KR20070029690A - 아크 방전 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 공정에 있어서 아크 방전을 검출하는 아크 방전 검출 장치에 관한 것으로, 신호와 기준값을 공급받는 비교기(4)를 포함하고, 상기 기준값은 극단값 기록 장치(5)에 의해 주어진 시간 주기 내에 결정된 신호의 극단값으로부터 설정 장치(6)에 의해 생성되고, 상기 비교기(4)는 기준값과 신호의 순시값의 비교가 아크 방전이 발생하였음을 나타낼 때 아크 방전 인식 신호의 상태를 변화한다.

Description

아크 방전 검출 장치 {ARC DISCHARGE DETECTION DEVICE}

본 발명은 플라즈마 공정에 있어서 아크 방전을 검출하는 아크 방전 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 신호의 순시값(instantaneous value)이 미리 결정된 시간 주기 내의 신호로부터 결정된 값과 비교된다.

플라즈마 공정은, 예를 들어 플라즈마 처리 및 코팅 장치에서 사용된다. 아킹(Arcing)은 DC 스퍼터링 시스템에서 종종 발생하고, 여기서 전류는 플라즈마의 전기 전도 채널을 통해 얻어진다. 이러한 아킹은 특히, 소위 기판의 반응성 코팅(reactive coating) 동안에 매우 자주 발생한다. 그 이유는 기판 뿐만 아니라, 예를 들어 공정 챔버의 내벽 또는 개구부와 같은 스퍼터링 시스템의 일부가, 전기적으로 비-전도 재료이거나, 혹은 열악한 전도성 재료로 코팅되어, 절연파괴 전압까지 대전되기 때문이다. 아크가 발생한 후에는 스퍼터링 시스템에 심각한 손상을 주지 않도록, 전류 공급을 단절하거나, 전류를 일시적으로 차단하거나, 또는 플라즈마 챔버에서 전압을 단락하거나 정류한다. 이러한 방법을 도입하기 위하여, 아크 방전 검출(아크 검출) 장치 및 아크 방전(아크) 제거 장치가 종종 플라즈마 전류 공급의 일부를 구성한다.

따라서 아크의 신뢰성있는 검출은 중요하다. 플라즈마 전류 공급 출력에서 전압 강하 또는 전류 증가는 아크의 표시이다. 일반적으로, 플라즈마 전류 공급 출력에서 측정된 전압으로 임계값(threshold value)을 미리 수동 설정한다. 전압이 상기 임계값 아래로 떨어질 때, 아크가 검출된다. 일반적인 또다른 방법으로는, 플라즈마 전류 공급 출력에서 측정된 전류로 임계값을 미리 수동 설정한다. 이 임계값을 초과하였을 때, 아크가 검출된다.

독일 특허 출원 제4127504A1호는 아크를 억제하는 회로 장치에 대해 기술하고 있다. 여기서, 플라즈마 경로 전압의 순시값이 미리 결정된 시간 주기에 걸쳐 검출된 평균 플라즈마 전압에 대응하는 전압값과 비교된다. 상기 순시값과 상기 검출된 평균값 간의 차이가 미리 결정된 값을 초과하면, 아크가 검출되고 플라즈마 챔버로 전류 공급이 차단된다.

그에 따라 아크가 검출되는 상기 미리 결정된 값은 출력 전압의 잔류 리플(residual ripple)이 아크로 잘못 판단되는 것을 방지할 수 있을 정도로 충분히 커야한다. 플라즈마 공정은 종종 광범위한 출력 전압 범위를 포함하여야 한다. 잔류 리플은 출력 전압에 따라 좌우될 수 있다. 이 때 아크가 검출되는 상기 미리 결정된 값은, 최대 잔류 리플에서도 이 값에 도달되지 않아 잘못된 아크 메시지가 발생하지 않도록 충분히 커야 한다.

