０が小さい出力電流を有するか、および／またはＤＣ電力供給１１０の出力キャパシタンスが大きいときに、過電圧を排除するか、または過電圧条件の可能性を低減するために定義され、用いられ得る。一部の実施形態において、電圧上昇のレートは、例えば電力供給ユニット１５０の出力電流、および／または、例えば電力供給ユニット１５０の出力キャパシタンスの大きさに基づいて、予測／計算され得る。一部の実施形態において、パルスパラメーター値は、電圧上昇のレートの計算／予測に基づいて定義される。
一部の実施形態において、メモリー１３０は、一組以上のパルスパラメーター値に基づいて定義される一つ以上のパルスをトリガーするために用いられる閾値条件（例えば期間）を含む。一部の変形において、限界、消失サイクルに関連したパラメーター値、プラズマシステムパラメーター値、および／またはパルスパラメーター値が、例えば、プロセッサー１２０によって取り出され、処理され得る表またはテキストファイルとして、メモリー１３０に格納される。
一部の実施形態において、プロセッサー１２０によって実行される機能は、二つ以上のプロセッサー、および／またはハードウェアの組み合わせ、および／または電力供給ユニット１５０の中に含まれるソフトウェアモジュールの上で実行され得る。メモリー１３０は、一部の実施形態において、例えば小さなキャッシュとして、プロセッサー１２０の中に埋め込まれるか、または他の実施形態においては、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）もしくはリムーバブルストレージデバイスのような別個のメモリーデバイスである。
図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の実施形態に従った、アーク（例えばマイクロアーク）の消失と、図１に示されるような電力供給ユニットを用いる過電圧条件の防止とを図示する概略的なグラフである。特に、図２Ａは、本発明の実施形態に従った、プラズマチャンバー内のプラズマ電圧を図示する概略的なグラフであり、図２Ｂは、本発明の実施形態に従った、プラズマチャンバー内のプラズマ電流を図示する概略的なグラフである。図２Ｃは、本発明の実施形態に従った、プラズマチャンバーに電力を供給するために用いられる電力供給ユニット内の、シャントスイッチのスイッチ状態を図示する概略的なグラフである。時間は、各グラフのｘ−軸上で右に向かって増加する。
図２Ａは、プラズマチャンバー内でのアークの形成に応答して、時刻ｔ０で始まり電圧がＸの電圧値からほぼゼロに降下することを図示している。電圧値Ｘは、電力供給ユニットの出力電圧セットポイントである。この電圧の降下は、やはり時刻ｔ０で始まる図２Ｂに示されるプラズマ電流の増加に応答している。時刻ｔ１で、アークは、プラズマ電流限界値を超えるプラズマ電流の測定値に基づいて、またはプラズマ電圧限界値を下回るプラズマ電圧測定値に基づいて、例えば電力供給ユニットによって検出される。一部の実施形態において、アークの検出の遅延は、プラズマチャンバーを電力供給ユニットに接続するケーブルのインダクタンスによってもたらされる。
図２Ｂは、図１に示されるもののような、プラズマチャンバーと並列な電力供給ユニットのキャパシタと、インダクター（例えば、電力供給ユニットとプラズマチャンバーとを接続するケーブルのインダクタンス）とを用いて、アークの自然なリングアウト（ｒｉｎｇ−ｏｕｔ）が生じることを図示している。期間２５０は、リングアウト期間と呼ばれ得る。リングアウト期間の間、プラズマ電流は、アーク曲線２１２によって描かれているように、（図２Ａに示されるような）出力電圧セットポイントＸにおいて電力供給ユニットによって生成される（図２Ｂに示されるような）プラズマ電流Ｙから、短い間、増加する。アークのリングアウトに関するさらなる詳細は、共有に係る同一人に譲渡された米国特許第６，９４３，３１７号「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆａｓｔ Ａｒｃ Ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｅａｒｌｙ Ｓｈｕｎｔｉｎｇ ｏｆ Ａｒｃ Ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ Ｐｌａｓｍａ」に述べられ、同特許は、本明細書で参照によりその全体において援用される。
検出されるアークに応答して、電力供給ユニットは、時刻ｔ２で始まるアーク消失サイクル２２２を開始する。時刻ｔ２と時刻ｔ３との間のアーク消失サイクル２２２の間、プラズマチャンバー内のアークは、電力供給ユニットのシャントスイッチを用いて電流をアークから分流することによって、実質的にまたは完全に消失される。図２Ｂに示されるように、プラズマ電流は、アーク消失サイクル２２２の間、オンにされる（例えば、閉鎖される、係合される）シャントスイッチに応答して、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間で降下する。一部の実施形態において、消失サイクル２２２のオン時間の持続時間は、例えば、所定の電流のレベルによって特定のタイプのアークを消失するか、または実質的に消失するように定義される。
図２Ａに示されるように、プラズマチャンバー内の電圧は、図２Ｃに示されるようにシャントスイッチがアーク消失サイクル２２２の最後でオフにされる（すなわち、開放される）ときには、時刻ｔ３で劇的に上昇する。この電圧の劇的な上昇は、電圧が上昇する条件と呼ばれ得る。プラズマチャンバー内の電圧の上昇は、例えば、消失サイクル２２２の間にエネルギーを蓄積する電力供給ユニット内のインダクターから、（図２Ｂに示されるように）時刻ｔ３でプラズマチャンバーに解放される電流の結果である。
図２Ｃに示されるように、シャントスイッチは、パルス２２４およびパルス２２６の二つのパルスの間、オフにされ、プラズマチャンバーの電圧の上昇を低減する。第一のパルス２２４は、時刻ｔ４で始まって時刻ｔ５で終わり、第二のパルス２２６は、時刻ｔ６で始まって時刻ｔ７で終わる。プラズマチャンバー内の電圧は、図２Ａに示されるように、時刻ｔ４と時刻ｔ５との間、また時刻ｔ６と時刻ｔ７との間、それぞれパルス２２４の間およびパルス２２６の間、低下する。時刻ｔ５と時刻ｔ６との間のように、シャントスイッチがパルスどうしの間でオフにされるとき、プラズマチャンバーの電圧は上昇する。また、図２Ｂに示されるように、パルス２２４およびパルス２２６のオン時間の間、プラズマ電流は、２１４および２１６で減少する。
図２Ｃに示されるパルス２２４およびパルス２２６のオン時間とオフ時間との持続時間は、特定の方法で、（図２Ａに示される）プラズマ電圧と（図２Ｂに示される）プラズマ電流とに影響を与えるように定義され得る。例えば、パルス２２４およびパルス２２６のオン時間の一つ以上の増加は、パルス２２４およびパルス２２６のいずれかがトリガーされるとき、プラズマ電圧のより大きな低下をもたらすように定義され得る。オン時間の増加は、プラズマチャンバー内で用いられ得るプラズマ電流の減少をもたらし得る。一部の実施形態において、図２Ｃに描かれるパルス２２４およびパルス２２６は、プラズマ電圧が図２Ａに示されるようなＺの電圧値における電圧限界２７０を超えないように定義され得る。一部の実施形態において、パルス２２４および／またはパルス２２６のオン時間は、数マイクロ秒であり、パルス２２４およびパルス２２６のオフ時間は、数マイクロ秒である。
