KR20240022620A - 프로세스 챔버들을 위한 전력 전달 시스템들에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법들 - Google Patents

프로세스 챔버들을 위한 전력 전달 시스템들에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법들 Download PDF

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Abstract

플라즈마 프로세스 챔버들을 위한 전력 전달 시스템들에서 아크들을 검출하기 위한 방법들은, 아크를 로케이팅하고 아크 로케이션과 연관되는 전력 소스를 셧다운시킴에 있어서 도움이 되기 위해, 가시 아크 검출 센서들을 활용한다. 일부 실시예들에서, 방법은, 가시 광 스펙트럼에서 동작하는 아크 검출 센서로부터 아크 표시를 수신하는 것 ― 적어도 하나의 아크 검출 센서는 플라즈마 프로세스 챔버를 위한 전력 전달 시스템의 어셈블리에 포지셔닝됨 ― , 플라즈마 프로세스 챔버의 아크 검출 컨트롤러에 의해 아크 표시의 로케이션을 결정하는 것, 및 적어도 하나의 아크 표시가 임계 값을 초과하는 경우 플라즈마 프로세스 챔버의 전력 전달 시스템의 전력 소스에 대한 안전 연동 신호를 활성화하는 것을 포함한다. 안전 연동 신호는 전력 소스의 전력 상태를 제어하며, 안전 연동 신호를 활성화하는 것은 전력 소스 전력을 제거한다.

Description

프로세스 챔버들을 위한 전력 전달 시스템들에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법들
[0001] 본 원리들의 실시예들은 일반적으로 반도체 제조에 관한 것이다.
[0002] 반도체 프로세스 챔버들은 프로세싱 동안 기판들의 바이어싱 또는 플라즈마 생성을 위해 하나 이상의 RF 전력 공급부들을 활용할 수 있다. RF 임피던스 매칭 네트워크들 및/또는 RF 필터들과 같은 보조 전력 기기는 RF 전력 생성기와 연계하여 사용될 수 있다. RF 전력 공급부들을 동작시키기 위한 전형적인 안전 프로토콜들은 챔버에서의 기생 플라즈마 조건들에 의해 야기되는 임피던스 미스매치들과 같은 임피던스 미스매치들에 기초한다. 임피던스 미스매치가 발생하는 경우, 기기 또는 작업자(personnel)에 대한 위해(harm)를 방지하기 위해 RF 전력 공급부들은 셧다운될 수 있다. 그러나, 본 발명자들은, 비플라즈마 기생 조건들 하에서, 임피던스 미스매치가 발생하지 않을 수 있고, 따라서, 안전 프로토콜들이 RF 전력 생성기들을 동작 상태로 유지시켜 기기 손상 및 작업자에 대한 위해 가능성을 초래할 것임을 관찰하였다.
[0003] 따라서, 본 발명자들은, 심지어 임피던스 미스매치들이 발생하지 않는 경우에도 RF 전력 공급 기기에서 장애들을 검출하기 위한 방법들 및 장치를 제공하여, RF 전력 공급 기기 및 작업자의 더 뛰어난 보호를 초래하였다.
[0004] RF 전력 공급 기기에서 아크 방전(arcing)을 검출하기 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다.
[0005] 일부 실시예들에서, 전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법은, 가시 광 스펙트럼에서 동작하는 적어도 하나의 아크 검출 센서로부터 적어도 하나의 아크 표시(arc indication)를 수신하는 것 ― 적어도 하나의 아크 검출 센서는 플라즈마 프로세스 챔버를 위한 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 어셈블리에 포지셔닝됨 ― , 플라즈마 프로세스 챔버의 아크 검출 컨트롤러에 의해 적어도 하나의 아크 표시의 적어도 하나의 로케이션을 결정하는 것, 및 적어도 하나의 아크 표시가 임계 값을 초과하는 경우 플라즈마 프로세스 챔버의 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 전력 소스에 대한 적어도 하나의 안전 연동 신호(safety interlock signal)를 활성화하는 것 ― 적어도 하나의 안전 연동 신호는 적어도 하나의 전력 소스의 전력 상태를 제어하고, 적어도 하나의 안전 연동 신호를 활성화하는 것은 적어도 하나의 전력 소스로부터의 전력을 제거함 ― 을 포함할 수 있다.
[0006] 일부 실시예들에서, 방법은 다음을 더 포함할 수 있다: 적어도 하나의 아크 표시는 전력 전달 시스템의 어셈블리 내에서의 아크의 강도, 아크의 지속 기간, 또는 아크의 로케이션을 포함함, 적어도 하나의 아크 검출 센서 중 하나는 대략 10,000 룩스(lux) 내지 대략 20,000 룩스의 범위 내의 아크의 강도를 제공하도록 구성됨, 적어도 하나의 아크 검출 센서 중 하나는 광섬유 센서임, 복수의 광섬유 센서들이 특정한 부품들을 모니터링하기 위해 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 어셈블리 중 하나에 포지셔닝됨, 적어도 하나의 아크 검출 센서 중 하나는 180 도 검출 필드를 가짐, 적어도 하나의 아크 검출 센서 중 하나는 360 도 검출 필드를 가짐, 플라즈마 프로세스 챔버의 컨트롤러로부터 적어도 하나의 아크 표시의 시간과 연관되는 동작 파라미터들을 수신하는 것 및 동작 파라미터들, 적어도 하나의 아크 표시, 및 적어도 하나의 아크 표시의 적어도 하나의 로케이션에 적어도 부분적으로 기초하여, 적어도 하나의 아크 표시의 가능한 원인들의 진단을 제공하는 것, 플라즈마 프로세스 챔버의 컨트롤러로부터의 동작 파라미터들은 챔버 압력, 전력 레벨, 프로세스의 화학 물질(chemistry), 임피던스 매치 네트워크 커패시터 포지션들, 또는 챔버 임피던스를 포함함, 및/또는 적어도 하나의 아크 표시의 로케이션의 표시를 제공하는 것 ― 표시는 플라즈마 프로세스 챔버를 동작시키는 작업자가 볼 수 있음 ― 을 더 포함할 수 있다.
[0007] 일부 실시예들에서, 전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법은, 가시 광 스펙트럼에서 동작하는 적어도 하나의 아크 검출 센서로부터 적어도 하나의 아크 표시를 수신하는 것 ― 적어도 하나의 아크 검출 센서는 플라즈마 프로세스 챔버를 위한 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 어셈블리에 포지셔닝되고, 적어도 하나의 아크 표시는 전력 전달 시스템의 어셈블리 내에서의 아크의 강도, 아크의 지속 기간, 또는 아크의 로케이션을 포함하고, 적어도 하나의 아크 검출 센서는 대략 10,000 룩스 내지 대략 20,000 룩스의 범위 내의 아크의 강도를 제공하도록 구성됨 ― , 플라즈마 프로세스 챔버의 아크 검출 컨트롤러에 의해 적어도 하나의 아크 표시의 적어도 하나의 로케이션을 결정하는 것, 및 적어도 하나의 아크 표시가 임계 값을 초과하는 경우 플라즈마 프로세스 챔버의 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 전력 소스에 대한 적어도 하나의 안전 연동 신호를 활성화하는 것 ― 적어도 하나의 안전 연동 신호는 적어도 하나의 전력 소스의 전력 상태를 제어하고, 적어도 하나의 안전 연동 신호를 활성화하는 것은 적어도 하나의 전력 소스로부터의 전력을 제거함 ― 을 포함할 수 있다.
