TWI326462B - Method and device for detecting arcs - Google Patents

Description

1326462 限值。為該偵測量測電流及電壓之有效值。於此一量測 中，必須在該週期上積分電壓及電流值，以防止將零交又 偵測為电壓降。因此，此類型之電弧偵測通常比輸出 電壓之—半波之持續時間慢得多，且因此長於40 。 ，田於+導體製作製程中（特定而言，於平板顯示器FpD 製作中）使用MF產生器時，該等產生器必須滿足更高需 求。必須能在幾個y或甚至少於一個μ5内偵測電弧。 於DE 43 26 100 A1中所揭示之電弧谓測方法中將該中 ，產生器《中㈣號之每一半波分割成複數㈣間週期， 1測電流及電壓值達一預確定時間週期以便形成一實際值 仏號’且將其輸入-浮地式（gr〇und free)量測裝置内。該 量測裝置係嵌入於-環路中，該環路之主控台位於該產生 器内之控制單元中，其中當產生一電弧時，藉由一將量測 裝置連接至產生器之連接線來禁用該產生器。 US 6,420,863 提出量測每一半波之至少—個放電電流

或-個放電電壓之值。建立一第一及—第二半波之量測I 之間的差。比較該差與預確定公差且’在超出該等公差 時，減小供電。 【發明内容】 本發明之根本目的係提供一種電弧谓測方法及_種用於 以-更快且更可靠之方式偵測電弧之電弧偵測構件。' 根據本發明之目標係在—„製程中藉由電弧偵測方法 以一令人吃驚且簡單之方式來達成，— ^ ., C產生器給該雷 漿製程饋送該AC產生器的一用於供 电 供電之輪出信號，該方 117007.doc 法包括以下方法步驟： 時間，在該時間處，作為一估計信號，該輸出信 U -:該輸出信號相關之信號在該估計信號之一正半波 中超出-參考值或在該估計信號之—負半波中降至該表考 信號以下，及/或 ’ ^確後續時間’在該時間處，該估計信號在該估計信 就之-正半波中降至該相同半波中之該參考值以下，或在 該估計信號之一負半波中超出該參考值， C.使用該等時間中之至少一者確定至少—個時間間隔， d·針對該估計信號之—後期半波重複方法步驟…）， e•比較該等相互對應之時間間隔， f.當該等相互對應之時間間隔彼此相差超過一可預確定公 差時’產生一電弧偵測信號。 使用此方法能可靠且快速地偵測即使最小之電弧而不會 心D因該電Μ Μ壓力改變而產生之電壓波動錯誤 地視為電弧。特定而言，此方法亦加速電弧偵測。特定而 言’可在幾個微秒内或甚至更快（例如，在少於一個微秒 内）偵測電弧。此允許對一電弧偵測之適當反應以防止（特 定而言）平板顯示器（FPD)製作中之損壞，並減少廢品數 量。例如，可將該AC產生器之輸出電流、輸出電壓或輸 出功率用作一估計信號。較佳地，監視該輸出電壓或量測 直接施加至該等電極之電塵並將其用作一估計信麥。 而，亦可將與該輸出信號相關的該AC產生号之一由加_ 號用作一估計信號。 117007.doc 丄 *326462 於一特定較佳方法變型中，可確定及比較用於相同極性 之半波之時間間隔。藉由於一電漿製程中對該等靶標施以 不同程度之燃燒而產生不同之電壓曲線。藉由將相同極性 之半波用於電弧偵測可防止將所產生之波動視為一電弧。 此外，可防止對該估計信號波動之一錯誤反應，此乃因 可確疋及比較用於相同極性之直接連續半波之時間間隔。 於-較佳方法變型中，可將欲比較之時間間隔形成為超 出或降至該參考值以下時之連續時間之間的差，且在該後 期半波之時間間隔小於該先射波之對應時間間隔超過該 可預择定公差時產生—電弧㈣信號。