TWI270095B

TWI270095B - Detection and suppression of electrical arcing

Info

Publication number: TWI270095B
Application number: TW094126405A
Authority: TW
Inventors: Suhail Anwar; Remegio Manacio; Chung-Hee Park; Dong-Kil Yim; Soo-Young Choi
Original assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2004-09-04
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2007-01-01
Also published as: US20060049831A1; US7514936B2; JP5150045B2; CN1743859A; TW200609971A; CN102169145A; US7292045B2; CN102169145B; JP2006140440A; CN1743859B; US20080061793A1; KR100822050B1; KR20060092863A

Description

1270095 玖、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係有關於用以檢測或抑制一負載之電阻抗中弧或其他異常變化之設備與方法，其中有一電源係供力給該負載。較佳地，該負載為一電漿室，用於製造半導體及平面顯示器之電子元件，及本發明所檢測或之異常變化包含在電漿室内之電弧。【先前技術】電漿室經常被用以執行各種製程，例如化學氣相沉濺鍍及電漿加強蝕刻製程，以製造例如半導體或平面器之電子工件。經常地，在電漿室内之電漿係藉由耦自電源的RF(Radio Frequency，高頻）或直流電力至電以維持。該耦合一般藉由將電漿連接至室内之電極或内或鄰近該室的天線或磁線圈加以完成。在電漿室内之狀況大致在製程被執行於室内時產生變並且，此等變化有時造成在室内之電弧。若電漿與被之工件間發生電弧，或在任一室元件間發生電弧，則工件或室元件產生損害。損害的程度隨著電弧時間而立為了減少或防止此損害，有需要一種設備，其可以地檢測在電漿室内之電弧或者改變電漿室呈現給電源負載阻抗的其他異常。另外，有需要一種設備，其可制（即停止）電弧，同時允許電漿製程以儘可能最少干狀態下繼續進行。之電給電例如抑制積、顯示合來聚加該室化，製造將對 !加。快速之電以抑擾的 5 1270095 通常，有需要一種設備，其可以快速地檢測或抑制在電負載中之異$變化，其中有一電源係施加電力給§襄電負載。【發明内容】本發明之一態樣為一種設備及方法，用以藉由監視一或多數感應器’而檢測在電漿室内之電紙。每一感應器對（in response to)被電源所施加至電漿之電源特徵有反應，或者’搞合至電聚室，以對室内之電磁狀態作出反應。為耦合至電襞室之感應器所檢測之電漿狀態可以例如是在室内之電場、磁場、或光輻射。該監視較佳包含檢測何時為一感應器產生一電信號、或由一或多數此等感應信號導出一值（即為此等感應信號之函數）超出一臨限值。由一感應信號所導出之值例可以是感應信號之變化率。當電源為一 RF電源時，對施加至電漿室之RF功率作出反應之感應器較佳包含一 RF單向耦合器，其係連接在rf φ電源與電漿室之間，以檢測順向RF功率，反射RF功率、及反射之功率係數之其中一或多者。該監視較佳包含當反射RF功率或反射功率係數超出第一臨限值或者反射I率或反射功率係數的變化率超出一第二臨限值時，檢測電弧之發生。本發明之第二態樣係適用於一製造系統，其中一製程栌制器’控制為電源所產生之輸出功率，使得其在製程的^ 同步驟或階段，產生不同之功率位準。於本發明之此態樣 6

1270095 率、反射RF功率、及反射功率係數之其一或多者。較佳包含當反射RF功率或反射功率係數超出第一臨或反射功率或反射功率係數之變化率超出一第二臨時，檢測一異常變化。本發明之第五態樣為一種設備與方法，用以反轉（即正常）在電負載之電阻抗中之異常變化，該電負載係連一電源。第四態樣係為第三態樣的一般化，以包含在以外之阻抗異常及包含可能不是電漿室的一電負載。當負載的電阻抗中之異常變化被檢出時，電源短暫低其輸出功率，較佳至零功率。這可以免除該異常。簡短的時間後，一般幾毫秒或更短時間後，電源增加率輸出，較佳至其原始值。若異常被再次檢出，則電次降低其功率一短暫時間。在重覆幾次短暫的功率後，異常可以完成免除，使得電源的正常操作可以再行0 【實施方式】 1.硬體第1圖顯示一設備，其可以依據本發明之不同態樣測電弧及抑制電弧。該設備包含_電4 1〇,其於上被「電孤檢測及抑制電路」或「aDsc」i綱⑽實如下所述之新穎電弧檢測及抑制演算法…DSC可 /數位電路’例如可程式電嗎、—類比電路、或數位監視限值限值回到接有電弧地降在很其功源再降低次進，檢稱為現了以為及類 8 1270095 比電路之組合’這些例子係說明如下。如本案之發明内容所述，本案之電弧檢測及扣用以檢測或抑制電弧以外之阻抗中之異常。於此制電路也該ADSC 10可以被稱為「阻抗異常檢測及抑通例中，藏路I。阳異Φ之抑制表示反轉該異常狀況，以將阻抗回復至其正# 值或值的正常範圍内。雖然較佳實施例之以八一丨”兄明重覆地表不電弧，但於整個說明書中，「電弧」可以被「阻抗異常加以取代。 B 同樣地，如發明内容所述，本發明也用於可能不是電漿室的電負載。在負载之電阻抗的異常變化係藉由監視一或多數感應器加以檢出，該等感應器對電源所施加至負载的電源之特徵作出反應。雖然以下之較佳實施例的詳細說明重覆地表不一電漿室，但電漿室可以被任一電氣負載所取代。 ADSC10所連接之例示製造系統包含一 rf電源20，具有一 RF輸出22連接至RF單向耦合器24的一輸入。（商肇用RF功率發電機通常在單一密封體内，組合RF電源與單向耦合器。）該單向耦合器具有一 RF輸出26連接至rf阻抗匹配網路2 8的輸入。該單向耦合器感應或量測順向及反射RF功率，其係由RF電源20傳遞至匹配網路28並產生 • 順向及反射感應輸出信號2 7、2 8，其值分別代表順向及反射RF功率量測值S i及s2。RF匹配網路之輸出係連接至在電漿室30内之電極32。於此段中所述之元件係包含在具有RF供電電漿室的傳統製造系統中。 9 1270095 本發明也可適用於電源，其供給RF電力以外之電電漿濺射室，該等電源例如連接至電源的直流電源。源為直流電源時，將沒有反射電力’但所有以下所述應器，包含順向電力（forward electrical power)可以用測及抑制在電負載中之電弧或其他異常變化，該電負連接至電源以被供給電力。因此，所有之RF電源，動輸入（enable input)、及其功率設定點輸入等效適用直流電源。在電漿室30内執行之每一製程傳統係為一製程指 34所控制，該控制器為一電腦，其儲存及執行一製卷程式，以指示及控制製程的動作與參數。例如，製卷器3 4傳統上被規劃以控制移動工作進出電漿室的拍臂；控制調整各種反應氣體進入室中之流量的氣體殷控制調整處理至内之氣壓的排氣閥。該製程控制器詞被供給為處理室30的一元件或多室平台或主機的件’該處理係被連接至該平台或主機。很多製程包含-序列製程步驟，其係在不1¾ RF与準下加以執行。因此，製程控制表牲控制裔34的另一傳統功截制：F電源2〇的”功率輸出位準，使得後者在製, 同^驟或階段中，供給不同位準之Μ功率至電聚室明確地說，製程控制器34 Ο Δ同、认n KF功率設定點信號

2A圖）給RF電源2 R 味在么私千控制輪入21，該設突號係為一數位或類比千由匍链祕止丨 " 八值可以任意時間點4 不由1私控制器所執行之製

1貝序所指明之現行RF 源至當電之感以檢载被其啟於一制器 •序向 ^控制 i械手丨；及 L統上一元丨率位 i為控 L的不 3 0 〇 36(第 :點信 …表功率 10 1270095 的位準。該RF電源20藉由試著去調整在rf輸出22所產生之 RF信號的實際功率位準，而對RF功率設定點信號36有反應，使得實際RF功率位準等於為RF功率設定點信號 36所代表之所欲RF功率位準。如下所解釋，在處理室内之異常狀況，例如電孤，有時可以防止RF電源20產生為 RF功率設定點信號36所指定的RF功率位準。