전류 공급 상태로 스위치가 전환되면, 초기에 플라즈마는 점화되지 않는다. 압력 및 결합 구조과 같은 공정 변수에 따른 전압에서 플라즈마가 점화되고 부하 저항(load resistance)은 매우 큰 값으로부터 작은 값으로 변화한다. 이는 독일 특허 출원 제4127504A1호의 회로 장치에서는, 아크로 잘못 판단될 수 있는 전압 강하 를 야기한다. 또한 이 경우, 아크의 잘못된 검출을 방지하기 위해 아크의 발생과 관련된 값은 충분히 커야 한다. 다른 방도로, 아크의 잘못된 검출을 방지하기 위해 평균값이 형성되는 주기인 상기 미리 결정된 시간 주기가 변화될 수 있다.

이러한 이유로, 아크의 신뢰성있는 검출을 보장하기 위해 실제로 조정되어야 하는 변수는 다른 변수에 따라 좌우되며 최적으로 선택될 수 없다.

본 발명의 목적은 플라즈마 공정에 있어서 아크 방전을 신뢰성있게 검출하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 미리 결정된 시간 주기 내에서 신호의 극단값(extreme value)이 결정되고, 비교에서 순시값(instantaneous value) 또는 이에 비례하는 값이 미리 결정된 값(predetermined value)까지 상기 극단값을 초과함을 보여주거나, 혹은 순시값 또는 이에 비례하는 값이 미리 결정할 수 있는 편차(predeterminable deviation)로부터 결정될 수 있는 기준값(reference value)에 도달할 때, 아크 방전이 검출되는 것을 특징으로 한다. 이는 이러한 사건의 발생을 아크 방전의 발생으로 해석하는 것을 의미한다. 결정된 극단값이 최소값 또는 최대값인지는 아크 검출에 사용되는 신호에 따라 좌우된다. 신호로서, 플라즈마 공정에 직류를 공급하는, 예를 들어 DC 전원의 출력 전압을 사용하는 것이 적합하다. 이 경우에, 미리 결정된 시간 주기에 걸쳐 전압의 최소값이 결정될 것이다. 다른 방도로, 플라즈마 공정에 공급되는 전류를 사용할 수 있다. 이 경우에, 미리 결정된 시간 주기에 걸쳐 전류의 최대값이 결정될 것이다. 순시값이 기준값에 도달하여 초과되는지, 또는 기준값보다 낮게 떨어지는지는, 또한 사용된 신호에 좌우된다.

최소값이 결정되면, 순시값과 최소값은 예를 들어, 그들 간의 차이를 형성하고, 그 차이가 미리 결정할 수 있는 편차(predeterminable deviation)를 초과하는지를 대조함으로써, 비교될 수 있다. 다른 방도로 순시값은 기준값과 비교될 수 있고, 이 경우 신호의 순시값이 기준값보다 더 크거나 또는 작은지, 순시값이 기준값보다 낮게 떨어질 때, 특히 최소값이 검출될 때 아크 방전이 검출되는지 관찰된다. 이를 위해, 기준값은 최소값과 미리 결정할 수 있는 편차로부터 결정되어야 한다. 극단값을 형성함으로써, 출력 전압 또는 로드 전류에 따라 좌우되는 신호의 잔류 리플이 무시될 수 있도록 상기 편차가 선택될 수 있다.

바람직한 방법의 변형례에 있어서, 상기 미리 결정할 수 있는 편차는 극단값에 따라 결정된다. 이는 미리 결정할 수 있는 편차가 일반적인 공정 조건에 따라 불변으로 적용됨을 의미한다. 특히, 각각의 공정을 위해 재조정되어야 하는 고정 편차 또는 기준값을 미리 결정할 필요가 없다. 이는 플라즈마 시스템의 사용을 보다 편리하게 만든다.

본 방법의 보다 바람직한 개선으로, 상기 편차는 극단값의 0.1 내지 0.5배로 선택될 수 있으며, 더 좋게는 극단값의 0.2 내지 0.4배로 선택될 수 있다. 이 수치는 안전 마진(safety margin)을 제공함으로써, 신호상의 외란이 아크 방전으로 판단되는 것을 방지한다.