因&，確定以―正 半波之上升側超出參考值與以該正半波之下降側降至參考 值二下之間的時間週期。於此對應，針對—負半波，確定 以”亥下降側降至該參考值以下與㈣上升側超出該參考值 ^間的時間週期。當—後期半波之時間週期短於為該先期 :波所確定之時間週期超過一可預確定公差時，此係一存 =之指示e“b，總公差可由時間週期或時間間隔之 開始時及結束時的兩個不同之公差值組成。 號=二=型中，可在該半波之開始時偵測該估計信 =二:考值可將欲比較之時間間隔形成為-超出或 該零交叉時間之門的至 弟—專荨）時間與 渴的差，且可在該後期半波之 於該先期半波之時間間隔超過該可預確定公差時,大 電弧價測信號。此方法變型可以一特“;=產生- 一可程式化邏輯組件中。 早之方式構建於 117007.doc 丄⑽462 ^選擇料另外，可在該半波之開 就之零交又時間，可將欲比 予机亥估計信 降至（诵讲、兮4 夺4間^形成為一超屮为 牛至（通過）该參考值以下之偶數 趑出或 該零交叉時間之間的差，且 —' 第四等等）時間與 該先期半波之時間間隔超過^半波之時間間隔小於 弧偵測信號。 可預確定公差時，產生—電 當時間間隔（其作為超過或降至該 降至低於或超過該參考值之後續，值以下之時間與 -可預確定時間以下時 由在 s的差所產生)在 了 J精由在電弧偵測φ政t 間間隔來增加電弧谓測之可靠性。因此，、仍中略去—個時 非因一電弧所致之估計信號之波動。b ^不會考量並 當預確定數個參考值時，可更快地且以 偵測電弧。 較问準確度來 於一特定較佳方法變型中， 化之平⑽值… 數個半波上經平均 助此曰㈣該平均幅值預確定該(等)參考值。， =:至並非剛性地預確定該等參考值，而是可將其： 等運作中逐漸改變之估計信號。較佳將該 I、擇為該平均幅值之—百分比，例如 之 20%、40%、60%、8〇%。 ”田值 本發明亦包括一種在一電锻製程中用於侦測電弧之電弧 件’其包括至少-個類比數位轉換器(ADC)，兮 被供以該輸出信號或一與該輸出 生器之:部信號及供以-參考值，作為-估計信號，= 該ΑΙΧ^、連接至—為—電弧抑制裝置產生—信號之邏輯組 1J7007.doc 同地實現該等個別特徵。 【實施方式】 圖1員不一電弧偵測構件i ◊一估計信號係施加至輸入 2 4估计信號係自—Ac產生器或自該電漿製程室中該等 電極處之直接ϊ測所導出❶該估計信號可係（例如）八(：產 生态所產生之AC電壓’或該AC電壓產生器之-内部信 唬於°亥貫施例中，此信號係施加至設計為比較器的每一 大頁比數位轉換器（ADC)3、4、$、ό、Μ之一個輸入。此 外，忒估計信號將被供應至一峰值整流器7，其中峰值整 抓盗7包括一二極體8、一電阻9及一電容器在峰值整 級器7中確定一在該估計信號之數個週期上經平均化之幅 值UA。於此實施例中確定一電壓。該電壓係施加至設計 為分壓器之參考值產生構件11。參考值產生構件丨丨之所 有電阻12、13、14、1 5尺寸相等。此意味著在所有電阻處 存在相同電壓&，以便可將該平均幅值分割成四個相等值 之電壓。此等電壓作為參考值尺^尺之〜以〜以施加至 ADC 3至6且與彼位置處之瞬時估計信號比較。該比較結 果施加至一可程式化邏輯組件16以依據來自adc 3至6之 資讯確定是否存在一電弧。 比較器25藉由比較參考值R5與該估計信號約貞測零交 叉。電路構造26包括ADC 3至6、25及參考值產生構件 11。電路構造26亦可藉由一 ADC來實現。