於本發明之較佳實施例中，RF功率設定點信號3 6被另外連接至A D S C 1 0，使得A D S C可以檢測何時為製程順序所指定之RF功率位準中之轉移正被製程控制器所正在執行0 說明於本說明書其他部份之電弧檢測及電弧抑制演算法之步驟係由ADSC10所執行。該ADSC可以由單一傳統電腦處理機所構成，其係被規劃以執行所有下述之功能。雖然’現行執行所有功能的單一處理機較昂貴，但未來此方式係可能可以符合經濟效益。因此，ADSC的較佳實施例 φ 包含兩電腦處理機：一相當慢處理機，其稱為可程式邏輯控制器（PLC)12 ;及一較快處理機，其稱為數位信號處理器 (DSP)14。該ADSC同時可以包含類比電路，例如下述之類比至數位轉換器（analog-to-digital converters)及類比斜率檢測器（analog slope detector)或差動器（differentiator)。 PLC及DSP均包含一可程式算術計算單元及一記憶體，用以儲存為下述演算法所用之輸入資料、輸出資料及參數。該DSP取樣若干感應信號，並選擇地由這些感應信號 11 1270095 導出其他值，並將之與（如下述之）臨限值作即時比較。較佳地，D S P係足夠地快，以在少於一微秒内執行所有的步驟。PLC可以較慢，因為其執行對時間較不要求的介面及登入功能。

於PLC 12及DSP 14間之功能的較佳分割係包含在以下之電弧檢測及抑制演算法的說明中。然而，任何如下述由D S P 或PLC所執行之功能可以藉由類比或數位電路或在ADSC 内之電腦處理機所執行，例如單一電腦處理機，其可以執行所有ADSC的功能者。 2.電孤的檢測該電弧檢測及抑制電腦（ADSC)10在稱為「電弧抑制」下，被規劃以執行下述之電弧抑制演算法及以下之電弧檢測演算法。該DSP藉由即時監視由一或多數感應器所產生之感應輸出信號SKSi、S2、S3等）及檢測何時任一感應輸出信號Si 具有暗示在電漿室内電弧的異常值，而檢出在該電漿室30 内之電弧的發生。一種感應器輸出可以用以檢測在電漿室30内之電弧的大類別為一感應器，其被耦合至電漿室，以感應在室内之電磁狀況，例如在該室内之電場、磁場、或光輻射。此一感應器的例子為光學感應器（未顯示出），其監視為電漿所發出之光。另一例子為EMF探棒或天線47，其被安裝在該電漿室内。該天線被連接至電磁場（EMF)檢測器46之輸 12 1270095 所連之室率電示別〇順係，射封輛析室大頻入，該檢測器產生一感應輸出信號4 8，其值代表為天線接收之電磁場強度的量測值。EMF檢測器之輸出48被接至DSP14。一種感應器輸出可以用以檢測在電漿室3 0内之電弧另一大類別為一感應器，其係耦合於RF電源20與電漿之間，以感應（即檢出）為RF電源所供給至電漿的RF功的特徵。

此一感應器的例子為傳統單向耦合器24，連接在RF 源20與RF阻抗匹配網路28之間，如第1圖所示。所單向耦合器產生兩感應輸出信號25、27，其個別振幅分代表為單向耦合器所感應的順向RF功率及反射RF功率其他單向耦合器可以產生感應器輸出，其代表於反射及向RF功率間之比率或者此比率的平方根，即反射功率數。如上所述，商用RF功率發電機經常在單一密封件内組合RF電源及單向耦合器。若單向耦合器的順向及反功率輸出2 5、2 7為RF，而不是直流信號，則一傳統波檢測器（即其後有一低通濾波器之整流器）應連接在單向合器的每一輸出與ADSC之間。感應RF功率的特徵之感應器的第二例子為RF失真分器，例如，諸波感應器（harmonic sensor)，其檢測至該的RF電源所供給之RF電壓或電流的失真，藉由量測遠於RF電壓或電流之基頻的頻率下，電壓或電流之任一譜成份的振幅。此一感應器之第三例子為電氣可調之RF匹配網路2 8 13 1270095 其具有電感或電容，其值係因應電控制信號加以調整，以調諧匹配網路。這些電控制信號係有用於作為感應輸出信號，因為在控制信號中之變化表示為電漿室所呈現以對RF 匹配網路的輸出中，電阻抗中之變化。同樣地，其他類型之RF匹配網路28係可以藉由調整RF源20的頻率加以調諧。以此等頻率可調匹配網路，RF源或控制此頻率之控制器輸出的頻率可以構成一感應輸出信號Si。

第2圖顯示由單向耦合器24所產生之順向RF功率信號及反射RF功率信號2 7如何地被用以檢測在電漿室3 0内之電弧的發生。第2A圖顯示製程控制器34送給RF電源 20的RF功率設定點信號36。其值代表如果RF電源及為電漿室3 0所呈現之負載阻抗沒有上下變動及不穩定時， RF功率輸出22的應有振幅。第2圖顯示執行在電漿室内之製程，其在時間t〇及t3間需要第一位準之RF功率Pi 及在時間t3及t4間較低位準之RF功率P2。第2B及2C圖分別顯示為單向耦合器24所檢出之順向 RF功率信號25及反射RF功率信號27，其在這例子中為第一及第二感應信號Si及S2。在電漿室内之電弧開始於時間U並結束於時間t2。於時間段ti-t2中，順向RF功率下降及反射RF功率增加。於本發明中，吾人檢測順向及反射RF功率的變化，以指出在電漿室内之電弧。一耦合至電漿室内部之光學感應器或EMF感應器，例如 RF天線47將類似地作動以如在第2C圖所繪之反射功率信號27。明確地說，任一感應器將具有相當低穩態值，其 14 1270095 上有部份之雜訊或不穩定施加至其上，並且當電弧發生於電漿室内時，在值上有顯著之增加。我們也發現反射RF功率信號27為最可靠指標，以指出電弧，因為在沒有電弧時，其值係相當地穩定。順向 RF 功率信號25、EMF感應信號48、及反射RF功率信號的斜率（時間導數）也是有用信號，以補充反射RF功率信號’但它們之特徵在於不穩定性或雜訊。

於本發明中，每一感應信號S i依據是否其輸出信號為低於或高於一臨限值，而被認定為表示電弧正在發生’該臨限值在此被稱為電弧檢測臨限值。部份感應信號’例如順向RF功率25 (Si)表示在其值低於一臨限值時，電弧的發生，而另一感應信號，例如反射RF功率27(S2)及EMF檢測器46-4 8 (S 3)表示當其值超出一臨限值時，電弧的發生。為了採用一涵蓋兩類型感應信號的一致性命名法，我們將依據是否比較表示或不表示發生電弧，來表示在感應輸出信號S〖與其相關電弧檢測臨限值L i間之比較結果Ri為正或負’我們將依據感應輸出信號s i與其對應臨限值L i之比較結果為正或負，來表示一感應輸出信號具有不良值或良值。因此，如果該順向RF功率感應信號2 5 (S i)下降低於第一臨限值L1，則該信號2 5被認為是不良，而如果RF 功率感應信號27(S〇及EMF檢測信號48(S〇被認為分別超出第二臨限值L2及第三臨限值L3，則它們被認為不良。第3圖顯示由第1圖之ADSC10所執行之演算法。首先’ ADSC(如下所述之PLC12或DSP14)建立第一、第二及第三 15 1270095 電孤檢測臨限值Li、L2及L3並儲存臨限值於DSP内之記憶體中（步驟1 〇〇)。其他之建立電弧檢測臨限值的方法係在「調整電孤檢測臨限值」的段落中加以說明。於即時中，該DSP週期地取樣（步驟丨〇4)感應信號S!(順向RF功率信號25)、δ2(反射RF功率信號27)及S3(EMF 檢測信號4 8 )之值。「取樣」表示接收特定電信號並在一選定時間點中儲存其瞬間值，並可以以DSP内之傳統取樣保持電路加以完成。該D S P分別比較第一、第二及第三感應信號的電流取樣值Si、S2及I與第一、第二及第三臨限值Li、l2& L3(步驟108)。如果這些比較之任一結果為正，即如果第一感應信號S i (順向rf功率信號2 5)落在第一臨限值l〖以下、或第二感應信號S2(反射RF功率信號27)超出第二臨限值 L2、或第二感應信號SWEMF檢測信號48)超出第三臨限值 Ιο ,則DSP發出一警報，提出已經發生一電弧（步驟！ 5〇)。較佳地’藉由送出一電弧警告信號於電通訊匯流1 5上給 PLC，DSP發出電弧已經發生的警報（步驟15〇)(第2]〇圖）。該PLC可以被規劃以指明當自Dsp接收到一電弧警告信號時，其應執行怎樣之補救措施（步驟丨52)。適當的補救措施例子有：（1)執行第9段「電弧抑制」所述之電弧抑制演算法，即第9圖之步驟20〇_2〇6 ; (2)經由通訊匯流排16 送出一命令，以指示製程控制器34立即關閉至電漿室的 RF電力，（3)經由通訊匯流排16送出一命令，u指示製程控制器34等待，直到現行在電漿室内之工件處理完成，然 16 1270095 後，關閉該電漿室的操作；或（4)經由外部通訊匯流排 1 8 發出一警報給操作該室的人員及/或在電腦記憶體中登入該事件，但並不中斷電漿室的操作。在所有比較結果Ri都是負，即所有感應信號S丨均回到其個別臨限值Li的「良」側後，DSP在時間t2清除或移除在第2D圖所示之電弧警告信號15(步驟110)。 3.取樣區間及最小電弧持續時間

