TWI646867B - 在電漿製程中監控放電的裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示用於在一電漿製程中監控放電之裝置及方法，特定言之，監控在藉由一發電機運用一發電機之一週期性改變輸出信號供應電力至其之一陰極濺鍍配置(13)之電極之間之放電，該方法具有以下步驟：a.在一電漿供應信號之至少一週期內之至少一第一時間範圍內偵測至少一電漿供應信號(19)之至少一第一信號路徑(2)，b.在該電漿供應信號之至少一其他週期中之對應於該第一時間範圍之點處之至少一第二時間範圍內偵測至少一電漿供應信號(19)之至少一第二信號路徑(6)，c.在該第二信號路徑相距該第一信號路徑偏離至少一距離時產生一識別信號，其中該距離具有一最小時間差(22)及一最小信號振幅差(21)。特定言之，藉此可以一非常可靠且非常快速方式識別電弧。

Description

在電漿製程中監控放電的裝置及方法
本發明係關於用於在一電漿製程中監控放電裝置及方法，特定言之，監控在藉由一發電機運用該發電機之一週期性改變輸出信號供應電力至其之一陰極濺鍍配置之電極之間之一放電。
例如，自架構玻璃塗層已知以一反應性方式及以一習知方式兩者之電漿製程中藉由陰極濺鍍之基板之塗層，例如，玻璃面。為此，藉由一電流或電壓源產生遠離沈積在基板(例如，玻璃板)上之一目標載送材料之一電漿。在沈積之前，根據所要塗層，原子仍可在一反應性製程中連接至氣體原子或分子。
特定言之，在反應性製程中，常常使用通常以自10kHz至500kHz之一頻率操作之中頻產生器(MF產生器)。亦存在已知脈衝產生器，尤其雙極脈衝產生器。所有此等產生器被包含於術語發電機中，該發電機具有用於電源供應器之發電機之一週期性改變輸出信號。常常藉由一電漿處理腔室中之交替操作為一陰極及陽極且兩者皆連接至一各自目標之兩個電極引導該等產生器之輸出電壓。存在所謂的自由運行產生器或使用一受控頻率操作之產生器。特定言之，在反應性製程中，在該等產生器中亦產生在下一電壓回復或至少在幾個週期之後由其等自身熄滅之所謂微電弧之飛弧。然而，亦可發生更有力且更持久的飛弧，所謂電弧。安全、可靠且快速地識別此等電弧很重要。常常，藉由檢查一電壓急降之輸出電壓或藉由檢查一電壓增大之輸出電 流識別電弧。或者，可藉由至個別電極之電流之間之差值識別一電弧。可藉由操作者調整用於識別電弧之一極限值。一問題係，對於發電機之一週期性改變輸出信號，不可能針對一電壓急降或電流增大確定一固定值，其係因為電流及電壓由於原理問題而意欲持續改變。在過去，已發展識別之不同方法。在一方法中，確定電流及電壓之有效值。由於需要在複數個週期執行此一確定，故此類型之一電弧識別實質上通常太慢且常常在幾百毫秒之範圍中。
然而，當將產生器用於半導體生產製程，特定言之平板顯示器(FPD)生產中時，將增加的要求給予產生器。此處，意欲在幾微秒或甚至少於一微秒內識別電弧。
EP1801946 A1揭示一種用於識別電弧之方法，其中存在一估計信號在其內超過參考值或落在參考值之下經判定時間範圍。在相同極性之一隨後半波中重複該步驟。在對應時間範圍一預定容差以上不同時識別一電弧。在此方法中，為電弧之可靠識別必須提供複數個參考值且必須針對各參考值設定複數個容差，其係複雜的。在非常高數目之參考值及非常良好經調整容差之情況下，此方法亦可導致經錯誤識別電弧。
本發明之一目的係提供用於在更快速且更可靠操作且容易設立之一電漿製程中監控一放電之一方法及一裝置。
藉由具有技術方案1及額外獨立技術方案之特徵之標的實現此目的。在附屬技術方案中闡述本發明之有利實施例。
提供用於在一電漿製程中監控放電之一監控裝置，特定言之，監控在一發電機運用該發電機之一週期性改變輸出信號供應電力至其之一陰極濺鍍配置之電極之間之一放電，其中該監控裝置具有：a.一信號偵測裝置，其用於在電漿供應信號之至少一週期內之至少一第一時間範圍內偵測至少一電漿供應信號之至少一第一信號路 徑，b.一信號偵測裝置，其用於在電漿供應信號之至少一其他週期中之對應於該第一時間範圍之點處之至少一第二時間範圍內偵測至少一電漿供應信號之至少一第二信號路徑，及c.一識別信號產生裝置，其經組態以在該第二信號路徑相距該第一信號路徑偏離至少一距離之情況下產生一識別信號，其中該識別信號產生裝置具有經組態以藉由組合一最小時間差與最小信號振幅差確定該距離之一距離確定裝置。
若上述提及之裝置具有經組態以藉由一臨限值線確定裝置自第一信號路徑確定一臨限值線及在第二信號路徑達到臨限值線時產生一識別信號之一識別信號產生裝置，則目的亦實現，其中臨限值線確定裝置經組態以將一最小時間差及一最小信號振幅差相加至第一信號路徑以確定臨限值線。
藉由上述提及類型之一方法進一步實現該目的，該方法包括以下方法步驟：a.在電漿供應信號之至少一週期內之至少一第一時間範圍內偵測至少一電漿供應信號之至少一第一信號路徑，b.在該電漿供應信號之至少一其他週期中之對應於該第一時間範圍之點處之至少一第二時間範圍內偵測至少一電漿供應信號之至少一第二信號路徑，c.在第二信號路徑相距第一信號路徑偏離至少一距離時產生一識別信號，其中該距離具有一最小時間差及一最小信號振幅差。