此減少組件費 用。此外’甚至可更精細地調節參考值，特定而言，參考 電壓臨限值。此外，—ADC可料正及負半波，由此額外 I17007.doc 也減〉、組件數量、成本及所需空間。另外，一 ADC可經提 供用於置測流入該電漿製程中之電流。然後，可監視電流 及電壓。 當存在一電弧時，可藉由線路17直接發出一對應信號而 無需互連—微控制器18或一控制裝置20。線路17直接引至 電弧抑制或電弧消除構件23。可程式化邏輯組件1 6係連 接至一可藉由其預設定不同參數值之微控制器18。此外， 可私式化邏輯組件1 6係連接至一允許在可程式化邏輯組件 16中快速處理資訊之時脈產生器19。 該微控制器亦連接至輔助控制裝置2〇供資料交換之用。 控制裝置20具有一顯示器2丨及—作業場22以程式化微控制 器18且由此邏輯組件16。 圖2顯示一估叶k號（於存在一 mf產生器之輸出電壓之 情形中）的一最初及一後續正半波3〇、31。根據本發明性 方法’债測時間tl，於此時間處該上升估計信號超出參考 值R1。類似地，该測時間t2至15，於此等時間處具有正半 波30之上升估計信號超出參考值、r3、R4。此外，偵 測時間t6、Π、t8、t9、tlO，於此等時間處該下降估計信 號降至參考值以至!^以下。由此，應注意，在時間“處初 始超出參考值R4而第二次出現在時間15處，且在時間“處 初始降至參考值R4以下而第二次出現在時間t7處。 針對每一參考值R1至R4形成時間間隔，由此考量時間 tl-t 1 〇中之至少某些時間及可能之零交叉時間t〇。特定而 5 ’可藉由使時間tl 0與tl、t9與t2、t8與t3、t7與t5、及t6 U7007.doc 14 U26462 與t4相減來形成時間間隔。此等間隔以】至i5來表示。另一 選擇係或另外，可確定自時間tl_tI〇與零交又時間t〇之間 的差所產生之時間間隔。 以此方式4定之每-時間間隔可與—公差相關聯。由此 可為所有參考值預喊定相同或不同之公差。可藉由控制裝 置20來調節該等公差。微控制器_存該等經調節值並將 其傳遞至邏輯組件16〇公差可表述為固定時間值或一半波 之部分，或-間隔UR一部分。有利3也，將該等公差 表述成半波持續時間之百分比，此乃因當頻率改變時無需 再次輸入該表述。該等公差之典型值對於係半波持 續時間之urn至2G%且對於14_%至35%。此外，亦可為 一時間間隔之開始及結束預確定不同之公差值。此表示為 第二半波3卜於此情形中’所有參考值具有用於時間間隔 II-15之開始的相同之預設^第—公差值及詩其結束之相 同第二公差值’該第二公差值大於該第一公差值。該等公 差值由了來指不。只要半波31處於此等標有了之位置以内或 其以外，則不實施電弧偵測…旦半波31處於區域^至 A4中之一者内，即實施電弧偵測。 關於時間間隔15，應注意此間隔之長度小於一可預確定 之最時間週期。出於此緣由’不考量將此時間間隔用 ' 偵測可錯由控制裝置2 0調節該最小時間週期。微 二j器18儲存该等經調節值並將其傳遞至邏輯元件16。可 將該時間週期表述為—固定時間值或一半波之一部分。以 半波持續時間之百分比形式之表述係有利，此乃因當頻率 117007.doc 15 ^26462 改遵時無需再次輸入該表述。典型值對於j丨至13係介於該 半波持續時間之1〇%至20%之間，且對於14為5%至15%。 如上所述，另一選擇係或另外，可確定時間tl&ti〇與零 交又時間to之間的差以形成時間間隔n至14或減少公差值 之時間間隔A1至A4。