取樣感應信號的步驟（步驟 1 04)及比較每一感應信號與其對應電弧檢測臨限值的步驟（步驟 1 〇 8)係以一間隔加以週期性地重覆，該間隔稱為取樣區間△ T。如果電弧以低於取樣區間的持續時間發生，則感應信號 S i可以由「良」變化為「不良」，然後，在感應信號的後續取樣間之區間回到「良」（步驟104)，其中ADSC將不會檢出電弧已經發生。如果電弧的持續時間太短而不足以對電漿室内之被製造的工件或室元件造成損害的話，則此不檢出電弧並不必然是不想要的。相反地，對於ADSC能可靠地檢測出足夠造成損害的持續電弧時間是重要的。因此，取樣區間較佳不應大於可能造成損害之最短電弧持續時間。為了下述理由，取樣區間較佳不超出此持續時間的四分之一或十分之一。在感應信號中之隨機雜訊或不穩定性也可能造成該感應信號短暫地超出其個別臨限值，即使未發生電弧的情形下。為了防止此等雜訊尖波被解釋為電弧的發生，該電弧 17 檢測演算法較佳地、感應器)，以持續至少'較結果(即-具有「不良」值弧持續臨限值D，在電弧：、之時間，該時間被稱為最小電之别。為了確定可能損宏測馮算法信號發出電弧已發生時間臨限值較佳應不大：電弧事件的檢測，最小電弧持續持續時間係會對在二最短電弧持續時間，$最短電弧質損宝去聚至内製造之工貝領σ者。 <工作或至的元件造成實當每-感應信號與其相以一週期性取樣區限值比較步驟被一數位電路 ^间加以執彳+ 路以外之實施例加時，如第8圖之類比比較電之錯誤電弧檢測可因應感應信號雜訊或不穩定 J』从精由取π 以避免，以持續$ ,丨、々传正比較結果（步驟1 〇 6)加、貝王y多數「「N」以下被稱為正」個連續取樣區間。此多數 PC*权計赵行較佳實施例中，N==1〇。限值，較佳為至少3。於現

最小電弧持續臨限值D 臨限值N的積。於設計^為取樣區間ΔΤ與正比較計數應基於前述考4，來選擇^异系統之實施法中，設計者數臨限。該取樣區間ΔΤ1^電弧持續臨限值及正比較計 ^ ^ 應小於等於所選擇最小電孤持

續臨限值D為選定正比鉍 T 平叶數臨限Ν所除。第4圖顯示電弧檢須彳演置，、异法’其包含用以有關於計數正比較結果數量及在計數大於+ # ;或4於正比較計數臨限值Ν時發出已發生電弧警告的步驟^ 10Λ 乂鄉112、12〇及130。在該演算法中之其他步驟係相同於第3圖所討論者。步驟112、120及130較佳由DSP所執行。該DSP儲存 18 1270095 該正比較計數臨限值N於其記憶體内。只要在感應信號S丨及其對應電弧檢測臨限值L i間之所有比較結果均為負的話’則該DSP同時也儲存一值被清除之數值計數，即重置為零，於其記憶體内（步驟1 1 2)。相反地，在任意取樣區間，至少有一比較為正結果時，則DSP會將其儲存於記憶體内之計數增量（步驟1 2 0)。每次增量後，計數會與正比較計數臨限值N作比較（步驟130)。如果計數等於或大於N，則DSP將經由通訊匯流排15發出一警報（步驟15〇)。本發明係以用以沉積一薄膜於玻璃基材上之電漿室30 加以測試，該玻璃係用以製造具有薄膜電晶體陣列之平面 …員示器。這些測試建議1 〇微秒為在這些電狐之間的一合理臨限值，該些電弧有太短而不能造成損害以及對基材上之電阳體產生實質損害者。因此，為了減少誤報，步驟需要一異常輸出表示電弧-即在步驟1〇8之其中一或多者正比較結果-在發出電弧已發生之警報前，持續至少丨〇微秒的最少電弧持續臨限值D(步驟15〇)。於較佳實施例中，正比較計數臨限值N為1〇，及取樣區間△ τ為丨微秒。如果檢測電孤之目的主要為檢測大到足以破裂或打斷工件之電弧持續時間而不是可能損及在工件上之冑晶體的短電孤持續時間’則最小電弧持續時間臨限值至1〇〇毫秒或甚至1秒，因為我們看到長长主10〇氅秒的電弧一般並不會損及為玻璃基材的工件。該侧卜般可以在其記㈣巾料—記錄，該記錄儲存有每次比較有正結果時之感應信號之值（步冑122)，而 19 1270095 不管該正比較結果的數量是否足以發出一電弧信號。此記錄更可以用於後續析，以改良製程的效能。由於記錄並不需要即時更新，所以，DSP 1 4可以經由通訊匯流排1 5送出感應器值至PLC 12，然後，PLC可以儲存資料於其本身記憶體中。 4.調整電弧檢測臨限值

每一電弧檢測臨限值L i應被儲存於在D S P 1 4中之記憶體内。這些值可以被建立為規劃DSP14的一部份。更明確地說，操作電漿室的人員可以將電弧檢測臨限L丨的所欲值輸入至一工廠控制電腦，該電腦經由通訊匯流排1 8而傳送臨限值至PLC 1 2，其然後經由匯流排1 5傳送臨限值Li至 DSP。每一電弧檢測臨限值Li應被設定為一值，該值係在（1) 對應感應信號S i通常沒有電弧的值範圍，與（2)對應感應信號Si —般將在電漿室中電弧之值範圍間。如第2B及2C 圖所示，沒有電孤的感應信號S i在一範圍上下變動，因為在RF電源20及在室内之電漿的負載阻抗中之雜訊及不穩定性，該在室内之電漿的雜訊及不穩定性可能部份藉由在電漿室内執行製程中的電漿化學的變化所造成。更明確地說，對於每一感應器量測值，其值當電弧發生時增加，例如反射RF功率S2及室EMF檢測信號S3時，對應電弧檢測臨限值應足夠高，以避免當實際並未發生電弧時，發生電弧誤檢測，但也足夠低，以檢出一電弧，即 20 1270095 足夠低使得任一電弧均能可靠地檢出。換句話說，每一電弧檢測臨限值L i應足夠低，使得當一電弧發生時，對應感應量測值S i可靠地超出對應臨限值Li，並足夠高，使得對應感應器量測值S i在沒有電弧時幾乎不會超出臨限值L i。

相同原理適用於一感應器量測值，其值當電弧發生時增加，例如，順向功率量測值S1，除了「低」與「以下」係以「高」及「以上」加以互換之外。即，電弧檢測臨限值 L i應足夠高，使得當一電弧發生時，順向功率S i可靠地下降在臨限值L!以下，並應足夠地低，使得順向功率S i 在沒有電弧時，從未落在臨限值L i以下。電弧檢測臨限值 Li可以如上所述在整個製程中被保持固定。然而，電弧檢測臨限值Li的最佳值可能在製程的不同步驟有所不同。執行在一電漿室内之製程經常涉及一連串的步驟，其中在室内之RF功率位準及/或氣體化學可能由一步階變化至下一步階。例如，在一工件上形成電子裝置的製程可能包含：一電漿加強清潔步驟；其後有電漿加強化學氣相沉積一材料；其後電漿加強化學氣相沉積一不同材料。第2A-2C圖例示一製程，其中一第一製程步驟係在第一時間段t〇-t3以第一 RF功率位準Pi加以執行，以及，第二製程步驟係在第二時間段t3-t4以第二功率位準P2加以執行。第2B圖顯示電弧檢測臨限值L i，其係在第一時間段 t〇-t3被與順向RF功率信號Si相比較，並在時間段t3-t4 時為無用，因為其一直大於順向RF功率信號S1，因此， 21

