KR100822050B1 - 전기적 아킹 검출 및 억제 장치 및 방법 - Google Patents

전기적 아킹 검출 및 억제 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

전력원에 접속된 로드의 전기적 아킹 또는 다른 비정상 변화를 검출하고 억제시키는 방법 및 장치가 제공된다. 바람직하게 로드는 반도체 및 평판 디스플레이와 같은 전자 부품을 제조하는데 이용되는 플라즈마 챔버이다. 아킹은 하나 이상의 센서를 모니터링함으로써 검출된다. 각각의 센서는 전기 전력원에 의해 플라즈마에 공급되는 전력의 특성에 응답하거나 또는 챔버내의 전자계 조건에 응답하도록 플라즈마 챔버에 결합된다. 아킹은 일시적인 기간 동안 출력 전력을 감소시킴으로써 억제된다. 다음 전력원은 그의 출력을 증가시켜 바람직하게 오리지널 값으로 증가된다. 아킹이 재생하게 되면, 전력원은 상기 감소 단계와 전력 출력을 복구하는 단계를 반복한다.

Description

전기적 아킹 검출 및 억제 장치 및 방법{DETECTION AND SUPPRESSION OF ELECTRICAL ARCING}
도 1은 플라즈마 챔버와 RF 전력장치와 조합된 아크 검출 및 억제 회로의 개략도.
도2는 플라즈마 챔버내에서 아킹 동안 전기적 신호들을 시뮬레이션하는 그래프로서, A는 프로세스 제어기에 의해 생성된 RF 전력 세트 포인트 신호를 도시하며, B는 방향성 결합기에 의해 검출된 포워드 RF 전력 신호를 도시하며, C는 방향성 결합기에 의해 검출된 반사 RF 전력 신호를 도시하며, D는 DSP로부터 출력된 아크 경보 신호를 도시하며, E는 회로 ADSC에 의해 생성된 RF 전력 세트 포인트 신호를 도시한다.
도 3은 기본 아크 검출 알고리즘의 흐름도.
도 4는 최소 기간 임계치 보다 짧은 아킹 식별을 거절하는 개선된 아크 검출 알고리즘의 흐름도.
도 5는 아크 검출 임계치에 대한 히스테리시스가 부가된 변형된 아크 검출 알고리즘의 흐름도.
도 6은 센서 신호로부터 유도된 값과 아크 검출 임계치를 비교하도록 변형된 도 5의 알고리즘의 흐름도.
도 7은 특정 기간 이상 동안 아킹이 지속되는지 여부를 검출하는 단계가 부가되는 보다 개선된 알고리즘의 흐름도.
도 8은 아날로그 전압 비교기로 수행되는 임계치 검출의 개략적 블록도.
도 9는 포텐티오미터(potentiometer)를 갖는 임계치 조절 회로의 전기적 개락도.
도 10은 아크 억제 알고리즘의 흐름도.
도 11은 RF 전력원의 RF 세트 포인트 입력에 접속된 멀티플렉서(multiplexor)를 포함하는 도 1 회로의 선택적 실시예.
도 12는 DSP가 RF 전력원에 전력 세트 포인트 신호를 제공하는 도 1의 회로의 또다른 선택적 실시예.
* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명
12 : PLC 14 : DSP
24: 방향성 결합기 34 : 프로세스 제어기
46: EMF 검출기
본 발명은 전력원으로부터 전력이 공급되는 로드(load)의 전기적 임피던스에서의 임의의 비정상적인 변화 또는 전기적 아킹(arcing)을 검출 또는 억제시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 바람직하게 로드는 반도체 및 평판 디스플레이와 같은 전기적 부품 제조를 위해 사용되는 플라즈마 챔버이고, 본 발명이 검출 또는 억제시키는 비정상적 변화는 플라즈마 챔버내의 전기적 아킹을 포함한다.
반도체 디바이스 또는 평판 디스플레이와 같은 전기적 제품을 제조하는데 사용되는 화학적 기상 증착, 스퍼터 증착 및 플라즈마-강화 에칭 프로세스들과 같은 다양한 프로세스들을 수행하는데 공통적으로 플라즈마 챔버가 사용된다. 공통적으로 플라즈마 챔버내의 플라즈마는 전기적 전력원으로부터의 RF 또는 DC 전력을 플라즈마에 결합시킴으로써 유지된다. 상기 결합은 전력원을 챔버내의 전극과 또는 챔버내 또는 챔버에 인접한 안테나 또는 자기 코일에 접속시킴으로써 통상적으로 달성된다.
일반적으로 플라즈마 챔버내의 조건은 챔버내에서 수행되는 제조 프로세스의 진행 동안 변하게 되며, 이러한 변화는 때때로 챔버내에 전기적 아킹을 야기시킨다. 플라즈마와 제조되는 제품 사이에서, 또는 플라즈마와 임의의 챔버 부품 사이에서 임의의 전기적 아킹이 발생되는 경우, 제품 또는 챔버 부품의 손상이 야기될 수 있다. 손상 위험은 아킹 기간에 따라 증가된다.
이러한 손상을 최소화시키거나 또는 방지하기 위해, 전력원에 대해 챔버에 제공되는 전기적 임피던스 로드를 변화시키는 임의의 다른 비정상성(abnormality) 또는 플라즈마 챔버내의 전기적 아킹을 신속하게 검출하는 장치가 요구된다. 또한, 아킹을 억제시킬 수 있고(즉, 중단시킬 수 있고) 플라즈마 프로세스를 가능하면 중단이 없게 지속할 수 있는 장치가 요구된다.
보다 일반적으로, 전력원으로부터 전력이 공급되는 전기적 로드의 비정상적인 변화를 신속히 검출 또는 억제시킬 수 있는 장치가 요구된다.
본 발명의 일면은 하나 이상의 센서를 모니터링함으로써 플라즈마 챔버내의 전기적 아킹을 검출하는 장치 및 방법을 제공한다. 각각의 센서는 전기적 전력원에 의해 제공되는 전력의 특성에 응답하거나 또는 챔버내의 전자기 조건에 응답하도록 플라즈마 챔버에 결합된다. 플라즈마 챔버에 결합되는 센서에 의해 검출되는 전자기 조건은, 예를 들어, 챔버내 자계, 전계 또는 광학적 방사일 수 있다.
바람직하게 상기 모니터링은 센서에 의해 발생된 전기적 신호, 또는 하나 이상의 이러한 센서 신호로부터(즉, 이러한 센서 신호의 함수임) 유도되는 값이 임계치를 넘는 경우를 검출하는 단계를 포함한다. 센서 신호로부터 유도되는 값의 예로는 센서 신호의 변화 비율이 있다.
전력원이 RF 전력원인 경우, 바람직하게 플라즈마 챔버에 공급되는 RF 전력에 응답하는 센서는 포워드 RF 전력, 반사 RF 전력, 및 반사 전력 계수중 하나 이상을 검출하는 플라즈마 챔버와 RF 전력원 사이에 결합된 RF 방향성 결합기를 포함한다. 바람직하게 상기 모니터링은 반사 RF 전력 또는 반사 전력 계수가 제 1 임계치를 초과하는 경우 또는 반사 전력 또는 반사 전력 계수의 변화 비율이 제 2 임계치를 초과하는 경우 아킹 발생빈도(occurrence)를 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 2 면은 제조 프로세스의 상이한 단계 또는 스테이지에서 상이한 전력 레벨을 산출할 수 있도록 제조 프로세스 제어기가 전기적 전력원에 의해 발생된 출력 전력을 제어하는 제조 시스템을 제공한다. 본 발명의 이러한 면에서, 앞서 언급된 하나 이상의 임계치는 프로세스 제어기에 의해 현재 선택된 전력 레벨에 응답하여 다이나믹하게 조절된다. 이러한 본 발명의 장점은 임계치들이 전력원의 출력 전력에 근접해 질 수 있기 때문에 고도의 감도로 아킹을 검출할 수 있다는 것이다.
본 발명의 제 3 면은 플라즈마 챔버에서 수행되는 플라즈마 프로세스를 중단시키지 않고 아킹을 억제시키는 방법 및 장치를 제공한다. 아킹이 검출되면, 전력원은 그의 출력 전력을 순간적으로 바람직하게 제로 전력으로 감소시킨다. 이는 통상적으로 아킹을 없앨 수 있다. 전형적으로 수 밀리초 이하의 매우 짧은 시간 주기 이후, 전력원은 출력 전력을 바람직하게 오리지널 값으로 증가시킨다. 아킹이 다시 시작되면, 전력원은 다시 짧은 기간 동안 전력을 감소시킨다. 통상적으로, 아킹은 감소된 전력의 짧은 기간의 몇차례 반복 이후 완전히 사라져, 전형적으로 챔버내에서 수행되는 플라즈마 프로세스는 단지 10 밀리초의 중단 이후 다시 시작될 수 있다.
본 발명의 제 4 면은 전기 전력원이 접속되는 전기적 로드의 전기적 임피던스의 비정상적인 변화를 검출하는 장치 및 방법을 제공한다. 제 4 면은 아킹 이외에 임피던스에서의 비정상성 및 플라즈마 챔버가 요구되지 않는 전기적 로드를 포함하는 제 1 면의 일반화이다. 로드의 전기적 임피던스에서 비정상적인 변화는 전력원에 의해 로드에 인가되는 전력의 특성에 응답하는 하나 이상의 센서를 모니터링함으로써 검출된다. 바람직하게 상기 모니터링은 센서에 의해 발생된 전기적 신호, 또는 하나 이상의 센서 신호로부터 유도되는 값이 임계치를 넘는 경우를 검출하는 단계를 포함한다. 센서 신호로부터 유도되는 값의 예로는 센서 신호의 변화 비율이 있다.
전력원이 RF 전력원인 경우, 바람직하게 센서는 포워드 RF 전력, 반사 RF 전력, 반사 전력 계수중 하나 이상을 검출하는 RF 전력원와 로드 사이에 접속된 RF 방향성 결합기를 포함한다. 바람직하게 상기 모니터링은 반사 RF 전력 또는 반사 전력 계수가 제 1 임계치를 초과하는 경우 또는 반사 전력 또는 반사 전력 계수의 변화 비율이 제 2 임계치를 초과하는 경우 비정상적인 변화를 검출하는 단계를 포 함한다.
본 발명의 제 5 면은 전기적 전력원이 접속된 전기적 로드의 전기적 임피던스에서 비정상적 변화를 반전시키는(즉, 정상적으로 복귀시키는) 장치 및 방법을 제공한다. 제 4 면은 아킹 이외에 임피던스에서의 비정상성 및 플라즈마 챔버를 요구하지 않는 전기적 로드를 포함하는 제 1 면의 일반화이다.
로드의 전기적 임피던스에서의 비정상 변화가 검출되는 경우, 전력은 순간적으로 그의 출력 전력을 바람직하게는 제로 전력으로 감소시킨다. 이는 비정상성을 없앨 수 있다. 전형적으로 수 밀리초 이하의 매우 짧은 시간 주기 이후, 전력원은 그의 출력 전력을 바람직하게 오리지널 값으로 증가시킨다. 비정상성이 다시 검출되면, 전력원은 짧은 시간 동안 다시 그의 전력을 감소시킨다. 비정상성은 감소된 전력의 상기 짧은 주기의 몇차례 반복 이후 완전히 사라져, 전력원의 정상 동작이 다시 시작될 수 있다.
1. 하드웨어
도 1은 본 발명의 다양한 면들에 따라 아킹을 검출하고 아킹을 억제시킬 수 있는 장치를 나타낸다. 상기 장치는 본 명세서에서 "아크 검출 및 억제 회로" 또는 "ADSC"로 간주되는 전기 회로(10)를 포함한다. ADSC(10)는 하기에 설명되는 바와 같이 본 발명의 신규한 아크 검출 및 억제 알고리즘을 수행한다. ADSC는 프로그램가능 컴퓨터, 아날로그 전기 회로와 같은 디지털 회로, 또는 예를 들어 하기에 설명되는 디지털 및 아날로그 회로의 조합일 수 있다.
상기 "발명이 이루고자 하는 기술적 과제"에 개시된 바와 같이, 본 발명의 아크 검출 및 억제 회로는 아킹 이외에 임피던스에서의 비정상성을 검출하거나 억제시키는데 일반적으로 보다 유용하게 사용될 수도 있다. 이러한 보다 일반적인 경우, ADSC(10)는 "임피던스 비정상성 검출 및 억제 회로"로 간주될 수도 있다. 임피던스 비정상성 억제는 비정상 조건을 반전시켜 정상값 또는 정상값 범위로 임피던스를 복귀시킨다는 것을 의미한다. 바람직한 실시예의 하기의 설명은 아킹을 반복적으로 인용하고 있지만, "아킹(arcing)"이란 용어는 본 명세서 전반에 걸쳐 "임피던스 비정상성(impedance abnormality)"으로 교체될 수 있다.
유사하게, "발명이 이루고자 하는 기술적 과제"에서 개시된 바와 같이, 본 발명은 플라즈마 챔버가 요구되지 않는 전기적 로드에 대해서도 유용한다. 로드의 전기적 임피던스의 비정상적 변화는 전기적 전력원에 의해 로드에 공급되는 전력의 특성에 응답하는 하나 이상의 센서를 모니터링함으로써 검출된다. 바람직한 실시예의 하기 설명은 플라즈마 챔버를 반복적으로 인용하고 있지만, 플라즈마 챔버는 임의의 전기적 로드로 교체할 수 있다.
