KR20160119788A - 플라즈마 공정에서 방전을 모니터링하는 방법 및 플라즈마에서의 방전을 모니터링하기 위한 모니터링 디바이스 - Google Patents

플라즈마 공정에서 방전을 모니터링하는 방법 및 플라즈마에서의 방전을 모니터링하기 위한 모니터링 디바이스 Download PDF

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Abstract

플라즈마 공정에서의 방전을 모니터링하는 방법은, a. 주기적 전력 공급 신호(71a)를 플라즈마 공정에 공급하는 단계; b. 전력 공급 신호의 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격(Δt) 내에서 제 1 전력 공급 신호 파형을 결정하는 단계; c. 전력 공급 신호의 제 2 기간 내의 제 2 시간 간격(Δt) - 제 2 시간 간격(Δt)은 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격(Δt)의 포지션에 대응하는 제 2 기간에서의 포지션에 있음 - 내에서 제 2 전력 공급 신호 파형(31, 51)을 결정하는 단계; d. 제 2 시간 간격의 제 2 전력 공급 신호 파형(31, 51)을 제 1 시간 간격의 제 1 전력 공급 신호 파형 또는 기준 신호 파형(50, 60)과 비교하고, 제 1 비교 결과를 결정하는 단계; e. 제 1 비교 결과가 주어진 제 1 비교 결과에 대응하면, 제 2 시간 간격(Δt)에서의 상기 제 2 전력 공급 신호 파형(31, 51), 제 1 시간 간격(Δt)에서의 제 1 전력 공급 파형 또는 기준 신호 파형(50, 60) 중 하나를 타임 시프트하고, 타임 시프트된 신호를 타임 시프트되지 않았던 신호 파형들 중 하나와 비교함으로써, 제 2 비교 결과를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

플라즈마 공정에서 방전을 모니터링하는 방법 및 플라즈마에서의 방전을 모니터링하기 위한 모니터링 디바이스{METHOD OF MONITORING THE DISCHARGE IN A PLASMA PROCESS AND MONITORING DEVICE FOR MONITORING THE DISCHARGE IN A PLASMA}
본 발명은 플라즈마 공정에서 방전을 모니터링하는 방법과 플라즈마 공정에서 방전을 모니터링하기 위한 모니터링 디바이스에 관한 것이다.
플라즈마 공정들에서 캐소드 스퍼터링에 의한 기판들, 예를 들어 유리 기판들의 코팅은 잘 알려진 공정이다. 캐소드 스퍼터링은 기존의 방식으로 또는 반응성 가스의 사용에 의해 수행될 수 있다. 후자의 경우를 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)이라고 칭한다. 전류 또는 전압 소스에 의하여 플라즈마가 생성되며, 그 프라즈마는 타겟으로부터 물질을 제거한다. 그 후, 제거된 물질은 기판 상에 증착(deposition)된다. 증착 전에, 타겟 물질의 원자들은 반응성 공정에서 가스 원자들 또는 분자들과 결합될 수 있다.
반응성 공정들에서 중간 주파수 발전기들(MF(medium frequency) 발전기들)이 사용될 수도 있다. 이러한 발전기들은 통상 10 kHz부터 500 kHz까지의 범위의 주파수들에서 동작한다. 더욱이, 펄스식 발전기들, 특히 이극 펄스식 발전기들이 사용될 수도 있다. 이러한 발전기들은 주기적 출력 신호를 생성한다는 공통점이 있다. 주기적 출력 신호는 플라즈마 공정에 공급된다. 보통, 이러한 발전기들의 출력 전압은 두 개의 전극들에 의하여 플라즈마 챔버에 공급되는데, 이 전극들은 결국 캐소드 및 애노드로서 사용된다. 두 전극들은 타겟에 각각 접속된다. 발전기들은 자유 발진 발전기들 또는 제어된 주파수를 갖는 발전기들일 수도 있다.