図２Ａ〜図２Ｃには二つのパルスが示されているが、一部の実施形態において、異なる数のパルスがトリガーされる。例えば、一部の実施形態において、三つ以上または一つのパルスがトリガーされる。一部の実施形態において、パルスおよび／またはパルスパラメーター値の組の数が、消失サイクル（例えば、消失サイクル２２２）の持続時間、消失されるアークのレベル（例えば、電流のレベル）、アークが消失された後の電圧上昇のレートなどに基づいて決定される。一組のパルスパラメーター値は、一部の実施形態において、一つ以上の定義された条件に基づいてメモリー（例えば、メモリー１３０）に格納されるパルスパラメーター値のライブラリーから選択される、および／または取り出される。
時刻ｔ７で、電力供給ユニットは、図２Ｃに示されるように、シャントスイッチがオフにされた状態で正常な動作モードに戻る。プラズマ電圧は、図２Ａに示されるように、時刻ｔ７で始まり、出力電圧がセットポイントＸに達するまで、電力供給ユニットによって制御される。図２Ａに示されるように、出力電圧セットポイントが達せられるときには、図２Ｂに示されるように、電力供給ユニットによって生成されるプラズマ電流はＹである。一部の実施形態において、電力供給ユニットは、最後のパルス（例えば、パルス２２６）のオン時間の後の所定の期間の後に、正常な動作モードに戻される。
図３は、本発明の実施形態に従って、プラズマチャンバー（例えば、プラズマチャンバー１８０）内のアークが消失された後に、過電圧条件の確率を排除および／または低減するために、シャントスイッチ（例えば、シャントスイッチ１０６）をパルス化する方法を図示するフローチャートである。
図３に示されるように、電力は、電力供給ユニット（例えば、電力供給ユニット１５０）内の電力供給（例えば、電力供給１１０）からプラズマチャンバーに送達され、プラズマチャンバー内のアークを点火および／または維持する（ブロック３１０）。一部の実施形態において、電力供給ユニットは、プラズマチャンバーの電力レベル、電流レベル、または電圧レベルを制御するように構成される。
図３に示されるように、アークがプラズマチャンバー内で検出されるとき（ブロック３２０）、電流は、ある期間の間、シャントスイッチをオンにする（例えば、係合する）ことによって、プラズマチャンバー内のプラズマから分流される（ブロック３３０）。一部の実施形態において、アークは、電荷が蓄積した絶縁器上の点とプラズマチャンバー内のカソード上の点との間で放電が生じるときに、プラズマチャンバー内で発達するマイクロアークである。アークは、一部の実施形態において、電力供給ユニットのプロセッサーに接続された電流センサーおよび／または電圧センサーを用いて検出される。
図２Ａ〜図２Ｃを参照して論じられるように、アークへの電流が最初に分流される期間は、アーク消失サイクルと呼ばれ得る（例えば、アーク消失サイクル２２２）。一部の実施形態において、電流がプラズマから分流される間、電流は、電力供給ユニットのＤＣ電力供給の中を循環する。
アーク消失サイクルの最後に、シャントスイッチがオフにされ（例えば、係合を外され）、プラズマチャンバー内の電圧が上昇する（ブロック３４０）（例えば、アーク消失サイクル中に蓄積されたエネルギーが、プラズマチャンバー内への電流として解放されるように）。アーク消失サイクルの最後にシャントスイッチが開放された後の電圧の上昇は、電圧が上昇する条件と呼ばれ得る。シャントスイッチは、電圧が上昇する条件の電圧の上昇を制限するようにパルス化される（ブロック３５０）。電圧が上昇する条件の電圧は、過電圧条件の可能性を低減する、および／または過電圧条件の進展を防ぐように制限される。
アークが消失される（ブロック３６０）場合には、電力供給ユニットは、正常な動作を再開する（ブロック３８０）。正常な動作モードにおいて、シャントスイッチは、別のアークが検出されるまでオフにされる（例えば、開放される）。
図３に示されるように、アークが検出される場合には、シャントスイッチは、ある期間の間オフにされるか、またはシャントスイッチは、１回以上パルス化される（ブロック３７０）。一部の実施形態において、アーク消失サイクルは、アークが検出される場合には開始される。そして、一部の実施形態において、シャントスイッチは、過電圧条件が検出されなくなるまで継続的にパルス化されるが、他の実施形態において、シャントスイッチは、電圧が上昇する条件がブロック３６０で検出されるか否かにかかわらずパルス化される。シャントスイッチのパルスのオン時間および／またはオフ時間の持続時間は、一部の実施形態において、電圧が上昇する条件の電圧のレベルに基づいて定義される。
図４は、本発明の実施形態に従って、プラズマチャンバー４００に電力を供給し、アーク管理を提供するように構成される、電力供給ユニット４２０および電力供給ユニット４３０を図示する概略図である。電力供給ユニット４２０および電力供給ユニット４３０は、プラズマチャンバー４００に電力を供給するように並列に接続される。電力供給ユニット４２０は、ＤＣ電力供給４２２、プロセッサー４２４、メモリー４２６、およびシャントスイッチ４２８を含む。同様に、電力供給ユニット４３０は、ＤＣ電力供給４３２、プロセッサー４３４、メモリー４３６、およびシャントスイッチ４３８を含む。一部の実施形態において、電力供給ユニット４２０および電力供給ユニット４３０は、異なる電力供給ユニットである。例えば、電力供給ユニット４２０が、２５キロワットの電力供給ユニットであり得、電力供給ユニット４３０は、５０キロワットの電力供給ユニットであり得る。
電力供給ユニット４２０および電力供給ユニット４３０の各々は、アーク消失サイクルにおいて、それぞれ、シャントスイッチ４２８およびシャントスイッチ４３８を用いて、アークがプラズマチャンバー４００の中で検出されるときに、アークを消失するように構成される。電力供給ユニット４２０および電力供給ユニット４３０はまた、アークが消失された後で、両ユニットそれぞれのシャントスイッチ４２８およびシャントスイッチ４３８をパルス化することによって、プラズマチャンバー４００に関連した電圧が上昇する条件を制限するように構成される。
一部の実施形態において、電力供給ユニット４２０および電力供給ユニット４３０に関連したアーク消失サイクルおよび／またはパルスサイクルは、連携されている。例えば、電力供給ユニット４２０および電力供給ユニット４３０の各々のアーク消失サイクルは、同時に実施され得るか、または異なる時刻に始まり得る。一部の実施形態において、電力供給ユニット４２０は、スレーブ電力供給ユニットとしての電力供給ユニット４３０のアーク消失サイクルおよび／またはパルスサイクルを直接制御および／またはトリガーするマスター電力供給ユニットである。
一部の実装において、電力供給ユニット４３０は、例えば、電力供給ユニット４２０に関連した、電力出力能力、アーク消失能力、および／または過電圧防止能力のような、プラズマシステムパラメーター値を検出するように構成されるマスター電力供給ユニットである。電力供給ユニット４３０は、電力供給ユニット４２０および／または電力供給ユニット４３０の消失サイクルおよび／またはパルスサイクル（例えば、パルスパラメーター値）を定義、直接制御および／またはトリガーするために、これらのプラズマシステムパラメーター値を用い得る。