該距離可在第二及/或第一信號路徑之任何時間處具有一最小時間差及一最小信號振幅差。
可藉由提供之一最小時間差及一最小信號振幅差，特定言之藉 由相加至第一信號路徑之一最小時間差及一最小信號振幅差確定可預定距離。
亦藉由上述提及類型之一方法實現該目的，該方法包括以下方法步驟：a.在電漿供應信號之至少一週期內之至少一第一時間範圍內偵測至少一電漿供應信號之至少一第一信號路徑，b.在電漿供應信號之至少一其他週期中之對應於該第一時間範圍之點處之至少一第二時間範圍內偵測至少一電漿供應信號之至少一第二信號路徑，c.自第一信號路徑確定一臨限值線，d.在第二信號路徑達到臨限值線時產生一識別信號，其中藉由將一最小時間差及一最小信號振幅差兩者相加至第一信號路徑來確定臨限值線。
特定言之，藉此可以一非常可靠且非常快速方式識別電弧。
該距離可係一可預定距離。特定言之，監控裝置可具有用於指定最小時間差及最小信號振幅差之一輸入介面。
或者或此外，監控裝置可具有用於指定一值以確定一固定最小距離之一輸入介面。該值可係(例如)包括最小時間差之平方與最小信號振幅差之平方之總和。特定言之，可藉由亦進一步自該總和形成之平方根計算該值。然後，可藉由該值及一計算規則確定流動間隔。計算規則可係：在第一信號線之一點處確定間距且標記相對於該間距垂直之值且因此確定一距離或臨限值線之一點。或者，計算規則可係：在第二信號線之一點處確定間距且標記相對於該間距垂直之值且因此確定一距離。針對各選定額外點重複計算規則。
監控裝置可具有最小時間差及/或最小信號振幅差及/或該值之預設值且可尤其針對不同電漿製程步驟具有最小時間差及/或最小信號 振幅差之預設值。
監控裝置亦可根據經識別電漿狀態之數目具有最小時間差及/或最小信號振幅差及/或該值之自動追蹤。可因此亦能確定該距離。
位於對應於電漿供應信號之一第二週期中之第一時間範圍之點處之第二時間範圍可具有與第一時間範圍之相位長度相同之相位長度。其可自具有一正及一負部分之一交流信號之交叉具有相同時間間隔。
可藉由時間方向上距第一信號路徑具有最小時間差之最小距離及信號振幅方向上距第一信號路徑具有最小信號振幅差之最小距離確定距離。
可以藉由自一第一信號路徑、最小時間差及最小信號振幅差執行之一計算之一方式執行臨限值線之確定，使得臨限值線具有作為在時間方向上距第一信號路徑之最小距離之最小時間差且具有作為在信號振幅方向上距第一信號路徑之最小距離之最小信號振幅差。
可以藉由自一第一信號路徑、最小時間差及最小信號振幅差執行之一計算之一方式執行距離或臨限值線之確定，使得時間方向上之距離係至少最小時間差且信號振幅方向上之距離係至少最小信號振幅差。
可藉由將最小時間差及最小信號振幅差加至第一信號路徑及/或自最小時間差及最小信號振幅差減去第一信號路徑執行距離或臨限值線之確定。在此情況下，可以向量方式執行該加法或減法。其意欲意謂：分別在時間方向上相加或減去最小時間差及在信號振幅方向上相加或減去最小信號振幅差。可在經調適用於信號路徑之一增大或減小邊緣或正或負部分之一狀態中執行該加法或減法。不考慮電漿供應信號如何陡或淺地延伸，該方法及該裝置確保距離在第一信號路徑之各點處距第一信號路徑具有一最小距離。
在一圖形中之第一信號路徑與臨限值線之間清楚闡述「距離」，其中在時間內指示電漿供應信號之一經偵測信號路徑。該距離在信號路徑期間在時間方向上具有為一最小寬度之最小時間差。然而，該距離在信號路徑期間在信號振幅方向上同時亦具有為最小量值之最小信號振幅差。該距離亦可為該值。於是在第一或第二信號路徑之各點處清楚指示具有第一或第二信號路徑之點處之一中心點之相同大小之一圓圈。於是，圓圈之半徑對應於該值。
待確定之距離在時間方向上可大於最小時間差但不會更小通常可適用於本發明。以相同方式，待確定之距離在信號振幅方向上可大於最小信號振幅差但不會更小通常可適用於本發明。
識別信號可指示電漿製程中之任何狀態或錯誤。特定言之，其可係一電弧識別信號。
可藉由偵測至少一電漿供應信號執行電漿供應信號之正好一週期內之一第一時間範圍內之第一信號路徑之偵測。於是，偵測尤其簡單。
亦可藉由偵測電漿供應信號之複數個週期內之複數個第一時間範圍內之至少一電漿供應信號執行第一信號路徑之偵測。第一信號路徑然後可(例如)組成時間範圍內之一平均路徑。因此，可減少第一信號路徑之偵測之錯誤。第一信號路徑亦可(例如)組成時間範圍內之一最大或最小路徑。因此，監控之靈敏度可受影響。情況亦同樣適用於第二信號路徑之偵測。
用於偵測第二信號路徑之額外週期無需(但可)直接接著第一週期。於是，監控非常快速。
電漿供應信號可係關於一電漿供應電壓、一電漿供應電流、一電漿供應阻抗、一電漿供應功率、由電漿反映之一電力或關於電漿供應之一不同變量之一信號。其亦可係複數個該等變量之一組合。亦可 偵測及組合複數個電漿供應信號以形成一信號路徑。然而，特定言之，電漿供應信號在此方法及裝置中可係一單一信號，尤其關於一電漿供應電壓，尤其電漿供應電壓本身之一信號。
亦可藉由偵測電漿供應信號之一週期內之複數個時間範圍內之至少一電漿供應信號執行第一信號路徑之偵測。因此，例如，可將一週期分割成各經單獨監控之複數個時間範圍。對於各時間範圍，可能單獨確定或判定是否藉由最小時間差、最小信號振幅差或藉由組合最小時間差與最小信號振幅差執行距離之確定。情況亦同樣適用於第二信號路徑之偵測。