구체적으로 바람직하게는, DC 전원의 출력 전압에 비례하는 신호가 신호로서 사용된다. 특히, 회로 장치에 의해 이 비례 전압의 처리를 용이하게 하기 위해 분압기를 사용하여 출력 전압을 보다 낮은 전압으로 감소시킬 수도 있다. 또한, 아크 방전 검출을 위해 출력 전류에 비례하는 신호를 사용할 수 있다. 아크 방전 검출을 위해 출력 전류 또는 이에 비례하는 신호를 사용할 때, 신호의 최대값이 형성되어 그 다음 신호의 순시값과 비교되어야 한다. 이 값들의 차이가 미리 결정할 수 있는 편차를 초과할 때, 아크 방전의 발생으로 판단된다. 극단값은 특히 단순한 방법으로 신호의 필터링에 의해 미리 결정된 시간 주기에 걸쳐 결정될 수 있다. 극단값은 이러한 방법에 있어서 특히 단순한 회로로 결정될 수 있다.

바람직한 방법의 변형례에 있어서, 최소값을 필터한다. 특히 상승 및 하강 신호값을 위해 서로 다른 시간 상수(time constant)를 사용함으로써, 최소값 필터링을 돕는다. 구체적으로, 최소값 필터링 동안, 하강 플랭크(a falling flank), 즉 신호 레벨이 높은 값에서 낮은 값으로 변화할 때보다, 상승 플랭크(a rising flank), 즉 신호의 신호 레벨이 낮은 값에서 높은 값으로 변화할 때, 더 큰 시간 상수를 사용할 수 있다. 시간 상수는 최소값이 검색되는 시간 주기를 결정한다.

최소값 필터링은 하나의 단으로 실시될 수 있다. 이는 요구되는 작은 수의 소자로 인해 유리하다. 다른 방도로, 최소값 필터링은 또한 다수의 단으로 실시될 수 있다. 이는 필터 출력에서 잔류 리플을 감소시키고, 급격한 네가티브 전압 변화의 경우 빠른 천이(transient) 효과를 허용한다.

유리한 방법으로, 플라즈마 공정의 플라즈마가 점화되었는지 감시한다. 주로 플라즈마 공정의 플라즈마가 점화되었을 때, 아크 방전 검출이 유용하다. 플라즈마가 점화되지 않았을 때에는 아크가 발생할 수 없다. 그러나 플라즈마의 점화 동안 전혀 그의 검출이 필요하지 않다면, 전압 강하가 발생한다. 그러므로, 플라즈마가 점화되었을 때만 아크 방전의 검출 방법을 실시하여야 한다. 이러한 이유로, 본 방법의 보다 바람직한 개선으로, 아크 방전 검출은 플라즈마의 점화가 탐지되었을 때만 실시된다.

구체적으로 바람직하게는, 플라즈마가 점화되었을 때 제 1 시간 상수로, 플라즈마가 점멸되었을 때 제 2 시간 상수로 극단값 필터링을 실시한다. 그로 인해, 플라즈마의 점화 동안 전압 강하 또는 전류 증가로 인한 아크의 잘못된 검출을 방지할 수 있다.

구체적으로 바람직하게는, 고정 임계값을 미리 결정하고, 순시값이 상기 고정 임계값에 도달했을 때 아크 방전이 검출된다. 이는, 출력 전압 또는 이에 비례하는 전압이 감시되는, 즉 최소값이 극단값으로 검색되는 하나의 방법에 있어서, 순시값이 고정 임계값 이하로 떨어질 때 아크 방전의 발생이 검출되는 것을 의미할 수 있다. 그러나 최대값이 극단값으로 검출된다면, 순시값이 미리 결정할 수 있는 고정 임계값을 초과할 때 이를 아크 방전의 발생으로 판단할 수 있다. 이 방법은 예를 들어 케이블의 절연 재료 과부하로 인해 매우 느리게 발생되는, 아크 방전 또는 단락(shirt-circuit)의 검출을 허용한다.