ADSC(10)가 접속된 예시적인 제조 시스템은 RF 방향성 결합기(24)의 입력에 접속되는 RF 출력(22)을 가지는 RF 전력원(20)을 포함한다. (상업적인 RF 전력 발생기는 단일 엔클로져 내의 방향성 결합기와 RF 전력원이 조합된다.) 방향성 결합기는 RF 임피던스 매칭 네트워크(28)의 입력에 접속되는 RF 출력(26)을 포함한다. 방향성 결합기는 RF 전력원(20)으로부터 매칭 네트워크(28)로 전파되는 포워드 및 반사 RF 전력을 감지 또는 측정하며 포워드 및 반사 센서 출력 신호(25, 27)을 형 성하며, 이들의 값은 각각 포워드 및 반사 RF 전력 측정치(S1, S2)를 나타낸다. RF 매칭 네트워크의 출력은 플라즈마 챔버(30)내의 전극(32)에 접속된다. 본 문단에 개시된 부품들은 RF-전력 플라즈마 챔버를 갖는 종래의 제조 시스템에 포함된다.
또한 본 발명은 플라즈마 스퍼터링 챔버에 전력을 공급하도록 접속된 DC 전력원과 같이, RF 이외에 전력을 공급하는 전기적 전력원을 이용할 수도 있다. 전기적 전력원이 DC 전력원인 경우, 반사 전력은 없지만, 포워드 전기적 전력을 포함하는 하기에 설명되는 다른 모든 센서 신호는 전력을 공급하도록 전력원에 접속된 전기적 로드의 다른 비정상 임피던스 변화 또는 전기적 아킹을 검출하고 억제시키는데 사용될 수 있다. 따라서, RF 전력원, 이네이블(enable) 입력, 및 전력 세트 포인트 입력에 대한 모든 기준(reference)은 DC 전력원에 동일하게 적용된다.
통상적으로 플라즈마 챔버(30)내에서 수행되는 제조 프로세스 각각은 제조 프로세스의 동작 및 파라미터를 지시하고 제어하기 위해 프로세스 시퀀스 프로그램을 저장 및 수행하는 컴퓨터인 프로세스 제어기(34)에 의해 제어된다. 예를 들어, 통상적으로 프로세스 제어기(34)는 플라즈마 챔버 안팎으로 제품을 이동시키는 로봇을 제어하도록 프로그램되어, 챔버 속으로 다양한 반응 가스의 흐름을 조절하는 가스 밸브를 제어하고, 프로세스 챔버내의 가스 압력을 조절하는 배기 밸브를 조절한다. 통상적으로 프로세스 제어기는 프로세스 챔버가 접속되는 메인 프레임 또는 멀티-챔버 플랫폼 또는 프로세스 챔버(30)의 부품들로서 제공된다.
다수의 제조 프로세스들은 상이한 RF 전력 레벨에서 수행되는 프로세스 단계 의 시퀀스를 포함한다. 따라서, 부가적으로 프로세스 제어기(34)의 통상의 기능은 프로세스의 상이한 단계 또는 스테이지에서 플라즈마 챔버(30)에 상이한 레벨의 RF 전력이 공급되도록 RF 전력원(20)의 RF 출력 전력 레벨을 제어하는 것이다. 특히, 프로세스 제어기(34)는 디지털 또는 아날로그 전기 신호로, 임의의 시간의 포인트에서 그의 값이 프로세스 제어기에 의해 수행되는 프로세스 시퀀스에 의해 현재 특정화된 RF 전력 레벨을 나타내는, RF 전력 세트 포인트 신호(36)(도 2a)를 RF 전력원(20)의 RF 전력 제어 입력(21)에 전송한다.
RF 전력원(20)은 실제 RF 전력 레벨이 RF 전력 세트 포인트 신호(36)의 값으로 표시되는 원하는 RF 전력 레벨과 같아지도록, RF 출력(22)에서 형성된 RF 신호의 실제 전력 레벨값을 조절하도록 시도됨으로써 RF 전력 세트 포인트 신호(36)에 응답한다. 하기에 설명되는 것처럼, 프로세스 챔버에서 비정상 조건, 이를 테면, 전기적 아크는 종종 RF 전력원(20)이 RF 전력 세트 포인트 신호(36)에 의해 지정된 RF 전력 레벨을 형성하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, RF 전력 설정 포인트 신호(36)는 RF 전력 레벨의 변이(transition)가 프로세스 제어기에 의해 수행되는 현재의 프로세스 시퀀스에 의해 특정화되는 경우를 ADSC가 검출할 수 있도록 ADSC(10)에 부가적으로 접속된다.
본 명세서의 이하 부분들에서 개시되는 아크 검출 및 아크 억제 알고리즘의 단계들은 ADSC(10)에 의해 수행된다. ADSC는 하기에 개시되는 모든 기능을 수행하도록 프로그램된 단일의 통상적인 컴퓨터 프로세서로 구성될 수 있다. 이러한 방 안은 머지않아 경제적으로 이루어질 수 있을 것으로 예상되지만, 현재는 이러한 기능 모두를 수행하기에 충분한 고속 단일 프로세서는 바람직하지 않게 고가이다. 따라서, ADSC의 본 발명의 바람직한 실시예는 2개의 컴퓨터 프로세서, 즉, 프로그램가능한 로직 제어기(PLC)(12)로서 간주되는 비교적 저속의 프로세서 및 디지털 신호 프로세서(DSP)(14)로서 간주되는 고속의 프로세서를 포함한다. 또한, ADSC는 아날로그-대-디지털 변환기와 같은 아날로그 전기 회로 및 하기에 개시되는 것처럼 아날로그 슬로프(slope) 검출기 또는 미분기를 포함할 수도 있다.
PLC 및 DSP는 프로그램가능한 산술 연산 유니트 및 입력 데이터, 출력 데이터 및 하기에 개시되는 알고리즘에 의해 이용되는 파라미터를 저장하는 메모리를 포함한다. DSP는 다수의 센서 신호를 샘플링하고, 선택적으로 센서 신호로부터 다른 값을 유도하고, 실시간 임계치(하기 설명됨)와 이들을 비교한다. 바람직하게, DSP는 1 마이크로초 미만으로 이들 모든 단계를 수행하도록 충분히 고속이다. PLC는 시간 임계 미만 인터페이스 및 로깅 기능을 수행하기 때문에 느릴 수 있다.
PLC(12)와 DSP(14) 사이의 바람직한 기능 분할은 아크 검출 및 아크 억제 알고리즘에 대한 하기의 상세한 설명에 포함된다. 그러나, DSP 또는 PLC에 의해 수행되는 것으로 하기에 설명된 임의의 기능은 ADSC의 모든 기능을 수행하는 단일 컴퓨터 프로세서와 같이, ADSC 내의 임의의 아날로그 또는 지지털 회로 또는 컴퓨터 프로세서에 의해 대신 수행될 수 있다.
2. 아킹 검출
아크 검출 및 억제 컴퓨터(ADSC)(10)는 "아킹 억제"란 제목으로 하기에 개시되는 아킹 억제 알고리즘 및 하기의 문단에 개시되는 아킹 검출 알고리즘 모두를 수행하도록 프로그램된다.
DSP는 하나 이상의 센서에 의해 형성된 실시간 센서 신호들(Si(S1, S2, S3, 등))을 모니터링하고 임의의 센서 출력 신호(Si)가 플라즈마 챔버내에서 아킹을 암시하는 비정상적인 값을 갖는 경우를 검출함으로써 플라즈마 챔버(30) 내의 전기적 아크 발생빈도를 검출한다.
플라즈마 챔버(30)내에서의 아킹을 검출하는데 사용될 수 있는 출력을 가지는 광범위한 카테고리의 센서로는 챔버내의 전계, 자계, 또는 광학적 방사와 같이, 챔버내 전자기 조건을 감지하도록 플라즈마 챔버에 결합된 센서가 있다. 이러한 센서의 예로는 플라즈마에 의해 방사된 광을 모니터하는 광학적 센서(미도시)가 있다. 또다른 예로는 플라즈마 챔버내에 장착된 EMF 프로브 또는 안테나(47)가 있다. 안테나는 안테나에 의해 수신된 전자계 세기의 측정치 나타내는 값을 갖는 센서 출력 신호(48)를 발생시키는 전자계(EMF) 검출기(46)의 입력에 접속된다. EMF 검출기의 출력(48)은 DSP(14)에 접속된다.
플라즈마 챔버(30)내의 아킹을 검출하는데 사용될 수 있는 출력을 가지는 또다른 광범위한 카테고리의 센서로는 RF 전력원에 의해 플라즈마에 공급되는 RF 전력의 특성을 감지(즉, 검출)하도록 RF 전력원(20)과 플라즈마 챔버 사이에 결합되는 센서가 있다.
이러한 센서의 예로는 도 1에 도시된 RF 전력원(20)과 RF 임피던스 매칭 네트워크(28) 사이에 결합된 통상적인 방향성 결합기(24)가 있다. 도시된 방향성 결합기는 2개의 센서 출력 신호(25, 27)을 발생시키며, 이들 각각의 진폭은 방향성 결합기에 의해 감지된 포워드 RF 전력 및 반사 RF 전력을 나타낸다. 또다른 방향성 결합기는 반사 전력 계수로 공지된, 반사 및 포워드 RF 전력 사이의 비율 또는 이들 비율의 제곱근을 나타내는 센서 출력을 발생시킬 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 상업적 RF 전력 발생기는 단일 엔클로져 내에서 RF 전력원와 방향성 결합기를 조합한다. 방향성 결합기의 포워드 및 반사 전력 출력(25, 27)이 DC 신호 보다 RF 신호인 경우, 종래의 엔벨로프 검출기(즉, 저역 필터를 따르는 정류기)는 각각 방향성 결합기의 출력과 ADSC 사이에 접속되어야 한다.
RF 전력의 특성을 감지하는 제 2 예의 센서로는 하모닉 센서와 같은 RF 변조(distortion) 분석기가 있으며, 이는 RF 전압 또는 전류의 기본 주파수보다 실질적으로 높은 주파수에서 상기 전압 또는 전류의 임의의 스펙트럼 성분의 진폭을 측정함으로써 RF 전력원에 의해 챔버에 공급되는 RF 전압 또는 전류의 변조를 검출한다.
이러한 센서의 제 3 예로는 매칭 네트워크를 동조시키도록 전기적 제어 신호에 응답하여 조절되는 값을 가지는 인덕터 또는 캐패시터를 포함하는 전기적으로 동조가능한 RF 매칭 네트워크(28)가 있다. 이들 전기적 제어 신호는 센서 출력 신호로서 유용하며, 이는 제어 신호에서의 변화가 플라즈마 챔버에 의해 RF 매칭 네트워크의 출력에 제공되는 전기적 임피던스의 변화를 나타내기 때문이다. 유사하 게, 다른 형태의 RF 매칭 네트워크(28)는 RF 소스(20)의 주파수를 조절함으로써 동조가능하다. 이러한 주파수-동조가능 매칭 네트워크를 이용함으로써, RF 소스의 주파수 또는 이러한 주파수를 제어하는 제어기의 출력이 센서 출력 신호(Si)를 구성할 수 있다.
도 2는 방향성 결합기(24)에 의해 발생된 포워드 RF 전력 신호(25)와 반사 RF 전력 신호(27)가 플라즈마 챔버(30)내의 아킹 발생빈도를 검출하는데 어떻게 사용될 수 있는지를 그래프로 나타낸다. 도 2a는 프로세스 제어기(34)가 RF 전력원(20)으로 전송하는 RF 전력 세트 포인트 신호(36)를 나타낸다. 그의 값은, 플라즈마 챔버(30)에 의해 제공되는 로드 임피던스 및 RF 전력원 모두가 변동 및 불안정성이 없는 경우, RF 전력 출력(22)의 크기가 어떠해야 하는지를 나타낸다. 도 2는, 시간(t0 와 t3) 사이에서 제 1 레벨의 RF 전력(P1)을 요구하며, 시간 (t3와 t4) 사이에서 보다 낮은 레벨의 RF 전력(P2)을 요구하는, 플라즈마 챔버에서 수행되는 제조 프로세스와 관련된다.
도 2b와 도 2c는 각각 방향성 결합기(24)에 의해 검출되는 포워드 RF 전력 신호(25)와 반사 RF 전력 신호(27)를 나타내며, 이는 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 센서 신호(S1, S2)이다. 플라즈마 챔버내의 아킹은 시간(t1)에서 시작하여 시간(t2)에서 종료된다. 아킹이 이루어지는 간격(t1-t2) 동안, 포워드 RF 전력은 감소되고 반사 RF 전력은 증가된다. 본 발명에서는, 플라즈마 챔버내에서의 아킹을 식 별하기 위해 포워드 및 반사 RF 전력에서의 이러한 변화를 검출한다.
RF 안테나(47)와 같이, 플라즈마 챔버의 내부에 결합되는 광학적 센서 또는 EMF 센서는 도 2c에 도시된 반사 전력 신호(27)와 유사하게 반응한다. 특히, 임의의 이들 센서는 소정의 노이즈 또는 그위에 부가되는 불안정성을 갖는 비교적 낮은 정상 상태를 가지며, 플라즈마 챔버내에서 아킹이 발생되는 경우 실질적으로 증가 값을 갖는다.