用於偵測至少第二信號路徑之信號偵測裝置可係用於偵測至少第一信號路徑之一同樣信號偵測裝置，特定言之相同信號偵測裝置。
上述類型之一裝置或一方法具有僅需預定兩個值(即，最小信號振幅差及最小時間差)及然後可在週期性改變輸出信號之完全路徑上藉由一高位準可靠性識別識別信號產生之優點。在其中週期性改變輸出信號之邊緣陡度高之區域中，最小時間差確保非由一錯誤(例如，電漿中之一電弧)產生之小波動不導致一錯誤識別，特定言之一錯誤之識別。在其中週期性改變輸出信號佔據一平坦路徑之區域中，最小信號振幅差確保非由一錯誤(例如，電漿中之一電弧)產生之小波動不導致一錯誤識別，特定言之一錯誤之識別。
為偵測信號路徑，可量測發電機與電漿製程之間之電壓。通常言之，兩個線自發電機延伸至電漿製程且將電漿製程連接至發電機，且電力經由該等線供應至電漿。該等線之各者連接至電漿腔室中之一電極。電漿腔室本身通常連接至參考接地。兩個電極各具有相對於該接地之一電壓進程。為偵測信號路徑，可量測一電極與參考接地之間之電壓。
特定言之，可在複數個電極處量測相對於參考接地之電壓。
特定言之，可在各電極處量測相對於參考接地之電壓。
可藉由一電阻分壓器執行相對於參考接地之電壓之量測。
電阻分壓器可經建構以具有抗電壓急降之高壓保護阻抗。然後可使安全低電壓用於一後續電壓量測裝置。特定言之，可串聯連接複數個此等保護阻抗。即使一保護阻抗之高電壓保護失效，仍可使安全低電壓用於一後續電壓量測裝置。
特定言之，可進一步以電容調適電阻分壓器。快速電壓改變未藉此衰減，但代替性地供應至一電壓量測裝置而具有一輕微時間損耗。其增大電漿中之改變之識別之速度。
可藉由一電容分壓器執行相對於參考接地之電壓之量測。然後可在與電漿腔室電壓流電分離之一狀態中執行電壓量測。亦因此可使安全低電壓用於一後續電壓量測裝置。
為偵測信號路徑，可使用一高解析度類比/數位轉換器(ADC)。可使用大於或等於每秒10百萬樣本，尤其大於或等於每秒40百萬樣本之一時間解析度，尤其較佳以大於或等於每秒80百萬樣本之一解析度來操作ADC。
可使用大於或等於8位元，尤其大於或等於10位元，更佳12位元之一振幅解析度，尤其較佳大於或等於14位元之一解析度操作ADC。
可將一SAR轉換器用作為ADC，即，具有逐次逼近暫存器之一轉換器。然後，錯誤識別變得尤其快速。
識別信號產生裝置可裝納在一可程式化邏輯模組(PLD)中且在其中執行識別信號之產生。特定言之，識別信號產生裝置可裝納在一FPGA(場可程式化閘極陣列)中且在其中執行識別信號之產生。因此，可能以一尤其快速方式計算距離或臨限值線。
可將藉由ADC數位化之資料藉由一並聯匯流排供應至PLD或FPGA。其可以相對較低傳輸速率執行。
可將藉由ADC數位化之資料藉由串聯資料傳輸供應至PLD或FPGA。其可藉由高速度資料傳輸執行，例如，藉由LVDS(低電壓差分發信號)。PLD或FPGA模組常常具有用於此等串聯資料介面之一特殊輸入。因此，可減少線之數目且至PLD或FPGA之連接變得自由。
可在以下步驟中執行臨限值線之確定：a)自經偵測第一信號路徑選擇一第一選擇點，b)確定自一第一時間延伸至一第二時間之一第三時間範圍，在選擇點減去最小時間差之時間處計算第一時間且在選擇點加上最小時間差之時間處計算第二時間，c)藉由在第三時間範圍內形成第一信號路徑之最小值確定一極限值振幅，d)藉由自極限值振幅減去最小信號振幅差及在臨限值線點之時間處傳輸選擇點之時間確定第一臨限值線點，e)針對自經偵測第一信號路徑之額外選擇點繼續步驟a)至步驟d)。
代替確定最低值，亦可確定最高值。代替自極限值振幅減去最小信號振幅差，然後尤其可能執行最小信號振幅差至極限值振幅之相加。
其對(例如)一負半波係有利的。就一正半波而言，若意欲藉由一信號執行監控，則其亦係有利的；其中，諸如(例如)在一電流路徑在電弧識別期間經監控時，在信號意欲產生一增大時執行一識別。
亦藉由具有一發電機之一電漿電源供應系統實現目的，該發電機經組態以藉由發電機之一週期性改變輸出信號將電力供應至一電漿製程，該電漿電源供應系統具有上述類型之一監控裝置。
亦藉由具有一發電機之一電漿處理系統實現目的，該發電機經組態以藉由發電機之一週期性改變輸出信號將電力供應至一電漿製 程，該電漿處理系統具有上述類型之一監控裝置。
發電機之週期性改變輸出信號可係一交流信號。特定言之，其可係具有一正及負半波之一交流信號。
特定言之，交流信號可係具有一電流源特性之一交流信號。
發電機可係一自由運行MF產生器。
發電機可係一雙極脈衝產生器。特定言之，可針對此等產生器單獨調整正及負半波之持續時間及振幅。
發電機可具有用於產生交流電壓之一橋接電路。
發電機可以係具有一輸出振盪電路之一MF產生器。
輸出振盪電路可具有一並聯振盪電路。並聯振盪電路可具有一電容器及一電感器，其兩者以一並聯方式連接至橋接電路之輸出。
可將一額外串聯電容器串聯連接在並聯振盪電路與電漿製程之間。
輸出振盪電路可具有一串聯振盪電路。串聯振盪電路可具有串聯連接在橋接電路之輸出與電漿製程之間之一電容器及一電感器。