특히, 반응성 공정들이 사용되고 있다면, 아크들이 발생할 수 있다. 아크들이 발생한다면, 그 아크들은 기판 또는 타겟들에 손상을 줄 수도 있다. 그러므로, 아크들은 회피되어야 하거나 또는, 아크가 검출된다면, 그 아크는 빠르게 소멸되어야 한다. 아크를 소멸시킬 수 있기 위하여, 아크들을 빠르게 그리고 신뢰성 있게 검출하는 것이 필요하다. 아크들을 검출하기 위하여, 전력 공급부의 출력 신호, 즉, 전력 공급 신호가 관찰될 수도 있다. 특히, 출력 신호가 자신의 값을 주기적으로 변경한다면, 이극 펄스식 또는 MF 플라즈마 공정들에서처럼, 이후 기간의 특정 시간에서의 출력 신호는 이전 기간에서의 동일한 시간의 대응하는 값과 비교될 수 있다. 출력 신호가 매우 빠르게 상승 또는 하강할 때 문제들이 발생한다. 특히, 이극 펄스 전력공급식(powered) 플라즈마들에서 이런 문제가 매우 관련이 있다. 이런 일이 일어난다면, 거짓 아크(false arc)들이 검출될 수도 있으며, 즉, 심지어 존재하는 아크가 없더라도 아크가 검출될 수도 있다. 이는 플라즈마 공정의 중단으로 이어질 수 있는데, 이것은 바람직하지 않다. 한편, 이러한 거짓 아크 검출들을 피하기 위하여 아크 검출을 위한 문턱값이 너무 크게 된다면, 실제 아크들은 너무 늦게 검출될 수도 있거나 또는 전혀 검출되지 않을 수도 있다. 그러한 상황이 도 1 및 도 2에서 예시된다.
도 1a는 이전 기간의 전력 공급 신호, 이 경우 출력 전압의 신호 파형을 결정함으로써 그리고 이전에 결정된 전압 파형으로부터 상수 값을 감산함으로써 결정된 기준 신호 파형(1)을 도시한다. 전력 공급부의 출력에서 측정된 실제 전력 공급 신호, 즉, 전압(2)은, 기준 신호 파형(1)과 비교되어진다. 도 1a에서, 신호 파형(2)이 이전의 신호 파형과 동일하기 때문에 아크가 검출되지 않을 것이다. 그런고로, 두 개의 파형들(1 및 2) 간에는 항상 차(difference)가 있다.
도 1b는 기준 신호 파형(1')이 이전에 결정된 전력 공급 신호 파형에 상수 계수를 곱함으로써 생성되는 상황을 도시한다. 이 경우, 실제 전력 공급 신호(2)는 기준 신호 파형(1')의 시작부분 및 끝부분에서 기준 신호 파형(1')에 매우 가까워지지만, 기준 신호 파형(1')과 교차하지는 않는다. 그러므로, 아크는 검출되지 않는다.
도 2a와 2b에 도시된 상황에서 기준 신호 파형들(10 및 10')은 도 1a 및 도 1b에서와 동일한 방식으로 결정되었다. 이 경우, 실제 전력 공급 신호 파형(20)은 매우 작은 주파수 지터를 갖는다. 그러므로, 두 경우들에서 실제 전력 공급 신호 파형(20)은 기준 신호 파형(10, 10') 아래로 떨어진다. 이는 아크 검출을 야기시킨다. 그러나, 어떠한 아크도 발생하지 않는다. 이는 거짓 아크 검출이라고 지칭된다. 실제 전력 공급 신호 파형(20)만이 주파수 지터 때문에 기준 신호 파형(10, 10') 아래로 떨어진다.
본 발명의 목적은 안전하고 신뢰성 있는 아크 검출을 허용하는, 플라즈마 공정에서 방전을 모니터링하는 방법 및 모니터링 디바이스를 제공하려는 것이다.
이 목적은 플라즈마 공정에서 방전을 모니터링하는 방법에 의해 달성되며, 이 방법은,
a) 주기적 전력 공급 신호를 플라즈마 공정에 공급하는 단계;
b) 전력 공급 신호의 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격 내에서의 제 1 전력 공급 신호 파형을 결정하는 단계;
c) 전력 공급 신호의 제 2 기간 내의 제 2 시간 간격 - 제 2 시간 간격은 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격의 포지션에 대응하는, 제 2 기간에서의 포지션에 있음 - 내에서의 제 2 전력 공급 신호 파형을 결정하는 단계;
d) 제 2 시간 간격의 제 2 전력 공급 신호 파형을 제 1 시간 간격의 제 1 전력 공급 신호 파형 또는 기준 신호 파형과 비교하고, 제 1 비교 결과를 결정하는 단계; 및
e) 제 1 비교 결과가 주어진 제 1 비교 결과에 대응하면, 제 2 시간 간격에서의 제 2 전력 공급 신호 파형, 제 1 시간 간격에서의 제 1 전력 공급 파형 또는 기준 신호 파형 중 하나를 타임 시프트하고, 타임 시프트된 신호를 타임 시프트되지 않았던 신호 파형들 중 하나와 비교함으로써, 제 2 비교 결과를 획득하는 단계를 포함한다.