본 발명자는 반사 RF 전력 신호(27)가 가장 신뢰적인 아킹 표시기임을 발견했으며, 이는 반사 RF 전력 신호의 값은 아킹 부재시 비교적 안정하기 때문이다. 포워드 RF 전력 신호(25), EMF 센서 신호(48), 및 반사 RF 전력 신호의 슬로프(시간 도함수)는 반사 RF 전력 신호를 보충하는데 또한 유용하나, 이들은 불안정성 또는 노이즈에 의해 특성화된다.
본 발명에서, 각각의 센서 신호(Si)는 그의 출력 신호가 본 명세서에서 아킹 검출 임계치로서 간주되는 임계치(Li) 이하인지 또는 그 이상인지에 따라 아킹이 발생되는 것을 표시하는 것으로 간주된다. 포워드 RF 전력(25)(S1)과 같은 소정의 센서 신호는 이들 값이 임계치 이하로 감소되는 경우의 아킹 발생빈도를 표시하는 반면, 반사 RF 전력(27)(S2) 및 EMF 검출기(46-48)(S3)와 같은 다른 센서 신호는 이들의 값이 임계치를 초과하는 경우 아킹 발생빈도를 표시한다. 이들 두가지 형태의 센서 신호를 포함하는 일관성있는 분류체계(consistent nomenclature)를 채택하기 위해, 본 발명은 센서 출력 신호(Si)와 그의 대응 아킹 검출 임계치(Li) 사이의 비교 결과(Ri)를 참조하였으며, 상기 비교가 아킹 발생빈도를 나타내는지 또는 나타내지 않는지 여부에 따라 비교 결과는 포지티브 또는 네거티브가 되며, 본 발명은 센서 출력 신호(Si)와 그의 대응 임계치(Li) 비교 결과(Ri)가 포지티브인지 또는 네거티브인지에 따라 부적합(bad) 값 또는 적합(good) 값을 가지는 센서 출력 신호를 참조하였다. 따라서, 포워드 RF 전력 센서 신호(25)(S1)가 제 1 임계치(L1) 이하로 감소되는 경우 부적합한 것으로 간주되는 반면, EMF 검출기 신호(48)(S3)는 각각 제 2 임계치(L2) 및 제 3 임계치(L3)를 초과하는 경우 부적합한 것으로 간주된다.
도 3은 도 1의 ADSC(10)에 의해 수행되는 알고리즘을 나타낸다. 먼저, ADSC(하기에 설명되는 것처럼, PLC(12) 또는 DSP(14))는 제 1, 제 2 및 제 3 아킹 검출 임계치(L1, L2, L3)를 설정하고 DSP내의 메모리에 상기 임계치 값들을 저장한다(단계 100). 아킹 검출 임계치를 설정하는 또다른 방법 "아크 검출 임계치 조절"이란 제목으로 하기에 개시된다.
실시간으로, DSP는 센서 신호(S1; 포워드 RF 전력 신호(25), S2;반사 RF 전력 신호(27), S3;EMF 검출기 신호(48)) 각각의 값을 주기적으로 샘플링한다. "샘플링(sample)"이란 용어는 특정 전기적 신호를 수신하고 선택된 시간 포인트에서 그의 순간적인 값을 저장하는 것을 의미하며, DSP 내의 통상적인 샘플-앤드-홀드 (sample-and-hold) 회로에 의해 수행될 수 있다.
DSP는 제 1, 제 2 및 제 3 센서 신호(S1, S2, S3)의 현재 샘플링된 값을 각각 제 1, 제 2 및 제 3 임계치(L1, L2, L3)와 비교한다(단계 108). DSP는 이들 임의의 비교 결과가 포지티브인 경우, 즉, 제 1 센서 신호(S1)(포워드 RF 전력 신호(25))가 제 1 임계치(L1) 이하로 감소되는 경우, 제 2 센서 신호(S2)(감소 RF 전력 신호(27))가 제 2 임계치(L2)를 초과하는 경우, 또는 제 3 센서 신호(S3)(EMF 검출기 신호(48))가 제 3 임계치(L3)를 초과하는 경우, 아크가 발생되었다는 것을 경보하는 신호를 알린다(단계 150).
바람직하게, DSP는 전기적 통신 버스(15)를 거쳐 PLC로 아크 경보 신호를 전송함으로써 아크가 발생되었다는 신호를 알린다(단계 150). PLC는 DSP로부터 아크 경보 신호를 수신하는 경우 어떤 개선 조치를 수행해야 할지를 지정하도록 프로그램될 수 있다. 적절한 개선 조치의 예로는 (1) "아킹 억제"란 제목의 섹션 9에 하기 개시된 아크 억제 알고리즘, 즉, 도 9의 단계(200-206)를 수행하는 것; (2)통신 버스(16)를 통해 즉각적으로 플라즈마 챔버로 RF 전력을 차단하도록 프로세스 제어기(34)를 지시하는 명령을 전송하는 것; (3) 통신 버스(16)를 통해 플라즈마 챔버내의 현재 제품의 프로세싱이 완료될 때까지 대기한 다음, 플라즈마 챔버의 동작을 차단하도록 프로세스 제어기(34)를 지시하는 명령을 전송하는 것; 또는 (4)플라즈마 챔버의 동작을 중단시키지 않고, 컴퓨터 메모리에서도 로깅 및/또는 챔버를 동 작시키는 사람에게 외부 통신 버스(18)를 통해 알람 신호를 알리는 것을 포함한다.
모든 비교 결과(Ri)가 네거티브가 된 후 - 즉, 모든 센서 신호(Si)가 이들 각각의 임계치(Li)의 "적합(good)"측으로 복귀된 후 -, DSP는 시간(t2)에서 도 2d에 도시된 것처럼 아크 경보 신호(15)를 제거 또는 소거시킨다.
3. 샘플링 간격 및 중간 아크 기간
센서 신호를 샘플링하는 단계(단계 104) 및 각각의 센서 신호를 그의 해당 아크 검출 임계치와 비교하는 단계(단계 108)는 샘플링 간격(△T)으로 참조되는 간격에서 주기적으로 반복된다.
아킹이 샘플링 간격 보다 짧은 기간 발생하면, 센서 신호(Si)는 적합(good)에서 부적합(bad)으로 변경되어 센서 신호의 연속적인 샘플들 사이의 간격 동안 적합하게 복귀될 수 있고, 이 경우 ADSC는 아킹이 발생되는 것을 검출하지 않는다. 이러한 아킹 검출의 실패는 제품이 플라즈마 챔버에서 제조되든 또는 챔버의 임의의 부품에서 제조되든 임의의 손상 위험성을 형성하기에 아킹 기간이 너무 짧은 경우 반드시 바람직하지 않은 것은 아니다. 반대로, 이러한 위험이 발생되도록 충분히 긴 기간의 임의의 아킹을 신뢰성있게 검출하는데 있어 ADSC는 중요하다. 따라서, 바람직하게 샘플링 간격은 상기 손상 위험을 형성하는 짧은 아크 기간보다 길지 않아야 한다. 이런 이유로 하기에 설명되는 것처럼, 샘플링 간격은 이러한 기간의 1/4 또는 1/10 미만인 것이 바람직하다.
아킹이 발생하지 않는 경우라도 센서 신호의 랜덤 노이즈 또는 불안정성에 의해, 그 센서 신호는 센서 신호 각각의 임계치와 매우 짧은 시간 동안 교차할 수 있다. 이러한 노이즈 스파이크가 아킹의 발생으로 잘못 해석되는 것을 방지하기 위해, 바람직하게 아킹 검출 알고리즘은 아크 검출 알고리즘이 아킹이 발생되었다는 것을 신호로 알리기 이전에, 최소 아크 기간 임계치 "D"로 본 명세서에서 참조되는, 적어도 최소 시간 동안 유지되도록 포지티브 비교 결과(즉, "부적합" 값을 갖는 센서)를 요구한다. 잠재적으로 데미지를 주는 아킹 이벤트의 검출을 보증하기 위해, 최소 아크 지속시간 임계치는, 플라즈마 챔버내에서 제조되고 있는 워크피스 또는 챔버의 임의의 부속품 중 하나에 데미지를 주는 실질적인 리스크를 발생시키는 가장 짧은 아크 지속시간보다 크지 않은 것이 바람직하다.
각각의 센서 신호를 그의 해당 임계치와 비교하는 단계가 주기적인 샘플링 간격에서 디지털 회로에 의해 수행되는 경우, 도 8의 아날로그 비교기 회로 이외에 본 명세서의 모든 실시예에서 개시된 것처럼, 센서 신호 노이즈 또는 불안정성에 응답한 잘못된 아크 검출은 연속적인 샘플링 간격의 적어도 다수의 "N"에 대해 지속되도록 포지티브 비교 결과를 요구함으로써(단계 106) 방지될 수 있다. 본 명세서에서 포지티브 비교 카운트 임계치로서 간주되는 상기 다수의 "N"은 바람직하게 적어도 3이다. 본 바람직한 실시예에서, N=10이다.
최소 아크 기간 임계치(D)는 샘플링 간격(△T)과 포지티브 비교 카운트 임계치(N)의 곱이 된다. 아크 검출 시스템의 실행 설계시, 디자이너는 최소 아크 기간 임계치와 포지티브 비교 카운트 임계치를 상기 개시된 고려 세트(consideration set)를 기초로 선택해야 한다. 샘플링 간격(△T)은 선택된 포지티브 비교 카운트 임계치(N)로 나뉜 선택된 최소 아크 기간 임계치(D) 보다 작거나 같아야 한다.
도 4는 포지티브 비교 결과의 수를 카운팅하고 카운트가 포지티브 비교 카운트 임계치(N) 이상인 경우에만, 아킹이 발생되었다는 경보를 신호로 알리는 것과 관련된 단계들(112, 120, 130)을 포함하는 아크 검출 알고리즘을 나타낸다. 상기 알고리즘에서 다른 단계들은 앞서 개시된 도 3의 알고리즘과 동일하다.
바람직하게 단계(112, 120, 130)는 DSP에 의해 수행된다. DSP는 그의 메모리 내에 포지티브 비교 카운트 임계치(N)를 저장한다. 또한, DSP는 그의 메모리내에 그의 값이 제거되는 공칭 카운트를 저장할 수 있다, 즉, 센서 신호(Si)와 이들의 해당 아크 검출 임계치(Li) 사이의 모든 비교의 모든 결과(Ri)가 네거티브일 때, 제로로 리세트될 수 있다. 반대로, 적어도 하나의 이러한 비교가 포지티브 결과를 갖는 임의의 샘플링 간격에서, DSP는 그의 메모리내에 저장된 카운터는 증가된다(단계 120). 각각의 시간에서 증가된 카운트는 포지티브 비교 카운트 임계치(N)와 비교된다(단계 130). 카운트가 N 이상이면, DSP는 상기 개시된 것처럼 통신 버스(15)를 통해 경보 신호를 알린다(단계 150).
본 발명은 박막 트랜지스터의 어레이를 갖는 평판 디스플레이를 제조하는데 사용되는 유리 기판 상에 막을 증착하는데 이용되는 플라즈마 챔버(30)로 테스트된다. 이러한 테스트는 기판 상의 일부 트랜지스터를 손상시킬 위험성을 갖는 아크 및 손상이 발생되기에 너무 짧은 아크 사이의 적절한 임계치를 10 마이크로초로 제안한다. 따라서, 경보 실패 위험을 방지하기 위해, 단계(130)는 아킹이 발생되었 다는 경보를 신호로 알리기(단계 150) 이전에 적어도 10 마이크로초의 최소 아크 기간 임계치(D)동안 유지되도록 아킹을 표시하는 센서의 비정상 출력 - 즉, 단계(108)에서의 적어도 하나의 포지티브 비교 결과 - 을 요구한다. 바람직한 실시예에서, 포지티브 비교 카운트 임계치(N)는 10 이며, 샘플링 간격(△T)은 1 마이크로초이다.
아크를 검출하는 목적은 제품 상에서 트랜지스터를 손상시킬 수 있는 짧은 기간을 검출하기 보다는 제품을 깨트리거나 파손시키기에 충분히 긴 기간의 아크를 먼저 검출하는 것이며, 최소 아크 기간 임계치는 100ms 동안 또는 심지어 1초일 수 있으며, 이는 통상적으로 100ms 동안의 아크는 유리 기판인 제품을 손상시키지 않는 것으로 관찰했기 때문이다.
선택적으로 ADSC는 포지티브 비교 값의 수가 아킹 경보를 신호로 알리기에 충분한지 여부와 상관 없이, 선택적으로 매 시간 비교가 포지티브 결과(단계 122)라는 센서 신호의 값을 기록하는 로그를 그의 메모리에 저장할 수 있다. 이러한 로그는 제조 프로세스의 수행을 개선시키기 위해 후자의 분석에 대해 유용할 수 있다. 실시간 업데이트되는 로그가 필요 없어, DSP(14)가 통신 버스(15)를 통해 PLC(12)로 센서 값을 전송한 다음, PLC는 그 자체 메모리에 상기 데이터를 저장할 수 있다.