본 방법에 따른 일 실시예에서, 아크 방전이 검출될 때 전류 방전 검출 신호의 신호 레벨은 변화될 수 있다. 아크 방전 검출 신호는 예를 들어 마이크로 프로세서와 같은 제어 회로에 공급될 수 있고, 미리 결정된 시간 주기 후 아크 방전 검출에 정의된 반응이 가능하다. 이는 즉시 반응하지 않고 시간 지연(time delay)으로, 예를 들어 DC 전원의 출력을 단락시키거나 또는 CD 전류 공급의 스위치를 끔으로써, 아크 방전의 검출에 유리할 수 있다. 아크 방전 검출의 경우 실시되는 방법은 제어 유닛에 의해 결정된다. 예를 들어, 타겟 또는 플라즈마 챔버 표면의 불순물이 아크를 생성한다면 아크 방전에 시간-지연 반응은 유리하고, 이 불순물들은 이 시간 지연 내에 정의된 방법에 따라 연소될 수 있다. 많은 플라즈마 전류 공급에 있어서, 작동 직원은 시간 지연을 적용할 수 있다.

본 방법의 보다 바람직한 개선으로, 아크 방전이 제거될 때 아크 방전 신호의 신호 레벨은 시간 지연으로 변화될 수 있다. 이는 특히, 아크 연소 전압이 높을 때 짧은 시간 후 아크 방전 신호가 재설정되는 것을 방지하는, 일종의 히스테리시스(htsteresis)를 형성한다. 이는, 아크의 발생을 나타내는 아크 방전 신호의 변화에 반응이 지연될 때, 특히 중요하다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 플라즈마 공정에서 아크 방전을 검출하는 아크 방전 검출 장치로서, 신호를 공급받고, 아크 방전 검출 신호를 방출하는 비교기를 포함하는 아크 방전 검출 장치를 제공한다. 상기 신호는 미리 결정된 시간 주기에 걸쳐 신호의 극단값을 결정하는 극단값 검출 수단에 공급된다. 설정 수단은 극단값으로부터, 신호의 순시값 또는 비례 신호와 함께 비교기에 또한 공급되는 기준 신호를 생성하고, 여기서 비교기는 순시값이 기준 신호에 도달한 것을 탐지할 때, 비교기가 아크 방전 검출 신호의 신호 레벨을 변화한다. 이 장치는 공정 동안 신호가 변화할 때 및 신호가 일정 리플 또는 변동을 가질 때조차도, 아크 방전의 신뢰성있는 검출을 허용한다.

구체적으로 유리하게는, 아크 방전 검출 장치는 기준값을 설정하는 설정 수단을 포함한다. 이는 플라즈마 공정에 따라 기준값을 적응적으로 적용할 수 있음을 의미한다. 이 경우, 다른 공정들마다 반복적으로 재적용되어야 하는 고정된 기준값을 미리 설정하는 것을 요구하지 않는다.

구체적으로 바람직하게는, 극단값 검출 수단은 필터 수단을 포함한다. 필터 수단은 단순한 방법으로 미리 결정된 시간 주기 동안 극단값을 결정한다. 이에 대해 필터 수단은 일차 또는 더 높은 차수의 필터로 설계될 수 있다.

보다 바람직한 개선으로, 필터 수단은 RC 부재를 포함할 수 있고, 여기서 제 2 저항 및 이에 직렬로 연결된 비선형 소자, 바람직하게는 다이오드가 RC 부재의 저항에 병렬로 형성된다. 이 유형의 필터 수단은, 특히, 최소값 필터를 실현할 수 있다. 제 2 저항이 RC 부재의 저항에 병렬로 연결된 사실로 인해, 상승 및 하강 신호값을 위해 서로 다른 시간 상수를 사용할 수 있다. 신호 감쇠 동안, 구체적으로 높은 상승 시간 상수 및 낮은 시간 상수가 실현될 수 있다. 필터링은 급격한 신호 변화가, 예를 들어 설정 포인트 단계 동안의 전압 변화가, 아크로 잘못 판단되는 것을 방지한다.