一つ以上のアーク消失サイクルおよび／または一つ以上のパルスサイクルの定義（例えば、持続時間および／またはタイミング）は、一組のルールに基づいて、および／または電力供給ユニット４２０および／または電力供給ユニット４３０に関連したアルゴリズムに基づいて計算される。例えば、マスター電力供給ユニットとしての電力供給ユニット４２０は、電力供給ユニット４３０（例えば、電力定格および／または電力供給ユニット４３０のコンポーネント）に関連したプラズマシステムパラメーター値（例えば、タイミングおよび／または持続時間）に基づいて、電力供給ユニット４３０によって実装されるパルスのパルスパラメーター値を計算しうる。パルスパラメーター値の定義に基づいて、電力供給ユニット４２０は、プラズマチャンバー４００の電圧が上昇する条件に関連した電圧を低減するために、電力供給ユニット４３０のシャントスイッチ４３８をトリガーしてパルス化する。
一部の実施形態において、電力供給ユニット４３０および／または電力供給ユニット４２０に関連した一つ以上のアーク消失サイクルおよび／または一つ以上のパルスサイクルの定義（例えば、持続時間および／またはタイミング）は、電力供給ユニット４３０のメモリー４３６に格納される、および／または電力供給ユニット４３０のメモリー４３６からアクセスされる。電力供給ユニット４３０は、一部の変形において、電力供給ユニット４３０および／または電力供給ユニット４２０に直列または並列に追加された（示されていない）電力供給ユニットに関連したプラズマシステムパラメーター値（例えば、電力出力能力、アーク消失能力、および／または過電圧防止能力）を検出するように構成される。
図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の実施形態に従った、アーク（例えば、マイクロアーク）の消失と、図４に示される電力供給ユニット４２０および電力供給ユニット４３０を用いる過電圧条件の防止とを図示する概略的なグラフである。特に、図５Ａは、本発明の実施形態に従った、プラズマチャンバー４００内のプラズマ電圧５００を図示する概略的なグラフである。図５Ｂは、本発明の実施形態に従った、電力供給ユニット４２０のシャントスイッチ４２８のスイッチ状態を図示する概略的なグラフであり、図５Ｃは、本発明の実施形態に従った、電力供給ユニット４３０のシャントスイッチ４３８のスイッチ状態を図示する概略的なグラフである。時間は、各グラフのｘ−軸上で右に向かって増加する。
図５Ａは、時刻ｔ０で始まり、プラズマ電圧が、電圧Ｐが電力供給ユニットの出力電圧セットポイントであるプラズマチャンバー内でのアークの形成に応答して、電圧Ｐからほぼゼロに降下することを図示している概略的なグラフである。時刻ｔ１で、アークは、例えば、プラズマ電流限界値を超えるプラズマ電流の測定値に基づいて、またはプラズマ電圧限界値を下回るプラズマ電圧の測定値に基づいて、電力供給ユニット４２０によって検出される。
図５Ｂおよび図５Ｃに示されるように、電力供給ユニット４２０および電力供給ユニット４３０のアーク消失サイクル５１０およびアーク消失サイクル５２０は、それぞれ、アークが検出されるとき、時刻ｔ１で同時に始められ、時刻ｔ２で同時に終わる。他の実施形態において、電力供給ユニット４２０および電力供給ユニット４３０のアーク消失サイクル５１０およびアーク消失サイクル５２０は、異なる時刻に始まり、異なる持続時間を有し、および／または異なる時刻に終わる。
図５Ｂおよび図５Ｃに示されるように、電力供給ユニット４２０に関連したパルス５１２およびパルス５１４と、電力供給ユニット４３０に関連したパルス５２２およびパルス５２４とが、交互配置（ｓｔａｇｇｅｒ）される。例えば、パルス５１２が時刻ｔ３で始められ、パルス５１２が時刻ｔ４で終わった後に、パルス５２２が始められる。また、パルス５１２およびパルス５１４は、パルス５２２およびパルス５２４とは異なるオン時間を有する。図５Ａに示される時刻ｔ２とｔ１０との間のプラズマ電圧５００の低下は、それぞれ、電力供給ユニット４２０および電力供給ユニット４３０のシャントスイッチ４２８およびシャントスイッチ４３８の各々のスイッチ状態（例えばパルス）に対応している。
一部の実施形態において、電力供給ユニット４２０および電力供給ユニット４３０の各々に関連した一つ以上のパルスは、同時にトリガーされ得る、および／または重なり合うオン時間を有し得る。また、一部の実施形態において、例えば、電力供給ユニット４２０および／または電力供給ユニット４３０に対して、各パルスサイクルのオン時間および／またはオフ時間は異なる。
本発明の一部の実施形態は、多様なコンピューター実装動作を実行するためにその上に命令またはコンピューターコードを有する、コンピューター可読な媒体を有するコンピューターストレージ製品に関する。媒体およびコンピューターコードは、所定の一つまたは複数の目的のために特別に設計および構築されるものであり得る。コンピューター可読な媒体の例は、例えばハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、および磁気テープのような磁気記憶媒体、例えばＣｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ／Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｃ（「ＣＤ／ＤＶＤ」）、Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（「ＣＤ−ＲＯＭ」）、およびホログラフィーデバイスのような光学記憶媒体、例えばフロプティカル（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ）ディスクのような磁気光学記憶媒体、搬送波信号、ならびに、例えばＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（「ＡＳＩＣ」）、Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ（「ＰＬＤ」）、Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ（「ＦＰＧＡ」）、およびＲＯＭデバイスとＲＡＭデバイスとのような、プログラムコードを格納し実行するように特別に構成されるハードウェアデバイスを含むが、これらに限定されない。
コンピューターコードの例は、コンパイラー、およびインタープリターを用いるコンピューターによって実行されるより高レベルの命令を収容するファイルによって生成されるような、マイクロコードまたはマイクロ命令、機械命令を含むが、これらに限定されない。例えば、本発明の実施形態は、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｃ＋＋、または他のオブジェクト指向プログラム言語および開発ツールを用いて実装され得る。コンピューターコードのさらなる例は、制御信号、暗号化コード、圧縮コードを含むが、これらに限定されない。
最後に、本発明は、とりわけ、電力供給の過電圧保護のためのシステムおよび方法に対し、プラズマに電力を供給する電力供給の出力を横断してシャントスイッチを提供する。当業者は、本明細書に説明される実施形態によって達成されるのと実質的に同じ結果を達成するために、多くの変形および代用が、本発明、その使用、およびその構成において行われ得ることを容易に認識し得る。したがって、本発明を開示された例示的な形態に限定する意図はない。多くの変形、修正および代替の構成が、特許請求の範囲に表現されるような開示された発明の範囲および精神の内に収まる。

Claims (24)

  1. 装置であって、