4. 아크 검출 임계치 조절
각각의 아크 검출 임계치(Li)의 값은 DSP(14) 내의 메모리에 저장되어야 한다. 이들 값은 DSP(14)의 프로그래밍의 일부로 설정될 수 있다. 보다 바람직하게, 플라즈마 챔버를 작동시키는 사람은 통신 버스(18)를 통해 PLC(12)로 임계치 값을 전송하는 팩토리 제어 컴퓨터속으로 아크 검출 임계치(Li)의 원하는 값을 기입시켜, 버스(15)를 통해 임계치 값(Li)을 DSP로 전송할 수 있다.
각각의 아크 검출 임계치(Li)는 (1) 아킹 부재시 해당 센서 신호(Si)가 통상적으로 가질 수 있는 값의 범위와 (2) 아킹이 플라즈마 챔버에서 발생하는 경우 전형적으로 해당 센서 신호(Si)가 가질 수 있는 값의 범위 사이의 값으로 설정되어야 한다. 도 2b 및 도 2c에 도시된 것처럼, 챔버내의 플라즈마의 로드 임피던스 및 RF 전력원(20)에서 노이즈 및 불안정성 때문에, 아킹 부재시 센서 신호(Si)는 범위에 걸쳐 변동되며, 로드 임피던스는 플라즈마 챔버에서 제조 프로세스의 과정이 수행되는 동안 플라즈마 화학작용에서의 변화에 의해 부분적으로 야기된다.
특히, 아크가 발생하는 경우, 반사 RF 전력(S2) 및 챔버 EMF 검출기 신호(S3)와 같은 값이 증가하는 각각의 센서 측정치에 대해, 해당 아크 검출 임계치는 실제적으로 아크가 발생하지 않은 경우, 아크 검출 실패를 방지하기에 충분히 높지만, 아크 검출 실패를 방지하도록, 즉, 임의의 아크가 신뢰성있게 검출되도록 충분히 낮아야 한다. 다른 말로, 각각의 아크 검출 임계치(Li)는 해당 센서 측정치(Si) 가 아크가 발생되는 경우 해당 임계치(Li)를 신뢰성있게 초과하도록 충분히 낮아야 하며, 해당 센서 측정치(Si)가 아크 부재시 임계치(Li)를 거의 초과하지 않도록 충분히 높아야 한다.
"낮은(low)" 및 "이하(below)"는 "높은(high)" 및 "이상(above)"과 상호교환된다는 것을 제외하고, 동일한 원리가 아크가 발생하는 경우 포워드 전력 측정치(S1)와 같이 값이 감소하는 센서 측정치에 적용된다. 즉, 아크 검출 임계치(L1)는 아크가 발생하는 경우 포워드 전력(S1)이 임계치(L1) 이하로 신뢰성있게 감소되도록 충분히 높아야 하며, 아크 부재시 포워드 전력(S1)이 임계치(L1) 이하로 거의 감소되지 않도록 충분히 낮아야 한다.
아크 검출 임계치(Li)는 상기 설명된 것처럼 제조 프로세스를 통해 고정되어 유지될 수 있다. 그러나, 아크 검출 임계치(Li)의 최적의 값은 상이한 프로세스 단계에서 상이할 수 있다. 플라즈마 챔버내에서 수행되는 제조 프로세스는 RF 전력 레벨 및/또는 챔버내의 화학작용이 하나의 단계에서 다음 단계로 변화되는 연속적인 단계를 수반한다. 예를 들어, 제품 상에 전자 디바이스를 형성하는 프로세스는 하나의 물질을 플라즈마 화학적 기상 증착하고, 다른 물질을 플라즈마 화학적 기상 증착한 다음 플라즈마 세척 단계를 포함한다.
도 2의 A-C는, 제 1 프로세스 단계가 제 1 RF 전력 레벨(P1)에서 제 1 시간 간격(t0-t3) 동안 수행되며, 제 2 프로세스 단계가 제 2 RF 전력 레벨(P2)에서 제 2 시간 간격(t3-t4) 동안 수행되는 프로세스 동안의 RF 전력 세트 포인트 신호(36), 포워드 RF 전력 측정(25), 및 반사 RF 전력 측정(27)을 나타낸다. 도2의 B는 전력 레벨이 두 프로세스 단계들 사이에서 변할 때 아크 검출 임계점을 변경하는 것이 바람직한 이유를 도시한다. 구체적으로, 도2의 B는 제1 시간 간격(t0-t3) 동안 아킹을 검출하는 데 유효한 아크 검출 임계점(L1)이 제2 시간 간격(t3-t4) 동안 아킹을 검출하는 데 유용하지 않음을 보여준다. 제1 시간 간격(t0-t3) 동안, 아크 검출 임계점(L1)은 아킹을 검출하는 데 유효한 데, 이는 앞의 두 단락에서 전술한 것처럼, 임계점(L1)은 포워드 RF 전력 신호(S1)가 아킹 동안을 제외하면 임계점(L1) 아래로 거의 떨어지지 않을 만큼 충분히 낮기 때문이다. 따라서, 포워드 RF 전력 신호(S1)가 임계점(L1) 아래로 떨어지는 지를 검출함으로써 아킹이 검출될 수 있다. 그러나, 제2 시간 간격(t3-t4) 동안, RF 전력 설정 포인트 신호(36)는 보다 낮아서, 포워드 RF 전력 신호(S1)가 언제나 임계점(L1) 아래에 있다. 따라서, 포워드 RF 전력 신호가 임계점(L1) 아래에 있는지를 검출함으로써 아킹을 검출한다면, 비록 실제로 아킹이 없을 때라도, 아킹이 제2 시간 간격(t3-t4) 동안 언제나 검출되고 있는 잘못된 결과에 이를 것이다. 이러한 잘못된 결과를 방지하기 위해, 낮은 아크 검출 임계치(L1A)는 제 2 시간 간격(t3-t4) 동안 L1 로 대체되어야 한다.
본 발명에서 고려되는 일 실시예에서 각각의 프로세스 단계에 대한 개시 시간, 중단 시간을 지정하는 표를 PLC 메모리내에 저장함으로써 제조 프로세스의 상이한 단계에서 아크 검출 임계치(Li)의 상이한 세트가 제공되며, 아크 검출 센서 임계치(Li)가 각각의 센서에 대해 DSP에 의해 모니터링되어야 할 것이 무엇인지를 제공한다. PLC는 각각의 새로운 프로세스 단계의 개시시에 센서 임계치(Li(L1, L2, L3, 등))에 대한 새로운 세트를 DSP로 전송한다. 본 실시예의 장점은 표에 저장된 임계치 값이 RF 전력 레벨에 따른 임계치 값을 단지 바이어싱하기 보다는, 각각의 프로세스 단계 동안 다른 동작 조건 또는 가스 화학작용의 차를 고려할 수 있다는 것이다.
그러나, 본 발명자는 RF 전력 세트 포인트 신호(36)의 값에 따른 아크 검출 임계치 값만으로도 신뢰성있는 아크 검출을 충족시킬 수 있다는 것을 발견했다. 이 방법은 각각의 시간에 PLC의 메모리에 저장된 파라미터를 주문화시킬(customizing) 필요가 없다는 장점이 있으며, 이는 플라즈마 챔버에서 상이한 제조 프로세스를 수행하는 것이 바람직하다. 따라서, 바람직한 실시예에서, DSP는 챔버 프로세스 제어기(34)로부터 RF 전력 세트 포인트 신호(36)를 수신하도록 접속되며 제어기는 그의 출력 전력을 제어하도록 RF 전력원(20)에 전송된다. RF 전력 세트 포인트 신호(36)는 프로세스의 현재 단계에서 의도된 RF 출력 전력을 DSP에 즉각적으로 표시된다.
본 실시예에서, 바람직하게 DSP는 각각의 샘플링 간격에서 RF 전력 세트 포인트 신호(36)의 현재 값을 수신하고 도 5에 도시된 것처럼, RF 전력 세트 포인트 신호에 따라, 각각의 아크 검출 임계치(Li)을 검출하는 단계(단계 100)를 반복한다. 도 5에 도시된 본 실시예의 알고리즘은 이전에 개시된 실시예(도 3 및 도 4)의 알고리즘과 상이하며, 단계(100)는 각각의 샘플링 간격동안 반복되는 단계 시퀀스내에 있어 단계(100)는 해당 임계치와 각각의 센서 측정치를 비교하는 단계(단계 108) 직전에 반복적으로 수행된다. 바람직한 실시예에서, 단계(100, 104, 108)는 마이크로초마다 반복된다.
간단하나 효과적인 수행에 있어, 멀티플라이어 상수(Ki)는 각각의 아크 검출 임계치(Li)와 관련된다. 임계치는 각각의 멀티플라이어 상수(Ki(K1, K2, K3, 등))와 RF 전력 세트 포인트, 즉, RF 전력 세트 포인트 신호(36)의 현재 값의 곱에 대해 각각의 아크 검출 임계치(Li(L1, L2, L3, 등)) 값을 설정함으로써 주기적으로 업데이 트된다(단계 100).
RF 전력 세트 포인트에서의 임의의 변화 이후 아크 검출 임계치(Li)가 신속하게 업데이트되도록 DSP를 이네이블 시키기 위해, 바람직하게 멀티플라이어 상수(Ki)는 느린 PLC 보다는 DSP의 메모리에 저장되어야 하며, 바람직하게 DSP는 임계치(Li)와 멀티플라이어 상수(Ki)의 곱셈을 수행한다.
멀티플라이어 상수(Ki)의 값은 실험적으로 검출될 수 있다. 예를 들어, S1 및 S2는 포워드 및 반사 RF 전력이며, 적절한 K1 과 K2의 값으로 K1=0.90 및 K2=0.03이다. 이는 포워드 RF 전력(S1)이 RF 전력 세트 포인트의 90% 이하로 떨어지거나 또는 반사 RF 전력(S2)이 RF 전력 세트 포인트의 3% 이상으로 증가하는 경우 아크가 검출된다는 것을 의미한다.
곱셈은 가산, 감산 및 비교보다 훨씬 많은 연산력을 요구하기 때문에, 아크 검출 알고리즘에서 곱셈 단계 방지는 덜 비싼 DSP 회로의 사용을 가능케한다. 결과적으로, 본 발명의 바람직한 실시예는 이전 문단에서 개시된 멀티플라이어 상수(Ki) 또는 임의의 다른 곱셈 단계를 사용하지 않는다. 대신, DSP가 표 검사를 수행함으로써 RF 전력 세트 포인트 신호(36)에 응답하여 아크 검출 임계치(Li)를 검출한다. 조사 표는 프로세스 제어기(34)가 플라즈마 챔버내에서 제품을 프로세싱한 이후 각각의 아크 검출 임계치(Li)에 대한 값을 각각의 전력 세트 포인트 범위에 할당하는 동안 지정할 것으로 예측되는 다양한 RF 전력 세트 포인트를 다수의 범위로 분할함으로써 정의된다. 표에서 각각의 행(row)은, 주어진 표의 행이 적용되는 범위를 한정하는 최소 및 최대 전력 세트 포인트에 대한 제1 및 제2 열(column)과, 각각의 아크 검출 임계치 값(Li)에 대한 추가적 열을 포함한다.
전체 조사 표, 즉, 각각의 RF 전력 세트 포인트의 범위에 대한 아크 검출 임계치는 바람직하게 DSP의 메모리에 저장된다. DSP는 RF 전력 세트 포인트 신호(36)의 현재 값을 판독하고, 각각 현재의 세트 포인트 미만 및 이상인 최소 및 최대 전력 세트 포인트 값을 갖는 표 행을 검출하고, 표 행의 나머지 열에서 특정된 값으로 각각이 아크 검출 임계치(Li)를 설정함으로써 도 5에 도시된 알고리즘의 단계(100)를 수행한다.
예를 들어, 표 1은 단지 단일의 센서 신호, 반사 RF 전력 신호(S2)를 사용하는 ADSC의 실시예에 대한 조사 표를 나타낸다. 표 2는 포워드 RF 전력 신호(S1)과 반사 RF 전력 신호(S2)의 2개의 센서 신호를 사용하는 ADSC의 선택적 실시예에 대한 조사표의 행의 서브세트를 나타낸다.
RF 전력 세트 포인트 범위(와트) 최소 최대 L2(와트)
0 2000 50
2001 4000 75
4001 6000 100
6001 8000 200
8001 10000 300
RF 전력 세트 포인트 범위(와트) 최소 최대 L1(와트) L2(와트)
1801 1900 1600 60
1901 2000 1700 60
2001 2100 1800 60
2101 2200 1900 60
2201 2300 2000 60
3901 4100 3500 120
4101 4300 3700 120
샘플링 간격마다 DSP를 수행하는 단계의 루프 내에 있는 단계(100)를 나타내는 것 이외에, 도 5는 하기에 개시되는 센서 신호로부터 값을 유도하는 특징(feature)과 관련된 단계(106), 및 하기 설명되는 히스테리시스 특징과 관련된 단계(102, 114, 140)를 나타내는 도 3 및 도 4와 또한 상이하다. 이러한 특징 각각은 도 5에 함께 포함될 수 있음에도 불구하고 다른 것을 포함하는지의 여부와 상관없이 포함될 수 있는 본 발명의 선택적 사항이다.