[0008] 일부 실시예들에서, 방법은 다음을 더 포함할 수 있다: 적어도 하나의 아크 검출 센서 중 하나는 광섬유 센서임, 복수의 광섬유 센서들이 특정한 부품들을 모니터링하기 위해 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 어셈블리 중 하나에 포지셔닝됨, 적어도 하나의 아크 검출 센서 중 하나는 180 도 검출 필드 또는 360 도 검출 필드를 가짐, 플라즈마 프로세스 챔버의 컨트롤러로부터 적어도 하나의 아크 표시의 발생과 연관되는 동작 파라미터들을 수신하는 것 및 동작 파라미터들, 적어도 하나의 아크 표시, 및 적어도 하나의 아크 표시의 적어도 하나의 로케이션에 적어도 부분적으로 기초하여, 적어도 하나의 아크 표시의 가능한 원인들의 진단을 제공하는 것, 플라즈마 프로세스 챔버의 컨트롤러로부터의 동작 파라미터들은 챔버 압력, 전력 레벨, 프로세스의 화학 물질, 임피던스 매치 네트워크 커패시터 포지션들, 또는 챔버 임피던스를 포함함, 및/또는 적어도 하나의 아크 표시의 로케이션의 표시를 제공하는 것 ― 표시는 플라즈마 프로세스 챔버를 동작시키는 작업자가 볼 수 있음 ― 을 더 포함할 수 있다.
[0009] 일부 실시예들에서, 실행시, 전력 전달 시스템에서 아크들을 검출하기 위한 방법이 수행되게 하는 명령어들이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공되는데, 방법은, 가시 광 스펙트럼에서 동작하는 적어도 하나의 아크 검출 센서로부터 적어도 하나의 아크 표시를 수신하는 것 ― 적어도 하나의 아크 검출 센서는 플라즈마 프로세스 챔버를 위한 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 어셈블리에 포지셔닝됨 ― , 플라즈마 프로세스 챔버의 아크 검출 컨트롤러에 의해 적어도 하나의 아크 표시의 적어도 하나의 로케이션을 결정하는 것, 및 적어도 하나의 아크 표시가 임계 값을 초과하는 경우 플라즈마 프로세스 챔버의 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 전력 소스에 대한 적어도 하나의 안전 연동 신호를 활성화하는 것 ― 적어도 하나의 안전 연동 신호는 적어도 하나의 전력 소스의 전력 상태를 제어하고, 적어도 하나의 안전 연동 신호를 활성화하는 것은 적어도 하나의 전력 소스로부터의 전력을 제거함 ― 을 포함한다.
[0010] 일부 실시예들에서, 방법은, 플라즈마 프로세스 챔버의 컨트롤러로부터 적어도 하나의 아크 표시의 발생과 연관되는 동작 파라미터들을 수신하는 것 및 동작 파라미터들, 적어도 하나의 아크 표시, 및 적어도 하나의 아크 표시의 적어도 하나의 로케이션에 적어도 부분적으로 기초하여, 적어도 하나의 아크 표시의 가능한 원인들의 진단을 제공하는 것을 더 포함할 수 있고, 그리고/또는 플라즈마 프로세스 챔버의 컨트롤러로부터의 동작 파라미터들은 챔버 압력, 전력 레벨, 프로세스의 화학 물질, 임피던스 매치 네트워크 커패시터 포지션들, 또는 챔버 임피던스를 포함한다.
[0011] 다른 및 추가적인 실시예들이 하기에서 개시된다.
[0012] 상기에서 간략하게 요약되고 하기에서 더 상세히 논의되는 본 원리들의 실시예들은 첨부된 도면들에서 묘사되는 본 원리들의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 원리들의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이며, 따라서, 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본 원리들이 다른 동등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0013] 도 1은 본 원리들의 일부 실시예들에 따른 플라즈마 챔버의 단면도를 묘사한다.
[0014] 도 2는 본 원리들의 일부 실시예들에 따른 전력 전달 시스템의 단면도를 묘사한다.
[0015] 도 3은 본 원리들의 일부 실시예들에 따른 전력 전달 시스템의 RF 필터의 탑다운 뷰(top-down view)를 묘사한다.
[0016] 도 4는 본 원리들의 일부 실시예들에 따른 아크 검출기들을 갖는 RF 필터의 단면도를 묘사한다.
[0017] 도 5는 본 원리들의 일부 실시예들에 따른 광섬유 아크 검출기들의 단면도를 묘사한다.
[0018] 도 6은 본 원리들의 일부 실시예들에 따른 RF 필터의 광섬유 아크 검출기들의 탑다운 뷰를 묘사한다.
[0019] 도 7은 본 원리들의 일부 실시예들에 따른 전력 전달 시스템에서 아크들을 검출하는 방법이다.
[0020] 도 8은 본 원리들의 일부 실시예들에 따른 플라즈마 챔버의 단면도이다.
[0021] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려지지 않으며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다.
[0022] 방법들 및 장치는, 예를 들면, 반도체 프로세스 챔버들에 사용되는 RF 전력 공급 기기에 추가적인 보호를 제공한다. 가시 광 스펙트럼 검출기들에 의한 아크 검출은, 심지어 임피던스 미스매치들이 발생하지 않는 경우에도, RF 전력 공급 기기를 보호하여, 고가의 기기 및 어쩌면 작업자에 대한 위해를 방지한다. 광 센서들로부터의 신호들은 가시 아크 검출기 컨트롤러(visible arc detector controller)로 전송되어 사전 설정된 임계 값과 비교된다. 임계 값이 충족되면, 시스템 안전 연동 스위치가 활성화되는데, 이것은 RF 생성기들을 즉시 셧다운시킨다. 본 원리들의 방법들 및 장치는 모든 RF 엔클로저들을 포괄하는 광 센서들의 넓은 검출 각도들의 이점들을 가지며, 아크 검출기들은 매우 빠른 응답 시간들을 가지며, 아크 검출기들은, 특히 RF 임피던스, 후속하여, 반사 전력(reflected power)을 변경하는 어떠한 플라즈마도 없는 기생 상황들, 및 근본 원인 분석 및 설계 최적화를 위한 정확한 아크 방전 로케이션 검출에서, RF 전력 시스템들을 심각한 손상으로부터 보호할 수 있다.