由此，可藉助上升半波3〇為時間〖丨至 G預確定一第一公差值（其對於所有參考值係相同或對於一 個或更多個（特定而言，所有參考值）參考值係一不同者）。 當超出此公差（例如，由於半波31之時間間隔〖丨至⑺大於半 波30之時間間隔tl至t〇超過該預確定公差值）時，偵測一電 弧。為使用正確時間進行估計，必須考量時間U、 t3、t4(其表示在每一半波中初始超出或降至相應參考值以 下時之時間），及時間t5(其係參考值R4之第三次通過）。於 此分析中，必須使用相應參考值之奇數通過之時間。 當考量由半波30之下降側之時_至削所形成之時間間 隔時’亦偵測一電弧。由此，可藉助τ降半波3〇為時間“ 至tl〇預確定一第二公差值(其對於所有參考值係相同或對 於一個或更多個（特定而言，對於每一參考值）參考值係一 不同者）。當此公差值下降（例如，由於半波31之時間間隔 二o-to小於半波30之時間間隔tl〇 t〇超過該預確定公差值） m電弧。為確保使用正料間進行估計由此， 必須注意時間t6、t8、t9、tl0係在每一半波中超出或降至 相應參考值以下時之第二時間’且時間t7係參考值以之第 四通過。於此分析中’必須使用相應參考值之偶數通過之 時間。 117007tdoc •16· 顯而易見當檢查第二半波31是否具有一證明一電弧之形 狀時，可再次針對此半波同時偵測時間to-tl 0 ,以便可再 次將此半波與後續半波進行比較。 【圖式簡單說明】 及圖式示思性顯示本發明之較佳實施例，而以上已參照 °玄圖式之該等圖形解釋了該等較佳實施例。 圖1顯示一電弧偵測構件之示意圖； 圖2顯示兩個更詳細解釋本發明方法之半波。 【主要元件符號說明】 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 電弧偵測構件 輸入 類比-數位轉換器（ADC) 類比-數位轉換器（ADC) 類比-數位轉換器（ADC) 類比·數位轉換器（ADC) 峰值整流器 二極體 電阻 電容器 參考值產生構件 電阻 電阻 電阻 電阻 117007.doc 1326462 微控制器 時脈產生器 控制裝置 顯示器 作業場

16 可程式化邏輯組件 17 線路 18 19 20 21 22 25 26 30 31 電弧抑制構件/電弧消除構件 類比-數位轉換器（ADC) 電路構造 半波 半波

117007.doc -18-

Claims (1)

1326462 十、申請專利範圍： 1.-種用於在一電毁製程中谓測_電弧之方法，_ac產生 器給該電聚製程饋送該AC產生器的一用於供電之輪出信 號，該方法包括以下方法步驟： a·確定一時間⑴_t5)，纟該時間處，作為一估計信 號，忒輸出k號或一與該輸出信號相關之信號在該估計 信號之一正半波（30)中超出一參考值（R1_R4)，或在該估 汁化號之一負半波中降至該參考值（R1_R4)以下’及/或 b. 確定一後續時間（t6_u〇)，在該時間處該估計信號在 該估計信號之一正半波（3〇)中降至該相同半波（3〇)中之 該參考值（R1-R4)以下，或在該估計信號之一負半波中超 出該參考值（R1_R4)， c. 使用該等時間（tl_tl0)中之至少一者確定至少一個時 間間隔（11-15)， d. 針對該估計信號之一後期半波（3 1}重複方法步驟 c)， e. 比較該等相互對應之時間間隔（j丨_丨5)， f. 當該等相互對應之時間間隔（11_15)彼此相差超過一 可預確定公差（T)時，產生一電弧偵測信號。 2. 