可將一額外電容器並聯連接在連接串聯振盪電路與電漿製程之兩個線之間。
在識別一電弧時，可關閉產生發電機之週期性改變輸出信號之一電路配置之所有開關元件。特定言之，可關閉產生交流信號之一橋接電路之所有開關元件。
1‧‧‧電漿處理系統
2‧‧‧第一信號路經
3‧‧‧臨限值線
4‧‧‧滅弧裝置
5‧‧‧識別信號
6‧‧‧第二信號路經
7‧‧‧監控裝置
8‧‧‧信號偵測裝置
8a、8b‧‧‧電壓量測裝置
9‧‧‧資料匯流排
11、12‧‧‧電極
13‧‧‧陰極濺鍍配置
14‧‧‧發電機/電源供應器
14a‧‧‧擴展發電機
14b‧‧‧發電機
14c‧‧‧發電機系統
15、16‧‧‧線
16.2‧‧‧線部分
16.3‧‧‧線部分
17‧‧‧識別信號產生裝置
18‧‧‧距離確定裝置
18’‧‧‧臨限值線確定裝置
19‧‧‧電漿供應信號
20‧‧‧最小信號振幅差距離
21‧‧‧最小信號振幅差/信號裕度
22‧‧‧最小時間差/時間裕度
23‧‧‧最小時間差距離
31‧‧‧方法步驟
32‧‧‧方法步驟
33‧‧‧方法步驟
34‧‧‧方法子步驟
35‧‧‧方法子步驟
36‧‧‧方法子步驟
41‧‧‧方法步驟
42‧‧‧方法步驟
43‧‧‧方法步驟
44‧‧‧方法步驟
45‧‧‧方法步驟
46‧‧‧方法步驟
47‧‧‧方法步驟
48‧‧‧方法步驟
51‧‧‧交流/直流(AC/DC)變壓器
52‧‧‧交流電壓產生裝置
52a‧‧‧交流電壓產生裝置
53‧‧‧輸出振盪電路
53a‧‧‧輸出振盪電路
53b‧‧‧輸出振盪電路
54‧‧‧控制單元
60‧‧‧並聯振盪電路
61‧‧‧電容器
62‧‧‧電感器
63‧‧‧額外串聯電容器
64‧‧‧串聯振盪電路
65‧‧‧電感器
66‧‧‧電容器
67‧‧‧額外並聯電容器
70‧‧‧橋接電路
71‧‧‧電容器
72、73、74、75‧‧‧開關元件
80‧‧‧連接元件
81、82‧‧‧開關
83、84‧‧‧二極體
85‧‧‧蓄能器
86、87‧‧‧二極體
88‧‧‧充電裝置
89a、89b‧‧‧曾納二極體
90、91‧‧‧量測資料偵測裝置
92‧‧‧參考接地
95‧‧‧時間進程
96‧‧‧區域
97‧‧‧線進程
98‧‧‧時間
99‧‧‧臨限值
99a‧‧‧臨限值
100‧‧‧電壓路徑
101‧‧‧時間
102‧‧‧時間
110‧‧‧第一方法步驟
111‧‧‧第二方法步驟
112‧‧‧第三方法步驟
114‧‧‧圓圈
115‧‧‧向量/箭頭
116‧‧‧臨限值線點
120‧‧‧第一方法步驟
121‧‧‧第二方法步驟
125a、125b、125c、125d、125e‧‧‧選擇點
126a、126b、126e‧‧‧幾何構件
D2‧‧‧振幅點
G1、G2‧‧‧垂直直線
P1、P2、P3、P4、P5、P6‧‧‧選擇點
S2、S3、S4、S5‧‧‧臨限值線點
t‧‧‧時間
V‧‧‧電壓
圖1展示根據本發明之具有一發電機及一監控裝置之一電漿處理系統；圖2展示用於監控一電漿放電之方法之步驟；圖3展示根據一第一方法變體之用於確定一臨限值線點之方法步驟； 圖4展示用於確定複數個臨限值線點以確定一臨限值線之方法步驟；圖5展示具有一發電機之一實施例之一電漿處理系統；圖6展示一輸出振盪電路之一第一實施例；圖7展示一輸出振盪電路之一第二實施例；圖8展示一交流電壓產生裝置之一實施例；圖9展示一滅弧裝置之一實施例；圖10展示如圖5中之具有一信號偵測裝置之一實施例之一電漿處理系統；圖11展示電漿經點火時之一陰極處之電壓之時間進程；圖12展示不對稱性經校正時電漿腔室中之電極之間之電壓進程；圖13展示根據另一方法變體之用於確定複數個臨限值線點以確定一臨限值線之方法步驟；圖14展示用於確定藉由第二信號路徑距第一信號路徑之至少一距離之一偏離之方法步驟。
圖1展示根據本發明之具有一發電機14及一監控裝置7之一電漿處理系統1。發電機14將具有一週期性改變輸出信號之電力供應給電漿製程。該輸出信號在本例中係電漿供應信號19。發電機14之輸出信號在本實例中係具有一正及一負半波之一交流信號。
發電機14可係一自由運行MF產生器。
發電機14亦可係一雙極脈衝產生器。特定言之，然後可單獨調整正及負半波。
發電機14可具有用於產生交流電壓之一橋接電路。
將電力分別經由兩個線15、16供應至可建構為(例如)一陰極濺鍍配置13之電漿腔室中之一電極11、12。
使用一信號偵測裝置8量測線15、16上之電壓。藉由電壓量測裝置8a、8b自線15、16分接電壓。信號偵測裝置8具有一ADC。將數位化量測結果經由一資料匯流排9傳輸至監控裝置7。信號偵測裝置8亦可經配置以在空間上遠距於監控裝置7之其餘部分。
信號偵測裝置8偵測電漿供應信號19之一第一週期內之一第一時間範圍內之一電漿供應信號19之一第一信號路徑2及電漿供應信號之一第二週期中之位於對應於第一時間範圍之點處之一第二時間範圍內之一電漿供應信號之一第二信號路徑。
監控裝置7輸出一識別信號5。可將該信號用於電源供應器14或諸如(例如)一滅弧裝置4之其他組件。
在識別信號產生裝置17確定第二信號路徑6距第一信號路徑2達一距離以上之一偏離時，則識別信號5啟動。識別信號產生裝置17為此目的具有一距離確定裝置18，該距離確定裝置18經組態以藉由組合一最小時間差22(時間裕度)及最小信號振幅差21(信號裕度)確定距離。