[0023] 전형적으로, RF 생성기들은 높은 반사 전력이 검출되는 경우(일반적으로 임피던스 미스매치에 기인하여 발생함) 차단된다. 그러나, 높은 반사 전력의 검출은 모든 장애 조건들을 포괄하는 것은 아니다. RF 매치들이 플라즈마의 형성 없이 기생 조건이 존재하는 어떤 인스턴스들에 튜닝되는 경우, 반사 전력은 여전히 낮을 수 있고 장애는 검출되지 않을 것이다. 올바르게 동작하는 경우, 프로세스 챔버의 플라즈마는, 챔버 안팎으로의 전압들을 안전 레벨에서 유지하는 전류 부하를 제공한다. 챔버에서 어떠한 플라즈마도 형성되고 있지 않는 경우, 챔버 및 전력 전달 시스템에서의 전압들은, 전압들이 컴포넌트들 전체에 걸쳐 아크를 발생시킬 만큼 충분히 높을 때까지, 계속해서 축적될 수 있다. 반사 전력 장애가 검출되지 않은 상태에서, RF 생성기들은, RF 임피던스 매칭 네트워크들 및/또는 RF 필터 엔클로저들 내부에서 결과적으로 아크 방전이 발생할 수 있는 기생 부하에 계속 전력을 전달할 것이어서, 심각한 전력 공급 기기 손상, 시스템 과열, 및 어쩌면 화재들을 초래할 수 있다. 본 원리들의 방법들 및 장치는, 잠재적인 위험들 및 시스템 손상들을 감소시키기 위해, 전력 공급 기기 엔클로저들에 포지셔닝되는 가시 아크 검출기를 활용하여 시스템 안전 연동 스위치를 트리거한다. 광 센서들은 아크 검출기들로서 작용하며 RF 임피던스 매칭 네트워크들 및 RF 필터 박스들에서 배포되며 엔클로저들에서 고전압 영역들 근처에 포지셔닝될 수 있다. 광 센서들은 광 센서 시야(field of view; FOV)에 대해 넓은 반구(half sphere)(180 도) 또는 완전한 구체(sphere)(360 도) 검출 각도 또는 좁은 검출 각도를 가질 수 있다. 광 센서들은 상이한 감도들 및 검출 범위들을 또한 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 아크 검출기 컨트롤러는 광 센서들과 연계하여 사용될 수 있다. 광 센서들로부터의 신호들은 아크 검출기 컨트롤러로 전송되고 사전 설정된 임계 값과 비교된다. 하나 이상의 광 센서들로부터의 신호들이 임계 값을 초과하면, 전력 전달 시스템에서 아크가 발생하였다. 그 다음, 시스템 안전 연동 스위치가 활성화되고, 연동들 신호들이 사용되어 RF 생성기들을 즉시 차단한다.
[0024] 본 원리들의 방법들 및 장치는, 상이한 구성들의 보조 지원 어셈블리들(RF 필터들, DC 필터들, 임피던스 매치 네트워크들, 등)을 갖는 상이한 구성들의 전력 생성기들(DC 및 RF 생성기들, 펄스식 및 비펄스식 생성기들, 등)의 전력 전달 시스템들과 함께 많은 상이한 타입들의 프로세스 챔버들에서 사용될 수 있다. 도 1 및 도 8은 유전체 에칭을 위한 플라즈마 프로세스 챔버들의 예들이다. 그러나, 본원에서 설명되는 실시예들은, 플라즈마 강화 화학적 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD) 프로세스들, 플라즈마 강화 물리적 기상 증착(plasma-enhanced physical vapor deposition; PEPVD) 프로세스들, 플라즈마 강화 원자 층 증착(plasma-enhanced atomic layer deposition; PEALD) 프로세스들, 플라즈마 처리 프로세싱 또는 플라즈마 기반의 이온 주입 프로세싱, 예컨대 플라즈마 도핑(plasma doping; PLAD) 프로세싱을 포함하는 플라즈마 강화 증착 프로세스들과 같은 다른 플라즈마 지원 프로세스들에서의 사용을 위해 구성되는 프로세싱 시스템들과 함께 또한 사용될 수 있다.
[0025] 도 1은 일부 실시예들에 따른 플라즈마 챔버(100)의 하나의 예시적인 구성의 단면도를 묘사한다. 플라즈마 챔버(100)는 본 원리들의 방법들 및 장치가 통합될 수 있는 예시적인 챔버(제한하도록 의도되지 않은)를 나타낸다. 플라즈마 챔버(100)는, 예를 들면, 반도체 구조물들을 형성하기 위해 기판(110) 상의 재료들의 에칭을 위해 사용될 수 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 방법들 및 장치를 활용할 수 있는 다른 프로세스 챔버들은 증착, 가스 제거, 가열, 기판 뒤틀림 제거(substrate warp removal) 등을 위해 사용될 수 있다. 플라즈마 챔버(100)는 프로세싱 볼륨(118)에서 용량적으로 커플링된 플라즈마(capacitively coupled plasma; CCP)(154)를 형성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 생성을 위한 RF 전력 소스(128)는 캐소드 어셈블리(138) 내의 RF 베이스플레이트(108)로 전달되고, 반면, 덮개(190)의 가스 분배 플레이트(130)는 접지된다. 일부 실시예들(도시되지 않음)에서, 가스 분배 플레이트(130)는 바이어싱될(biased) 수 있다. 플라즈마 챔버(100)는 원통형 측벽(102), 바닥(floor; 103), 및 덮개(190)를 포함한다. 덮개(190)는 가스 분배 플레이트(130)를 통해 형성되는 오리피스들(132)을 갖는 가스 분배 플레이트(130) 위에 놓이는 가스 매니폴드(152)를 포함하는 가스 분배 샤워헤드일 수 있다. 가스 매니폴드(152)는 가스 공급 유입구(gas supply inlet; 140)를 갖는 매니폴드 엔클로저(192)에 의해 둘러싸인다. 가스 패널(184)은 가스 공급 유입구(140)로의 상이한 프로세스 가스들의 개개의 유량들을 제어한다. 기판(110)은, 정전 척(electrostatic chuck; ESC)이 있는 또는 없는 그리고 받침대 지지체(106)에 의해 지지되는 RF 베이스플레이트(108)를 갖는 받침대(196)의 최상부(top) 표면(198) 상에서 지지된다. 플라즈마 챔버(100)의 내부를 배기하기 위한 그리고 플라즈마 챔버(100) 내부에서 소망되는 압력을 유지하는 것을 용이하게 하기 위한 펌프(182)가 플라즈마 챔버(100)에 연결된다.
[0026] 예시적인 챔버에서, RF 전력 소스(128)는 프로세싱 동안 기판(110)을 에칭하기 위한 플라즈마를 생성하기 위해 RF 베이스플레이트(108)에 RF 전력을 제공한다. 제1 RF 필터(174) 및 제1 RF 임피던스 매치 네트워크(172)는 RF 전력 소스(128)와 RF 베이스플레이트(108) 사이에서 배치된다. 예를 들면, RF 전력 소스(128)에 의해 공급되는 RF 에너지는 주파수가 약 13 MHz 내지 약 162 MHz의 범위에 걸칠 수 있으며, 예를 들면, 13.56 MHz, 60 MHz, 120 MHz, 또는 162 MHz와 같은 비제한적인 주파수들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 펄스식 RF 전력 소스(128)는 고전압 펄스화 RF 전력 등을 제공할 수 있다. 펄스식 RF 전력은 대략 5 % 내지 대략 95 %의 범위에 걸치는 듀티 사이클을 가지고 대략 100 Hz 내지 대략 5 kHz의 주파수를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 또는 펄스식 RF 전력 소스(128)는 대략 1 kW 내지 대략 20 kW의 범위 내의 RF 또는 펄스식 RF 전력을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 또는 펄스식 RF 전력 소스(128)는 대략 20 kW 내지 대략 60 kW의 범위 내의 RF 또는 펄스식 RF 전력을 제공할 수 있다.