구체적으로 바람직하게는, 필터 수단은 다수의 단을 포함한다. 제 1 단은 전압이 급격하게 낮은 값으로 떨어지는 경우 높은 잔류 리플과 느린 감쇠를 실현한다. 제 2 단, 즉 2단 필터는 낮은 값으로 급격한 전압 변화의 경우 낮은 잔류 리플과 빠른 감쇠를 실현한다. 2단 필터의 소자의 소비는 1단 필터보다 단지 조금 높다.

아크 방전 검출 장치의 구체적으로 유리한 설계로서, 제 1 디커플링 소자, 특히 다이오드는 극단값 검출 수단과 비교기 사이에 배치되고, 고정 임계값, 특히 전압은 제 2 디커플링 소자, 특히 다이오드를 거쳐 제 1 디커플링 소자와 비교기 사이에 연결된다. 이러한 상황에서 임계값은 아크의 검출을 방지하기 위해 낮은 출력 전압에 대해 추가적인 안전 장치로서의 역할을 한다. 또한 예를 들어 케이블의 절연 재료가 지나치게 과부하될 때, 매우 느리게 발달하는 전기 단락을, 고정 임계값을 사용하여 검출할 수 있다.

비교기에 공급되는 신호의 순시값을 제어하는 히스테리시스 회로를 형성함으로써, 높은 아크 강하 전압에서 짧은 시간 후 아크 방전 검출 신호의 재설정을 방지할 수 있다. 이 수단은 아크 방전 검출 신호가 아크가 없음을 나타내는 그 최초 상태로 재개할 때, 아크가 실제로 제거된 것을 확실하게 한다.

유리하게는 아크 방전 검출 장치의 스위치를 끄는 스위치-오프 수단에 연결된 플라즈마 검출 수단이 형성된다. 아크 방전 검출 장치는 플라즈마가 점화되고 아크가 발생할 수 있을 때 이러한 스위치-오프 수단으로 스위치가 켜질 수 있고, 플라즈마가 제거되고 일반적으로 아크가 발생하지 않을 것일 때 스위치가 꺼질 수 있다.

도면은 하기 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 1은 아크 방전 검출 장치의 배선도를 도시한다.

도 2는 도 1의 배선도의 시뮬레이션을 실시한 시뮬레이션 결과를 도시한다.

도 1는 아크 방전 검출 장치(1)의 배선도를 도시한다. 위치 2에서, 아크 방전 검출 장치(2)는, 본 실시예에서는 플라즈마 공정에 전류 또는 전압을 공급하는 DC 전원의 출력 전압에 비례하는 신호로 제공된다. 또한, 이 신호는 분압기(3)에 의해 감소되어, 출력 전압에 비례하는 신호의 순시값이 동작 증폭기로서 형성된 비교기(4)의 비반전 입력(non-inverting input)에 공급된다. 또한, 위치 2에서 공급된 신호는 미리 결정된 시간 주기 동안 위치 2에서 공급된 신호의 극단값을 결정하는 극단값 검출 수단(5)에 공급된다. 도시된 실시예에서 직렬로 연결된 3개의 저항(7 내지 9)을 포함한 설정 수단(6)을 거쳐 기준값이 설정되고, 저항(10, 11)으로 분압기를 형성한다. 기준값은 결정된 최소값보다 작지만, 그에 의해 결정된다. 기준값은 비교기(4)의 반전 입력(inverting input)에 공급되고, DC 전원의 출력 전압에 비례하는 값의 순시값과 비교된다. 순시값이 기준값 이하로 떨어지면, 위치 12에 존재하는 아크 방전 검출 신호의 신호 레벨이 변화된다. 이 신호는 위치 13에 존재하는 아크 신호를 생성하는 다른 신호에 연결된다. 아크 신호가 “낮은”레벨을 갖는다면, 제어 유닛은 아크의 제거를 시작한다. 기준값의 결정은 순시값과 극단값 간의 비교와 동일하며, 최소값에 의해 결정된 미리 결정된 편차와 비교되는 편차를 결정한다. 결정된 편차가 미리 결정된 편차를 초과할 때, 아크 방전 검출 신호의 신호 레벨이 변화된다.