    プラズマを点火するためにプラズマチャンバーに電力を送達するように構成される出力ポートと、
    該出力ポートと並列なシャントスイッチと、
    該プラズマ内のアークのインジケーターを受信するように構成されるプロセッサーであって、該プロセッサーは、電流を該アークから分流するためにある期間の間、該シャントスイッチを閉鎖するように構成され、該プロセッサーは、該アークに関連した電圧が上昇する条件の電圧を制限するために該シャントスイッチのパルスをトリガーするようにさらに構成される、プロセッサーと
    を備えている、装置。
  2. 前記電圧が上昇する条件は、前記アークに関連したアーク回復期間の間に生じる、請求項１に記載の装置。
  3. 前記電圧が上昇する条件は、前記シャントスイッチが前記期間の間、閉鎖された後で開放されるときにトリガーされ、該シャントスイッチは、該アークの開始時に実質的に閉鎖される、請求項１に記載の装置。
  4. 前記シャントスイッチの前記パルスは、パルスパラメーター値に基づき、該パルスパラメーター値は、パルス幅、パルス期間、パルスの数、またはオフ時間のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の装置。
  5. 前記シャントスイッチの前記パルスは、パルスパラメーター値に基づき、前記プロセッサーは、プラズマシステムパルスパラメーター値に基づいて該パルスパラメーター値を計算するように構成され、該プラズマシステムパルスパラメーター値は、電力供給ユニットの出力インダクタンス、該電力供給ユニットの出力キャパシタンス、該電力供給ユニットの出力電流、または該電力供給ユニットの出力電圧のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の装置。
  6. 前記パルスに関連したパルスパラメーター値を格納するように構成されるメモリーをさらに備えている、請求項１に記載の装置。
  7. 前記出力ポート、前記シャントスイッチおよび前記プロセッサーは、電力供給ユニットに含まれる、請求項１に記載の装置。
  8. 前記電圧が上昇する条件は、マイクロアークタイマーの期限が来た後で前記シャントスイッチが開放されるときにトリガーされる、請求項１に記載の装置。
  9. 装置であって、
    プラズマチャンバー内のアークから電流を分流するように構成されるシャントスイッチであって、該シャントスイッチは、パルスパラメーター値に従ってパルス化するように構成され、該シャントスイッチのパルスは、該アークに関連した電圧が上昇する条件の電圧を制限する、シャントスイッチと、
    プラズマシステムパラメーター値を受信するように構成されるプロセッサーであって、該シャントスイッチおよび該プロセッサーは、電力供給ユニットに関連し、該プラズマシステムパラメーター値は、該電力供給ユニットに関連し、該プロセッサーは、該プラズマシステムパラメーター値に基づいて該パルスパラメーター値を計算するようにさらに構成される、プロセッサーと
    を備えている、装置。
  10. 前記シャントスイッチは、第一のシャントスイッチであり、前記電力供給ユニットは、第一の電力供給ユニットであり、前記プロセッサーは、第二の電力供給ユニットに関連した第二のシャントスイッチのパルスをトリガーするように構成され、該第二のシャントスイッチは、該第一のシャントスイッチと直列であるかまたは実質的に並列であるうちの少なくとも一つである、請求項９に記載の装置。
  11. 前記電力供給ユニットは、第一の電力供給ユニットであり、前記プラズマシステムパラメーター値は、該第一の電力供給ユニットに関連し、前記プロセッサーは、第二の電力供給ユニットを検出するように構成され、該プロセッサーは、該第二の電力供給ユニットに関連したプラズマシステムパラメーター値に基づいて前記パルスパラメーター値を計算するように構成される、請求項９に記載の装置。
  12. 前記プラズマシステムパラメーター値は、パルス幅であり、該プラズマシステムパラメーター値は、電力供給ユニットの電力レベルである、請求項９に記載の装置。
  13. 前記シャントスイッチは、第一のシャントスイッチであり、前記プロセッサーは、第二のシャントスイッチに対するパルスパラメーター値を計算するように構成され、該第二のシャントスイッチは、該第一のシャントスイッチと並列である、請求項９に記載の装置。
  14. 前記シャントスイッチは、第一のシャントスイッチであり、前記プロセッサーは、第二のシャントスイッチのパルスをトリガーするように構成され、該第二のシャントスイッチは、該第一のシャントスイッチと並列であり、該第一のシャントスイッチの該パルスの少なくとも一部分と、該第二のシャントスイッチの該パルスの少なくとも一部分とは、位相が異なる、請求項９に記載の装置。
  15. 前記電力供給ユニットは、第一の電力供給ユニットであり、前記プロセッサーは、第二の電力供給ユニットに関連したプラズマシステムパラメーター値を受信するように構成される、請求項９に記載の装置。
  16. 前記電力供給ユニットは、第一の電力供給ユニットであり、前記パルスパラメーター値は、第一のパルスパラメーター値であり、前記プロセッサーは、第二の電力供給ユニットに第二のパルスパラメーター値を送信するように構成される、請求項９に記載の装置。
  17. プラズマを点火して維持するために、電力供給ユニットからプラズマチャンバーに電力を送達することと、
    該プラズマにおいてアークを検出することと、
    該電力供給ユニット内のシャントスイッチをある期間の間の第一の時刻に閉鎖することによって、実質的に該アークの開始時に該アークに関連した電流を該プラズマから分流することであって、該シャントスイッチは、該期間の最後の第二の時刻に開放され、電圧が上昇する条件は、該シャントスイッチが開放されるときにトリガーされる、ことと、
    該電圧が上昇する条件の電圧を制限するために、該シャントスイッチが該第二の時刻に開放された後で該シャントスイッチをパルス化することと
    を包含する、方法。
  18. 前記アークは、マイクロアークである、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記パルス化することは、パルスパラメーター値に従ってパルス化することを含み、該パルスパラメーター値は、パルス幅、パルス期間、パルスの数、またはオフ時間のうちの少なくとも一つを含む、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記パルス化することは、パルスパラメーター値に従ってパルス化することを含み、前記方法は、プラズマシステムパラメーター値に基づいて該パルスパラメーター値を計算することをさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
  21. 前記電力供給ユニットは、第一の電力供給ユニットであり、前記シャントスイッチは、第一のシャントスイッチであり、前記方法は、第二の電力供給ユニットからプラズマシステムパラメーター値を受信することであって、該プラズマシステムパラメーター値は、該第一のシャントスイッチに対するパルスパラメーター値と、該第二のシャントスイッチに対するパルスパラメーター値とのうちの少なくとも一つを計算するために用いられる、ことをさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