[0027] RF 바이어스 전력 소스(126)는 기판(110)에 대한 바이어스 제어를 유도하기 위해 RF 베이스플레이트(108)에 커플링될 수 있다. RF 베이스플레이트(108)는 제2 RF 필터(166) 및 제2 RF 임피던스 매치 네트워크(168)를 통해 RF 바이어스 전력 소스(126)로부터 RF 바이어스 전력을 공급받는다. 예를 들면, RF 바이어스 전력 소스(126)에 의해 공급되는 RF 에너지는 주파수가 약 100 kHz 내지 약 20 MHz의 범위에 걸칠 수 있으며, 예를 들면, 2 MHz 또는 13.56 MHz와 같은 비제한적인 주파수들이 사용될 수 있다. RF 바이어스 전력은 또한 펄스화될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 전력은 대략 수십 와트 내지 수백 와트의 범위에서 RF 바이어스 전력 소스(126)에 의해 공급될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 바이어스 전력 소스(126)에 의해 공급되는 RF 전력은 대략 수 킬로 와트, 최대 10 kW일 수 있다. 다른 애플리케이션들에서, 받침대(196)는 접지될 수 있거나 또는 전기적으로 부유 상태로 유지될 수 있다. 정전 척킹 전극들(160)은 저역 통과 필터(178)를 통해 고전압 DC 전력 소스(176)로부터 양의 및 음의 고전압 DC 전력을 공급받는다. 정전 척킹 전극들(160)은 프로세싱 동안 기판(110)을 유지하기 위해 받침대(196)의 최상부 표면 상에서 정전하를 형성한다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 챔버(100)는 에지 균일성 제어를 위해 에지에서 다른 전극을 가질 수 있다.
[0028] 플라즈마 챔버(100)의 다양한 컴포넌트들의 동작을 제어하기 위해 컨트롤러(144)가 제공되어 그 다양한 컴포넌트들에 커플링될 수 있다. 컨트롤러(144)는 중앙 프로세싱 유닛(central processing unit; CPU)(146), 메모리(148), 및 지원 회로들(150)을 포함한다. 컨트롤러(144)는 플라즈마 챔버(100)를 직접적으로, 또는 특정한 프로세스 챔버 및/또는 지원 시스템 컴포넌트들과 연관되는 컴퓨터들(또는 컨트롤러들)을 통해, 제어할 수 있다. 컨트롤러(144)는 다양한 챔버들 및 하위 프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 컨트롤러(144)의 메모리, 또는 컴퓨터 판독 가능 매체(148)는 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 리드 온리 메모리(read only memory; ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 광학적 저장 매체들(예를 들면, 컴팩트 디스크 또는 디지털 비디오 디스크), 플래시 드라이브, 또는, 로컬의 또는 원격의, 임의의 다른 형태의 디지털 스토리지와 같은 쉽게 이용 가능한 메모리 중 하나 이상일 수 있다. 지원 회로들(150)은 종래의 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU(146)에 커플링된다. 이들 회로들은 캐시, 전력 공급부들, 클록 회로들, 입력/출력 회로부(circuitry) 및 서브시스템들, 등을 포함한다. 플라즈마 챔버(100) 및/또는 아크 검출 프로세스들을 제어하기 위한 방법들은, 본원에서 설명되는 방식으로 플라즈마 챔버(100)의 동작을 제어하기 위해 실행될 수 있는 또는 호출될 수 있는 소프트웨어 루틴으로서 메모리(148)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 CPU(146)에 의해 제어되고 있는 하드웨어로부터 원격에 로케이팅되는 제2 CPU(도시되지 않음)에 의해 또한 저장 및/또는 실행될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 레시피들 및/또는 아크 검출 진단들 또는 아크 검출 프로세스들은 컨트롤러(144)에 저장될 수 있고, 컨트롤러(144)는 가시 아크 검출기 컨트롤러(104)와 인터페이싱하여 플라즈마 챔버(100)의 전력 전달 시스템들에서 아크 방전을 검출함에 있어서 도움이 될 수 있다.
[0029] 가시 아크 검출기 컨트롤러(104)는 어셈블리들 중 하나 이상의 어셈블리들에 대한 인가된 전력을 제어하기 위해 그리고 하나 이상의 어셈블리들에서 설치되는 하나 이상의 광 검출기들(162)을 통해 아크 방전을 또한 검출하기 위해, 플라즈마 챔버(100)에 대한 전력 전달 시스템의 어셈블리들에 연결된다. 도 1은 광 검출기들(162)의 가능한 로케이션들의 한 예이고 어떤 어셈블리들이 광 검출기들(162)을 가질 수 있는지에 관해 제한하도록 의도되지 않으며 또한 각각의 어셈블리에 설치되는 광 검출기들(162)의 수량에 관해 제한하도록 의도되지 않는다. 그 예에서, 전력 전달 시스템은 RF 전력 소스(128), 제1 RF 임피던스 매치 네트워크(172), RF 바이어스 전력 소스(126), 제2 RF 임피던스 매치 네트워크(168), 및 제2 RF 필터(166)와 같은 어셈블리들을 포함할 수 있다. RF 임피던스 매치 네트워크는 전력 전달 효율성을 최적화하기 위해 RF 소스 생성기와 플라즈마 반응기 사이에서 사용되는 전기적 회로이다. 튜닝된 임피던스 매칭 지점에서, 최대 전력이 플라즈마 부하로 전달되고 거의 제로의 전력이 RF 소스로 반사된다. 예시적인 RF 임피던스 매치 네트워크는 전동식 가변 션트 커패시터, 전동식 가변 직렬 커패시터, 및 직렬 인덕턴스 엘리먼트들을 포함한다. 회로 구성들은 전형적으로 L 네트워크 또는 파이(pi) 네트워크이다. 상이한 RF 전력들을 타깃으로 결합하기 위해, RF 임피던스 매치 네트워크들과 플라즈마 반응기 사이에서 RF 필터들이 필요로 된다. RF 필터들은 선택된 주파수 범위 내의 전력만을 허용하도록 그리고 RF 전력 공급부들을 서로 분리하도록 설계된다.
[0030] 본 원리들의 방법들 및 장치는 도 8에서 묘사되는 챔버와 같은 다른 챔버 구성들에서의 사용을 위해 적용 가능하다. 도 1 및 도 8의 챔버들이 에칭 프로세스들에서 사용될 수 있지만, 방법들 및 장치는 에칭 챔버들만으로 제한되지는 않는다. 도 8에서, 플라즈마 챔버(800)는 저역 통과 필터(178)를 통해 기판(110) 아래의 정전 척킹 전극들(160)에 연결되는 파형 생성기(830)를 통합한다. 파형 생성기(830)는 정전 척킹 전극들(160)에서 펄스들 또는 램프 파형들 등과 같은 DC 파형들을 생성한다. 저역 통과 필터(178)는 플라즈마 챔버(800)에서의 프로세싱 동안 RF가 파형 생성기(830) 및/또는 고전압 DC 전력 소스(176)로 이동하는 것을 방지한다. 가시 아크 검출기 컨트롤러(104)는 고전압 DC 전력 소스(176) 및/또는 RF 전력 소스(128)(예를 들면, 제1 RF 필터(174), 제1 RF 임피던스 매치 네트워크(172), 저역 통과 필터(178), 등)과 연관되는 어셈블리들 중 임의의 것의 광 검출기들(162)에 연결될 수 있다. 가시 아크 검출기 컨트롤러(104)는, 어셈블리들에 인가되는 전력을 제어하기 위해 파형 생성기(830)를 포함하는 DC 전력 전달 시스템의 하나 이상의 어셈블리들 및/또는 RF 전력 전달 시스템의 어셈블리들 중 하나 이상에 또한 연결될 수 있다.