극단값 검출 수단(5)은 2단 필터를 포함한다. 필터의 제 1 단은 저항(11)과 커패시터(14)로 이루어진 RC 부재를 포함한다. 저항(11)과 커패시터(14)는 위치 2에서 공급되는 신호의 상승 플랭크가 존재할 때 사용되는 제 1 시간 상수를 정의한다. 저항(15)은 저항(11)에 병렬로 제공된다. 저항(15)은 다이오드로 형성된 비선형 소자(16)와 직렬로 배치된다. 저항(15)는 저항(11)보다 현저하게 작다. 저항(15)과 커패시터(14)는 제 1 시간 상수보다 작고, 신호의 하강 플랭크가 존재할 때 사용되는 제 2 시간 상수를 정의한다. 필터의 제 2 단은 저항(10)과 커패시터(17)에 의해 형성되고, 여기서 커패시터(17)와 저항(10)은 RC 부재를 형성한다. 다이오드로 형성되고 저항(10)에 병렬로 형성된 비선형 소자(19)에 저항(18)은 직렬로 연결된다. 또한, 필터의 제 2 단은 제 1 단에서와 마찬가지로 상승 신호를 위해 제 1 시간 상수를 사용하고, 하강 신호를 위해 제 2 시간 상수를 사용한다. 이 실시예에서, 최소값은 극단값 검출 장치(5)의 2단 필터에 의해 결정된다. 제 2 필터 단은 제 1 필터 단에 의해 생성된 신호의 잔류 리플을 감소시킨다. 트랜지스터로 설계되고, 위치 21에서 연결된 플라즈마 검출 장치로부터 신호에 의해 제어되는 스위치-오프 수단(20)에 의해, 극단값의 결정을 중지할 수 있다. 점화된 플라즈마가 탐지될 때, 위치 21에서 공급되는 신호는 “낮은”신호 레벨을 갖는다. 이는 위치 2에서 공급되는 신호가 트랜지스터로 설계된 스위치-오프 수단(20)에 의해 그라운드에 나아가지 못하고, 그 결과 극단값이 극단값 검출 수단(5)에 의해 결정되는 것을 의미한다. 이에 대조하여, 플라즈마가 점화되지 않은 것이 탐지되면, “높은”신호 레벨이 스위치-오프 수단(20)에 존재하여, 위치 2에서 공급되는 신호는 그라운드로 나아가고 극단값이 형성되지 않는다.

다이오드로 설계되는 제 1 디커플링 소자(decoupling element, 22)는 극단값 검출 장치(5)와 비교기(4) 사이에 배치된다. 본 실시예에서는 전압인, 고정 임계값이 위치 23에서 생성되거나 인가되고, 또한 다이오드로 설계된 제 2 디커플링 소자(24)를 거쳐 연결된다. 제 1 디커플링 소자(22)의 비교기 측 전압이 고정 임계값보다 작을 때, 비교기(4)는 비교를 위한 기준 신호로 이 임계값을 사용한다. 신호의 순시값이 임계값 이하로 떨어질 때, 아크 방전 검출 신호는 아크를 나타낸다. 이는 위치 2에서 연결된 신호의 신호 레벨이 느리게 떨어지고, 최대값 검출 수단(5)이 매우 낮은 최소값을 발생시킬 때조차도, 아크가 검출될 수 있음을 의미한다.