이 방법은 단하나의 비교가 수행되는 것이 아니라 두 개의 비교들이 수행되기 때문에 더욱 신뢰성 있는 아크 검출을 야기시킨다. 예를 들어 주파수 지터로 인한 거짓 아크 검출이 따라서 회피될 수 있다. 제 2 비교는 제 1 비교가 실제 아크를 검출하였음을 확인하기 위해 사용된다.
제 1 비교 결과 또는 제 2 비교 결과 중 하나는, 제 1 및 제 2 전력 공급 파형들 간의 차를 결정하고 그 차가 주어진 기준 값을 초과하는지 또는 주어진 기준 값 미만인지를 결정함으로써 획득될 수도 있다. 출력 전류, 출력 전압 또는 출력 전력이 전력 공급 신호로서 관찰되는지의 여부에 의존하여, 제 1 및 제 2 전력 공급 신호 파형들 간의 차가 주어진 기준 값을 초과하여 상승하거나 또는 주어진 기준 값 미만으로 떨어진다면, 아크가 검출된다. 통상, 아크가 발생하면 출력 전압은 떨어지고 아크가 발생하면 출력 전류는 증가한다. 따라서, 제 1 및 제 2 전력 공급 신호 파형들을 비교함으로써, 특히 제 1 및 제 2 전력 공급 신호 파형들 간의 차를 형성함으로써, 아크가 검출될 수도 있다.
대안으로, 기준 신호 파형은, 제 1 간격에서의 제 1 전력 공급 신호 파형과 주어진 값을 곱함으로써 또는 제 1 간격에서의 제 1 전력 공급 신호 파형에서 상수 값을 가산 또는 감산함으로써 결정될 수도 있다. 이러한 기준 신호 파형은 현재 측정된 출력 신호 파형(= 제 2 전력 공급 신호 파형)과 비교되고 현재 측정된 출력 신호 파형이 기준 신호 파형과 교차하면, 이는 아크가 발생하였음을 나타내는 것일 수도 있다.
그런고로, 제 1 비교 결과 또는 제 2 비교 결과 중 하나는 제 2 전력 공급 신호 파형이 기준 신호 파형과 교차하는지를 모니터링함으로써 획득될 수도 있다.
위의 단계 e)에서 타임 시프트된 신호 파형은 반대 방향으로 타임 시프트될 수도 있고 타임 시프트된 신호는 타임 시프트되지 않았던 신호 파형들 중 하나와 비교됨으로써, 제 3 비교 결과가 획득될 수도 있다. 이런 식으로, 출력 전압이 상승하고 있을 때 아크들을 신뢰성 있게 검출하는 것이 가능하다.
제 1 비교 결과가 주어진 제 1 비교 결과에 대응하고 제 2 비교 결과 또는 제 3 비교 결과 중 적어도 하나가 주어진 제 2 비교 결과 또는 주어진 제 3 비교 결과에 각각 대응한다면 아크 검출 신호가 생성될 수도 있다. 그런고로, 제 1 비교 결과가 제 2 비교 결과 또는 제 3 비교 결과 중 어느 하나에 의해 확인되는 경우에만 아크 검출 신호가 발생된다.
본 문제는 전력 공급 신호가 공급되는, 플라즈마 공정에서 방전을 모니터링하는 모니터링 디바이스에 의해 또한 해결되는데, 그 모니터링 디바이스는,
a) 전력 공급 신호의 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격 내에서의 제 1 전력 공급 신호 파형을 결정하는 제 1 결정 디바이스;
b) 전력 공급 신호의 제 2 기간 내의 제 2 시간 간격 - 제 2 시간 간격은 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격의 포지션에 대응하는 제 2 기간에서의 포지션에 있음 - 내에서의 제 2 전력 공급 신호 파형을 결정하는 제 2 결정 디바이스;
c) 제 2 시간 간격의 제 2 전력 공급 신호 파형을 제 1 시간 간격의 제 1 전력 공급 신호 파형 또는 기준 신호 파형과 비교하고, 제 1 비교 결과를 결정하는 제 1 비교기;
d) 제 2 간격에서의 제 2 전력 공급 신호 파형, 제 1 시간 간격에서의 제 1 전력 공급 신호 파형 또는 기준 신호 파형 중 하나를 타임 시프트하는 제 1 타임 시프터; 및
e) 타임 시프트된 신호를 타임 시프트되지 않았던 신호 파형들 중 하나와 비교하는 제 2 비교기를 포함한다.
이러한 모니터링 디바이스는 플라즈마 공정에서 아크들의 빠르고 신뢰성 있는 검출을 허용한다.