도 5는 샘프링 간격마다 업데이트되는(단계 100) 아크 검출 임계치(Li)를 나타내지만, 아크 검출 임계치는 다소 느린 속도로 업데이트될 수 있고, 이 경우, DSP 보다는 느린 PLC에 의해 단계(100)를 수행하는 것이 가능하다. 이러한 대안적인 실시예에서, PLC는 RF 전력 세트 포인트 신호(36)를 수신하고, 아크 검출 임계치(Li)의 값을 설정하고, 통신 버스(15)를 통해 PLC로 임계치 값을 전송한다. PLC는 DSP가 센서 신호를 샘플링하고 이들을 아크 검출 임계치와 비교하는 단계 수행시 동기화되는 샘플링 간격에 대해 비동기식으로 이들 단계를 수행할 수 있다.
5. 아크 검출 임계치에서의 히스테리시스
상기 개시된 아크 검출 알고리즘에 대한 추가적 선택 사항으로는 아킹 시작과 끝을 식별하기 위해 상이한 임계치를 설정함으로써, 아크 검출 임계치에 히스테리시스를 부가하는 것이 있다. 도 5는 히스테리시스 특성을 포함하는 ADSC에 의해 수행되는 알고리즘의 실시예를 나타낸다.
DSP가 아킹이 시작되는 것을 검출하고 PLC 도는 외부 디바이스로 아크 경보 신호를 전송하는 경우(단계 150), DSP는 히스테리시스 모드로 이네이블된다(단계 140). 바람직하게 DSP는 히스테리시스 모드가 이네이블되었는지 여부를 식별하기 위해 그의 메모리내에 2진 비트("플래그(flag)")를 설정 또는 해제시킨다.
히스테리시스 모드가 이네이블인 경우, DSP는 각각의 아크 검출 임계치(Li)로부터 해당 히스테리시스 오프셋(Hi)을 차감하여(단계 102), 각각의 시간에 대해 DSP는 아크 검출 임계치에 대해 현재 센서 신호를 비교한다(단계 108). 상기 차감은 도 5에 도시된 것처럼, 개별 단계이거나 또는 비교 동작(단계 108)의 일부일 수 있다.
각각의 히스테리시스 오프셋(Hi)은 그의 해당 임계치(Li)가 그의 해당 센서 신호(Si)의 정규 또는 "적합"값 보다 큰 경우 포지티브 개수이어야 하고 그의 해당 임계치(Li)가 그의 해당 센서 신호(Si)의 정규 또는 "적합" 값 미만인 경우 네거티브 개수이어야 한다. 따라서, 히스테리시스 오프셋의 효과는 DSP가 종료됨으로써 아킹 이벤트가 식별되기 이전에 그의 정규 또는 이상적인 값에 근접하게 복귀되도록(단계 110) 각각의 센서 신호를 요구한다는 것이다.
모든 비교 결과(Ri)(단계 108)가 네거티브이고 DSP가 아크 경보 신호를 제거(해제)하는(단계 110) 경우, 또한 DSP는 히스테리시스 오프셋이 아크 검출 임계치로부터 차감되도록(단계 102) 히스테리시스 모드로 디스에이블된다(단계 114).
히스테리시스 오프셋은 DSP의 프로그래밍에 포함되거나 또는 버스(18)를 통해 PLC로 챔버를 작동시키는 사람에 의해 전송될 수 있다. 보다 바람직하게, 아크 검출 임계치가 상기 개시된 것처럼 조사표에 저장되는 경우, 히스테리시스 오프셋은 동일한 표에 저장될 수 있다. 현재는 포워드 RF 전력과 반사 RF 전력 센서 신호에 각각 대응하는 아크 검출 임계치 모두에 대해 25 와트의 히스테리시스 값이 적합하다.
6. 프로세스 전이 동안 아크 검출 디스에이블링
본 발명자는 RF 전력이 먼저 턴온된 경우, 또는 RF 전력 세트 포인트가 보다 높은 또는 보다 낮은 레벨이 되는 경우, 센서 측정치(Si)는 아크가 발생하는 경우 이들 변화와 유사한 방식으로 일시적으로 변할 수 있다. 특히, RF 전력 설정 포인트가 증가하는 경우, 포워드 RF 전력(S1)은 RF 전력 세트 포인트(36)와 동일한 속도로 증가되는 것을 방해할 수 있다. RF 전력 세트 포인트가 증가되거나 또는 감소되는 경우, 챔버내 플라즈마에서의 변화 결과는 반사 RF 전력(S2)과 챔버 EMF 신호(S3) 모두에 일시적인 서지(surge)를 산출할 수 있다. 아크로서 잘못 식별되는 이러한 반응을 방지하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예는 RF 전력 세트 포인트에서의 신속한 변화의 이들 주기 동안 도 3-6의 아크 검출 알고리즘을 수행하는 것으로부터 ADSC를 디스에이블시킨다.
특히, RF 전력이 먼저 턴온되는 경우, ADSC는 예정된 초기 억제 기간 이후 까지 아크 검출 알고리즘의 수행을 시작하지 않으며 바람직하게 그의 최종값을 증가시키고 안정화시키기 위해 RF 전력에 대해 요구되는 시간을 초과한다. 마찬가지로, ADSC는 시간(t0, t3)에서 도 2a에 도시된 것처럼, RF 전력 세트 포인트 신호(36)가 보다 높은 또는 보다 낮은 값이 되는 경우 아크 검출 알고리즘 수행을 중단하거나, 또는 이와는 달리 신속히 변한다. 바람직하게 중단 기간은 적어도 70ms, 보다 바람직하게는 적어도 100ms이다.
바람직하게 DSP는 RF 전력 세트 포인트 신호(36)를 모니터하고 실질적으로 변화가 있을 경우를 검출하도록 프로그램된다. 이 경우, DSP는 DSP의 메모리내에 저장된 예정된 억제 기간에 대한 아크 검출 알고리즘의 억제를 시작해야 한다. 억제 기간 동안, DSP는 RF 세트 포인트의 새로운 값에 응답하여 아크 검출 임계치(Li)를 업데이트시킬 수 있다(도 3 또는 도 4의 단계(100)). 억제 기간이 종료되면, DSP는 단계(104)에서 아크 검출 알고리즘을 수행을 복귀해야 한다.
본 발명의 본 실시예에서, 아크 검출 알고리즘의 단계(102-152)는 RF 전력 세트 포인트가 실질적으로 변하는 경우 중단되기 때문에 각각의 억제 기간 동안을 제외하고, 아크 검출 임계치를 업데이트시키는 단계(단계 100)를 수행할 필요가 없다. 따라서, 본 발명은 도 5에 도시된 알고리즘의 실시예로서 샘플링 간격마다 단계(100)를 반복하게 할 필요가 없다.
7. 센서 신호로부터 값 유도
상기 개시된 것처럼 센서 신호(Si)를 직접 모니터링하는 것 이외에, 본 발명은 각각의 센서-유도 값이 하나 이상의 실제 센서 신호(Si)로부터(즉, 센서 신호(Si)에 따라) 유도되는, "센서-유도 값(sensor-derived values)"으로 간주되는 하나 이상의 값(Vi)을 모니터하는데 유용할 수 있다. 도 6은 센서 신호로부터 값을 유도하는 단계가 부가되도록(단계 106) 변형된 도 5의 아크 검출 알고리즘을 나타낸다. 비교 단계(단계 108)에서, 각각의 아크 검출 임계치(Li)는 도 5에서 처럼 센서 신호(Si) 대신에 해당 센서-유도값(Vi)과 비교된다.
유용한 센서-유도값의 예로는 (1) 멀티플라이 센서 신호의 합 또는 평균, (2) 반사 RF 전력(27)과 포워드 RF 전력(25) 사이의 비와 같은, 2개의 센서 신호들 사이의 비, 및 (3) 반사 RF 전력 신호(27)의 슬로프와 같은, 센서 신호중 하나의 슬로프 또는 시간 도함수가 있다.
또한, 임의의 센서-유도값(Vi)은 센서 신호(Si)중 하나와 단순히 같을 수 있어, 센서-유도값과 아크 검출 임계치의 비교 단계(도 6, 단계 108)는 선택적이라기 보다는, 아크 검출 임계치와 센서 신호를 비교하는 단계(도 3-5, 단계 108)의 일반화가된다. 결과적으로, 도 6의 알고리즘은 도 5 알고리즘을 포함하며 도 5 알고리즘의 일반화가 된다.
상기 개시된 아크 검출 알고리즘에서처럼, 정상적으로 주어진 센서-유도값(Vi)이 아킹 부재시 그의 해당 아크 검출 임계치(Li) 미만인 경우, 단계(108)에서의 비교 결과(Ri)는 센서-유도값(Vi)이 임계치(Li) 이상 또는 미만인지에 따라 포지티브 또는 네거티브로 간주된다. 반대로, 정상적으로 주어진 센서-유도값(Vi)이 아킹 부재시 임계치(Li) 보다 큰 경우, 비교 결과(Ri)는 센서-유도값(Vi)이 임계치(Li) 미만 또는 이상인지에 따라 포지티브 또는 네거티브로 간주된다.
본 발명자는 센서-유도값의 조합은 제 1 센서-유도값(V1)을 반사 RF 전력 신호(27)으로 정의하고 제 2 센서-유도값(V2)을 반사 RF 전력 신호의 슬로프로 정의하는 것으로 아킹 검출에 효과적임을 발견했다. 도 1의 실시예에서, DSP는 반사 RF 전력 신호의 샘플에 기초하여 반사 RF 전력 신호의 슬로프를 수학적으로 계산하도록 프로그램될 수 있다. 신호의 연속적인 샘플에 따라 신호의 슬로프를 계산하는 수학적 알고리즘은 공지되어 있다. 선택적으로, 바로 위에 개시된 도 8의 실시예는 반사 RF 전력 신호의 슬로프에 비례하는 신호를 산출하도록 아날로그 슬로프 검출 회로를 사용한다.
8. 길고 짧은 아킹 기간 식별
아킹에 의해 야기되는 손상도가 아킹 기간에 따라 증가하기 때문에, ADSC에 대해 짧은 아킹 기간과 긴 아킹 기간 사이를 식별하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유리 기판상에 평판 디스플레이를 제조하는 플라즈마 챔버에서, 10 마이크로초 이상의 아킹은 디스플레이의 트랜지스터를 손상시킬 위험을 갖게 되는 반면, 1초 이상의 긴 아킹은 유리 기판의 깨짐 위험을 갖게 된다. 로그(log)에서 10 마이크로초 아크의 발생빈도를 기록하는 것이 충분하지만, 0.1 초 기간의 아크는 가능한 깨진 기판이 다른 챔버 부품을 손상시키는 것을 방지하기 위해 플라즈마 챔버의 동작을 즉시 차단시키는 것을 요구한다.
도 7은 적어도 N2의 연속적인 샘플에 대해 임의의 아킹이 지속되는지 여부를 검출하기 위한 추가 단계들(160-164)를 포함하는 도 6의 아킹 검출 알고리즘의 변형을 나타내며, 여기서, N2는 최소 포지티브 결과 카운트 N 이상의 정수이며, 바람직하게는 적어도 10배 이상의 정수이다. 예를 들어, 샘플링 간격이 1 마이크로초이면, N2는 0.1초 이상의 기간의 아킹을 신호로 알리도록 105이어야 한다.
바람직하게 단계(160-164)는 DSP에 의해 수행되며, 그의 메모리내에 N2 값을 저장한다. 도 4-6의 알고리즘의 단계(112, 120, 130)에 의해 사용되는 동일한 카운트는 단계(1060)에서 N2와 비교된다. 카운트가 N2 이상인 경우, DSP는 지연된 아크가 발생되었다는 것을 바람직하게 버스(15)를 통해 PLC에 신호를 전송함으로써 신호로 알린다(단계 162). 다음 PLC는 플라즈마 챔버 차단과 같이 복구 작업(단계 164)을 개시할 수 있고, 짧은 기간의 아킹에 응답하여 취해진 복구 작업(단계 152)보다는 보다 엄격하다.
9. 아날로그 임계치 검출 회로
도 8은 도 1의 DSP(14)와 대체될 수 있는 아날로그 임계치 검출 회로를 나타낸다. 임계치 검출 회로는 종래의 아날로그 비교기 회로 또는 아크 검출 알고리즘에서 각각의 아크 검출 임계치(Li)와 비교되는 센서 신호(Si) 또는 센서-유도값(Vi) 각각에 대한 동작 증폭기(301-306)를 사용한다. 각각의 비교기 회로(301-306)에 대한 출력은 해당 비교 결과(R1-R6)가 된다(도 3-6의 임의의 아크 검출 알고리즘 단계(108)).
도 8에 도시된 임계치 검출 회로는 6개 각각의 아크 검출 임계치(L1-L6)와 6개의 센서-유도값을 비교하는 6개의 비교기 회로를 포함한다. 그러나, 도시된 회로는 임의의 개수의 센서-유도값 또는 센서 신호와의 비교를 수행하며, 이 경우, 각각의 아크 검출 임계치와 독립적으로 비교되는 센서-유도값과 센서 신호의 전체 개수와 동일한, 즉, 단계(108)에서 산출되는 개별 비교 결과(Ri)의 개수와 같은 비교기 회로의 개수를 포함한다.