또한, 위치 13에서 아크 신호를 공급받는 교환 히스테리시스 회로(a switched hysteresis circuit, 25)가 형성된다. 아크 신호가 아크의 점멸과 관련한“낮은”신호 레벨을 갖는다면, 트랜지스터(26)는 도통되지 않고 이에 따라 트랜지스터(27)가 도통된다. 그로 인해, 저항(28, 29)은 병렬로 연결되어 전압이 더욱 분리된다. 그러므로 위치 2에서 연결된 신호의 순시값은 더욱 감소되어, 위치 2에서 공급된 전압이 임계값 이상의 값으로 증가시에만, 위치 12에서 아크 방전 검출 신호의 신호 레벨이 재설정된다. 이 방법은 히스테리시스를 실현함으로써, 아크 방전 검출 신호가 재설정될 때 아크가 점멸된 것을 확실하게 한다.

도 2는 도 1의 회로의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 참조 번호 30은 비교기(4)의 비반전 입력에 인가된 신호의 신호 행동을 나타낸다. 신호(30)은 강한 리플을 갖는다. 신호(30)의 최소값(31)은 미리 결정된 시간 주기 동안 결정된다. 이 도면에서, 약 0.2 내지 1.4ms의 시간 주기 내의 최소값은 약 1.8V이다. 기준값(32)이 이 최소값으로부터 형성되고, 여기서 기준값은 최소값(31)의 약 67%이다. 신호(30)의 순시값이 위치 33에서 보여지는 기준값(32) 이하로 떨어지면, 도 1의 위치 12에서 인가되는 아크 방전 검출 신호(34)의 신호 레벨이 변화한다. 아크 방전 검출 신호(34)는, 순차적으로 도 1의 위치 13에서 인가된 아크 신호를 시간 지연으로 또는 즉시 생성하는 제어 유닛에, 또한 제어 신호에 따라 공급된다. 순시값이 기준값(32) 이하로 떨어질 때, 아크 검출은, 신호값과 결정된 최소값을 비교하고 최소값과 순시값 간의 차이가 본 실시예에서 최소값의 0.33배에 대응하는 미리 결정된 편차보다 커질 때 아크 신호(34)의 레벨을 변화시키는 것과 동일하다. 도 2는 최소값(31)이 변화할 때, 기준값(32) 또한 변화하는 것을 도시한다. 이는 조정 효과를 갖는다. 필터링은 위치 35 및 36에서 발생하는, 예를 들어 설정 포인트 단계의 급격한 전압 변화가 아크로 잘못 판단되지 않는 효과를 갖는다. 위치 35에서 신호(30)의 상승 플랭크는 위치 36에서 하강 플랭크와 서로 다른 시간 상수로 필터된다.

또한 도 2는 아크가 검출될 때, 신호(30)가, 본 실시예의 경우에는 전압이 떨어지는 것을 도시한다. 이는 또한 기준값(32)이 낮은 값으로 감소되는 것을 의미한다. 그러나, 기준값(32)은 위치 33 이후의 시간 주기 내에서 일정값으로 “고정되어”잔류한다. 이 값은 연결된 임계값에 대응한다. 이 임계값이 초과될 때, 아크 신호(34)의 레벨은 다시 변화된다.

플라즈마 공정에서 아크 방전을 검출하는 아크 방전 검출 장치(1)는 신호와 기준값을 공급받는 비교기(4)를 포함하고, 여기서 기준값은 미리 결정된 시간 주기 내에 극단값 검출 수단(5)에 의해 결정된 신호의 극단값으로부터 설정 수단(6)에 의해 형성되고, 비교기(4)는 기준값과 신호의 순시값 간의 비교가 아크 방전이 발생하였음을 보여줄 때, 아크 방전 검출 신호의 상태를 변화시킨다.