제 1 및 제 2 비교기들 중 적어도 하나는 하나의 신호 파형에서 다른 신호 파형을 감산하는 감산 디바이스를 포함할 수도 있다. 획득된 차는, 이 차가 주어진 비교 결과에 대응한다면, 예를 들어, 이 차가 주어진 기준 값을 초과하거나 또는 그 주어진 기준 값 미만이면, 아크의 존재를 나타낸다.
모니터링 디바이스는 기준 신호 파형 발생기를 포함할 수도 있다. 특히, 기준 신호 파형 발생기는 측정된 출력 신호 파형과 주어진 값을 곱하는 곱셈기를 포함할 수도 있거나 또는, 기준 신호 파형 발생기는 측정된 신호 파형에서 일정한 주어진 값을 가산 또는 감산하는 가산기 또는 감산기를 포함할 수도 있다.
제 1 타임 시프터에 의해 수행된 타임 시프트와 비교하여 반대 방향으로 신호 파형을 타임 시프트하기 위해 제 2 타임 시프터가 제공될 수도 있다. 따라서, 제 1 비교기에 의해 달성되는 비교 결과는 추가로 확인될 수 있다.
제 2 타임 시프터의 출력 신호와 타임 시프트되지 않은 신호 파형을 비교하기 위해 제 3 비교기가 제공될 수도 있다. 이는 또한 제 1 비교 결과를 확인하는 역할을 한다.
제 1 비교기에 접속되고, 제 2 또는 제 3 비교기 중 적어도 하나에 접속되는 아크 신호 발생기가 제공될 수도 있다. 따라서 제 1 비교기로부터 획득된 제 1 비교 결과 및 제 2 비교기 또는 제 3 비교기로부터 획득된 추가의 비교 결과 둘 다가 아크의 존재를 나타내는 경우에만 아크 신호가 생성되는 것이 보장될 수 있다.
전술한 및 다른 목적들, 본 발명의 특징들 그리고 장점들, 뿐만 아니라 본 발명 자체는, 반드시 축적에 따라 그려야 하는 것은 아닌 첨부 도면들과 함께 읽을 때, 다음의 설명으로부터 더욱 충분히 이해될 것이다.
도 1a, 도 1b는 업계의 기술 수준에 따른, 아크의 존재를 나타내지 않는 두 경우들에서, 측정된 신호 파형과 기준 신호 파형의 비교를 도시하는 도면들이다.
도 2a, 도 2b는 업계의 기술 수준에 따른, 측정된 신호 파형이 기준 신호 파형과 교차하고, 따라서 아크의 존재를 나타내는, 측정된 신호 파형과 기준 신호 파형의 비교를 도시하는 도면들이다.
도 3a, 도 3b는 거짓 아크들을 검출하는 것을 피할 수 있는, 본 발명에 따른 방법을 도시하는 도면들이다.
도 4a, 도 4b는 아크들이 신뢰성 있게 검출될 수 있는 본 발명에 따른 방법을 도시하는 도면들이다.
도 5는 모니터링 디바이스를 포함하는 플라즈마 공정 시스템을 도시한다.
도 6은 본 발명의 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3a는 전력 공급 신호의 제 1 기간 내에서의 제 1 전력 공급 신호 파형을 먼저 결정한 다음 결정된 제 1 전력 공급 신호 파형으로부터 상수 값을 감산함으로써 획득된 기준 신호 파형(30)을 도시한다. 더욱이, 도 3a는 전력 공급 신호의 제 2 기간에서 결정된 제 2 전력 공급 신호 파형(31)을 도시한다. 파형(31)은 실제 측정된 또는 결정된 전력 공급 신호 파형에 해당한다. 전력 공급 신호 파형(30)의 부분(30.1)은 전력 공급 신호의 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격(Δt) 내에서 결정된 제 1 전력 공급 신호 파형에 대응하는데, 그 간격(Δt)에서 기준 신호 파형(30.1)에 도달하기 위하여 결정된 제 1 전력 공급 신호 파형으로부터 상수 값이 감산된다. 파형(31)의 부분(31.1)은 전력 공급 신호의 제 2 기간 내의 제 2 시간 간격(Δt) 내에서 결정된 제 2 전력 공급 신호 파형에 대응하는데, 제 2 시간 간격은 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격의 포지션에 대응하는 제 2 기간에서의 포지션에 있다. 또한, 제 1 및 제 2 기간을 위해 선택된 시간 간격들은 동일한 길이를 갖는다. 그런 이유로, 간격(Δt) 내의 신호 파형들(30.1 및 31.1)을 바람직한 방식으로 비교하는 것이 가능하다. 하지만 당업자에게는 둘 다의 신호 파형들을 비교하기 위하여 제 1 간격 및 제 2 간격이 동일한 길이를 가져야만 하는 것이 필수적인 것은 아니라는 것이 명백하다.