1270095 將在整個時間段t3-t4產生一正比較結果Ri，藉以錯誤示電弧的發生。為了避免此錯誤的結果，一低電弧檢限值L1A應在第二時間段t3-t4時以替代。本發明之另一實施例提供不同組的電弧檢測臨限ί 在製程的不同階段，藉由在PLC的記憶體内儲存一表表指明每一製程步驟的開始時間、停止時間、及對於為所監視的每一感應器所應有的電弧檢測感應臨限值L PLC將傳送一組新的感應臨限值LKL〗、L2、L3等）給在每一新製程步驟的開始時。此實施例的一優點為儲表中之臨限值可以考量在每一製程步驟中，氣體化學他操作條件中之差，而不是只是基於該RF功率位準限值。然而，我們發現只基於RF功率設定點信號3 6之電測臨限值即滿足了可靠之電弧檢測。這方法具有不需次都特殊化儲存在PLC之記憶體中之參數的優點，吾要在該電漿室内執行不同製程。因此，在我們的較佳例中，DSP被連接以自室製程控制器34中接收該控制送給RF電源20的RF功率設定點信號36，以控制其功率。RF功率設定點信號3 6瞬間表示在製程現行步所欲RF輸出功率給DSP。於此實施例中，DSP較佳在每一取樣區間中，重覆 RF功率設定點信號36之現行值及決定每一電弧檢測值Li為RF功率設定點信號之函數的步驟，如第5圖 (步驟1 00)。如第5圖所示之此實施例的演算法不同地指測臨 L L! ，該 DSP i。該 DSP 存在及其的臨弧檢要每人想實施器所輸出驟之接收臨限所示於前 22 1270095 述實施例之演算法（第3及4圖）在於步驟1 0 0係樣區間重覆的步驟順序内，使得步驟1 〇〇在將每測值與其對應臨限值比較步驟（步驟1 08)前被 '行。於較佳實施例中，步驟1 〇〇、1 04及1 08係每 -覆。於簡化但有效的實施法中，一乘數常數Ki係相弧檢測臨限值。臨限值係藉由設定每一電弧檢 Li(Li、L2、L3等）至其個別乘數常數Ki(Ki、Κ2、 Φ RF功率設定點’即RF功率設定點信號36的現積，而加以定期地更新（步驟100)。為了使DSP可以在RF功率設定點的任一變化地更新電弧檢測臨限值Li，該乘數常數Ki較佳地 D S P的記憶體中，而不是緩慢之p l C中，以及，應執行臨限值Li與乘數常數Ki的乘法。乘數常數Ki的值可以經驗加以決定。例如，及S2係為順向及反射rf功率，Κι及K2的適當 1 = 0.90及Κ2 = 〇·03。這表示如果順向RF功率Si RF功率設定點的90%或者反射RF功率S2增加走率設定點之3%，則將檢出電弧。因為乘法需要比加法、減法及比較更多之計算以避免在電弧檢測演算法中之乘法步驟將會容許且的DSP電路。因此，我們之較佳實施例並不使 +斤述之乘數常數Ki或任何其他乘法步驟。相及藉由執行一查看表，而對RF功率設定點信號3 6 在每一取一感應量重覆地執微秒被重關每一電測臨限值 K3等）及行值之乘後，快速應被儲存 DSP較佳其中，Sj 值可以是下降低於 ί出RF功能力，所使用較便用於前段 .地，DSP 有反應， 23 1270095 而決定電弧檢測臨限值Li。該查看表係藉由將各種RF功率設定點劃分成多數範圍而加以定義，而該等範圍係製程控制器3 4期待以在電漿室内之工件的處理時加以指明，然後，指定一作為弧檢測臨限值L i的一值給每一功率設定點範圍。在該表中之每一列包含第一及第二行，用於最小及最大功率設定點，以定義一給定表列應用，加上一另一行用於每電弧檢測臨限值Li定義該範圍。

該整個查看表，即用每一 RF功率設定點範圍之電弧檢測臨限值較佳被儲存DSP之記憶體中。該DSP執行如第5 圖所示之演算法的步驟1 〇〇，藉由讀取RF功率設定點信號 3 6的現行值，決定哪一表列具有最小及最大功率設定點值，其係分別小於及大於現行設定點者，然後，設定每一電弧檢測臨限值Li至為該表列中之剩餘行中所指明的值。例如，表1例示用於ADSC實施例之查看表，其使用單一感應信號，即反射RF功率信號S2。表2例示使用兩感應信號，即順向RF功率信號S i及反射RF功率信號S2的 ADSC之另一實施例的查看表列之次組。表1 RF功率設定點範圍（瓦） L2(瓦）最小最大 0 2000 50 2001 4000 75 4001 6000 100 6001 8000 200 24 1270095 800 1 10000 300

表2 RF功率設定點範圍（瓦） L!(瓦） L2(瓦）最小最大 1801 1900 1600 60 1901 2000 1700 60 2001 2100 1800 60 2101 2200 1900 60 2201 2300 2000 60 390 1 4100 3500 120 4101 4300 3700 120 除了顯示步驟100係在DSP執行每一取樣區間的環路步驟内外，第5圖與第3及4圖進一步不同在於其顯示步驟 106，有關於如下述之由感應信號導出值的特性，以及，步驟102、114及140有關於下述之磁滯（hysteresis)特性。每 φ 一特性係為本發明之一選用態樣，其可以不管其他而獨立地包含在其中，而並不限定於它們如第5圖所示包含在一起。雖然第5圖顯示電弧檢測臨限Li係在每一取樣區間中更新（步驟 1 0 0 )，該電弧檢測臨限值可以以略微緩慢的速率更新，此時，有可能以較慢之P L C來執行步驟1 0 0，而不是DSP。於另一實施例中，PLC接收RF功率設定點信號 3 6，建立電弧檢測臨限值L丨，並經由通訊匯流排 1 5而傳 25 1270095 送臨限值至PLC。該PLC可以相對於取樣區間非同步地執行這些步驟，該取樣區間係D S P同步以執行步驟：取樣感應信號及將之與電弧檢測臨限值比較（步驟104至14〇)。 5 ·於電弧檢測臨限值中之磁滯對上述電弧檢測演算法的另一選用改良為加入磁滯至電弧檢測臨限值，藉此我們可以建立不同臨限值，以用以护出電弧的開始及電弧的結束。第5圖顯示由ADSC所執行之包含磁滯特性之演算法的實施例。當DSP決定電弧已經開始及送出一電弧警告信號給pR 或一外部裝置（步驟15〇)時，DSP啟動（enable)—磁滞模式 (步驟140)。該DSP較佳設定或清除在其記憶體中之一二進制位元（一「旗標」），以表示是否啟動該磁滯模式。當磁滯模式被啟動時’每當DSP比較現行感應信號與電弧檢測臨限值（步驟108)時，DSP將由每一電弧檢測臨限值 Li減去一對應磁滯偏置〇ffset) (步驟1〇2)。 ^ 此減法可以如第5圖所示之個別步驟或可以為比較運算的一部份（步驟108)。如果其對應臨限值Li為大於對應感應信號Si的正常或良」值時，母一磁滯偏置Hi應為一正數，如果其對應臨限值Li係小於其對應感應信號&的正常或「良」值時，則應為負數。因此，磁滯偏置的作用為Dsp需要每一感應信號在DSP認出一電弧事件之前，回來以更接近其正常或理想值並作為結束（步驟1 i 〇 )。 26 1270095 當所有的比較結果Ri(步驟108)均為負及DSP移除（清除）電弧警告信號（步驟11〇)，該Dsp同時也停止（disable)該磁W模式（步驟1 1 4)’使得磁滯偏置不再由電弧檢測臨限值減去（步驟1 0 2)。該磁滯偏置可以包含Dsp的規劃中或可以為操作該室的人員所經由匯流排丨8傳送至pLC。更明確地說，如果電弧檢測臨限值係被如上所述儲存在查看表中，則該磁滯偏置可以儲存在同一表中。分別對應於順向rF功率及反射RF 臨限感應信號，電弧檢測臨限值較佳為25瓦的磁滯值。 6·於製程轉移時，停止電弧檢測我們發現當RF功率開始導通時，或當RF功率設定點到達一較高或較低位準時，感應量測值8丨可以暫時地以電弧發生所產生之變化的方式加以改變。明確地說，當功率设定點增加時，順向rF功率s 1可以不以如RF功率設定點36相同的速率增加。當RF功率設定點增加或降低時’所知之在室内之電衆的變化可以在反射RF功率S2及室EMF信號S3中產生暫時的突波。為了避免此行為被錯誤地指出為一電弧，在RF功率設定點快速變化的這些期間，本發明較佳實施例停止此ADSC，以不執行第3至5 圖之電孤檢測演算法。明確地說，當RF功率開始導通時，ADSC並不會開始執行電弧檢測演算法，一直到超出RF功率以增加至其最終值及穩定所需之時間的一預定啟始暫停期間。同樣地， 27 1270095 ADSC也暫停其執行電弧檢測演算法，只要Rf功率設信號36如第2A圖所示之時間t〇至t3到達一較高或值’或快速變化。較佳地，該暫停期間為至少7 0毫秒好是至少1 0 0毫秒。該DSP較佳地被規劃以監視RF功率設定點信號3 6 測何時作大量變化。於此時，該D S P應啟動電弧檢測法的暫停，持續儲存在DSP之記憶體中之預定暫停期於暫停期間，該DSP可以因應RF設定點之新值而更 ^ 電弧檢測臨限值Li(第3或4圖之步驟100)。當暫停結束時，DSP應在步驟1 04重新執行電弧檢測演算法於本發明之此實施例中，因為電孤檢測演算法的 1 02-1 52係只要RF功率設定點大量變化時就被暫停以，並不需要執行電弧檢測臨限值的更新（步驟1 00) 了在每一暫停期間外。因此，在如第5圖所不之演算施例中，在每一取樣區間重覆步驟1 00並沒有意義。 φ 7 ·由感應信號導出值除了上述之直接監視感應信號Si外’也可監視一或值ν;，我們稱為「感應器導出值」，其中每一感應器值係由一或多數實際感應信號Si導出（即為其一函數） 6圖顯示第5圖之電弧檢測演算法’其係被修改以加感應信號導出值的步驟（步驟1〇6)。於比軟步驟（步驟中，每一電弧檢測臨限值Li係與對應感應器導出值較，而不是如第5圖所示之感應信號Si作比較。定點較低，更及檢演算間。新該期間〇步驟，所，除法實多數導出。第入由 108) ^比 28 1270095 有用之感應器導出值的例子有：（1)多數感應信號之總和或平均；（2)於兩感應信號間之比，例如於反射RF功率27 及順向RF功率25間之比例；及（3)感應信號之一的斜率或時間導數，例如反射RF功率信號27的斜率。