임계치 검출 회로는 도 1 실시예에서 DSP(14)에 접속되는 센서 신호(Si) 각각을 수신하도록(단계 104) 접속된다. 도 8의 실시예에서 각각의 비교기 회로(301, 303, 305)에 의해 수신된 센서-유도값(V1, V3, V5) 3개는 앞서 개시된 실시예에서 센서 신호(S1, S2, S3), 즉, 포워드 RF 전력 신호(25), 반사 RF 전력 신호(27), 및 EMF 검출 신호(48)(단계 104)와 같다. 추가적으로 각각의 비교기 회로(302, 304, 306)에 의해 수신된 센서-유도값(V2, V4, V6)은 이들 신호 각각의 슬로프이다. 본 발명자는 센서 신호의 슬로프 크기에서의 증가가 아킹 발생빈도의 유용한 표시기가 된다는 것을 발견했다.
상기 슬로프는 각각의 슬로프 검출기 회로(321, 322, 323)의 입력에 각각의 센서 신호(25, 27, 48)를 접속함으로써 유도된다(단계 106). 각각의 슬로프 검출기의 출력은 각각의 비교기(302, 304, 406)의 입력에 접속된다. 슬로프 검출기는 저역 필터를 수반하는 차동 회로를 포함하는 상업적으로 이용가능한 회로이다.
각각의 비교기 회로(301-306)는 포지티브 입력 및 네거티브 입력을 갖는다. 각각의 비교기 회로의 하나의 입력은 원하는 센서 신호(Si) 또는 센서-유도값(Vi)에 비 m하는 전압 신호를 수신하도록 접속된다. 또다른 입력은 해당 아크 검출 임계치(Li)에 비례하는 전압 신호를 수신하도록 접속된다. 후자의 전압은 각각의 임계치 조절 회로(311-316)에 의해 형성된다.
각각의 임계치 조절 회로(311-316)는 도 9에 도시된 것처럼, 원하는 아크 검출 임계치(Li)를 설정하도록 수동으로 조절되는 포텐티오미터(60)에 접속된 고정 전압원일 수 있다. 바람직하게, 포텐티오미터는 디지털방식으로 제어가능한 포텐티오미터로서 작용하는 디지털 제어 레지스터 래더(ladder) 네트워크(60)로 교체될 수 있다. 래더 네트워크(60)의 디지털 제어 입력은 바람직하게 통신 버스(15)를 통해 PLC(12)에 접속되어 PLC가 각각의 임계치를 조절하게 한다(도 3-6에서 단계 100, 102).
정상적으로 아킹 부재시 해당 아크 검출 임계치 미만이며, 아킹에 응답하여 증가하는 센서 신호(Si) 또는 센서-유도값(Vi)은 그의 해당 비교기 회로의 포지티브 입력에 접속되어야 한다. 해당 임계치 조절 회로는 네거티브 입력에 접속되어야 한다. 예로는 반사 RF 전력 신호(Si) 및 그의 슬로프(V4), EMF 검출 신호(48) 및 그의 슬로프(V6)가 있다. 반대로, 정상적으로 아킹 부재시 해당 아크 검출 임계치 보다 크고 아킹에 응답하여 감소되는 센서 신호(Si) 또는 센서-유도값(Vi)은 해당 비교기 회로의 네거티브 입력에 접속된다. 해다당 임계치 회로는 포지티브 입력에 접속되어야 한다. 예로는 포워드 RF 전력 신호(25)(도 2b) 및 그의 슬로프(V2)가 있다.
도 8의 아날로그 임계치 검출 회로가 도 1의 DSP(14)로 대체되는 본 실시예는 도 3-6에 도시된 아크 검출 알고리즘의 상기 개시된 임의의 변형을 수행하는데 사용될 수 있다. 도 8의 아날로그 검출 회로는 상기 개시된 것처럼 아크 검출 알고리즘의 단계(104, 106, 108)를 수행하며, PLC(12)는 알고리즘의 다른 단계들을 수행하도록 프로그램된다. 아날로그 임계치 검출 회로는 샘플링 간격 대신 연속적인 비교를 수행하기 때문에, 흐름도 루프에 반복적으로 수행되는 것으로 도 3-6에 도시된 단계(102-140)는 아날로그 임계치 회로로 연속적으로 수행될 수 있다. 아날로그 임계치 검출 회로에 의해 형성된 비교 결과(Ri)가 PLC의 입력이 중단되도록 접속되는 경우, PLC는 샘플링 또는 폴링 간격이 경과된 이후에만 응답하기 포다는 포지티브 결과(Ri)에 즉시 응답할 수 있다(단계 120-152).
10. 아킹 억제
상기 개시된 것처럼 아크 검출 이외에, 바람직하게 ADSC(10)는 ADSC가 아크를 검출한 이후 아크 기간을 최소화시킴으로써, 아크를 억제하는 알고리즘을 수행하도록 프로그램된다. 간략히, 본 발명의 아크 억제 방법은 통상적으로 아킹을 억제(중단)시키고 RF 전력을 그 이전 레벨로 복귀시키는 짧은 시간 동안 RF 전력원(20)에 의해 플라즈마 챔버에 제공되는 RF 전력을 턴오프시키는 것이다.
도 1에 도시된 회로는 본 발명의 아크 억제 방법을 수행할 수 있다. RF 전력원(20)은 RF 전력원의 출력이 온인지 또는 오프인지를 검출하는 온 및 오프 상태를 가지는 2진 신호를 수신하는 "이네이블(enable)" 입력(23)을 포함한다. 이네이블 입력 신호(23)가 "온" 상태에 있는 경우, RF 전력원은 상기 개시된 것처럼 RF 전력 세트 포인트 입력(21)에 의해 지시된 전력 레벨을 출력한다. 이네이블 입력 신호(23)가 "오프" 상태에 있는 경우, RF 전력원은 RF 전력 세트 포인트 신호(21)와 상관없이 그의 출력(22)에 제로 전력을 제공한다.
ADSC(10), 바람직하게 DSP(14)는 RF 전력원의 이네이블 입력(23)에 접속되는 2진 RF 전력 이네이블 신호(70)를 형성한다. 정상적으로, DSP는 "온" 상태에서 RF 전력 이네이블 신호를 유지하여, RF 전력원은 RF 전력 레벨이 프로세스 제어기(34)로부터 RF 전력 세트 포인트 신호(36)에 의해 지정되었는지를 출력할 수 있다.
도 1의 회로에 의해 수행되는 아크 억제 알고리즘이 도 10 에 도시된다.
아크 억제 알고리즘은 이전에 개시된 아크 검출 알고리즘(도 3-6의 단계 100-150)이 아킹을 검출(단계 150)하지 않았다면 수행되지 않는다.
DSP에 의해 수행되는 아크 검출 알고리즘이 아킹이 발생했다는 것을 검출하는 경우(단계 150-152), DSP는 DSP의 메모리에 저장된 아크를 억제시키기 위한 시도의 횟수를 나타내는 카운터 "C"를 해제(제로로 리세팅)시킴으로써 아크 억제 알고리즘을 수행하기 시작한다. 이때, DSP는 또한 "오프" 상태로 RF 전력 이네이블 신호(70)를 변화시키며, RF 전력원(20)이 그의 전력 출력(22)을 제로로 감소시키게 명령한다(단계 201). 단계(200, 201)는 연속적으로 또는 어떤 순서로 수행될 수 있다.
DSP는 아크 억제 시간 주기(Ts)로서 간주되는 예정된 시간 주기동안 "오프" 상태에서 RF 전력 이네이블 신호(70)를 유지한다(단계 201). 바람직하게 시간 주기(Ts) 기간은 오리지널 RF 전력이 상기 시간 주기(Ts) 이후에 재저장되는 경우 아킹이 억제되어 - 즉, 아킹이 복구되지 않게 - 유지되는 상당한 가능성을 달성하기에 충분히 길다.
바람직한 실시예에서, 아크 억제 시간 주기(Ts)의 기본값(default value)은 2 밀리초이다. 보다 일반적으로, 바람직하게 시간 주기(Ts)는 20ms 이하이며, 보다 더 바람직하게는 5ms 이하이다.
감소된 전력 시간 주기(Ts)의 종료 이후에, DSP는 RF 전력 이네이블 신호(70)를 "온" 상태로 변화시켜(단계 202), 프로세스 제어기(34)로부터 RF 전력 세트 포인트 신호(36)에 의해 지정된 전력 레벨로 RF 전력원(20)의 출력(22)을 복귀시킨다, 즉, RF 출력 전력은 챔버에서 수행되는 프로세스의 현재 단계에 대해 정상 레벨로 복귀된다.
RF 전력이 재저장된 이후, DSP는 도 3-6의 아크 검출 알고리즘의 단계(104-108)를 수행함으로써 아킹이 억제되었는지를 테스트한다(단계 203). 단계(108)에서의 모든 비교가 네거티브 결과인 경우, 아크 억제는 성공적인 것을 간주된다(도 10에서 단계(203) 결과가 "모두 네거티브"). 따라서, DSP는 단계(150)에서 수행될 수 있는 임의의 아킹 경보 신호를 해제하고(단계 210), 도 10의 아크 억제 알고리즘 수행을 중단시키고 단계(100)에서 시작되는, 도 3-6의 아크 검출 알고리즘 수행을 복귀시킨다.
반대로, 단계(108)에서 임의의 비교 결과가 포지티브 결과인 경우, 아크 억제는 성공적이지 못한 것으로 간주되며(단계(203) 결과가 "하나 이상 포지티브"), 이는 아킹이 전혀 중단되지 않거나 또는 RF 전력이 그의 정상 레벨로 복귀되는 경우 아킹이 재발되었기 때문이다. 이런 경우, 상기 언급된 카운트 "C"에 의한 DSP 증가치가 그의 메모리에 저장되어(단계 204), 상기 카운트는 다수번 표시되며, 단계(201)는 카운트는 현재의 아킹을 억제시키는데 있어 성공적이지 못한 시도로 수행된다.
다음, DSP는 DSP의 메모리에 저장된 예정된 최대의 허용 개수(Ns)와 카운트 "C"를 비교한다. 아크를 억제시키는데 있어 성공적이지 못한 시도의 개수가 최대 허용 개수(Ns) 이하인 경우(단계(205) 결과가 "아니오"), DSP는 단계(201)로 시작되는 아크 억제 알고리즘을 반복하고, 단계(200)에서 카운트를 해제시키는 단계는 우회한다.
반대로, 아크를 억제시키는데 있어 성공적이지 못한 시도의 개수가 최대 허용 개수(Ns) 이상인 경우(단계(205)의 결과가 "예"), DSP는 통신 버스(15)를 통해 PLC에 아크 경보 신호를 전송하고(단계 206), PLC는 복구 작업을 취하도록 프로그램될 수 있다. 이러한 복구 작업의 예로는 "아킹 검출"이란 제목의 상기 섹션 2의 마지막 부분에 개시된 복구 작업 (2)-(4)가 있다.
개시된 알고리즘의 가능한 변형은 단계(205)에서 아크 억제 알고리즘을 반복하여 중단시키는 경우를 검출하기 위해 고정된 시도의 개수(Ns) 이외의 기준(criterion)을 사용하거나, 또는 이러한 임의의 기준을 생략하는 것이며 간단히 아킹이 소거될 때까지 무기한으로 아크 억제 알고리즘을 지속하는 것이다.
RF 전력원이 "이네이블" 입력(223)을 갖지 않는 경우, 아크 억제 알고리즘은 AND 게이트, 스위치, 또는 프로세스 제어기(34)의 RF 전력 세트 포인트 출력(36)과 RF 전력원(20)의 전력 세트 포인트 입력(21) 사이의 멀티플렉서(MUX)(40)를 삽입함으로써 수행될 수 있다.
도 11은 2개의 데이터 입력을 갖는 멀티플렉서(40)를 사용하는 실시예를 나타낸다. 제 1 데이터 입력은 프로세스 제어기(34)에 의해 형성된 RF 전력 세트 포인트 신호(36를 수신하도록 접속되며; 그의 값은 프로세스 제어기가 플라즈마 챔버(30)에서 수행되는 프로세스에서 현재 단계에서 요구되는 것을 검출하는 RF 전력을 나타낸다. 멀티플렉서의 제 2 데이터 입력은 제로의 세트 포인트 전력을 나타내는 고정된 전압(도 11에서는 제로 문자"0"로 도시됨)에 접속된다.
AND 게이트, 스위치, 또는 멀티플렉서(40)는 DSP(14)로부터 "RF 전력 이네이블" 2진 신호(70)를 수신하도록 접속된 제어 입력을 포함한다. RF 전력 이네이블 신호가 "온" 상태인 경우, AND 게이트, 스위치, 또는 멀티플렉서(40)는 RF 전력원(20)의 전력 세트 포인트 입력(21)에 RF 전력 세트 포인트 신호(36)를 접속한다. RF 전력 이네이블 신호가 "오프" 상태인 경우, AND 게이트, 스위치, 또는 멀티플렉서(40)는 전력 세트 포인트 입력(21)에 상기 언급된 제로 값을 결합시킨다.
도 2e는 DSP가 아크 억제 알고리즘을 수행하는 경우 시간 간격(t1-t2) 동안 정상 값과 제로 사이를 교번하는 전력 세트 포인트 입력(21)을 나타낸다. 또한 도 2e는 아킹이 없는 동안 시간 간격(t0-t1, t2-t3) 동안 높은 레벨, 및 시간 간격(t3-t4) 동안 프로세스 제어기(34)에 의해 표시되는 낮은 레벨의 전력 세트 포인트 입력(21)을 나타낸다.