도 3a에서 알 수 있듯이, 신호 파형(31.1)은 기준 신호 파형(30.1)과 교차한다. 그러므로, 아크의 검출을 나타내는 제 1 조건이 충족된다. 아크가 사실상 존재하는지의 여부를 확인하기 위하여, 타임 시프팅 동작이 간격(Δt) 내의 신호 파형(31.1)에 대해 수행된다. 타임 시프트된 신호 파형은 참조 번호 32로 나타난다. 제 2 비교가 이루어지며, 특히, 신호 파형(32)이 기준 신호 파형(30.1)과 여전히 교차하는지의 여부가 체크된다. 본 도면은 그러한 경우가 아니다. 그러므로, 제 2 비교 결과는 주어진 제 2 비교 결과와 대응하지 않는다. 그런고로, 제 1 비교 결과는 확인되지 않는다. 아크는 존재하지 않는다.
도 3b에 도시된 상황은 도 3a에 도시된 상황에 대응한다. 유일한 차는 전력 공급 신호의 제 1 기간에서 결정된 제 1 전력 공급 신호 파형에 상수 계수를 곱함으로써 기준 신호 파형(40)이 얻어졌다는 것이다. 또한 이 경우 제 1 비교에 의해 획득된 아크 검출, 즉, 기준 신호 파형(40)과 교차하는 신호(31.1)가 타임 시프트된 신호(32)에 의해 확인되지 않는다. 그런고로, 아크는 검출되지 않는다.
도 4a에서 기준 신호 파형(50)은 전력 공급 신호의 제 1 기간에서 제 1 출력 신호 파형을 측정한 다음, 상수 값, 예를 들어 일정한 전압을 감산함으로써 도출되었다. 더욱이, 제 2 전력 공급 신호 파형(51)이 전력 공급 신호의 제 2 기간 내에서 결정되었다. 신호 파형들(50 및 51)을 비교함으로써 제 2 전력 공급 신호 파형(51)이 포인트 52에서 기준 신호 파형(50)과 교차한다는 것을 살펴볼 수 있다. 그런고로, 아크가 플라즈마에 존재하고 있음을 나타내는 제 1 조건이 충족된다. 이를 확인하기 위하여, 제 2 전력 공급 신호 파형(51)은 타임 시프트된 신호 파형(53)에 도달하도록 타임 시프트되었다. 이 신호 파형(53)은 포인트 54에서 기준 신호 파형(50)과 또한 교차한다. 그러므로, 주어진 제 2 조건에 도달된다. 아크의 발생은 확인된다.
본 예시에서, 시간 간격(Δt)은 포인트(52) 주위에서 선택되었다. 그러므로, 신호 파형(51), 특히 시간 간격(Δt) 내에 있는 부분(51.1)은, 타임 시프트되었다. 시간 간격(Δt)에서만 신호들(50 및 51)을 결정하는 것과 신호 파형들(51.1 및 50.1)만을 비교하는 것이 가능했을 것이다. 한편, 시간 간격(Δt)은 전력 공급 신호의 전체 기간 또는 전력 공급 신호의 절반의 기간이 되도록 선택되었을 수도 있다. 특히, 신호들(50 및 51)은 전력 공급 신호의 두 개의 상이한 기간들에 대해 대응하는 시간 간격들(Δt)에서만 결정될 수 있다.
도 4b는 도 4a에 본질적으로 대응한다. 유일한 차는 전력 공급 신호의 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격 내에서 제 1 전력 공급 신호 파형을 먼저 결정한 다음, 결정된 전력 공급 신호 파형과 상수 계수를 곱함으로써 기준 신호 파형(60)이 결정되었다는 것이다. 도 4b로부터 시간 간격(Δt)은 아크가 확실히 검출될 수 있게 할 만큼 충분히 크게 선택되었다는 것이 명백하다. 바람직하게는, 시간 간격(Δt)은 전력 공급 신호의 기간의 적어도 절반에 대응한다.
도 5는 본 발명에 따른 전력 공급부(71) 및 모니터링 디바이스(72)를 갖는 플라즈마 공정 시스템(70)을 도시한다. 전력 공급부(71)는 플라즈마 챔버(73) 내의 플라즈마 공정에 전력을 공급한다. 전력 공급부(71)는 라인들(76, 77)을 통해 플라즈마 챔버(73) 내의 전극들(74, 75)로 송신되는 전력 공급 신호(71a)를 발생시킨다. 전력 공급부(71)는 MF 발전기, 특히 자유 발진 MF 발전기일 수도 있다. 그 경우에, 전력 공급부(71)는 양 및 음의 절반 파형을 갖는 AC 신호를 생성한다. 바람직한 대체예에서, 전력 공급부(71)는 이극 펄스식 발전기일 수도 있다. 그 경우에, 양 또는 음의 절반 파형이 개별적으로 조정될 수도 있다.