在識別信號產生裝置17確定第二信號路徑已達到一臨限值線3時，識別信號5亦啟動。藉由一臨限值線確定裝置18’自第一信號路徑確定臨限值線3，該臨限值線確定裝置18’將一最小時間差22(時間裕度)及一最小信號振幅差21(信號裕度)兩者相加至第一信號路徑。
為圖解說明，圖解說明臨限值線確定裝置18’內之在時間t內具有一半波之電壓V之一圖形。此圖形圖解說明第一信號路徑2。進一步圖解說明臨限值線3。距離係第一信號路徑2與臨限值線3之間之最小距離。其再次在在該圖形中經藉由最小時間差距離23及最小信號振幅差距離20圖解說明。
在本實例中，將最小時間差22調整至1.5μs，其係一實用值，其將非常良好結果提供給許多電漿製程。良好值係自0.5μs至5μs，尤 其較佳，值係在0.7μs與2μs之間。
在本實例中，將最小信號振幅差21調整至150V，其亦係一實用值，其將非常良好結果提供給許多電漿製程。
良好值係自50V至200V，尤其較佳，值係在100V與150V之間。
亦可以一相對方式闡述值。例如，可將最小時間差22闡述為一半波或週期之持續時間之一比例，例如0.3%。然後在頻率之一改變之情況下隨後無需調整最小時間差22。例如，可將最小信號振幅差21闡述為輸出信號之有效值或峰值之一比例，例如20%。然後在振幅之一改變之情況下隨後無需調整最小信號振幅差21。
圖2展示用於監控一電漿放電之方法之步驟。在方法步驟31中，在電漿供應信號之一第一週期內之一第一時間範圍內偵測一電漿供應信號之一第一信號路徑2。在方法步驟32中，在電漿供應信號之一第二週期中之位於對應於第一時間範圍之點處之一第二時間範圍內偵測一電漿供應信號之一第二信號路徑6。在方法步驟33中，在第二信號路徑6距第一信號路徑2偏離一距離以上時產生一識別信號5，該距離具有一最小時間差22及一最小信號振幅差21。
方法步驟33亦經描述以分割成複數個方法子步驟。在方法子步驟34中，自第一信號路徑2確定一臨限值線3。將一最小時間差22及一最小信號振幅差21兩者相加至第一信號路徑2。如上所述，藉由最小時間差距離23及最小信號振幅差距離20圖解說明此步驟。在方法子步驟35中，比較第二信號路徑6與臨限值線3。在方法子步驟36中，在當第二信號路徑6落在臨限值線之下時之時間處產生一識別信號5。
在圖3中，描述用於確定臨限值線3之一可能方法序列。在方法步驟41中，自一第一信號路徑2選擇複數個選擇點P1、P2、P3、P4、P5及P6。此等點之時間間隔在本例中係等距。但此非絕對。不必選擇 第一信號路徑2之各樣本點。可選擇每第十個或每第一百個或每第一千個樣本點。必須在識別信號之一高位準精度與產生速度之間發現一良好平衡。在選擇點P1至PN(N=2、3、4、5...)之各者處，確定用於臨限值線3之一臨限值線點S1至SN(N=2、3、4、5...)。例如，在一FPGA中執行該確定。其必須尤其快速地執行。為此，選擇導致在一FPGA中盡可能簡單、可靠且快速之一結果之一計算方法。為此，在方法步驟42中，將時間方向上之最小時間差距離23相加至時間點P2一次及自時間點P2減去時間方向上之最小時間差距離23一次。其導致判定一第三時間範圍之兩個新的時間。此在方法步驟42中藉由兩個垂直直線G1、G2闡述。在兩個時間處，確定第一信號路徑2之一信號振幅值。此在方法步驟45中闡述。第一信號路徑2在本實例中係一經量測電壓之一正半波。此處，意欲相對於落在臨限值線3之下之一值觀察該路徑。為此，確定該兩個經確定信號振幅值之較小者。在本例中，其係信號路徑2在振幅點D2處達到之值。此處唯一顯著方面係振幅點D2之振幅值。額外步驟中無需振幅點D2之時間。在後續方法步驟44中，自此振幅值減去最小信號振幅差距離20。現計算臨限值線3之第一確定臨限值線點S2。其經如下計算：時間(S2)=選定選擇點P2之時間，及振幅(S2)=振幅點D2之振幅減去最小信號振幅差距離20，其中以下適用於振幅點D2：自選定選擇點P2減去最小時間差距離23之時間延伸直至選定選擇點P2加上最小時間差距離23之時間之一時間範圍中之最小或最大值。
圖4展示根據來自圖3之方法之臨限值線3之複數個臨限值線點S2-S5之確定。作為一第一方法步驟45，組合圖3之方法步驟41至44以自選擇點P2判定臨限值線點S2。在方法步驟46至48中，根據相同原理， 自選擇點P3至P5確定臨限值線點S3至S5。可在臨限值線點S3至S5與應用、在前及後續臨限值線點之間插置臨限值線3。
圖5隨著發電機14之一實施例及一詳細視圖展示具有一發電機14及一監控裝置7之一電漿處理系統1。發電機14具有一交流/直流變壓器51(AC/DC變壓器)，其將藉由網路供應之交流電壓轉變成直流電壓。
藉由網路供應之交流電壓通常具有50Hz或60Hz之一頻率。其可藉由網路供應為一二相位或多相位，尤其三相位供應。為高功率，可提供尤其以一並聯方式連接之複數個AC/DC變壓器模組。AC/DC變壓器51可具有被動濾波器及主動功率因數校正構件(PFC構件)以中斷藉由具有諧波之盡可能小之網路供應之交流電壓。