Claims (20)

1. 플라즈마 공정에서 아크 방전을 검출하는 방법으로서,

   신호(30)의 순시값이 미리 결정된 시간 주기 내에서 신호(30)로부터 결정된 값과 비교되고,

   상기 미리 결정된 시간 주기에서 상기 신호(30)의 극단값(31)이 결정되고, 상기 극단값(31)으로부터 순시값 또는 이에 비례하는 값의 편차가 미리 결정된 편차를 초과하거나, 혹은 순시값 또는 이에 비례하는 값이 상기 미리 결정할 수 있는 편차로부터 결정될 수 있는 기준값(32)에 도달함을 상기 비교값이 보여줄 때, 아크 방전이 검출되는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 미리 결정할 수 있는 편차는 상기 극단값(31)에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 편차는 상기 극단값(31)의 0.1 내지 0.5배, 바람직하게는 0.2 내지 0.4배로 선택되는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
4. 상술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 신호(30)로 DC 전원의 출력 전압 또는 출력 전류에 비례하는 신호가 사용되는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
5. 상술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 극단값(31)은 상기 신호(30)의 필터링에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   최소값을 필터링하는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,

   상기 필터링은 상승 및 하강 신호값을 위해 서로 다른 시간 상수를 사용하여 실시되는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
8. 상술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 플라즈마 공정의 플라즈마의 점화를 감시하는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 플라즈마의 점화가 탐지될 때에만 아크 방전 검출을 실시하는 것을 특 징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
10. 청구항 8 및 청구항 9에 있어서,

    상기 플라즈마가 점화되며 제 1 시간 상수를 사용하고, 상기 플라즈마가 점멸될 때 제 2 시간 상수를 사용하여, 상기 극단값을 필터하는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
11. 상술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

    고정 임계값(23)을 미리 결정하고, 상기 순시값이 상기 고정 임계값(23)에 도달할 때 아크 방전을 검출하는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
12. 상술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

    아크 방전의 검출시 아크 방전 검출 신호의 신호 레벨이 변화되는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
13. 청구항 12에 있어서,

    아크 방전이 점멸할 때 상기 아크 방전 신호의 신호 레벨은 시간 지연으로 변화되는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 방법.
14. 플라즈마 공정에서 아크 방전을 검출하는 아크 방전 검출 장치로서,

    신호를 공급받고,

    아크 방전 검출 신호를 방출하는 비교기(4)를 포함하고,

    상기 신호는 미리 결정된 시간 주기 내 신호의 극단값을 결정하는 극단값 검출 장치(5)에 공급되고,

    상기 신호의 순시값 또는 이에 비례하는 신호와 함께 상기 비교기(4)에 공급되는 기준 신호는 설정 수단(6)을 사용하여 상기 극단값으로부터 생성되고,

    상기 비교기(4)가 상기 순시값이 상기 기준 신호에 도달한 것을 탐지할 때 비교기(4)는 상기 아크 방전 검출 신호의 신호 레벨을 변화하는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 아크 방전 검출 장치.
15. 청구항 14에 있어서,

    상기 극단값 검출 장치(5)는 필터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 아크 방전 검출 장치.
16. 청구항 15에 있어서,

    상기 필터 수단은 RC 부재(11, 14; 10, 17)를 포함하고, 제 2 저항(15, 18)과 이에 직렬로 연결된, 바람직하게는 다이오드인 비선형 소자(16; 19)가, 상기 RC 부재(11, 14; 10, 17)의 저항(11; 10)에 병렬로 형성되는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 아크 방전 검출 장치.
17. 청구항 15 또는 16에 있어서,

    상기 필터 수단은 다수 단을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 아크 방전 검출 장치.
18. 청구항 14 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,

    제 1 디커플링 소자(22), 특히 다이오드는 상기 극단값 검출 장치(5)와 상기 비교기(4) 사이에 배치되고, 고정 임계값(23), 특히 전압은 제 2 디커플링 소자(24), 특히 다이오드를 거쳐, 상기 제 1 디커플링 소자(22)와 상기 비교기(4) 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 아크 방전 검출 장치.
19. 청구항 14 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 비교기에 공급되는 신호(30)의 순시값을 제어하기 위해 히스테리시스 회로(25)를 형성하는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 아크 방전 검출 장치.
20. 청구항 14 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,

    아크 방전 검출 장치(1)의 스위치를 끄는 스위치-오프 장치(20)에 연결되는 플라즈마 검출 장치를 형성하는 것을 특징으로 하는 아크 방전을 검출하는 아크 방전 검출 장치.

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