[0031] RF 반사 전력들은 전형적으로 프로세스 챔버에서의 갑작스러운 임피던스 변화들로부터 보호하기 위해 잘 모니터링된다. 전력 전달 시스템에 손상을 주는 것을 방지하기 위해 높은 반사 전력이 검출되는 경우 RF 소스 생성기들은 차단된다. 그러나, 반사 전력을 사용하여 장애들을 결정하는 것은 가능한 모든 장애 상황들을 커버할 수 없다. 일부 조건들 하에서, 플라즈마가 형성되지 않는 기생 부하들이 매치 튜닝 범위 내의 임피던스들을 가지며 반사 전력을 실질적으로 변경하지 않을 수 있다. RF 임피던스 매치 네트워크들이 어떠한 플라즈마도 존재하지 않는 기생 조건들로 튜닝되는 경우, 반사 전력은 여전히 낮으며, 시스템은 장애들을 포착할 수 없다. RF 소스 생성기들은 플라즈마 부하가 없는 상태에서 전력을 기생 조건으로 계속 전달하여, 챔버 및 전력 전달 어셈블리들에서 높은 전압들을 축적할 것이다. 장애에 기인하여 RF 임피던스 매치 네트워크 및/또는 RF 필터 엔클로저들 내부에서 아크 방전이 후속하여 발생하여, 심각한 전력 공급부 손상들, 시스템 과열, 및 심지어 화재들을 초래할 수 있다.
[0032] 잠재적인 위험들 및 시스템 손상들을 감소시키기 위해, 가시 아크 검출기 컨트롤러(104)가 사용되어 시스템 안전 연동 스위치를 트리거할 수 있다. 시스템 안전 연동 스위치는 예시적인 프로세스 챔버들에서 RF 소스 생성기들의 동작 상태를 제어한다. 도 1은 플라즈마 챔버(100)를 사용하는 RF 플라즈마 프로세싱 시스템의 가시 아크 검출기 컨트롤러(104)를 묘사하고, 도 8은 플라즈마 챔버(800)를 사용하는 RF 플라즈마 프로세싱 시스템의 가시 아크 검출기 컨트롤러(104)를 묘사한다. 도 2는 플라즈마 챔버(100)의 플라즈마 전력 전달 시스템(또는 플라즈마 챔버(800)의 플라즈마 전달 시스템)의 도면(200)이고, 제1 RF 임피던스 매치 네트워크(172) 및 제1 RF 필터(174)에서, 특히 전력 전달 시스템 어셈블리들 내부의 고전압 영역들(예를 들면, 매치 및 필터 출력들) 근처에서, 분포되는 광 센서들(208)을 묘사한다. 유사하게, 제2 RF 임피던스 매치 네트워크(168) 및 제2 RF 필터(166)는 가시 아크 검출기 컨트롤러(104) 내부에 분포되며 이것에 연결되는 광 센서들(208)을 또한 구비할 수 있다. 광 센서들은 넓은 180 도 반구 또는 360 도 구체 검출 각도 또는 전력 전달 시스템 어셈블리들 내의 아크 방전 장애들을 검출하기 위한 좁은 검출 각도를 가질 수 있다. 광 센서들(208)로부터의 신호들은 가시 아크 검출기 컨트롤러(104)로 아크 모니터(202)로 전송되며, 아크 모니터(202)의 메모리에 및/또는 그렇게 연결되는 경우 컨트롤러(144)의 메모리에 저장되는 사전 설정된 임계 값과 비교된다. 하나 이상의 광 센서들로부터의 신호들이 임계 값을 초과하면, 전력 전달 시스템에서 아크 장애가 선언된다. 아크 장애가 검출되면, 시스템 안전 연동 스위치가 안전 연동 컨트롤러(204)에 의해 활성화되고 연동 신호들이 전송되어 임의의 연관된 RF 소스 생성기들을 즉시 차단한다. 일부 실시예들에서, 광 센서들은, 전압들이 높은 RF 필터들 및 RF 임피던스 매치 네트워크들의 출력들 근처를 비롯한 전기 어셈블리들의 다수의 로케이션들에서 설치될 수 있다. 광 강도가 사전 설정된 임계 값 이상인 경우, 예를 들면, 대략 10,000 룩스 내지 대략 20,000 룩스 사이에 있는 경우, 연동 신호가 RF 소스 생성기들로 전송되어 대략 100 ms 이하 이내에 전력을 차단할 수 있다. 사무실 영역 또는 연구실의 주변 광 강도 레벨이 일반적으로 2000 룩스 미만이기 때문에, 연동 신호는 정상 동작 조건들에서는 닫히고, 심지어 전력 전달 시스템의 어셈블리가 개방되어 있더라도, 주변 조명에 의해 트리거되지 않을 것이다.
[0033] 본 원리들의 방법들 및 장치는 프로세스 챔버와 전력 전달 시스템 둘 모두의 장애 분석 및 진단들을 위해 또한 사용될 수 있다. 가시 아크 검출기 컨트롤러(104)의 옵션 사항의 진단 시스템(206)은, 전력 시스템 내에서 및/또는 프로세스 챔버 내에서 또는 심지어 프로세스 챔버에 의해 사용되는 프로세스 레시피들 내에서 장애가 있는 컴포넌트들을 결정함에 있어서 도움이 될 수 있다. 옵션 사항의 진단 시스템(206)은 사전 지식에 기초한 룩업 테이블들을 사용할 수 있고 및/또는 아크 방전의 원인들을 진단하는 데 도움을 주기 위해 머신 러닝을 또한 통합할 수 있다. 일부 실시예들에서, 옵션 사항의 진단 시스템(206)은 플라즈마 챔버(100)의 컨트롤러(144)에 연결될 수 있다. 옵션 사항의 진단 시스템(206)은 진단을 돕기 위해 검출된 아크의 순간에 및/또는 플라즈마 챔버(100)로부터 검출된 아크의 순간 이전에 동작 파라미터들을 활용할 수 있다. 종종, 발생하여 아크 방전으로 이어지는 이벤트들은 아크 방전이 발생한 이유를 결정하는 데 큰 도움이 될 수 있다. 옵션 사항의 진단 시스템(206)이 머신 러닝을 사용할 수 있기 때문에, 장애가 발생할 가능성이 있는지, 그리고 또한 전력 전달 시스템의 어떤 어셈블리에서 장애가 발생할 수 있는지를 미리 결정하여, 기기에 대한 그리고 또한 어쩌면 작업자에 대한 손상을 방지하기 위해, 과거 데이터 및/또는 현재의 동작 파라미터들이 지속적으로 모니터링될 수 있다. 옵션 사항의 진단 시스템(206)을 통합하는 가시 아크 검출기 컨트롤러들은, 아크가 검출되는 경우 추가적인 정보를 제공하는 고급 성능들 및/또는 더 높은 정확도들을 갖는 광 센서들을 또한 통합할 수 있다. 예를 들면, 광 센서는, 강도 레벨 값, 검출 각도(광 센서의 검출 FOV 내에서 아크가 발생한 곳), 검출의 시간, 아크 방전의 지속 기간, 및/또는 검출되는 아크들의 수 등과 함께, 아크 발생을 보고하는 성능을 가질 수 있다. 더욱 정교한 광 센서들은 비용이 더 많이 들지만 그러나 아크들의 원인을 진단하는 데 필요한 데이터를 또한 제공하며, 생성 챔버들에서 사용되는 것이 아니라, 챔버 설계의 테스트 또는 평가 국면들 동안 사용될 수 있다. 챔버 압력, 전력 레벨, 화학 물질, 매치 커패시터 포지션들, 챔버 임피던스, 등을 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 다른 챔버 파라미터들과 함께, 조기 검출, 장애 분석 및 아크 위험 완화를 위해, 광 강도 및/또는 로케이션 데이터가 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광섬유 센서들의 강도를 모니터링하는 동안 프로세스 조건들을 변경시키는 것에 의해 안전한 동작 체제(regime)가 획득될 수 있다.