如請求項丨之方法，其特徵在於確定及比較該等用於該 相同極性之半波（3〇、31)之時間間隔（11至15)。 3. 如請求項2之方法，其特徵在於確定及比較該等用於該 相同極性之直接連續半波（3〇、31)之時間間隔。 4. 如請求項1、2或3之方法，其特徵在於將該等欲比較之 117007.doc 時間間隔（II至15)开;{忐* , 、 ）〆成為超出或降至該參考值（R1至R4) 以下時該等連續時間⑴^ ^ ^ 、i i tlO)之間的差，且在該後 波（3 1)之該時間間隔r 至Ϊ5)小於該先期半波（3〇)之該 應時間間隔（II至15)步》、A — 5)超過该可預確定公差（T)時產生一雷 弧偵測信號。 5·如請求項^ 2或3之方法’其特徵在於在該半波（30、31) 之開始時_該估計信號之該零交又時間⑽，將該等 欲比較之時間間隔开彡# & ^ 成為一超過或降至該參考值（R1 R4)以下之奇數（第一、 第一專專）時間（tl至t5)與該零交 又時間（to)之間的差， 大於該先期半波om1)之該時間間隔 ⑺心/ 時間間隔超過該可預確定公差 (T)時產生一電弧偵測信號。 6.如π求項1、2或3之方法，其特徵在於在該半波(m) 時伯測該估計信號之該零交又時_)，將該等 -比較之時間間隔形成為一超出或降至該參考值以下之 偶數（第二、第四等等）時間（t6至tio)與該零交又時間⑽ 差’且在該後期半波(31)之該時間間隔小於該先 射波（30)之該時間間隔超過該可預確定公差⑺時產生 一電弧偵測信號。 7.如請求項1、2或_3之古、土 次之方法，其特徵在於當作為超出或降 至該參考值（R1至R4)以下之爷砗 下之該時間（tl至t5)與降至低於或 。〜考值（R1至R4)之該後續時間㈦至則）之間的差 產生的時間間隔⑼在-可預4定時間以下時，不考量 將該時間間隔（15)用於偵測一電弧。 117007.doc 1326462 8. 如請求項】、2或3之方法，i牯锊 值⑻至叫 八特敛在於預確定數個參考 9. : 之方法，其特徵在於形成-已在數個 上紅千均化之平均幅值(UA)且根據該平均 中田值（UA)預確定該（等）參考值（R1至R4)。 ㈣於在-電漿製程中偵測電弧之電弧仙構 =設計用於實施如請求項卜2或3之方法，該 測構件⑴包括至少-個類比數位轉換器（adc)，特定而 ^ 一比較器（3至6)，該鞭被供以該輸出信號或—盘 Γ號相關的一 AC產生器之内部信號，及一參考值 (R1至R4)，作為一估計彳 可值 號，其中該ADC(3至6)係連接 ⑽ 電弧抑制裝置(23)產生-信號之邏輯組件 U.如請求項1〇之電弧㈣構件，其特徵在於提供一控制器 (18)以預设定該邏輯組件（16)之該等（參數飧。 12·如請求項1〇之電弧傾測構件’其特徵在於使-作業場 (22)及-顯示器（21)與該控制器（18)相關聯。 13.如請求項1〇之電則貞測構件，其特徵在於提供數個 '特 定而言四㈣饋以不同參考值⑻-R4)之比較器（3 —6)。 14•如請求項1G之電弧偵測構件，其特徵在於提供—參考值 產生構件（11)，特定而言，一分塵器。 15•如請求項10之電弧谓測構件，其特徵在於該邏 ⑽確定時間間隔並將該等時間間隔儲存於一緩衝哭 内。 。° 117007.doc 16. 如凊求項1 0之電弧偵測構件 連接至一給該邏輯組件供應 (19)。 其特徵在於該邏輯組件係 一時脈信號之時脈產生器 17. 如請求項Η)之電弧偵測構件，其特徵在於提供—峰值敕 流器（7)。 ^ II7007.doc -4