  22. 前記シャントスイッチは、第一のシャントスイッチであり、前記パルス化することは、第二のシャントスイッチのパルスの少なくとも一部分と位相をずらしてパルス化することを含む、請求項１７に記載の方法。
  23. 前記シャントスイッチの前記パルスは、パルスパラメーター値に基づき、前記プロセッサーは、プラズマシステムパラメーター値に基づいて該パルスパラメーター値を計算するように構成され、該プラズマシステムパラメーター値は、該電力供給ユニットの出力インダクタンス、該電力供給ユニットの出力キャパシタンス、該電力供給ユニットの出力電流、または該電力供給ユニットの出力電圧のうちの少なくとも一つを含む、請求項１７に記載の方法。
  24. 前記アークが消失されたか否かを第三の時刻に検出することであって、前記第二の時刻は、パルス化することの中の少なくとも一つのパルスの後である、ことと、
    該アークが消失されていないときに第四の時刻に前記シャントスイッチを閉鎖することであって、該第三の時刻は、該第二の時刻の後である、ことと
    をさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
JP2009550968A 2007-02-22 2008-02-15 シャントスイッチを用いるプラズマチャンバー電力供給のための過電圧のないアーク回復 Withdrawn JP2010519708A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/677,786 US8217299B2 (en) 2007-02-22 2007-02-22 Arc recovery without over-voltage for plasma chamber power supplies using a shunt switch
PCT/US2008/054056 WO2008103600A1 (en) 2007-02-22 2008-02-15 Arc recovery without over-voltage plasma chamber power supplies using a shunt switch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010519708A true JP2010519708A (ja) 2010-06-03
JP2010519708A5 JP2010519708A5 (ja) 2011-01-13

Family

ID=39710440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009550968A Withdrawn JP2010519708A (ja) 2007-02-22 2008-02-15 シャントスイッチを用いるプラズマチャンバー電力供給のための過電圧のないアーク回復

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8217299B2 (ja)
EP (1) EP2113085B8 (ja)
JP (1) JP2010519708A (ja)
KR (1) KR101274514B1 (ja)
CN (1) CN101641604A (ja)
TW (1) TW200845834A (ja)
WO (1) WO2008103600A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013179048A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 New Power Plasma Co Ltd プラズマチャンバーのアーク検出方法および装置

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7817382B2 (en) * 2008-01-02 2010-10-19 Honeywell International, Inc. Hybrid high voltage DC contactor with arc energy diversion
WO2010005929A2 (en) * 2008-07-07 2010-01-14 Lam Research Corporation Passive capacitively-coupled electrostatic (cce) probe arrangement for detecting in-situ arcing events in a plasma processing chamber
US8044594B2 (en) 2008-07-31 2011-10-25 Advanced Energy Industries, Inc. Power supply ignition system and method
US20110236591A1 (en) * 2008-11-28 2011-09-29 General Plasma Inc. Bipolar rectifier power supply
US8815329B2 (en) * 2008-12-05 2014-08-26 Advanced Energy Industries, Inc. Delivered energy compensation during plasma processing
US8395078B2 (en) 2008-12-05 2013-03-12 Advanced Energy Industries, Inc Arc recovery with over-voltage protection for plasma-chamber power supplies
PL2790205T3 (pl) 2009-02-17 2018-10-31 Solvix Gmbh Urządzenie zasilające do obróbki plazmowej
DE102010031568B4 (de) 2010-07-20 2014-12-11 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Arclöschanordnung und Verfahren zum Löschen von Arcs
US8552665B2 (en) 2010-08-20 2013-10-08 Advanced Energy Industries, Inc. Proactive arc management of a plasma load
US9129776B2 (en) * 2012-11-01 2015-09-08 Advanced Energy Industries, Inc. Differing boost voltages applied to two or more anodeless electrodes for plasma processing
US9287098B2 (en) 2012-11-01 2016-03-15 Advanced Energy Industries, Inc. Charge removal from electrodes in unipolar sputtering system
US9226380B2 (en) 2012-11-01 2015-12-29 Advanced Energy Industries, Inc. Adjustable non-dissipative voltage boosting snubber network