[0034] 광 센서들은 RF 임피던스 매치 네트워크 엔클로저 및 RF 필터 엔클로저의 전체 영역을 커버하는 넓은 검출 각도들을 가질 수 있다. 소프트웨어 기반의 검출 방법들과 비교하여, 가시 아크 검출기 컨트롤러(104)는 100 ms 미만의 더 빠른 응답 시간을 갖는다. 가시 아크 검출기 컨트롤러(104)는, 특히, 반사 전력 스파이크들이 없는 것에 기인하여 RF 전력 공급부들이 적절하게 차단될 수 없는 어떤 튜닝된 기생성의 플라즈마가 없는 상황들에서, RF 전력 시스템들을 심각한 손상들로부터 보호할 수 있다. 방법들 및 장치는 정확한 아크 방전 로케이션들을 결정하고 근본 원인 분석 및 시스템 설계 최적화에 도움을 주기 위해 또한 사용될 수 있다. 광섬유 센서들은 아크 방전을 검출하기 위한 광 센서들로서 또한 사용될 수 있으며, 전력 전달 시스템의 주어진 어셈블리 내에서 장애 로케이션을 결정함에 있어서 도움이 되도록 다수의 로케이션들에서 배치될 수 있다. 광섬유 센서들은 매우 작다는 그리고 전력 전달 시스템들의 어셈블리들 내에서 로케이팅하기 쉽다는 이점을 갖는다.
[0035] 다음의 예들은, 간결성을 위해, 제1 RF 필터(174)를 전력 전달 시스템의 예시적인 어셈블리로서 참조하며, 방법들 및 장치가 전력 전달 시스템의 다른 어셈블리들에 적용 가능하기 때문에, 제한하도록 의도되는 것은 아니다. 도 3은 최상부 커버가 제거된 제1 RF 필터(174)의 탑다운 뷰(300)를 묘사한다. 제1 RF 필터(174)는 어셈블리 보드(322) 상의 출력 커넥터(312)에 연결되는 출력 케이블(302) 및 입력 커넥터(314)에 연결되는 입력 케이블(304)을 갖는다. 제1 광 센서(318)는 출력 섹션을 명시적으로 모니터링하기 위해 제1 RF 필터(174)의 출력 섹션 바로 위에 장착된다. 제1 광 센서(318)의 검출 FOV는 매우 넓을 수 있으며 커패시터들(316)과 같은 근처 컴포넌트들을 모니터링하기 위해서 또한 사용될 수 있다. 제2 광 센서(320)는 제2 광 센서의 넓은 검출 FOV에 기인하여 저항기들(308)과 함께 인덕터(306) 또는 다른 컴포넌트들(310)을 모니터링하기 위해 제1 RF 필터(174)의 입력 섹션 근처에 포지셔닝될 수 있다. 다수의 광 센서들을 사용하는 것에 의해, 가시 아크 검출기 컨트롤러(104)는 어떤 어셈블리에서 장애가 발생하였는지뿐만 아니라 어셈블리 내의 어느 곳에서 장애가 발생하였는지를 추가로 정확하게 위치를 찾을 수 있다. 아크 로케이션 정보는 장애가 발생한 이유를 진단하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 수리, 또한 미래의 챔버들의 설계 둘 모두에서 유용하다.
[0036] 도 4는 180 도 검출 FOV를 갖는 제1 광 센서(402), 360 도 검출 FOV를 갖는 제2 광 센서(404), 및 좁은 FOV를 갖는 제3 광 센서(406)를 묘사하는 제1 RF 필터(174)의 단면도(400)이다. 제1 광 센서(402)는 제1 광 센서의 180 도 검출 FOV 내에서 최대 커버리지를 허용하기 위해 제1 RF 필터(174)의 컴포넌트들의 위에 또는 측면에 장착될 수 있다. 제1 광 센서(402)는 제1 RF 필터(174)의 측벽 상에서도 또한 장착될 수 있다. 제2 광 센서(404)는 제2 광 센서의 360 도 검출 FOV를 사용하여 최대 커버리지를 허용하기 위해 제1 RF 필터(174)의 측면들로부터 떨어져 장착될 수 있다. 제2 광 센서(404)는 모든 측면들로부터의 커버리지를 제공하기 위해 컴포넌트들 중에서 또는 사이에서 배치될 수 있다. 제3 센서(406)는 좁은 검출 FOV를 가지며 제1 RF 필터(174) 내의 특정한 영역 또는 컴포넌트의 바로 위에(도시됨) 또는 측면에 포지셔닝될 수 있다. 제3 광 센서(406)는 센서의 팁(408)에서만 광이 흡수되는 광섬유 센서일 수 있다. 좁은 검출 FOV에 의해, 제1 RF 필터(174)의 매우 특정한 컴포넌트들 또는 영역들이 아크 방전에 대해 모니터링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 광섬유 기반의 센서들은 아크를 매우 정확하게 로케이팅하기 위해 전력 전달 시스템의 어셈블리의 컴포넌트들 위에서 그리드 패턴으로 포지셔닝될 수 있으며, 아크를 검출하는 광섬유 기반의 센서들의 수에 기초하여, 아크의 사이즈 및 컴포넌트들 중 정확하게 어떤 컴포넌트 또는 컴포넌트들이 어셈블리 내부에서 영향을 받았는지를 결정한다.
[0037] 도 5는 일부 실시예들에 따른 광섬유 아크 검출기들의 단면도(500)를 묘사한다. 광섬유들에 기초하는 광 센서들은 직경이 매우 작으며 다른 타입들의 광 센서들에서는 불가능할 수 있는 광범위한 적용들 및 배치들을 허용한다. 제1 광섬유 아크 검출기(502)는 좁은 검출 FOV(508)에서 광의 검출을 허용하는 90 도 절단된 연마 단부(polished end)(514)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 좁은 검출 FOV(508)는 대략 20 도 내지 대략 30 도일 수 있다. 좁은 검출 FOV(508)는, 동일한 어셈블리의 다른 영역들에서 발생하는 아크 장애들로부터 크로스토크의 유의미한 억제를 가지면서 어셈블리 내의 특정한 컴포넌트 또는 로케이션을 모니터링하도록, 제1 광섬유 아크 검출기(502)가 포지셔닝되는 것을 허용한다. 제2 광섬유 아크 검출기(504)는 25 도 내지 35 도의 범위에서 제1 광섬유 아크 검출기(502)와 유사한 검출 FOV(510)를 갖는다. 제2 광섬유 아크 검출기(504)의 이점은 제2 광섬유 아크 검출기(504)에 수직인 검출을 허용하는 45 도 절단된 연마 단부(516)이고, 그 결과, 최상부 대신 측면으로부터 어셈블리 엔클로저 안으로의 제2 광섬유 아크 검출기(504)의 진입을 허용하거나 또는 최상부로부터의 진입이 어셈블리의 컴포넌트 등의 측면을 모니터링하는 것을 허용한다는 것이다. 제3 광섬유 아크 검출기(506)는 훨씬 더 넓은 FOV(512)를 허용하는 둥근 연마 단부(518)를 구비한다. 더 넓은 FOV(512)는 제3 광섬유 검출기(506)가 180 도 광 센서를 대신하는 것을 허용하지만 그러나 어셈블리 내에 포지셔닝하기 더 쉬운 훨씬 더 작은 폼 팩터를 갖는다. 더 넓은 FOV(512)는 최대 대략 180 도일 수 있다. 도 6의 도면(600)은 제1 RF 필터(174)에 포지셔닝되는 복수의 광섬유 아크 검출기들(602)의 탑다운 뷰를 묘사한다. 예에서, 복수의 광섬유 아크 검출기들(602)는, 제1 RF 필터(174)의 특정한 영역들에서의 아크 검출이 전력 전달 시스템의 어셈블리 내에서의 임의의 아크 방전의 향상된 로케이션 결정을 제공하는 것을 허용하기 위해, 더 좁은 검출 FOV들(604)을 갖는다.