전력 공급 신호는 측정 수단(78, 79)을 통해 측정될 수도 있다. 제 1 결정 디바이스(80)가 전력 공급 신호의 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격 내에서의 제 1 전력 공급 신호 파형을 결정하기 위해 제공된다. 더욱이, 제 2 결정 디바이스(81)가 전력 공급 신호의 제 2 기간 내의 제 2 시간 간격 - 제 2 시간 간격은 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격의 포지션에 대응하는 제 2 기간에서의 포지션에 있음 - 내에서의 제 2 전력 공급 신호 파형을 결정하기 위해 제공된다. 바람직한 실시형태에서 제 1 전력 공급 신호 파형 및 제 2 전력 공급 신호 파형은 둘 다가 하나의 측정 수단에 의해 측정된다.
제 1 결정 디바이스(80)는 기준 신호 파형을 생성하는 기준 신호 발생기(82)에 접속된다. 기준 신호 파형뿐만 아니라 제 2 결정 디바이스(81)에 의해 결정된 전력 공급 파형은 제 1 비교기(83)에 공급된다. 미리 정의된 비교 결과가 획득된다면, 신호가 아크 신호 발생기(84)에 공급된다. 제 2 결정 디바이스(81)에 의해 결정된 전력 공급 신호 파형이 기준 신호 발생기(82)에서 생성된 기준 신호 파형과 교차한다면, 예를 들어, 신호가 아크 신호 발생기(84)에 공급된다.
기준 신호 발생기(82)에 의해 생성된 기준 신호 파형, 뿐만 아니라 제 1 타임 시프터(86)에 의해 생성된 신호는 제 2 비교기(85)로 또한 공급된다. 제 1 타임 시프터(86)는 제 2 결정 디바이스(81)에 의해 결정된 전력 공급 신호 파형을 시프트시킨다. 결정된 전력 공급 신호 파형 전체 또는 제 2 간격에 놓인 전력 공급 신호 파형의 해당 부분만을 타임 시프트하는 것이 가능하다. 특히, 이러한 간격은 하나의 신호 파형이 다른 신호 파형과 교차하는 포인트에 의존하여 선택될 수도 있다. 주어진 제 2 비교 결과가 제 2 비교기(85)에 의해 도달된다면, 신호가 아크 신호 발생기(84)에 공급된다. 아크 신호 발생기(84)는 제 1 비교기(83) 및 제 2 비교기(85)로부터의 신호를 이제 수신하고 있다. 그러므로, 아크 신호 발생기(84)는 아크 검출 신호를 생성하는데, 그 신호는 전력 공급부(71)뿐만 아니라 아크 소광(extinction) 디바이스(87)에 피드된다. 그런 식으로, 전력 공급부(71)와 플라즈마 공정에서 처리되는 기판은 보호될 수 있다.
도 5로부터 알 수 있듯이, 제 3 비교기(89)가 제공될 수도 있는데, 제 3 비교기에는 기준 신호 발생기(82)에 의해 생성된 기준 신호와, 제 2 결정 디바이스(81)에 의해 결정된 전력 공급 신호 파형을 타임 시프트하는 제 2 타임 시프터(90)로부터의 신호가 또한 공급된다. 그러나, 이 경우 타임 시프트는 제 1 타임 시프터(86)에 의해 생성된 타임 시프트에 대해 반대 방향으로 수행된다. 주어진 제 3 비교 결과에 도달된 것을 제 3 비교기(89)가 검출하면, 신호가 아크 신호 발생기(84)에 주어진다. 아크 신호 발생기(84)는 제 1, 제 2, 및 제 3 비교기들(83, 85, 89)로부터 수신된 신호들에 의존하여 아크 검출 신호를 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 제 2 결정 디바이스(81)에 의해 결정된 전력 공급 신호 파형을 타임 시프트하는 것에 대한 대체예로서, 기준 신호 발생기(82)에서 생성된 기준 신호 파형을 제 1 및 제 2 타임 시프터들(86, 90)로 타임 시프트하는 것이 또한 가능하다. 이 때, 제 2 결정 디바이스(81)는 제 1, 제 2 및 제 3 비교기들(83, 85, 89)에 접속되어 있다. 그 경우 제 2 결정 디바이스(81)에 의해 결정된 전력 공급 신호 파형은 기준 신호 파형과 각각 제 1 및 제 2 타임 시프터들(86, 90)에 의해 생성된 타임 시프트된 기준 신호 파형들과 비교된다. 이 대체예는 도 5에서 파선들로 나타나 있다.