US20140217832A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-07 Astec International Limited Disconnect switches in dc power systems
JP5797313B1 (ja) * 2014-08-25 2015-10-21 株式会社京三製作所 回生サーキュレータ、高周波電源装置、及び高周波電力の回生方法
US10555412B2 (en) 2018-05-10 2020-02-04 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
US11462389B2 (en) 2020-07-31 2022-10-04 Applied Materials, Inc. Pulsed-voltage hardware assembly for use in a plasma processing system
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US20220324049A1 (en) * 2021-04-13 2022-10-13 Esab Ab Overvoltage protection for current braking switch
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US11984306B2 (en) 2021-06-09 2024-05-14 Applied Materials, Inc. Plasma chamber and chamber component cleaning methods
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing
US11694876B2 (en) 2021-12-08 2023-07-04 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for delivering a plurality of waveform signals during plasma processing
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications

Family Cites Families (94)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3867669A (en) 1974-01-11 1975-02-18 Yakov Lvovich Krasik Power source with a sparkproof output
DE3010099A1 (de) 1980-02-25 1981-09-03 BBC AG Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Elektronische schutzschaltung
US4459629A (en) 1981-11-23 1984-07-10 General Electric Company Electric circuit breaker utilizing semiconductor diodes for facilitating interruption
BG41745A1 (en) 1984-12-29 1987-08-14 Minchev Device for discontinuing of arc dicharges in gas dicharge vessel
US4740858A (en) 1985-08-06 1988-04-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Zero-current arc-suppression dc circuit breaker
US4871421A (en) 1988-09-15 1989-10-03 Lam Research Corporation Split-phase driver for plasma etch system
US4936960A (en) 1989-01-03 1990-06-26 Advanced Energy Industries, Inc. Method and apparatus for recovery from low impedance condition during cathodic arc processes
EP0383962A1 (de) 1989-02-20 1990-08-29 Hauzer Holding B.V. Hochspannungsgleichrichter und zugeordnete Steuerelektronik
US5241152A (en) 1990-03-23 1993-08-31 Anderson Glen L Circuit for detecting and diverting an electrical arc in a glow discharge apparatus
DE9109503U1 (ja) * 1991-07-31 1991-10-17 Magtron Magneto Elektronische Geraete Gmbh, 7583 Ottersweier, De
US5281321A (en) 1991-08-20 1994-01-25 Leybold Aktiengesellschaft Device for the suppression of arcs
DE4127504A1 (de) 1991-08-20 1993-02-25 Leybold Ag Einrichtung zur unterdrueckung von lichtboegen
US5349166A (en) 1991-10-31 1994-09-20 Engineering & Research Associates, Inc. RF generator for plastic tubing sealers
US5525199A (en) 1991-11-13 1996-06-11 Optical Corporation Of America Low pressure reactive magnetron sputtering apparatus and method
US5415757A (en) 1991-11-26 1995-05-16 Leybold Aktiengesellschaft Apparatus for coating a substrate with electrically nonconductive coatings
DE4202425C2 (de) 1992-01-29 1997-07-17 Leybold Ag Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats, insbesondere mit elektrisch nichtleitenden Schichten
CH689767A5 (de) 1992-03-24 1999-10-15 Balzers Hochvakuum Verfahren zur Werkstueckbehandlung in einer Vakuumatmosphaere und Vakuumbehandlungsanlage.