另外，任一感應器導出值 Vi可以簡單地等於感應信號 S i之一，使得感應器導出值與電弧檢測臨限值的比較步驟 (第6圖步驟 1 0 8)為一比較感應信號與電弧檢測臨限值的步驟之一般化（第3至5圖步驟180)，而不是其的另一選擇。因此，第6圖演算法包含第5圖之演算法並為其之一般化。在上述之電弧檢測演算法中，如果一給定感應器導出值 V i —般為少於沒有電弧時，其對應電弧檢測臨限值L i時，則在步驟1 08之比較結果Ri係依據該感應器導出值Vi大於或小於該臨限值L i而被認為是正或負。相反地，如果給定之感應器導出值V i在沒有電弧時大於臨限值L i時，則比較結果Ri依據該感應器導出值Vi為少於或等該臨限值 Li，而被認為是正或負。我們認為特別有用於檢出電弧之感應器導出值的組合為定義一第一感應器導出值Vi等於反射RF功率信號27及一第二感應器導出值V2等於反射RF功率信號的斜率。於第1圖之實施例中，該DSP可以被規劃以基於反射RF功率信號的樣品，算術地計算出該反射RF功率信號的斜率。用以計算信號的斜率為該信號後續樣品的函數之數學演算法係為已知的。或者，以下第8圖所述之實施例利用一類 29 1270095 比斜率檢測器電路，以產生一與反射RF功率信號成比例的斜率。 8 ·區分長及短電弧持續時間因為為電孤所造成之損害嚴重性隨著電弧的持續時間增加，所以AD S C欲區分長與短持續時間之雷、甩狐。例如，於用以在玻璃基材上製造平面顯示器的電漿室中，超出1〇微秒的電弧會在顯示器中損壞一電晶體的危險，而超出工秒的電弧會有破璃該玻璃基材的危險。可能有時間將發生 10微秒的電弧於一記錄中，但0·；!秒的持續時間可能立即關閉電浆室的操作’以防止可能的破裂基材損壞其他室元件。第7圖顯示第6圖之電弧檢測演算法的變化例，苴包含額外之步驟16〇-164，用以檢測是否電孤持續了至少'N2後續樣品’其中N2為大於最小正結果計數n的—整數，較佳地，至少十倍大。例如’如果取樣區間為一微秒則Μ 應為以發出信號’通知電弧持續時間大於〇 ι秒。步驟1 6 0 -1 6 4較佳由D s P所舳—_ …所執仃，該DSP儲存N2值於其記憶體中。用於第4至6圖口貝异法中之步驟112、120 及130的相同計數係與在步 ^ 〆驟160中之N2相比較。若計數大於等於N2，則DSP菸屮俨嘹 I出4號，通知已發生一延長之電弧（步驟162)，較佳地藉由运出一 k號至匯流排1 5上給 PLC。該PLC然後可以熟仏外& ® ® ^ ί- κι ^ 。仏復動作（步驟1 64)，例如關閉電漿至’攻係較因應短時續、電孤所採之補救動作（步驟1 5 2) 30

1270095 為強烈。 9 .類比臨限檢測電路第8圖顯示一類比臨限檢測電路，其可以用以 1圖中之D S P 1 4。該臨限檢測電路利用一傳統類路或運算放大器301-306，給每一感應信號Si或值V i，其係予以在電弧檢測演算法中與一個別電限值Li相比較。每一比較電路301-306的輸出為的結果RrR〆第3至6圖中之電弧檢測演算法的多如第8圖所示之臨限檢測電路具有六個比較電六個感應器導出值與六個個別電弧檢測臨限值L 較。然而，所示之電路可以與任意數量之感應器感應信號作比較（包含只有一個），並且，在此時於感應器導出值及感應信號總數的比較電路數目地與個別電弧檢測臨限值作比較，即等於予以產 1 08中之可區別比較結果Ri的數量。臨限檢測電路係連接以接收每一感應信號S i，至在第1圖實施例中之DSP 14(步驟104)。為第8 之個別比較電路301、303及305所接收之三個感值V!、V3及V5係與在前述實施例中之感應信號 S3相同，即順向RF功率信號25、反射RF功率及EMF檢測信號48(步驟104)。為個別比較電路及3 06所接收之額外感應器導出值V2、V4及V6 信號的個別斜率。我們發現在感應信號斜率大小替代在第比比較電感應導出狐檢測臨對應比較卜驟1 0 8)。路，其將 i-L6作比導出值或將包含等予以獨立生在步驟其將連接圖實施例應器導出 S 1、S 2 及丨言號27、 302 > 304 係為這些的增加， 31 1270095 係為電弧發生的有用指標。該等斜率係為連接每一感應信號25、27及48至斜率檢測電路321、322、323的輸入所導出（步驟每一斜率檢測器的輸出係連接至個別比較器3 02、 3的輸入。斜率檢測器係為商用可得電路，其包動電路，其後跟隨一低通濾波器。每一比較電路301-306具有一正輸入及一負輸入比較電路的一輸入係連接以接收一與所欲感應信號感應器導出值V i成比例的電壓信號。另一輸入係連收一電壓信號，其係與對應電弧檢測臨限值Li成比者之電壓係為一個別臨限值調整電路311-316所產ί 每一臨限值調整電路311_316可以是一簡單之固源連接至一電位計6〇，該電位計係被手動調整以建之電弧檢測臨限值h如第9圖所示。較佳地，該電以被一數位控制電阻梯式網路6〇所取代，其係動作位可控制電位計。該梯式網路6〇的數位控制輸入較通訊匯流排15連接至pLcl2，藉此允許PLC調整限值（第3至6圖之步驟1〇〇及1〇2)。在沒有電弧時’通常低於對應電弧檢測臨限值並孤而增加之一感應信號&或感應器導出值％應被對應比較電路的正輪入。其對應臨限調整電路應連輸入。例子為反射Rf功率信號27(第2C圖）、其斜 EMF檢測信號48、及其斜率v6。相反地，在沒有電通Φ大於對應電狐檢測臨限並因應電弧而降低的感一個別 106) ° 304及含一差〇每一 :Si或接以接例。後 L ° 定電壓立所欲位計可為一數佳經由每一臨因應電連接至接至負率V4、 5瓜時，應信號 32