藉由網路供應之交流電壓通常在200V至500V有效電壓之範圍中。通常需要更高電壓及更高頻率來點火電漿及維持該點火。為此，將直流電壓在交流電壓產生裝置52中轉變成交流電壓。交流電壓產生裝置52常常具有一橋接電路。為高功率，亦可能提供複數個橋接電路且尤其以一並聯方式操作其等。
發電機14可係具有一輸出振盪電路53之一MF產生器。下文描述輸出振盪電路53之可能實施例。
通常言之，一發電機14具有一高級控制單元54。此可係用於AC/DC變壓器51及交流電壓產生裝置52之一共同控制單元。控制單元54亦可具有(例如)用於調節輸出電壓、輸出頻率、輸出電流或輸出功率之一或多個調節單元。亦可調節輸入電流。可針對調節提供偵測意欲被調節之變體之實際值之一或多個量測值記錄器。此外，可提供一或多個使用者介面以調整用於調節及/或用於監控及/或用於控制發電機14之所要值。
滅弧裝置4可相對於發電機14配置在外部或係一擴展發電機14a之 一組件。然後可尤其藉由控制單元54控制滅弧裝置4。
電壓量測裝置8a、8b可相對於發電機14或14a配置在外部或係一擴展發電機14b之一組件。監控裝置7可相對於發電機14、14a或14b配置在外部或係一發電機系統14c之一組件。監控裝置7於是可係控制單元54之一組件。
圖6展示可如一輸出振盪電路53提供在圖1及圖5中之一輸出振盪電路53a之一第一實施例。輸出振盪電路53a可具有一並聯振盪電路60。並聯振盪電路60可具有一電容器61及一電感器62，其兩者並聯連接至橋接電路之輸出。電感器62可係一變壓器之部分。
一額外串聯電容器63可串聯連接在並聯振盪電路60與電漿製程之間。
圖7展示可如一輸出振盪電路53提供在圖1及圖5中之一輸出振盪電路53b之一第二實施例。輸出振盪電路53b可具有一串聯振盪電路64。串聯振盪電路64可具有串聯連接在橋接電路之輸出與電漿製程之間之一電容器66及一電感器65。
一額外並聯電容器67可並聯連接在連接串聯振盪電路與電漿製程之兩個線之間。
圖8展示可如一交流電壓產生裝置52提供在圖1及圖5中之一交流電壓產生裝置52a之一實施例。其具有一橋接電路70，該橋接電路70在此實施例中被提供為具有四個開關元件72、73、74、75之一全橋接電路。開關元件較佳可係電晶體。IGBT或MOS-FET尤其較佳。將一均勻電壓經由一電容器71連接至其等之兩個線供應至橋接電路70。其係一電壓操作橋接電路之典型構造。代替一電壓操作橋接電路，亦可能提供一電流操作橋接電路。一串聯連接之電感器將取代一電流操作橋接電路之並聯連接電容器71連接在供應直流電壓之線之一或兩者中。
圖9展示可如一交滅弧裝置4提供在圖1及圖5中之一滅弧裝置4之一實施例。一蓄能器85在實施例中係一電容器之形式。蓄能器85經由一IGBT形式之一開關81及以一反並聯方式連接之一二極體84連接至一線部分16.2。蓄能器85經由一IGBT形式之一開關82及以一反並聯方式連接之二極體83進一步連接至一線部分16.3。以一尤其較佳方式，除IGBT之外，MOS-FET亦可用於開關。蓄能器85之其他連接一方面經由二極體86連接至線部分16.2且經由二極體87連接至線部分16.3。二極體86、87以一非串聯方式連接。開關81與二極體84一起形成一開關配置且開關82與二極體83一起形成一開關配置。蓄能器85連接在二極體86、87之連接位置與開關配置之連接位置之間。二極體86、87之陰極在一連接位置處連接。二極體86之陽極連接至線部分16.2。二極體87之陽極連接至線部分16.3。
在電弧識別的情況下，可打開在正常操作期間被關閉之開關81、82。一電流藉此不再經由二極體83、84及開關81、82，而是代替性地經由二極體86、87流動至二極體83、84。將線15、16及陰極濺鍍配置13中之能量充電至蓄能器85中。由於非線性組件之開關81、82之開關狀態及二極體83、84、86、87之配置，故防止能量自蓄能器85至線15、16且尤其陰極濺鍍配置13中之一回流。特定言之，可使用僅兩個結構相同模組且各具有一開關81及82及兩個二極體83、84及86、87。能量至蓄能器85之轉移與當前橫跨陰極濺鍍配置13施加交流電壓之半波無關或與陰極濺鍍配置13中之電流流動之方向無關地操作。
監控裝置7輸出一識別信號5。此可用於控制開關81、82。
一充電裝置88與蓄能器85並聯配置。此裝置可具有一直流電壓源或直流源以能夠預充電蓄能器85。其可進一步具有與蓄能器85並聯之一放電電路(例如，一開關或一電阻器)，可經由該放電電路放電蓄能器85。其可進一步具有一電壓監控單元，其可監控蓄能器85之充電 狀態且在達到一預定電壓值時啟動放電裝置，或在達到一第二預定電壓值時亦再次撤銷啟動。放電裝置亦可經組態以再次將待放電之能量至少部分地經由一變壓器、一直流電壓變壓器或類似開關組件提供給電壓供應源。
亦可在無一蓄能器85及無二極體86、87且無一充電裝置88之情況下操作滅弧裝置4。特定言之，在此情況下，可將藉由一曾納(Zener)二極體89a、89b指示之一電壓限制電路提供給各電晶體。在正常操作期間，以一導電方式連接電晶體。一旦電壓限制電路判定超過一預定值之一電壓，曾納二極體89a、89b即變得導電且因此亦再次以一導電方式連接電晶體使得保護電晶體免於過電壓。