US5418707A (en) 1992-04-13 1995-05-23 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High voltage dc-dc converter with dynamic voltage regulation and decoupling during load-generated arcs
US5307004A (en) 1992-07-06 1994-04-26 Carsten Bruce W Soft switching boost and buck regulators
JP3631246B2 (ja) 1992-09-30 2005-03-23 アドバンスド エナージィ インダストリーズ，インコーポレイテッド 形状的に精密な薄膜フィルムコーティングシステム
DE4233720C2 (de) 1992-10-07 2001-05-17 Leybold Ag Einrichtung für die Verhinderung von Überschlägen in Vakuum-Zerstäubungsanlagen
US5718813A (en) 1992-12-30 1998-02-17 Advanced Energy Industries, Inc. Enhanced reactive DC sputtering system
US5427669A (en) 1992-12-30 1995-06-27 Advanced Energy Industries, Inc. Thin film DC plasma processing system
US6217717B1 (en) 1992-12-30 2001-04-17 Advanced Energy Industries, Inc. Periodically clearing thin film plasma processing system
US5698082A (en) 1993-08-04 1997-12-16 Balzers Und Leybold Method and apparatus for coating substrates in a vacuum chamber, with a system for the detection and suppression of undesirable arcing
US6258219B1 (en) 1993-09-09 2001-07-10 Applied Materials, Inc. Two-step deposition process for preventing arcs
US5573596A (en) 1994-01-28 1996-11-12 Applied Materials, Inc. Arc suppression in a plasma processing system
US5651865A (en) 1994-06-17 1997-07-29 Eni Preferential sputtering of insulators from conductive targets
DE4438463C1 (de) 1994-10-27 1996-02-15 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Schaltung zur bipolaren pulsförmigen Energieeinspeisung in Niederdruckplasmen
DE4441206C2 (de) 1994-11-19 1996-09-26 Leybold Ag Einrichtung für die Unterdrückung von Überschlägen in Kathoden-Zerstäubungseinrichtungen
US5535906A (en) 1995-01-30 1996-07-16 Advanced Energy Industries, Inc. Multi-phase DC plasma processing system
US5584972A (en) 1995-02-01 1996-12-17 Sony Corporation Plasma noise and arcing suppressor apparatus and method for sputter deposition
EP0822996B1 (en) 1995-04-25 2003-07-02 VON ARDENNE ANLAGENTECHNIK GmbH Sputtering system using cylindrical rotating magnetron electrically powered using alternating current
US5576939A (en) 1995-05-05 1996-11-19 Drummond; Geoffrey N. Enhanced thin film DC plasma power supply
US5616224A (en) 1995-05-09 1997-04-01 Deposition Sciences, Inc. Apparatus for reducing the intensity and frequency of arcs which occur during a sputtering process
US6636545B2 (en) 1996-09-26 2003-10-21 Alexander V. Krasnov Supersonic and subsonic laser with radio frequency excitation
US5584974A (en) 1995-10-20 1996-12-17 Eni Arc control and switching element protection for pulsed dc cathode sputtering power supply
US5917286A (en) * 1996-05-08 1999-06-29 Advanced Energy Industries, Inc. Pulsed direct current power supply configurations for generating plasmas
US5882492A (en) 1996-06-21 1999-03-16 Sierra Applied Sciences, Inc. A.C. plasma processing system
US5682067A (en) 1996-06-21 1997-10-28 Sierra Applied Sciences, Inc. Circuit for reversing polarity on electrodes
NL1004215C2 (nl) 1996-10-07 1998-04-10 Avot Beheer Bv Afschermhouder voor een pot- of bakvormige houder.
JP3070004B2 (ja) 1996-11-19 2000-07-24 株式会社ランドマークテクノロジー プラズマ・プロセス監視装置
EP1013792B1 (en) 1997-02-20 2010-05-19 Shibaura Mechatronics Corporation Power supply unit for sputtering device
US6174450B1 (en) 1997-04-16 2001-01-16 Lam Research Corporation Methods and apparatus for controlling ion energy and plasma density in a plasma processing system
US5945786A (en) * 1997-06-02 1999-08-31 High End Systems, Inc. Discharge lamp igniter with reduced noise output
JP4120974B2 (ja) 1997-06-17 2008-07-16 キヤノンアネルバ株式会社 薄膜作製方法および薄膜作製装置
CN1186476C (zh) 1997-09-17 2005-01-26 东京电子株式会社 检测并防止射频等离子体系统中电弧放电的装置和方法
WO1999020087A2 (en) * 1997-10-14 1999-04-22 Advanced Energy Industries, Inc. System for plasma ignition by fast voltage rise
US5971591A (en) * 1997-10-20 1999-10-26 Eni Technologies, Inc. Process detection system for plasma process
US5889391A (en) 1997-11-07 1999-03-30 Sierra Applied Sciences, Inc. Power supply having combined regulator and pulsing circuits
US6162332A (en) 1998-05-07 2000-12-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus for preventing arcing in sputter chamber
DE19937859C2 (de) 1999-08-13 2003-06-18 Huettinger Elektronik Gmbh Elektrische Versorgungseinheit für Plasmaanlagen
DE19949394A1 (de) 1999-10-13 2001-04-19 Balzers Process Systems Gmbh Elektrische Versorgungseinheit und Verfahren zur Reduktion der Funkenbildung beim Sputtern
US6552295B2 (en) 1999-12-20 2003-04-22 Research Triangle Institute Plasma furnace disposal of hazardous wastes
US7030335B2 (en) 2000-03-17 2006-04-18 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with overhead RF electrode tuned to the plasma with arcing suppression
US6894245B2 (en) 2000-03-17 2005-05-17 Applied Materials, Inc. Merie plasma reactor with overhead RF electrode tuned to the plasma with arcing suppression
US7220937B2 (en) 2000-03-17 2007-05-22 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with overhead RF source power electrode with low loss, low arcing tendency and low contamination
TW505939B (en) 2000-03-28 2002-10-11 Kumamoto Technopolis Foundatio Apparatus for detecting plasma anomalous discharge and method of detecting the same
DE10015244C2 (de) 2000-03-28 2002-09-19 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Schaltungsanordnung zur pulsförmigen Energieeinspeisung in Magnetronentladungen
US6472822B1 (en) * 2000-04-28 2002-10-29 Applied Materials, Inc. Pulsed RF power delivery for plasma processing
US6447655B2 (en) 2000-05-30 2002-09-10 Alexander D. Lantsman DC plasma power supply for a sputter deposition
US6592710B1 (en) 2001-04-12 2003-07-15 Lam Research Corporation Apparatus for controlling the voltage applied to an electrostatic shield used in a plasma generator
US6577479B1 (en) 2000-08-28 2003-06-10 The Regents Of The University Of California Arc suppression circuit