도 11에 도시된 설계의 가능한 변형으로는 프로세스 제어기(34)에 의해 제공된 세트 포인트 신호(36)에 의해 지정된 세트 포인트 전력보다 실질적으로 낮지만 제로보다는 높은 레벨로 RF 전력을 감소시킴으로써 아킹을 억제시키는 것이다. 이는 감소된 전력 레벨을 나타내는 값을 갖는 전압원으로 멀티플렉서(40)의 제 2 입력에 접속된 제로 신호 "0"를 교체함으로써 수행될 수 있다.
도 12는 RF 전력원(20)의 세트 포인트 입력(21)에 접속된 RF 전력 세트 포인트 신호(72)를 발생시키도록 프로그램된 또다른 변형을 나타내며, 프로세스 제어기(34)와 RF 전력원(20) 사이의 접속 및 멀티플렉서(40)에 대한 조건이 소거된다. 도 12의 실시예에서, DSP는 DSP가 RF 전력 이네이블 신호(23)를 도 1 및 11 실시예에서의 "이네이블" 값으로 설정하는 경우의 시간 동안 프로세스 제어기로부터 DSP에 의해 수신된 전력 세트 포인트 신호(36)와 동일한 값으로 전력 세트 포인트 신호(72)를 설정하도록 프로그램된다. 반대로, DSP가 RF 전력 이네이블 신호(23)를 도 1 및 11 실시예에서의 "디스에이블" 값으로 설정되는 기간 동안, 도 12의 실시예에서 DSP는 전력 세트 포인트 신호(72)가 앞서 개시된 것처럼 아킹을 억제시키기 위해 제로 또는 감소된 레벨로 설정되도록 프로그램된다.
본 발명에 따라, 전력을 공급하는 전력원 장치에 대해 전기적 로드의 비정상적인 변화를 신속히 검출 또는 억제시킬 수 있다.

Claims (59)

  1. 각각의 센서가 로드의 전자기 상태 또는 전력에 응답하는 센서 신호를 발생시키는 하나 이상의 센서들에 응답하여, 전력원으로부터 전력이 공급되는 전기적 로드에서의 비정상 변화를 검출하는 전기 회로로서, 상기 전기 회로는:
    각각의 센서 신호를 수신하고 하나 이상의 센서-유도 신호들을 발생시키는 센서 신호 수신 회로 - 상기 센서-유도 신호 각각은 하나 이상의 센서 신호의 함수임 - ;
    상기 센서-유도 신호들을 수신하고 각각의 센서-유도 신호에 대해 해당 비교 결과를 발생시키는 비교기 회로 - 상기 각각의 비교 결과는 참 또는 거짓일 수 있는 값을 가지며, 상기 비교기는 상기 해당 센서-유도 신호가 그 센서-유도 신호와 관련된 임계치보다 큰지 또는 그 미만인지에 따라 각각의 비교 결과의 값을 결정함 - ; 및
    임의의 상기 비교 결과가 참인 경우, 상기 전기적 로드에서의 비정상 변화를 나타내는 경보를 시그널링하는 경보 회로
    를 포함하는, 전기 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드에서 전기적 아킹이 없을 때는, 각각의 센서-유도 신호가 통상적으로 그와 관련된 임계치와 교차하지 않도록, 상기 임계치가 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 로드에서 전기적 아킹이 발생하는 경우, 각각의 센서-유도 신호가 그와 관련된 임계치와 교차하도록, 상기 임계치가 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 임계치는, (a) 아킹이 없을 때 해당 센서-유도 신호가 통상적으로 가지는 값의 범위와 (b) 아킹이 발생하는 경우 해당 센서-유도 신호가 통상적으로 가지는 값의 범위와의 사이의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  5. 각각의 센서가 로드의 전자기 상태 또는 전력에 응답하는 센서 신호를 발생시키는 하나 이상의 센서들에 응답하여, 전력원으로부터 전력이 공급되는 전기적 로드에서의 비정상 변화를 검출하는 전기 회로로서, 상기 전기 회로는:
    센서 신호를 수신하고 각각의 센서 신호에 대해서 하나 이상의 센서-유도 신호들을 발생시키는 센서 신호 수신 회로 - 상기 센서-유도 신호 각각은 하나 이상의 센서 신호의 함수임 - ;
    상기 센서-유도 신호들을 수신하고 각각의 센서-유도 신호에 대해 해당 비교 결과를 발생시키는 비교기 회로 - 상기 각각의 비교 결과는 참 또는 거짓일 수 있는 값을 가지며, 상기 비교기는 상기 해당 센서-유도 신호가 그 센서-유도 신호와 관련된 임계치보다 큰지 또는 그 미만인지에 따라 각각의 비교 결과의 값을 결정함 - ; 및
    임의의 상기 비교 결과가 참인 경우, 상기 전기적 로드에서의 비정상 변화를 나타내는 경보를 시그널링하는 경보 회로
    를 포함하는, 전기 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서-유도 신호중 하나는 상기 센서 신호중 하나의 변화 비율인 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 로드는 플라즈마 챔버이고, 상기 센서 신호중 하나는 상기 플라즈마 챔버로부터의 방사선에 응답하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 로드는 플라즈마 챔버이고, 상기 센서 신호중 하나는 상기 플라즈마 챔버내의 전자기장에 응답하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 신호중 하나는 상기 전력원과 상기 로드 사이의 반사 RF 전력에 응답하며, 상기 경보 회로는 상기 반사 RF 전력이 그와 관련된 임계치를 초과하는 경우 경보를 시그널링하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 신호중 하나는 상기 전력원과 상기 로드 사이의 반사 RF 전력에 응답하며, 상기 경보 회로는 상기 RF 전력의 변화 비율이 그와 관련된 임계치를 초과하는 경우 경보를 시그널링하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력원은 상기 전력원에 의해 공급된 전력이 전력 세트 포인트 신호에 응답하는 레벨을 갖도록 전력 세트 포인트 신호에 의해 제어되며, 상기 비교기 회로는 상기 전력 세트 포인트 신호에 응답하여 적어도 하나의 임계치를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  12. 제 11 항에 있어서.
    상기 비교기 회로는, 적어도 하나의 임계치를 상기 전력 세트 포인트 신호에 비례하도록 조절하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  13. 제 11 항에 있어서,
    전력 세트 포인트 값의 다수의 범위를 한정하며 상기 임계치중 적어도 하나를 개별 값 각각의 범위와 관련시키는 표가 저장된 메모리 회로를 더 포함하며,
    상기 비교기 회로는 전력 세트 포인트 신호의 현재값을 포함하는 전력 세트 포인트 값의 범위와 관련된 표에 저장된 값으로 하나 이상의 임계치 개별 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  14. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 센서-유도 신호는 상기 로드에서의 비정상 변화 부재시 정상 범위의 값에 의해 특징화되며, 전기적 로드에서의 비정상 변화를 나타내는 경보를 시그널링하는 경보 회로에 응답하여 상기 비교기 회로는 임계치 중 적어도 하나를 임계치와 관련된 센서-유도 신호의 정상 범위 값에 근접한 값으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 비교기 회로는, 상기 전기적 로드에서의 비정상 변화를 나타내는 상기 경보에 응답하여 임계치중 적어도 하나를 변화시킨 후, 관련된 임계치와 앞서 교차한 모든 센서가 그와 관련된 임계치의 오리지널 측으로 다시 교차되는 시기를 검출한 다음, 상기 비교기 회로가 상기 전기적 로드에서의 비정상 변화를 나타내는 상기 경보에 응답하여 변화시켰던 상기 임계치 모두를 이들의 오리지널 값으로 복구하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교기 회로 및 상기 경보 회로는 프로그램가능 컴퓨터이고, 상기 센서-유도 신호는 상기 컴퓨터의 메모리에 저장되는 값인 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  17. 전력원으로부터 전력이 공급되는 플라즈마 챔버에서 전기적 아킹이 발생하는지를 검출하는 전기 회로로서,
    각각의 센서가 상기 플라즈마 챔버의 전자기 상태 또는 상기 전력에 응답하는 센서 신호를 발생시키는 하나 이상의 센서;
    상기 센서 신호 각각을 수신하고 하나 이상의 센서-유도 신호를 발생시키는 센서 신호 수신 회로 - 상기 센서-유도 신호 각각은 하나 이상의 센서 신호의 함수임 - ;
    상기 센서-유도 신호를 수신하며 각각의 센서-유도 신호에 대해 해당 비교 결과를 발생시키는 비교기 회로 - 상기 각각의 비교 결과는 참 또는 거짓일 수 있는 값을 가지며, 상기 비교기는 상기 해당 센서-유도 신호가 센서-유도 신호와 관련된 임계치보다 큰지 또는 그 미만인지에 따라 각각의 비교 결과 값을 결정함 - ; 및
    임의의 상기 비교 결과가 참인 경우 상기 플라즈마 챔버에서의 전기적 아킹을 나타내는 경보를 시그널링하는 경보 회로,
    를 포함하는 전기 회로.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버에서 전기적 아킹이 없을 때는, 각각의 센서-유도 신호가 통상적으로 그와 관련된 임계치와 교차하지 않도록, 상기 임계치가 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버에서 전기적 아킹이 발생하는 경우, 각각의 센서-유도 신호가 그와 관련된 임계치와 교차하도록, 상기 임계치가 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 임계치는, (a) 아킹이 없을 때 해당 센서-유도 신호가 통상적으로 가지는 값의 범위와 (b) 아킹이 발생하는 경우 해당 센서-유도 신호가 통상적으로 가지는 값의 범위와의 사이의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  21. 전력원으로부터 전력이 공급되는 플라즈마 챔버에서 전기적 아킹이 발생하는지를 검출하는 전기 회로로서,
    각각의 센서가 상기 플라즈마 챔버의 전자기 상태 또는 상기 전력에 응답하는 센서 신호를 발생시키는 하나 이상의 센서;
    상기 센서 신호를 수신하며 각각의 센서 신호에 대해 해당 비교 결과를 발생시키는 비교기 회로 - 상기 각각의 비교 결과는 참 또는 거짓일 수 있는 값을 가지며, 상기 비교기는 해당 센서 신호가 이 센서 신호와 관련된 임계치보다 큰지 또는 그 미만인지에 따라 각각의 비교 결과 값을 결정함 - ; 및
    임의의 상기 비교 결과가 참인 경우 상기 플라즈마 챔버에서의 전기적 아킹을 나타내는 경보를 시그널링하는 경보 회로,
    를 포함하는 전기 회로.