[0038] 도 7은 일부 실시예들에 따른 전력 전달 시스템에서 아크들을 검출하는 방법(700)이다. 블록(702)에서, 가시 광 스펙트럼(380 nm 내지 700 nm의 파장들)에서 동작하는 적어도 하나의 아크 검출 센서로부터 적어도 하나의 아크 표시가 수신된다. 아크 검출 센서는 플라즈마 프로세스 챔버를 위한 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 어셈블리에 포지셔닝된다. 아크 표시는 전력 전달 시스템의 어셈블리 내에서의 아크의 강도, 아크의 지속 기간, 아크 검출의 각도, 및/또는 아크의 로케이션 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 아크 검출 센서는 대략 10,000 룩스 내지 대략 20,000 룩스의 범위 내의 아크의 강도를 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 아크 검출 센서는 광섬유 센서일 수 있다. 복수의 광섬유 센서들은, 어셈블리의 특정한 부품들을 모니터링하기 위해, 전력 전달 시스템들 중 하나의 시스템의 어셈블리들 중 하나의 어셈블리에서 또한 포지셔닝될 수 있다. 아크 검출 센서는, 또한, 180 도 검출 필드를 갖는 또는 360 도 검출 필드를 갖는 광 센서일 수 있다.
[0039] 옵션 사항의 블록(704)에서, 적어도 하나의 아크 표시의 시간 또는 발생과 연관되는 동작 파라미터들이 플라즈마 프로세스 챔버의 컨트롤러로부터 수신된다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 프로세스 챔버의 컨트롤러로부터의 동작 파라미터들은 챔버 압력, 전력 레벨, 프로세스의 화학 물질, 임피던스 매치 네트워크 커패시터 포지션들, 및/또는 챔버 임피던스를 포함할 수 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 동작 파라미터들의 상태는 특정한 아크가 발생한 이유를 결정하는 데 도움이 되며, 또한, 어쩌면 아크가 발생하는 것을 방지하는 능력을 가능하게 한다. 블록(706)에서, 아크 표시의 적어도 하나의 로케이션은 플라즈마 프로세스 챔버의 가시 아크 검출 컨트롤러에 의해 결정된다. 가장 간단한 형태에서, 가시 아크 검출 컨트롤러는 간단히 배선되어, 입력 1이 RF 필터이고 입력 2가 제1 RF 전력 소스의 RF 임피던스 매치 네트워크임을 알 수 있다. 입력 1의 상태가 로우에서 하이로(입력 전압) 또는 하이에서 로우로(입력이 접지됨) 변하는 경우, 가시 아크 검출 컨트롤러는 RF 필터에서 아크가 발생하였다는 것을 알고 제1 RF 전력 소스를 셧다운시킨다. 더욱 복잡한 실시예들에서, 다수의 아크 검출 센서들이 제1 RF 필터에서 활용될 수 있고 가시 아크 검출기 컨트롤러는 추가적인 로직(예를 들면, 어떤 센서들(센서 자체 식별) 및 얼마나 많은 것들이 아크 방전을 보고하였는지, 검출의 각도, 강도 값, 등)을 활용하여 제1 RF 필터의 어떤 특정한 영역 또는 컴포넌트에서 아크가 발생하였는지를 결정할 수 있다.
[0040] 블록(708)에서, 아크 표시가 임계 값을 초과하는 경우, 플라즈마 프로세스 챔버의 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 전력 소스에 대한 적어도 하나의 안전 연동 신호가 활성화된다. 적어도 하나의 안전 연동 신호는 전력 소스의 전력 상태를 제어하고 안전 연동 신호를 활성화하는 것은 전력 소스로부터의 전력을 제거한다. 일부 실시예들에서, 가시 아크 검출기 컨트롤러는, 다른 전력 소스들에서 흔히 발생하며 현재의 프로세스 챔버 조건들 하에서 발생할 가능성이 있는 장애를 식별할 수 있을 수 있다. 그 다음, 가시 아크 검출기 컨트롤러는, 다른 시스템들에서 손상이 발생하는 것을 방지하기 위해, 안전 연동 신호들을 다수의 전력 소스들로 전송할 수 있다. 일부 실시예들에서, 아크 표시의 로케이션의 표시는 플라즈마 프로세스 챔버를 동작시키는 작업자가 볼 수 있고 및/또는 모니터링 스테이션 등과 같은 원격 로케이션에서 볼 수 있다. 아크 방전이 작업자에게 위험할 수 있기 때문에, 가시 아크 검출기 컨트롤러는, 프로세스 챔버 또는 전력 시스템의 로컬 영역에서 및/또는 모니터링 영역들에서 작업자를 안전하게 보호하기 위해 경고 사인 또는 다른 표시(예를 들면, 청각적 경보, 시각적 경보, 등)를 또한 디스플레이하여 가능한 손상 또는 심지어 화재들에 대해 작업자에게 경고할 수 있다.
[0041] 옵션 사항의 블록(710)에서, 적어도 하나의 아크 표시의 가능한 원인들의 진단이 제공된다. 진단은 동작 파라미터들, 적어도 하나의 아크 표시, 및 적어도 하나의 아크 표시의 적어도 하나의 로케이션에 적어도 부분적으로 기초한다. 상기에서 논의되는 바와 같이, 가시 아크 검출기 컨트롤러는 장애가 발생한 이유를 진단하는 데 도움을 주기 위해 룩업 테이블들 및 다른 시스템들을 활용할 수 있다. 가시 아크 검출기 컨트롤러는, 아크 방전이 발생할 수 있는 때를 예측하는 데 도움이 되기 위해 그리고 또한 기기를 심각하게 손상시킬 수 있는 일련의(cascading) 이벤트들을 방지하기 위해 머신 러닝을 또한 활용할 수 있다. 가시 아크 검출기 컨트롤러는 프로세스 챔버의 컨트롤러 및/또는 다른 시스템들과 인터페이싱하여 아크 방전의 시간에서의 그리고 아크 방전까지 이어지는 시간 동안의 프로세스 정보 및 챔버 상태를 수집하여, 전력 전달 시스템의 특정한 어셈블리에서 아크 방전의 원인을 결정함에 있어서 도움이 될 수 있다.
[0042] 본 원리들에 따른 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 실시예들은 또한, 하나 이상의 프로세서들에 의해 판독 및 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체들을 사용하여 저장되는 명령어들로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 머신(예를 들면, 컴퓨팅 플랫폼 또는 하나 이상의 컴퓨팅 플랫폼들 상에서 실행되는 "가상 머신")에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 또는 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터 판독 가능 매체는 임의의 적절한 형태의 휘발성 또는 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨터 판독 가능 매체들은 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다.