모니터링 디바이스(72)는 또한 전력 공급부(71)의 부분일 수도 있다.
또한 아크 소광 디바이스(87)는 전력 공급부(71)의 부분일 수도 있다.
또한 측정 수단들(78, 79)은 전력 공급부(71)의 부분일 수도 있다.
모니터링 디바이스(72)는 전체적으로 또는 적어도 부분적으로, 마이크로제어기, 또는 디지털 신호 프로세서에 또는 특히 프로그램가능 디지털 로직 디바이스(programmable digital logic device, PLD)에 통합될 수도 있다. 이 PLD는 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA)일 수도 있다. 이러한 디바이스들로, 아크가 극도로 빠르게 그리고 신뢰성 있게 검출될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 방법을 예시하기 위한 흐름도를 도시한다. 단계 100에서 전력이 전력 공급 신호에 의하여 플라즈마 공정에 공급된다. 단계 101에서 전력 공급 신호 파형이 전력 공급 신호의 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격 내에서 결정된다. 단계 102에서 제 2 전력 공급 신호 파형이 전력 공급 신호의 제 2 기간 내의 제 2 시간 간격 - 제 2 시간 간격은 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격의 포지션에 대응하는 제 2 기간에서의 포지션에 있음 - 내에서 결정된다. 제 1 시간 간격과 제 2 시간 간격은 동일한 길이를 갖는다. 단계 103에서 기준 신호 파형이 발생된다. 바람직하게는, 기준 신호 파형은 단계 101에서 결정된 전력 공급 신호 파형으로부터 생성된다. 단계 104에서는 단계 102에서 결정된 전력 공급 신호 파형이 기준 신호 파형과 비교된다. 단계 105에서는 주어진 제 1 비교 결과에 도달되는지가 체크된다. 그러한 경우라면, 단계 106에서는 단계 102에서 결정된 전력 공급 신호 파형이 타임 시프트된다. 그러한 경우가 아니라면, 아크 신호가 단계 110에서 발생되지 않는다. 단계 106을 뒤따르는 단계 107에서 타임 시프트된 신호는 기준 신호 파형과 비교된다. 단계 108에서 주어진 제 2 비교 결과에 도달되는지가 체크된다. 그러한 경우라면, 아크 신호가 단계 109에서 발생된다. 그러한 경우가 아니라면, 단계 116에서는 단계 102에서 결정된 전력 공급 신호 파형이 다른 방향으로 타임 시프트될 수도 있다. 단계 117에서 타임 시프트된 신호는 기준 신호 파형과 비교될 수도 있다. 단계 118에서 주어진 제 3 비교 결과에 도달되는지가 체크될 수도 있다. 그러한 경우라면, 아크 신호가 단계 109에서 발생된다. 그러한 경우가 아니라면, 아크 신호가 단계 110에서 발생되지 않는다.
앞서 개시된 바와 같이 대체예로서 단계들(106, 116)에서 기준 신호 파형을 타임 시프트하는 것이 또한 가능하다. 그 후, 전력 공급 신호 파형은 단계들(107, 117)에서 타임 시프트된 기준 신호 파형들과 비교된다.