  22. 전력원으로부터 전력이 공급되는 플라즈마 챔버에서 전기적 아킹이 발생하는지를 검출하는 전기 회로로서,
    각각의 센서가 상기 플라즈마 챔버의 전자기 상태 또는 상기 전력에 응답하는 센서 신호를 발생시키는 하나 이상의 센서;
    상기 제2 신호를 수신하며 참 또는 거짓일 수 있는 값을 갖는 비교 결과를 발생시키는 비교기 회로 - 상기 비교기 회로는 상기 제2 신호가 임계치보다 큰지 또는 그 미만인지에 따라 비교 결과 값을 결정함 - ; 및
    임의의 상기 비교 결과가 참인 경우 상기 플라즈마 챔버에서의 전기적 아킹을 나타내는 경보를 시그널링하는 경보 회로,
    를 포함하는 전기 회로.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 센서 신호중 하나는 상기 플라즈마 챔버로부터의 방사선에 응답하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 센서 신호중 하나는 상기 플라즈마 챔버내의 전자기장에 응답하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  25. 제 17 항에 있어서,
    상기 전력원은 플라즈마 챔버에 RF 전력을 공급하고, 상기 센서 신호중 하나는 상기 전력원과 상기 플라즈마 챔버 사이의 반사 RF 전력에 응답하며, 상기 경보 회로는 상기 반사 RF 전력이 그와 관련된 임계치를 초과하는 경우 경보를 시그널링하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  26. 제 17 항에 있어서,
    상기 전력원은 플라즈마 챔버에 RF 전력을 공급하고, 상기 센서 신호중 하나는 상기 전력원과 상기 플라즈마 챔버 사이의 반사 RF 전력에 응답하며, 상기 경보 회로는 상기 반사 RF 전력의 변화 비율이 그와 관련된 임계치를 초과하는 경우 경보를 시그널링하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  27. 제 17 항에 있어서,
    상기 전력원은 전력 세트 포인트 신호에 의해 제어되어, 상기 전력원에 의해 공급되는 전력은 상기 전력 세트 포인트 신호에 응답하는 레벨을 가지며, 상기 비교기 회로는 상기 전력 세트 포인트 신호에 응답하는 임계치중 적어도 하나를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 비교기 회로는 적어도 하나의 임계치를 상기 전력 세트 포인트 신호에 비례하도록 조절하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  29. 제 27 항에 있어서,
    전력 세트 포인트 값의 다수의 범위를 한정하고 하나 이상의 상기 임계치를 개별 값 각각의 범위와 관련시키는 표가 저장된 메모리 회로를 더 포함하며,
    상기 비교기 회로는 하나 이상의 임계치의 개별 값을 전력 세트 포인트 신호의 현재 값을 포함하는 전력 세트 포인트 값의 범위와 관련된 표에 저장된 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  30. 제 17 항에 있어서,
    상기 센서-유도 신호 각각은 플라즈마 챔버에서의 전기적 아킹 부재시 정상 범위의 값에 의해 특징화되며,
    플라즈마 챔버에서 전기적 아킹을 나타내는 경보를 시그널링하는 경보 회로에 응답하여 상기 비교기 회로는 적어도 하나의 임계치를 상기 임계치와 관련된 센서-유도 신호의 정상 범위 값에 근접한 값으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 비교기 회로는, 플라즈마 챔버에서의 전기적 아킹을 나타내는 상기 경보에 응답하여 적어도 하나의 임계치를 변화시킨 후, 관련된 임계치와 앞서 교차한 모든 센서가 그와 관련된 임계치의 오리지널 측으로 다시 교차되는 시기를 검출한 다음, 상기 비교기 회로가 상기 플라즈마 챔버에서의 전기적 아킹을 나타내는 상기 경보에 응답하여 변화시켰던 상기 임계치 모두를 이들의 오리지널 값으로 복구하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  32. 제 17 항에 있어서,
    상기 비교기 회로 및 상기 경보 회로는 프로그램가능한 컴퓨터이고, 상기 센서-유도 신호는 상기 컴퓨터의 메모리에 저장된 값인 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  33. 전력원으로부터 전력이 공급되는 전기적 로드에서 전기적 아킹을 억제시키는 전기 회로로서,
    전기적 로드에 전력을 공급하는 전력원 - 상기 전력원은 상기 전력원에 의해 공급된 전력을 제어하는 제어 입력을 가짐 - ;
    전기적 아킹이 전기적 로드에서 발생하는지를 나타내는 값을 가진 신호를 출력하는 아크 검출 회로 ;및
    상기 아크 검출 회로의 출력 신호를 수신하고 상기 전력원의 제어 입력에 제어 신호를 전송하도록 접속된 제어 회로를 포함하며,
    상기 아크 검출 회로가 전기적 로드에서 전기적 아킹이 발생되는 것을 나타내는 신호를 출력한 이후, 상기 제어 회로는 상기 전력원이 제 1 시간 주기 동안 상기 전력 레벨을 감소시키도록 명령하는 제 1 값으로 제어 신호를 설정한 다음, 상기 제 1 시간 주기 이후 상기 전력원이 상기 제 1 시간 주기 이전의 레벨로 상기 전력을 복귀시키도록 명령하는 제 2 값으로 제어 신호를 설정하는, 전기 회로.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제어 회로가 상기 제 2 값으로 제어 신호를 설정한 이후, 상기 아크 검출 회로가 상기 전기적 로드에서 전기적 아킹이 발생했다는 것을 나타내는 신호를 다시 출력하는 경우, 상기 제어 회로는 제 2 시간 주기 동안 상기 전력원이 상기 전력 레벨을 감소시키도록 명령하는 상기 제 1 값으로 제어 신호를 설정한 다음, 상기 제 2 시간 주기 이후 상기 전력원이 상기 제 2 시간 주기 이전의 레벨로 상기 전력을 복귀시키도록 명령하는 상기 제 2 값으로 상기 제어 신호를 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 제 1 값으로 상기 제어 신호를 설정하는 회수를 카운트하며, 상기 카운트가 예정된 최대 값보다 크거나 같아 진 후, 상기 제어 회로는 이후에는 상기 제어 신호를 상기 제 2 값으로 설정하지 않는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  36. 제 33 항에 있어서,
    상기 전기적 로드는 플라즈마 챔버인 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  37. 제 33 항에 있어서, 상기 아크 검출 회로는,
    각각 전기적 로드의 전자기 조건 또는 상기 전력에 응답하는 센서 신호를 발생시키는 하나 이상의 센서 ;
    각각의 센서 신호를 수신하고 하나 이상의 센서-유도 신호를 발생시키는 센서 신호 수신 회로 - 각각의 상기 센서-유도 신호는 하나 이상의 센서 신호의 함수임 - ;
    상기 센서-유도 신호를 수신하고 각각의 센서-유도 신호에 대해 해당 비교 결과를 발생시키는 비교기 회로 - 상기 비교 결과 각각은 참 또는 거짓일 수 있는 값을 가지며, 상기 비교기는 상기 해당 센서-유도 신호가 센서-유도 신호와 관련된 임계치 보다 큰지 또는 그 미만인지에 따라 각각의 비교 결과의 값을 결정함 -
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  38. 제 33 항에 있어서,
    상기 아크 검출 회로 및 상기 제어 회로중 적어도 하나는 프로그램가능한 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 전기 회로.
  39. 전력원으로부터 전력이 공급되는 전기적 로드에서의 비정상 변화를 검출하는 방법으로서,
    전력원으로부터 전력을 공급하는 단계;
    상기 전력을 전기적 로드와 결합시키는 단계;
    하나 이상의 센서 신호를 발생시키는 단계 - 상기 센서 신호 각각은 상기 로드의 전자계 조건 또는 전력에 응답함 - ;
    하나 이상의 센서-유도값을 설정하는 단계 - 상기 센서-유도값 각각은 하나 이상의 센서 신호의 함수임 - ;
    각각이 상기 센서-유도값중 하나와 관련되도록 하나 이상의 임계치를 설정하는 단계;
    각각의 센서-유도값을 그와 관련된 임계치와 비교하는 단계; 및
    상기 센서-유도값중 적어도 하나가 그와 관련된 임계치와 교차하는 경우 경보를 시그널링하는 단계
    를 포함하는 검출 방법.
  40. 청구항 40은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 39 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 임계치를 설정하는 단계는, 상기 로드에서 전기적 아킹이 없을 때는, 각각의 센서-유도값 통상적으로 그와 관련된 임계치와 교차하지 않도록 상기 임계치를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  41. 청구항 41은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 40 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 임계치를 설정하는 단계는, 상기 로드에서 전기적 아킹이 발생하는 경우, 각각의 센서-유도값이 그와 관련된 임계치와 교차하도록 상기 임계치를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  42. 청구항 42은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 39 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 임계치를 설정하는 단계는, 임계치를 (a) 아킹이 없을 때 해당 센서-유도값이 통상적으로 가지는 값의 범위와 (b) 아킹이 발생하는 경우 해당 센서-유도값이 통상적으로 가지는 값의 범위와의 사이의 값으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  43. 청구항 43은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    전력원으로부터 전력이 공급되는 전기적 로드에서의 비정상 변화를 검출하는 방법으로서,
    전력원으로부터 전력을 공급하는 단계;
    상기 전력을 전기적 로드와 결합시키는 단계;
    하나 이상의 센서 신호를 발생시키는 단계 - 상기 센서 신호 각각은 상기 로드의 전자기 조건 또는 전력에 응답함 - ;
    각각의 임계치가 상기 센서 신호 중 하나와 관련되도록 하나 이상의 임계치를 설정하는 단계;
    각각의 센서 신호를 그와 관련된 임계치와 비교하는 단계; 및
    상기 센서 신호 중 적어도 하나가 그와 관련된 임계치와 교차하는 경우 경보를 시그널링하는 단계
    를 포함하는 검출 방법.
  44. 전력원으로부터 전력이 공급되는 전기적 로드에서의 비정상 변화를 검출하는 방법으로서,
    전력원으로부터 전력을 공급하는 단계;
    상기 전력을 전기적 로드와 결합시키는 단계;
    하나 이상의 센서 신호를 발생시키는 단계 - 상기 센서 신호 각각은 상기 로드의 전자기 조건 또는 전력에 응답함 - ;
    센서 신호 중 하나의 변화의 비율을 임계치와 비교하는 단계; 및
    상기 변화 비율이 상기 임계치와 교차하는 경우 경보를 시그널링하는 단계
    를 포함하는 검출 방법.
  45. 청구항 45은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 39 항에 있어서,
    상기 전기적 로드는 플라즈마 챔버이고, 상기 센서 신호중 하나는 상기 플라즈마 챔버로부터의 방사선에 응답하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  46. 청구항 46은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 39 항에 있어서,
    상기 전기적 로드는 플라즈마 챔버이고, 상기 센서 신호중 하나는 상기 플라즈마 챔버내의 전자기장에 응답하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  47. 청구항 47은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 39 항에 있어서,
    상기 전력원은 상기 로드에 RF 전력을 공급하고, 상기 센서 신호중 하나는 상기 전력원과 상기 로드 사이의 반사 RF 전력에 응답하고, 상기 시그널링하는 단계는 상기 반사 RF 전력이 그의 관련된 임계치를 초과하는 경우 경보를 시그널링하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  48. 청구항 48은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 39 항에 있어서,
    상기 전력원은 상기 로드에 RF 전력을 공급하고, 상기 센서 신호중 하나는 상기 전력원과 상기 로드 사이의 반사 RF 전력에 응답하고, 상기 시그널링하는 단계는 상기 반사 RF 전력의 변화 비율이 그와 관련된 임계치를 초과하는 경우 경보를 시그널링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  49. 청구항 49은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 39 항에 있어서,
    전력 세트 포인트 신호를 발생시키는 단계; 및
    상기 전력원에 의해 공급된 전력이 상기 전력 세트 포인트 신호에 응답하는 레벨을 갖도록 전력원을 제어하는 단계를 더 포함하며,
    동시적으로 전력을 공급하는 단계, 하나 이상의 임계치를 설정하는 단계는,
    상기 전력 세트 포인트 신호를 모니터링하고 상기 전력 세트 포인트 신호에 응답하여 임계치중 적어도 하나를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  50. 청구항 50은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 49 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 임계치를 설정하는 단계는 전력 세트 포인트 신호에 비례하는 임계치중 적어도 하나를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  51. 청구항 51은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 49 항에 있어서,
    전력 세트 포인트 값에 대한 다수의 범위를 한정하고 하나 이상의 상기 임계치에 대한 개별 값 각각의 범위와 관련된 표를 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하고,
    하나 이상의 상기 임계치를 설정하는 단계는,
    전력 세트 포인트 신호의 현재 값을 검출하는 단계; 및
    하나 이상의 임계치의 개별 값을 전력 세트 포인트 신호의 현재 값을 포함하는 전력 세트 포인트 값의 범위와 관련된 표에 저장된 값으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  52. 청구항 52은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 39 항에 있어서,
    상기 센서-유도 값 각각은 로드에서의 비정상 변화의 부재시 정상 범위의 값에 의해 특징화되고, 경보를 시그널링하는 단계는 임계치와 관련된 센서-유도값의 정상 범위 값에 근접한 값으로 상기 임계치중 적어도 하나를 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  53. 청구항 53은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 52 항에 있어서, 상기 정상 범위에 근접한 값으로 상기 임계치중 적어도 하나를 변화시키는 단계 이후에:
    관련된 임계치와 미리 교차한 모든 센서가 그와 관련된 임계치의 오리지널 측면으로 다시 교차될 때까지 비교 단계를 수행하는 단계; 및
    다음 상기 정상 범위에 근접한 값으로 임계치중 적어도 하나를 변화시키는 단계에서 변화된 모든 임계치를 이들의 오리지널 값으로 복구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  54. 전력원으로부터 전력이 공급되는 전기적 로드에서의 전기적 아킹을 억제시키는 방법으로서,
    예정된 시간 주기 동안 전력원에 의해 로드에 제공되는 전력을 감소시키는 단계;
    상기 전력을 상기 감소시키는 단계 이전의 값으로 복구하는 단계;
    전기적 로드에서 전기적 아킹이 발생하였는지를 검출하는 단계; 및
    상기 검출 단계가 상기 아킹이 발생되었다고 검출하면, 상기 감소시키는 단계와 복구하는 단계를 반복하는, 전기적 아킹 억제 방법.
  55. 청구항 55은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 54 항에 있어서,
    상기 검출 단계가 상기 아킹이 발생되었다고 검출되지 않을 때까지, 상기 감소시키는 단계, 복구 단계 및 검출 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징을 하는 전기적 아킹 억제 방법.
  56. 청구항 56은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 54 항에 있어서,
    상기 전력을 감소시키는 단계 이전에, 메모리에 저장된 카운트를 제로로 재설정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 검출 단계와 상기 반복하는 단계 사이에,
    카운트를 증가시키는 단계;
    상기 카운트를 예정된 최대 값과 비교하는 단계; 및
    상기 카운트가 상기 최대 값보다 크거나 또는 상기 최대값과 같은 경우, 상기 반복하는 단계를 수행하기 이전에 상기 방법 수행을 중지시키는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기적 아킹 억제 방법.
  57. 청구항 57은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 56 항에 있어서, 상기 비교하는 단계는 상기 증가시키는 단계 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 전기적 아킹 억제 방법.
  58. 청구항 58은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
  59. 청구항 59은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 57 항에 있어서, 상기 검출하는 단계는,
    하나 이상의 센서 신호를 발생시키는 단계 - 상기 센서 신호 각각은 로드의 전자기 조건 또는 상기 전력에 응답함 - ;
    하나 이상의 센서-유도값을 설정하는 단계 - 상기 센서-유도값 각각은 하나 이상의 센서 신호의 함수임 - ;
    각각이 상기 센서-유도값중 하나와 관련되도록 하나 이상의 임계치를 설정하는 단계 ;
    상기 센서-유도값 각각을 그와 관련된 임계치와 비교하는 단계; 및
    상기 센서-유도값중 적어도 하나와 그와 관련된 임계치가 교차하는 경우 아킹이 발생되었다는 것을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 아킹 억제 방법.
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