[0043] 전술한 내용이 본 원리들의 실시예들에 관한 것이지만, 본 원리들의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 원리들의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전력 전달 시스템에서 아크 방전(arcing)을 검출하기 위한 방법으로서,
    가시 광 스펙트럼에서 동작하는 적어도 하나의 아크 검출 센서로부터 적어도 하나의 아크 표시(arc indication)를 수신하는 단계 ― 상기 적어도 하나의 아크 검출 센서는 플라즈마 프로세스 챔버를 위한 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 어셈블리에 포지셔닝됨 ― ;
    상기 플라즈마 프로세스 챔버의 아크 검출 컨트롤러에 의해 상기 적어도 하나의 아크 표시의 적어도 하나의 로케이션을 결정하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 아크 표시가 임계 값을 초과하는 경우 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 상기 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 전력 소스에 대한 적어도 하나의 안전 연동 신호(safety interlock signal)를 활성화하는 단계
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 안전 연동 신호는 상기 적어도 하나의 전력 소스의 전력 상태를 제어하고, 상기 적어도 하나의 안전 연동 신호를 활성화하는 것은 상기 적어도 하나의 전력 소스로부터의 전력을 제거하는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 아크 표시는 상기 전력 전달 시스템의 어셈블리 내에서의 아크의 강도, 아크의 지속 기간, 또는 아크의 로케이션을 포함하는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 아크 검출 센서 중 하나는 대략 10,000 룩스(lux) 내지 대략 20,000 룩스의 범위 내의 아크의 강도를 제공하도록 구성되는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 아크 검출 센서 중 하나는 광섬유 센서인,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    복수의 광섬유 센서들이 특정한 부품들을 모니터링하기 위해 상기 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 상기 적어도 하나의 어셈블리 중 하나에 포지셔닝되는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 아크 검출 센서 중 하나는 180 도 검출 필드를 갖는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 아크 검출 센서 중 하나는 360 도 검출 필드를 갖는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세스 챔버의 컨트롤러로부터 상기 적어도 하나의 아크 표시의 시간과 연관되는 동작 파라미터들을 수신하는 단계; 및
    상기 동작 파라미터들, 상기 적어도 하나의 아크 표시, 및 상기 적어도 하나의 아크 표시의 상기 적어도 하나의 로케이션에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 적어도 하나의 아크 표시의 가능한 원인들의 진단을 제공하는 단계를 더 포함하는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세스 챔버의 상기 컨트롤러로부터의 동작 파라미터들은 챔버 압력, 전력 레벨, 프로세스의 화학 물질(chemistry), 임피던스 매치 네트워크 커패시터 포지션들, 또는 챔버 임피던스를 포함하는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 아크 표시의 상기 로케이션의 표시를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 표시는 상기 플라즈마 프로세스 챔버를 동작시키는 작업자(personnel)가 볼 수 있는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  11. 전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법으로서,
    가시 광 스펙트럼에서 동작하는 적어도 하나의 아크 검출 센서로부터 적어도 하나의 아크 표시를 수신하는 단계 ― 상기 적어도 하나의 아크 검출 센서는 플라즈마 프로세스 챔버를 위한 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 어셈블리에 포지셔닝되고, 상기 적어도 하나의 아크 표시는 상기 전력 전달 시스템의 어셈블리 내에서의 아크의 강도, 아크의 지속 기간, 또는 아크의 로케이션을 포함하고, 적어도 하나의 아크 검출 센서는 대략 10,000 룩스 내지 대략 20,000 룩스의 범위 내의 아크의 강도를 제공하도록 구성됨 ― ;
    상기 플라즈마 프로세스 챔버의 아크 검출 컨트롤러에 의해 상기 적어도 하나의 아크 표시의 적어도 하나의 로케이션을 결정하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 아크 표시가 임계 값을 초과하는 경우 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 상기 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 전력 소스에 대한 적어도 하나의 안전 연동 신호를 활성화하는 단계
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 안전 연동 신호는 상기 적어도 하나의 전력 소스의 전력 상태를 제어하고, 상기 적어도 하나의 안전 연동 신호를 활성화하는 것은 상기 적어도 하나의 전력 소스로부터의 전력을 제거하는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 아크 검출 센서 중 하나는 광섬유 센서인,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    복수의 광섬유 센서들이 특정한 부품들을 모니터링하기 위해 상기 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 상기 적어도 하나의 어셈블리 중 하나에 포지셔닝되는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 아크 검출 센서 중 하나는 180 도 검출 필드 또는 360 도 검출 필드를 갖는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세스 챔버의 컨트롤러로부터 상기 적어도 하나의 아크 표시의 발생과 연관되는 동작 파라미터들을 수신하는 단계; 및
    상기 동작 파라미터들, 상기 적어도 하나의 아크 표시, 및 상기 적어도 하나의 아크 표시의 상기 적어도 하나의 로케이션에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 적어도 하나의 아크 표시의 가능한 원인들의 진단을 제공하는 단계를 더 포함하는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세스 챔버의 상기 컨트롤러로부터의 동작 파라미터들은 챔버 압력, 전력 레벨, 프로세스의 화학 물질, 임피던스 매치 네트워크 커패시터 포지션들, 또는 챔버 임피던스를 포함하는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 아크 표시의 상기 로케이션의 표시를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 표시는 상기 플라즈마 프로세스 챔버를 동작시키는 작업자가 볼 수 있는,
    전력 전달 시스템에서 아크 방전을 검출하기 위한 방법.
  18. 실행시, 전력 전달 시스템에서 아크들을 검출하기 위한 방법이 수행되게 하는 명령어들이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서,
    상기 방법은,
    가시 광 스펙트럼에서 동작하는 적어도 하나의 아크 검출 센서로부터 적어도 하나의 아크 표시를 수신하는 단계 ― 상기 적어도 하나의 아크 검출 센서는 플라즈마 프로세스 챔버를 위한 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 어셈블리에 포지셔닝됨 ― ;
    상기 플라즈마 프로세스 챔버의 아크 검출 컨트롤러에 의해 상기 적어도 하나의 아크 표시의 적어도 하나의 로케이션을 결정하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 아크 표시가 임계 값을 초과하는 경우 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 상기 적어도 하나의 전력 전달 시스템의 적어도 하나의 전력 소스에 대한 적어도 하나의 안전 연동 신호를 활성화하는 단계
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 안전 연동 신호는 상기 적어도 하나의 전력 소스의 전력 상태를 제어하고, 상기 적어도 하나의 안전 연동 신호를 활성화하는 것은 상기 적어도 하나의 전력 소스로부터의 전력을 제거하는,
    명령어들이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 플라즈마 프로세스 챔버의 컨트롤러로부터 상기 적어도 하나의 아크 표시의 발생과 연관되는 동작 파라미터들을 수신하는 단계; 및
    상기 동작 파라미터들, 상기 적어도 하나의 아크 표시, 및 상기 적어도 하나의 아크 표시의 상기 적어도 하나의 로케이션에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 적어도 하나의 아크 표시의 가능한 원인들의 진단을 제공하는 단계
    를 더 포함하는,
    명령어들이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세스 챔버의 상기 컨트롤러로부터의 동작 파라미터들은 챔버 압력, 전력 레벨, 프로세스의 화학 물질, 임피던스 매치 네트워크 커패시터 포지션들, 또는 챔버 임피던스를 포함하는,
    명령어들이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
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