Claims (12)

  1. 플라즈마 공정에서의 방전을 모니터링하는 방법으로서,
    a. 주기적 전력 공급 신호(71a)를 플라즈마 공정에 공급하는 단계;
    b. 상기 전력 공급 신호의 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격(Δt) 내에서의 제 1 전력 공급 신호 파형을 결정하는 단계;
    c. 상기 전력 공급 신호의 제 2 기간 내의 제 2 시간 간격(Δt) - 상기 제 2 시간 간격(Δt)은 상기 제 1 기간 내의 상기 제 1 시간 간격(Δt)의 포지션에 대응하는 상기 제 2 기간에서의 포지션에 있음 - 내에서의 제 2 전력 공급 신호 파형(31, 51)을 결정하는 단계;
    d. 상기 제 2 시간 간격의 상기 제 2 전력 공급 신호 파형(31, 51)을 상기 제 1 시간 간격의 상기 제 1 전력 공급 신호 파형 또는 기준 신호 파형(50, 60)과 비교하고, 제 1 비교 결과를 결정하는 단계; 및
    e. 상기 제 1 비교 결과가 주어진 제 1 비교 결과에 대응하면, 상기 제 2 시간 간격(Δt)에서의 상기 제 2 전력 공급 신호 파형(31, 51), 상기 제 1 시간 간격(Δt)에서의 상기 제 1 전력 공급 신호 파형 또는 상기 기준 신호 파형(50, 60) 중 하나를 타임 시프트하고, 상기 타임 시프트된 신호를 타임 시프트되지 않았던 신호 파형들 중 하나와 비교함으로써, 제 2 비교 결과를 획득하는 단계
    를 포함하는 플라즈마 공정에서의 방전 모니터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비교 결과 또는 상기 제 2 비교 결과 중 하나는, 상기 제 1 전력 공급 신호 파형과 제 2 전력 공급 신호 파형(31, 51) 간의 차(difference)를 결정하고 상기 차가 주어진 기준 값을 초과하는지 또는 상기 주어진 기준 값 미만인지를 결정함으로써 획득되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정에서의 방전 모니터링 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 신호 파형(50, 60)은 상기 제 1 간격(Δt)에서의 상기 제 1 전력 공급 신호 파형과 주어진 값을 곱함으로써 또는 상기 제 1 간격(Δt)에서의 상기 제 1 전력 공급 신호 파형에서 상수 값을 가산 또는 감산함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정에서의 방전 모니터링 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 비교 결과 또는 제 2 비교 결과 중 하나는 상기 제 2 전력 공급 신호 파형(31, 51)이 상기 기준 신호 파형(50, 60)과 교차하는지를 모니터링함으로써 획득되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정에서의 방전 모니터링 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 e에서 타임 시프트된 신호 파형은 반대 방향으로 타임 시프트되고, 상기 타임 시프트된 신호는 타임 시프트되지 않았던 신호 파형들 중 하나와 비교됨으로써, 제 3 비교 결과가 획득되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정에서의 방전 모니터링 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 비교 결과가 상기 제 1 주어진 비교 결과에 대응하고 상기 제 2 비교 결과 또는 상기 제 3 비교 결과 중 적어도 하나가 주어진 제 2 비교 결과 또는 주어진 제 3 비교 결과에 각각 대응한다면 아크 검출 신호가 발생되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정에서의 방전 모니터링 방법.
  7. 전력 공급 신호(71a)가 공급되는, 플라즈마 공정에서 방전을 모니터링하는 모니터링 디바이스(72)로서,
    a. 상기 전력 공급 신호의 제 1 기간 내의 제 1 시간 간격 내에서의 제 1 전력 공급 신호 파형을 결정하는 제 1 결정 디바이스(80);
    b. 상기 전력 공급 신호의 제 2 기간 내의 제 2 시간 간격 - 상기 제 2 시간 간격은 상기 제 1 기간 내의 상기 제 1 시간 간격의 포지션에 대응하는 상기 제 2 기간에서의 포지션에 있음 - 내에서의 제 2 전력 공급 신호 파형을 결정하는 제 2 결정 디바이스(81);
    c. 상기 제 2 시간 간격의 상기 제 2 전력 공급 신호 파형을 상기 제 1 시간 간격의 상기 제 1 전력 공급 신호 파형 또는 기준 신호 파형과 비교하고, 제 1 비교 결과를 결정하는 제 1 비교기(83);
    d. 상기 제 2 간격에서의 상기 제 2 전력 공급 신호 파형, 상기 제 1 시간 간격에서의 상기 제 1 전력 공급 신호 파형 또는 상기 기준 신호 파형 중 하나를 타임 시프트하는 제 1 타임 시프터(86); 및
    e. 상기 타임 시프트된 신호를 타임 시프트되지 않았던 신호 파형들 중 하나와 비교하는 제 2 비교기(85)
    를 포함하는, 모니터링 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 비교기(83)와 상기 제 2 비교기(85) 중 적어도 하나는 하나의 신호 파형에서 다른 신호 파형을 감산하는 감산 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    기준 신호 파형 발생기(82)가 제공되는 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 타임 시프터(86)에 의해 수행된 타임 시프트와 비교하여 반대 방향으로 신호 파형을 타임 시프트하기 위해 제 2 타임 시프터(90)가 제공되는 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 타임 시프터의 출력 신호를 타임 시프트되지 않은 신호 파형과 비교하기 위해 제 3 비교기(89)가 제공되는 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 비교기(83)에 접속되고, 상기 제 2 비교기(85) 또는 상기 제 3 비교기(89) 중 적어도 하나에 접속되는 아크 신호 발생기(84)가 제공되는 것을 특징으로 하는 모니터링 디바이스.
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