在識別一電弧時，可關閉產生發電機之週期性改變輸出信號之一電路配置之所有開關元件。特定言之，可關閉產生交流信號之一橋接電路之所有開關元件。
在識別一電弧時，可進一步開啟一連接元件80，如(例如)EP1720195中描述。
圖10展示如圖5中之具有一信號偵測裝置8之一實施例之一電漿處理系統。在兩個電極11、12之各者處藉由一量測資料偵測裝置91、90相對於參考接地92量測電壓。可將該等電壓之各者視為用於信號路徑之額外偵測之電漿供應信號。為確定橫跨兩個電極11、12施加之電壓，可自第二量測資料偵測裝置90之第二電壓減去第一量測資料偵測裝置91之第一電壓。亦可將該減法之結果視為用於信號路徑之額外偵測之電漿供應信號。此結果在缺陷之情況下尤其低，其係因為特定言減法減少共用模式缺陷。
亦可使用方法及裝置識別電漿。用於在一電漿製程中監控一放電以識別一電漿已經點火或未經點火之監控裝置係重要的。特定言之，在根據上述方法之電弧識別之情況下，在未經點火電漿之情況下 亦可防止一電弧處理操作。例如，可藉由第一量測資料偵測裝置91之第一電壓執行是否點火一電漿之識別。為此，監控該電壓之直流分量。在達到一特定直流分量臨限值時，識別一經點火電漿。此意欲經參考發電機之輸出處之一正弦交流電壓解釋。
圖11展示在點亮電漿時一陰極處之電壓之時間進程95。指示時間t內之電壓V。例如，無論是否已點火電漿，為了MF產生器中之輔助點火構件或一電弧識別之啟動，必須識別電漿。
亦可設想其他應用。例如，給電漿處理操作者關於是否點火電漿以控制其製程之一指示。
藉由估計一電漿電極處之電壓相對於接地之算術平均值，可能自未點火操作區別點火操作。就燃燒電漿而言，在一電極處產生相對於接地之電壓之一負算術平均值。若無電漿燃燒，則電壓之算術平均值接近0。或者或此外，可針對電壓之峰值來調查電壓之時間進程95。正電壓之峰值之一降低亦指示電漿識別。正峰值與負峰值之間之差值亦可用於電漿識別。圖11中展示就未經點火電漿而言量測資料偵測裝置90處確定之電壓及就一正弦交流電壓而言發電機之輸出處確定之電壓。電壓之一算術平均值之確定導致接近一線進程97中。比較該線進程與一臨限值99。若達到該臨限值，則識別電漿已經點火。在圖11中，電漿在區域96中點火。可自改變線進程看出該點火。算術平均值緩慢減小至負值。在時間98處，線進程97達到臨限值99。為識別電漿已經熄滅，可提供另一臨限值99a。因此，若識別「電漿未經點火」至時間98處之「電漿經點火」及進一步至「電漿經熄滅」，則產生一滯後現象。此可能藉由具有滯後性之一比較器產生。
圖12展示一電漿腔室，尤其校正不對稱性時之陰極濺鍍配置13中之電極11、12之間之一電壓路徑100。指示時間t內之電壓V。就一陰極濺鍍配置13，特定言之一雙磁控管陰極濺鍍配置而言，可產生兩 個陰極11、12，尤其連接至其等之目標之不對稱性。由於不同理想配比，故兩個陰極之陰極濺鍍結果藉此將不同。
由於供應至電漿製程之一交流電壓信號之直流電壓部分之主動位移，故可再次產生陰極之對稱。藉由一滅弧裝置4之一預定影響，可相對於接地調節陰極之電壓之平均值。
可進一步選擇性地影響交流電壓產生裝置52、52a，尤其可選擇性地影響一橋接電路70之開關元件72至75。
特定言之，可相對於參考接地92量測如圖10中所示之陰極11、12之一或兩者處之電壓以監控平衡。
為產生一位移，可藉由滅弧裝置4抑制一陰極處之一半波。為此，將關閉僅一開關81或82。此可執行(例如)達一半波之持續時間。然而，其亦可執行達複數個半波。在所示實例中，其在時間101與時間102之間之時間範圍中執行。在相同時間處，可選擇性地影響橋接電路70使得沒有能量被引導至振盪電路以用於半波。可在大約100波高達數十倍波內重複該操作。在100波之平均值中，可因此實現幾10%之一直流電壓校正。
圖13展示根據另一方法變體之用於確定複數個臨限值線點116以確定一臨限值線3之方法步驟。在一第一方法步驟110中，自一第一信號路徑2選擇複數個選擇點P1、P2、P3、P4、P5及P6，如在圖3中之方法步驟41中。在一第二方法步驟111中，將圓圈114放在具有一確定或預定值之該等選擇點周圍。圓圈114之中心分別位於選擇點處。圓圈亦可係橢圓的。在一第三方法步驟112中，將具有該值之長度(即，高達圓圈114之邊緣)之一向量115垂直於第一信號路徑2之坡度插入一第一選擇點中。現朝向經確定臨限值線點116引導箭頭或向量115之尖端。此經針對所有選擇點執行。以此方式，針對各選擇點獲得一臨限值線點。臨限值線點現連接至一內插。以該方式，獲得臨限值線3。
圖14展示用於確定第二信號路徑6距第一信號路徑2至少一距離之一偏離之方法步驟，該距離具有一最小時間差距離23及一最小信號振幅差距離20。在一第一方法步驟120中，偵測第一信號路徑2。在一第二方法步驟121中，偵測第二信號路徑6。針對第二信號路徑6，選擇複數個選擇點125a、125b、125c、125d、125e。此等點之時間間隔在本例中係等距。此非絕對。亦不必選擇第二信號路徑6之各樣本點。可選擇每第十個或每第一百個或每第一千個樣本點。必須在識別信號之一高位準精度與產生速度之間發現一良好平衡。在一第三方法步驟121中，將一幾何構件126a至126e放置在各選擇點125a、125b、125c、125d、125e周圍且表示最小時間差距離23及一最小信號振幅差距離20。此可係(例如)一矩形或(如在本例中)一橢圓形。幾何構件126具有時間方向上兩倍於最小時間差距離23之尺寸及振幅方向上兩倍於最小信號振幅差距離20之尺寸。在選擇點125e處識別第二信號路徑6距第一信號路徑2至少上述距離之一偏離之確定，此處幾何構件126在選擇點125e不再包含第一信號路徑2之部分。