1270095

Si或感應器導出值 Vi應被連接至對應比較電路的入。其對應臨限調整電路應連接至正輸入。例子為順# 功率信號25(第2B圖）及其斜率V2。在本實施例中，第8圖之類比臨限檢測電路被用以第1圖之DSP14，其可以被用以執行如第3至6圖所電孤檢測演算法的任一變化例。第8圖之類比臨限檢路執行上述電弧檢測演算法的步驟 1 04、1 06及 1 08 PLC 1 2被規劃以執行演算法的其他步驟。因為類比臨測電路連續地執行比較，而不是以取樣區間執行比較以第3至6圖所示之步驟1 02-140係以類比臨限檢測在流程圖環路中被重覆地執行。如果為類比臨限檢測所產生之比較結果Ri被連接至PLC的中斷輸入，則可以立即對正結果Ri作出反應（步驟120- 1 52)，而不在一取樣或輪詢期間結束後才反應。 1 0.電弧的抑制除了如上述之檢測電弧外，ADSC 1 0較佳被規劃以抑制電孤的演算法，藉此，我們表示在A D S C已經檢弧後，減少該電弧的持續時間。簡言之，我們的電弧方法為關閉為RF電源20所提供至電漿室之RF功率時間，這通常會熄滅（停止）電弧，然後，將該RF電力到其前一位準。如第1圖所之電路係能執行本案之電弧抑制方法。言電源20包含一「啟動」輸入23，其能接收一二進制信負輸 j RF 替代示之測電，及限檢，所電路電路 PLC 是只實施出電抑制一短回復 ^ RF 號， 33 1270095 其導：及關閉狀態決定是否# RF電源的輸出為導通或關閉二當啟動輸入信號23在「導通」狀態時，該rf電源輸為上述RF功率設定點輸入21所指定之功率位準。當輪入乜號2 3為「關閉」狀態時，RF電源提供零功率在其輸4 22，而不管該RF功率設定點信號21為何。較佳為DSP14之ADSC1〇產生一二進制RF功率啟動信號 7 0，^ iM Ά y- /、係連接至RF電源的啟動輸入23。正常地，該 DSP維持RF功率啟也p咕Μ「谐，啟動、唬於「導通」狀態，使得RF電源會由製程控制器34於屮，总輸出而不&為RF功率設定點信號3 6 所指定之RF功率位準為何。 _第1圖之電路所執行之電弧抑制演算法係如第10圖所示。該電狐抑制演曾、土* 土# — 一、斤法並未執订，除非先前所述之電弧檢測 ^法（第3至6圖之步驟1GG]5G)檢出電弧（步驟150)。 P所執仃之電弧檢測演算法決定正在發生電弧 (步驟 150-152)，兮 ρήυ 朴邊DSP開始藉由清除（重設至零）儲存在 δ己憶體中之古+叙「、汁數c」，加以執行電弧抑制演算法，該、所欲暫停電弧的次數

m , 、夕驟2川）。於此時，DSP 5 、ί變RF功率啟動信號7〇 RF電源以降低豆功率輸出22 _閉」狀態，其命令及2〇1 · 2至零（步驟20 1)。步驟2〇〇被同時或其他順序加以執行。該DSP維持該RF電力啟動崤魏盔啻π心乜旒70於「關閉」狀態，持、、貝稱為電弧抑制時間期間Ts pa pa T ^ 預足時間& (步驟20 1 )。時間』間TS的持續時間較佳足 t 以70成一不可忽略狀 34

1270095 態，其中，電弧將保持暫停-即電弧將不會再發生-時間期間Ts後，原始RF功率被回復。於較佳實施例中，電弧抑制時間期間 Ts的預設毫秒。一般來說，時間段Ts較佳為少於或等於20 最好為低於或等於5毫秒。在降低功率時間段Ts結束後，因應RF電源20 22回到由製程控制器34之RF功率設定點信號36 之功率位準，該DSP改變RF功率啟動信號70至「狀態（步驟202)，即，RF輸出功率回到其用於現行於室中之製程步驟的正常位準。在RF功率回復後，藉由執行第3至6圖之電弧算法的步驟104至108(步驟203)，該DSP測試是否經暫停（免除）。如果所有步驟1 〇 8中之比較均為負則電弧抑制被認為成功（第1 〇圖之步驟203的「全果）。因此，該D S P清除任一可能已經設定在步驟的電弧警告信號（步驟2 1 0)，並暫停執行第1 0圖之制演算法並回復執行第3至6圖之電弧檢測演算法於步驟1 00。相反地，如果在步驟1 0 8中之任一比較有正結果弧抑制被認為不成功（步驟2 0 3之「一或多數正」：不是因為電弧從未停止就是因為當RF功率回到其準時再次電弧。於任一情況下，DSP增量儲存於記之上述計數「C」1(步驟204)，使得計數表示執行之抑制現行電弧步驟20 1的次數。當在此值為 2 毫秒，的輸出所指定導通」被執行檢測演電弧已結果，負」結 150中電弧抑，開始，貝1J電 #果），正常位憶體中未成功 35 1270095 再者，D S P比較計數「C」與也儲存在D S P記憶體中之預定最大允許數Ns(步驟205)。如果未成功抑制電弧的數量少於等於最大允許數Ns(步驟205的「否」結果），則DSP 重覆以步驟2 0 1開始的電弧抑制演算法，繞開在步驟2 0 0 中之清除計數的步驟。

相反地，如果未成功抑制電弧的數量大於最大允許數 Ns(於步驟205中之「是」結果），DSP經由通訊匯流排15 送出該電弧警告信號給PLC(步驟206)，為因應電弧警告信號，可以規劃PLC採行補救動作。此等補救動作例子係如前段落2「電弧的檢測」之末端所述之補救動作（2)-(4)。所述之演算法的可能變化將利用除了固定數Ns外之一準則，以決定何時停止重覆步驟 205中之電弧檢測演算法，或甚至省略此準則（步驟204及205)並簡單地無限制地持續該電弧抑制演算法，直到電弧被免除為止。如果RF電源並未具有一「啟動」輸入23，該電弧抑制演算法可以藉由安插一及閘、開關或多工器（MUX)40於製程控制器34之RF功率設定點輸出36與RF電源20之功率設定點輸入21間加以完成。第1 1圖顯示使用具有兩資料輸入之多工器 4 0的實施例。第一資料輸入係連接以接收為製程控制器3 6所產生之 RF功率設定點信號3 6 ;其值代表由製程控制器決定所在電漿室3 0内所執行製程的現行所欲步驟之RF功率。多工器的第二資料輸入係連接至代表零設定點功率的固定電壓 (如第11圖中之零字串「0」所示）。 36 1270095 該「及」閘、開關或多工器40具有一控制輸入連接以接收來自DSP14的「RF功率啟動」二進制信號70。當RF 功率啟動信號係在其「導通」狀態時，及閘、開關或多工器40連接RF功率設定點信號36至RF電源20的功率設定點輸入2 1。當RF功率啟動信號於其「斷開」狀態時，及閘、開關或多工器 40連接前述零值至功率設定點輸入 2卜

第2E圖顯示在時間間隔trh中，當DSP執行電弧抑制演算法時，功率設定點輸入交替於其正常值與零之間。第 2E圖顯示在時間間隔to-q及t2-t3中，當沒有電弧時，功率設定點輸入21係在高階，及在時間間隔t3-t4中，為製程控制器3 4所表示之低位準。如第11圖所示之設計的可能變化為藉由降低RF功率至大於零的位準但遠低於製程控制器34所提供之設定點信號3 6所指明的設定點功率，而抑制電弧。這可以藉由將連接至多工器40的第二輸入之零信號「0」以代表降低功率位準之電壓源值加以替代來完成。第12圖顯示另一變化例，其中DSP係被規劃以產生連接至RF電源20的設定點輸入21之RF功率設定點信號 72，免除了多工器40及在製程控制器34及RF電源20間之連接。於第1 2圖之實施例中，DSP被規劃以設定功率設定點信號72至與DSP由製程控制器所接收之功率設定點信號36相同的值，當在第1及11圖之實施例中，DSP將設定RF功率啟動信號23至其「啟動」值。相反地，當於 37