US6447719B1 (en) 2000-10-02 2002-09-10 Johnson & Johnson Power system for sterilization systems employing low frequency plasma
US6524455B1 (en) 2000-10-04 2003-02-25 Eni Technology, Inc. Sputtering apparatus using passive arc control system and method
SE525231C2 (sv) 2001-06-14 2005-01-11 Chemfilt R & D Ab Förfarande och anordning för att alstra plasma
JP4272522B2 (ja) 2001-09-28 2009-06-03 芝浦メカトロニクス株式会社 スパッタリング用電源装置
JP2003225768A (ja) * 2002-01-30 2003-08-12 Komatsu Sanki Kk プラズマ切断機のメインアーク着火装置及びメインアーク着火制御方法
US6736944B2 (en) 2002-04-12 2004-05-18 Schneider Automation Inc. Apparatus and method for arc detection
US6708645B1 (en) 2002-04-12 2004-03-23 Compuvac Systems, Inc. Arc resistant high voltage feedthru fitting for a vacuum deposition chamber
US7086347B2 (en) 2002-05-06 2006-08-08 Lam Research Corporation Apparatus and methods for minimizing arcing in a plasma processing chamber
US7247221B2 (en) 2002-05-17 2007-07-24 Applied Films Corporation System and apparatus for control of sputter deposition process
US6808607B2 (en) 2002-09-25 2004-10-26 Advanced Energy Industries, Inc. High peak power plasma pulsed supply with arc handling
US7026174B2 (en) 2002-09-30 2006-04-11 Lam Research Corporation Method for reducing wafer arcing
TWI240601B (en) * 2002-11-26 2005-09-21 Tokyo Electron Ltd Plasma processing system and method
AU2003292678A1 (en) 2002-12-27 2004-07-29 Adtec Plasma Technology Co., Ltd. Plasma generator, ozone generator, substrate processing apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
CA2418836A1 (en) 2003-02-12 2004-08-12 Resorption Canada Ltd. Multiple plasma generator hazardous waste processing system
US6876205B2 (en) * 2003-06-06 2005-04-05 Advanced Energy Industries, Inc. Stored energy arc detection and arc reduction circuit
US20060252283A1 (en) 2003-08-07 2006-11-09 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus and sustrate processing method
US6967305B2 (en) * 2003-08-18 2005-11-22 Mks Instruments, Inc. Control of plasma transitions in sputter processing systems
US7095179B2 (en) 2004-02-22 2006-08-22 Zond, Inc. Methods and apparatus for generating strongly-ionized plasmas with ionizational instabilities
US6943317B1 (en) 2004-07-02 2005-09-13 Advanced Energy Industries, Inc. Apparatus and method for fast arc extinction with early shunting of arc current in plasma
US7081598B2 (en) 2004-08-24 2006-07-25 Advanced Energy Industries, Inc. DC-DC converter with over-voltage protection circuit
US7292045B2 (en) 2004-09-04 2007-11-06 Applied Materials, Inc. Detection and suppression of electrical arcing
EP1803142A1 (en) 2004-09-24 2007-07-04 Zond, Inc. Apparatus for generating high-current electrical discharges
US7262606B2 (en) 2005-03-26 2007-08-28 Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg Method of arc detection
US7305311B2 (en) 2005-04-22 2007-12-04 Advanced Energy Industries, Inc. Arc detection and handling in radio frequency power applications
US7265619B2 (en) 2005-07-06 2007-09-04 Raytheon Company Two stage microwave Class E power amplifier
US20070042131A1 (en) 2005-08-22 2007-02-22 Applied Materials, Inc., A Delaware Corporation Non-intrusive plasma monitoring system for arc detection and prevention for blanket CVD films
US7651492B2 (en) 2006-04-24 2010-01-26 Covidien Ag Arc based adaptive control system for an electrosurgical unit
US7514935B2 (en) 2006-09-13 2009-04-07 Advanced Energy Industries, Inc. System and method for managing power supplied to a plasma chamber
US7795817B2 (en) * 2006-11-24 2010-09-14 Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg Controlled plasma power supply
EP1995818A1 (en) 2007-05-12 2008-11-26 Huettinger Electronic Sp. z o. o Circuit and method for reducing electrical energy stored in a lead inductance for fast extinction of plasma arcs
US8044594B2 (en) 2008-07-31 2011-10-25 Advanced Energy Industries, Inc. Power supply ignition system and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013179048A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 New Power Plasma Co Ltd プラズマチャンバーのアーク検出方法および装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090121301A (ko) 2009-11-25
TW200845834A (en) 2008-11-16
CN101641604A (zh) 2010-02-03
EP2113085A4 (en) 2015-05-06
EP2113085B1 (en) 2019-06-12
KR101274514B1 (ko) 2013-06-13
WO2008103600A1 (en) 2008-08-28
EP2113085A1 (en) 2009-11-04
EP2113085B8 (en) 2019-07-24
US8217299B2 (en) 2012-07-10
US20080203070A1 (en) 2008-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010519708A (ja) シャントスイッチを用いるプラズマチャンバー電力供給のための過電圧のないアーク回復
JP4624414B2 (ja) プラズマにおけるアーク電流の早期短絡を用いた迅速なアーク消滅のための装置
US9558917B2 (en) Adjustable non-dissipative voltage boosting snubber network for achieving large boost voltages
KR101412736B1 (ko) 플라즈마 아크의 신속한 소멸을 위하여 도선 인덕턴스에 저장된 전기 에너지를 감소시키는 회로 및 방법
US7929261B2 (en) Suppressing arc discharges
EP1946058B1 (en) Reduction of inrush current due to voltage sags
KR100204450B1 (ko) 아크 분류 가감기
JP2012511241A (ja) プラズマチャンバ電源供給装置のための過電圧保護を伴うアーク回復
US9214801B2 (en) Power supply device for plasma processing
EP1781444A1 (en) Dc-dc converter with over-voltage protection circuit
TWI458243B (zh) DC power supply unit
US4963238A (en) Method for removal of electrical shorts in a sputtering system
JP4257770B2 (ja) アーク遮断回路、スパッタ用電源及びスパッタ装置
US20150249382A1 (en) Method and Apparatus for Controlling a Start-Up Sequence of a DC/DC Buck Converter
JP4100938B2 (ja) アーク遮断回路、スパッタ用電源及びスパッタ装置
JP2016513404A (ja) 半導体スイッチ用の保護装置および半導体スイッチ用の保護装置を作動する方法
JP4129950B2 (ja) 突発電流遮断機能を有する直流電源、スパッタリング用電源及びスパッタリング装置
JP4540640B2 (ja) 電気二重層コンデンサ装置
JP2009059714A (ja) 電源、スパッタ用電源及びスパッタ装置
JP2004006146A (ja) 放電用電源、スパッタリング用電源及びスパッタリング装置
JPS6323568A (ja) Ｐｗｍ変換装置の始動装置
JPS59220068A (ja) ゲ−トタ−ンオフサイリスタの保護方式

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100817

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100817

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110808

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20111019