1270095 第1及11圖中，DSP設定RF功率啟動信號23至其止」值時，在第12圖實施例中之DSP被規劃以設定設定點信號72為零或一降低位準，以如前段所述地抑弧0 【圖式簡單說明】第1圖為組合一 RF電源及電漿室之電弧檢測及抑路的方塊圖。第2圖為在電漿室内電弧時之模擬電信號圖。第3圖為基本電弧檢測演算法的流程圖。第4圖為改良之電弧檢測演算法之流程圖，其可以指出比最小持續臨限值為短之電弧。第5圖為另一修改電弧檢測演算法之流程圖，其可入用於電弧檢測臨限的磁滯及更新在每一取樣區間之值成為電源之電力設定點的函數。第6圖為第5圖之演算法的流程圖，其被修改以比弧檢測臨限值與由感應信號所導出之值。第7圖為另一改良演算法的流程圖，其加入檢測是弧持續長於特定持縯時間之步驟。第 8圖為以類比電壓比較器執行之臨限檢測器的圖。第9圖為具有電位計之臨限調整電路的電路圖。第1 0圖為電弧抑制演算法之流程圖。第11圖為第1圖之電路之另一實施例，其包含連「停功率制電制電拒絕以加臨限較電否電方塊接至 38 1270095 RF 電源之RF 設定點輸 •入之多工器。第12圖為： % 1 圖之電路的另一實施例，其中DSP提供一電力設定點信號給RF電源。 [ 元件代表符號簡單說明】 10 電弧檢測及抑制電路 12 可程式邏輯控制器 14 數位信號處理機 20 電源 22 RF輸出 24 單向搞合器 28 匹配網路 30 電漿室 32 電極 34 製程控制器 40 多工器 46 EMF 檢；則器

30 1 -306比較電路 311-316 臨限值調整電路3 2 1 - 3 2 6 斜率檢測電路 39

Claims

1270095 4. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中上述之個別臨限值係被建立，以使得如果有電弧發生在該負載中，每一感應器導出值可能會越過其相關臨限值。 5. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中上述之感應器導出值之一為感應信號之一。

6. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中上述之感應器導出值之一為感應信號之一的變化率。 7. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中：該電負載為一電漿室；及感應信號之一係對來自電漿室的輻射有反應。

8. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中：該電負載為一電漿室；及感應信號之一係對在電漿室内之電磁場。 9. 如申請專利範圍第1項所述之電路，其中：感應信號之一係反應於在電源與負載間之反射 RF 功率；及如果該反射RF功率超出其相關臨限值，則該警告 41

1270095 電路發出一警報。 10.如申請專利範圍第1項所述之電路，其中：感應信號之一係對電源與負載間之反射RF 反應；及如果該反射RF功率的變化率超出其相關臨則該警告電路發出一警報。 11.如申請專利範圍第1項所述之電路，其中：該電源係為一功率設定點信號所控制，使得供給之電功率具有一回應該功率設定點信號的及該比較電路，因應該功率設定點信號而調整臨限值。 12.如申請專利範圍第11項所述之電路，其中上述電路調整至少一臨限值，以與該功率設定點信例。 13.如申請專利範圍第11項所述之電路，更包含：一記憶體電路，其中儲存有一表，以定義多設定點值的範圍，並與該一或多個臨限值的每值相關；功率有限值，電源所位準；至少一之比較號成比個功率一個別 42 1270095 其中該比較電路將一或多個臨限值的個別值設定至儲存在該表中之值，該等值係與一範圍之功率設定點值相關，其包含功率設定點信號之現行值。 14.如申請專利範圍第1項所述之電路，其中：每一感應器導出值係特徵於負載中沒有異常變化時之值的正常範圍；及

該比較電路因應該警告電路發出一警報以指明電負載中之異常變化，而改變至少一臨限值，以更接近有關於該臨限值之感應器導出值的正常範圍值之一值。 1 5.如申請專利範圍第14項所述之電路，其中：

該比較電路，在回應該指明在電負載中有異常變化之該警報而改變至少一臨限值後，決定先前越過其相關臨限值之每一感應器何時回到其相關臨限值的原始側，並且，隨後將每一個先前因應該指明電漿室中有電弧之警報而被該比較電路所改變的臨限值回復至其原始值。 16.如申請專利範圍第1項所述之電路，其中：該比較電路及該警告電路為可程式電腦；及該感應器導出信號為儲存在該電腦的記憶體中之值0 43

1270095 1 7. —種檢測電弧是否發生在電漿室中之電路，一電加一電力給該電漿室，該電路包含：一或多個感應器，其中每一感應器因應一電功電漿室之電磁狀態而產生一感應信號；一感應信號接收電路，用以接收每一感應信號生一或多個感應器導出信號，使得每一感應器導號的值為該一或多個感應信號的函數；及一比較電路，用以接收該感應器導出信號，並一感應器導出信號產生一對應比較結果，其中每較結果具有一值，其可以為真或假，及其中該比依據該對應感應器導出信號是否大於或小於有關感應器導出信號的臨限值，而決定每一比較結值；及一警告電路，用以如果有任一比較結果為正時出一警報，以告知電漿室中有電弧。 18.如申請專利範圍第1 7項所述之電路，其中上述之臨限值係被建立，以使得每一感應器導出值在電中沒有電弧時，通常不會越過其相關臨限值。 19.如申請專利範圍第1 8項所述之電路，其中上述之臨限值係被建立，以使得如果有電弧發生在該電源施率或並產出信為每一比較器於該果的，發個別漿室個別漿室 44 1270095 中，每一感應器導出值可能會越過其相關臨限值。 20. 如申請專利範圍第1 7項所述之電路，其中上述之個別臨限值係被建立，以使得如果有電弧發生在該電漿室中，每一感應器導出值可能會越過其相關臨限值。 21 . • 如申請專利範圍第1 7項所述之電路，其中上述之感應器導出值之一為感應信號之一。 22. 如申請專利範圍第1 7項所述之電路，其中上述之感應器導出值之一為感應信號之一的變化率。 23. 如申請專利範圍第1 7項所述之電路，其中該等感應信號之一係對來自電漿室的輻射有反應。 24. • 如申請專利範圍第1 7項所述之電路，其中：該等感應信號之一係對在電漿室内之電磁場有反應。 25. 如申請專利範圍第1 7項所述之電路，其中：該電源供給RF功率至該電漿室；該等感應信號之一係反應於在電源與電漿室間之反射RF功率；及如果該反射RF功率超出其相關臨限值，則該警告 45 1270095 電路發出一警報。 2 6.如申請專利範圍第17項所述之電路，其中：該電源供給RF功率至該電漿室；該等感應信號之一係反應於電源與電漿室間之反射 RF功率；及

如果該反射RF功率的變化率超出其相關臨限值，則該警告電路發出一警報。 27.如申請專利範圍第17項所述之電路，其中：該電源係為一功率設定點信號所控制，使得為電源所供給之電功率具有一回應該功率設定點信號的位準；及該比較電路，因應該功率設定點信號而調整至少一臨限值。 28.如申請專利範圍第2 7項所述之電路，其中上述之比較電路調整至少一臨限值，以與該功率設定點信號成比例0 29.如申請專利範圍第27項所述之電路，更包含：一記憶體電路，其中儲存有一表，該表定義多個功率設定點值的範圍，並相關用於該一或多個臨限值的 46 1270095 每一範圍值；其中上述之比較電路設定一或多個臨限值之個別值為儲存在該表中之值，該等表中之值係與包含功率設定點信號現行值的功率設定點值的一範圍相關。 3 0.如申請專利範圍第1 7項所述之電路，其中：

當電漿室中沒有電弧時，上述之每一感應器導出值之特徵在於為一值的正常範圍；及該比較電路，因應該警告電路發出一指明在電漿室中有電弧的警報，而改變至少一臨限值至一更接近該臨限值相關的感應器導出值的正常值範圍的一值。 3 1 ·如申請專利範圍第3 0項所述之電路，其中：

該比較電路，在因應該指明在電漿室中有電弧的警報而改變至少一臨限值後，決定該先前超越其相關臨限值的每一感應器何時回到其相關臨限值的原始側，並且，將每一個先前因應該指明電漿室中有電弧之警報而被該比較電路所改變的臨限值回復至其原始值。 3 2.如申請專利範圍第17項所述之電路，其中：該比較電路及該警告電路係為可程式電腦；及該感應器導出信號為儲存在該電腦之記憶體中之值0 47

1270095 33. 一種用以抑制電負載中之電弧的電路，該電負載一電源供給電力，該電路包含：一電源，適用以供給電力至一電負載，其中該具有一控制輸入，用以控制該電源所供給之電力一電弧檢測電路，輸出一信號，其值表示電弧正發生在該電負載中；及一控制電路，連接以接收該電弧檢測電路的輸號，並送出一控制信號給該電源的控制輸入；其中，在電弧檢測電路輸出一信號表示電弧正負載中發生後，該控制電路設定該控制信號至一值，該第一值命令該電源降低該功率位準一第一段，然後，在第一時間段後，設定該控制信號至二值，該第二值命令該電源回到第一時間段前的位準。 34.如申請專利範圍第33項所述之電路，其中：在該控制電路設定該控制信號至該第二值後，該電弧檢測電路再次輸出一信號表示電弧正發生負載中時，該控制電路設定該控制信號至第一值第一值命令電源降低功率位準一第二時間段，及二時間段後，設定該控制信號至該第二值，該第命令該電源以將功率回復到在第二時間段之前的係由電源 9 是否出信在電第一時間一第功率如果在電，該在第二值功率 48 1270095

位準。 35.如申請專利範圍第33項所述之電路，其中上述之控電路計數其設定控制信號至第一值的次數，及在該數大於或等於一預定最大值後，該控制電路並不會後設定該控制信號至第二值。 3 6 ·如申請專利範圍第3 3項所述之電路，其中上述之電載為一電漿室。 37.如申請專利範圍第3 3項所述之電路，其中上述之電檢測電路，包含：一或多個感應器，其中每一感應器產生一感應號，該感應信號係對該電負載的電功率或電磁狀態反應；一感應信號接收電路，用以接收每一感應信號及生一或多個感應器導出信號，使得每一感應器導出號的值為一或多個感應信號的函數；及一比較電路，用以接收該感應器導出信號並對每感應器導出信號產生出一對應比較結果，其中每一較結果具有一值，該值可以為真或假，及其中該比器依據該對應感應器導出信號是否大於或小於有關該感應器導出信號的臨限值，而決定每一比較結果制計隨負

弧信有產信比較於的 49 1270095 值0 38.如申請專利範圍第3 3項所述之電路，其中：該電弧檢測電路及該控制電路的至少其中一者為可程式電腦。

39. 一種檢測在電負載中之異常變化的方法，該電負載係為一電源所供給以電力，該方法包含以下之步驟：由一電源供給電功率；將該電功率耦接至一電負載；產生一或多個感應信號，其中每一感應信號係對該電功率或該負載的電磁狀態有反應；建立一或多個感應器導出值，其中每一感應器導出值係為一或多個感應信號的函數；

建立一或多個臨限值，使得每一臨限值係與該等感應器導出值之一相關；比較每一感應器導出值與其相關臨限值；及如果感應器導出值之至少之一超出其相關臨限值，則發出一警報。 40.如申請專利範圍第39項所述之方法，其中：該建立一或多個臨限值的步驟更包含建立該等臨限值之步驟，使得每一感應器導出值在負載中沒有電弧 50 1270095 時並不會超出其相關臨限值。 41 .如申請專利範圍第40項所述之方法，其中：該建立一或多個臨限值的步驟更包含建立該等臨限值之步驟，使得如果負載中有電弧，則每一感應器導出值可能會超出其相關臨限值。

42.如申請專利範圍第39項所述之方法，其中：該建立一或多個臨限值的步驟更包含建立該等臨限值之步驟，使得如果負載中發生電弧，則每一感應器導出值可能會超出其相關臨限值。 43.如申請專利範圍第3 9項所述之方法，其中上述之感應器導出值之一為感應信號之一。 44.如申請專利範圍第39項所述之方法，其中上述之感應器導出值之一為感應信號之一的變化率。 45.如申請專利範圍第3 9項所述之方法，其中：該電負載為一電漿室；及該等感應信號之一係對來自電漿室的輻射有反應。 4 6.如申請專利範圍第39項所述之方法，其中： 51 1270095 該電負載係為一電漿室；及該等感應信號之一係對該電漿室内之電磁場有反應。 4 7.如申請專利範圍第39項所述之方法，其中：該電源供給RF功率給該負載；感應信號之一係對在電源與負載間之反射RF功率

該發信步驟包含如果該反射RF功率超出其相關臨限值，則發出一警報之步驟。 48.如申請專利範圍第39項所述之方法，其中：該電源供給RF功率給該負載；感應信號之一係對電源與負載間之反射RF功率有反應；及該發信步驟包含如果該反射功率的變化率超出其相關臨限值，則發出一警報之步驟。 49.如申請專利範圍第3 9項所述之方法，更包含以下之步驟：產生一功率設定點信號；及控制該電源，使得該電源所供給之電功率具有一反應該功率設定點信號的位準； 52 J270095 其中，與該供給電功率的步驟同時，該建立一或多個臨限值的步驟包含步驟：監視該功率設定點信號；及因應該功率設定點信號，而調整至少一臨限值。

5 0.如申請專利範圍第49項所述之方法，其中該建立一或多個臨限值的步驟包含調整至少一臨限值，以與於該功率設定點信號成比例之步驟。 51.如申請專利範圍第49項所述之方法，更包含以下之步驟：在記憶體中儲存有一表，該表定義多個功率設定點值的範圍並與用於一或多個臨限值的每一範圍個別值相關；其中建立一或多個臨限值的步驟更包含步驟··

決定功率設定點信號的現行值；及設定該一或多個臨限值的個別值至儲存在該表中之值，該等值係與包含有功率設定點信號之現行值的功率設定點值之範圍相關。 52.如申請專利範圍第39項所述之方法，其中：當負載中沒有異常變化時，每一感應器導出值之特徵在於為一值的正常範圍；及 53 J270095 發出一警報的步驟更包含：改變至少一臨限值至一值的步驟，該值係較接近有關於該臨限值之感應器導出值的正常範圍值。 53.如申請專利範圍第5 2項所述之方法，在改變至少一臨限值至較接近正常範圍的一值的步驟後，更包含以下之步驟：執行比較步驟，直到每一先前超出其相關臨限值的感應器回到其相關臨限值的原始側為止；及然後將每一個在該改變至少一臨限值至較接近正常範圍一值的步驟中被改變的臨界值，回復至其原始值。 5 4. —種抑制電負載中之電弧的方法，該電負載被一電源所供給有電力，該方法包含以下之步驟：

降低該電源供給至該電負載之電力一預定時間段；回復電力至降低步驟前的值；檢測是否電負載中正發生電弧；及如果檢測步驟檢出正發生電弧，則重覆該降低及回復步驟。 55.如申請專利範圍第54項所述之方法，更包含重覆該降低、回復及檢測步驟，直到檢測步驟並未檢出正發生電5瓜的情形為止。 54 1270095 56.如申請專利範圍第54項所述之方法，更包含以下之步驟：在降低電力步驟之前，重設儲存在一記憶體中之計數至零；在檢測步驟與重覆步驟之間，執行以下步驟：增量該計數；

比較該計數與一預定最大值；及如果該計數大於或等於最大值，則在執行重覆步驟之前，先暫停該方法的執行。 57.如申請專利範圍第56項所述之方法，其中上述之比較步驟係在增量步驟之前被執行。 5 8.如申請專利範圍第5 7項所述之方法，其中該電負載為一電漿室。 5 9 ·如申請專利範圍第5 7項所述之方法，其中上述之檢測步驟包含以下之步驟·· 產生一或多個感應信號，其中每一感應信號係對該電功率或該負載的電磁狀態有反應；建立一或多個感應器導出值，其中每一感應器導出值係為一或多個感應信號之函數； 55 1270095 ¥ # 建立一或多個臨限值，使得每一臨限值係與感應器導出值之一相關；比較每一感應器導出值與其相關臨限值；及 - 如果至少一感應器導出值超出其相關臨限值，則檢測到該電弧正在發生。

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