Claims (14)

  1. 一種監控裝置(7)，其用於在一電漿製程中監控放電，一發電機(14)運用該發電機之一週期性改變輸出信號(19)供應電力至該電漿製程，其中該監控裝置(7)具有：a.一信號偵測裝置(8)，其用於在一電漿供應信號(19)之至少一週期內之至少一第一時間範圍內偵測至少一電漿供應信號(19)之至少一第一信號路徑(2)，b.一信號偵測裝置(8)，其用於在該電漿供應信號(19)之至少一其他週期中之對應於該第一時間範圍之點處之至少一第二時間範圍內偵測至少一電漿供應信號(19)之至少一第二信號路徑(6)，及c.一識別信號產生裝置(17)，其經組態以在該第二信號路徑距該第一信號路徑偏離至少一距離之情況下產生一識別信號(5)，其中該識別信號產生裝置具有經組態以藉由組合一最小時間差(22)及最小信號振幅差(21)確定(establish)該距離之一距離確定裝置(distance establishment device)。
  2. 如請求項1之監控裝置(7)，其中該距離具有作為在時間方向上距該第一信號路徑(2)之最小距離之該最小時間差(22)且具有作為在信號振幅方向上距該第一信號路徑(2)之最小距離之該最小信號振幅差(21)。
  3. 如請求項1至2之任一項之監控裝置(7)，其中該監控裝置(7)具有用於指定該最小時間差(22)及該最小信號振幅差(21)之一輸入介面或具有用於指定一值以確定一流動間隔之一輸入介面。
  4. 一種監控裝置(7)，其用於在一電漿製程中監控放電，一發電機(14)運用該發電機之一週期性改變輸出信號(19)供應電力至該電 漿製程，其中該監控裝置(7)具有：a.一信號偵測裝置(8)，其用於在一電漿供應信號(19)之至少一週期內之至少一第一時間範圍內偵測至少一電漿供應信號(19)之至少一第一信號路徑(2)，b.一信號偵測裝置(8)，其用於在該電漿供應信號(19)之至少一其他週期中之對應於該第一時間範圍之點處之至少一第二時間範圍內偵測至少一電漿供應信號(19)之至少一第二信號路徑(6)，及c.一識別信號產生裝置(17)，其經組態以藉由一臨限值線確定裝置自該第一信號路徑(2)確定一臨限值線(3)及在該第二信號路徑達到該臨限值線時產生一識別信號，其中該臨限值線確定裝置經組態以將一最小時間差(22)及一最小信號振幅差(21)兩者相加至該第一信號路徑以確定該臨限值線。
  5. 如請求項4之監控裝置(7)，其中該臨限值線(3)具有作為在時間方向上距該第一信號路徑(2)之最小距離之該最小時間差(22)且具有作為在信號振幅方向上距該第一信號路徑(2)之最小距離之該最小信號振幅差(21)。
  6. 如請求項4至5之任一項之監控裝置(7)，其中該監控裝置(7)具有用於指定該最小時間差(22)及該最小信號振幅差(21)之一輸入介面或具有用於指定一值以確定一流動間隔之一輸入介面。
  7. 一種用於在一電漿製程中監控放電之方法，藉由一發電機(14)運用該發電機之一週期性改變輸出信號供應電力至該電漿製程，該方法包括以下方法步驟：a.在一電漿供應信號(19)之至少一週期內之至少一第一時間範圍內偵測至少一電漿供應信號(19)之至少一第一信號路徑(2)，b.在該電漿供應信號(19)之至少一其他週期中之對應於該第 一時間範圍之點處之至少一第二時間範圍內偵測至少一電漿供應信號(19)之至少一第二信號路徑(6)，c.在該第二信號路徑距該第一信號路徑偏離至少一距離時產生一識別信號，其中該距離具有一最小時間差(22)及一最小信號振幅差(21)。
  8. 如請求項7之方法，其中藉由將該最小時間差(22)及該最小信號振幅差(21)相加至該第一信號路徑(2)及/或自該第一信號路徑(2)減去該最小時間差(22)及該最小信號振幅差(21)執行該距離或該臨限值線(3)之該確定。
  9. 如請求項7至8之任一項之方法，其中可以藉由自一第一信號路徑(2)、最小時間差(22)及最小信號振幅差(21)執行之一計算之一方式執行該距離或該臨限值線(3)之該確定，使得時間方向上之該距離係至少該最小時間差(22)且信號振幅方向上之該距離係至少該最小信號振幅差(21)。
  10. 如請求項7至8之任一項之方法，其中可由一使用者預定該最小時間差(22)及該最小信號振幅差(21)。
  11. 一種用於在一電漿製程中監控放電之方法，藉由一發電機(14)運用該發電機之一週期性改變輸出信號供應電力至該電漿製程，該方法包括以下方法步驟：a.在一電漿供應信號(19)之至少一週期內之至少一第一時間範圍內偵測至少一電漿供應信號(19)之至少一第一信號路徑(2)，b.在該電漿供應信號(19)之至少一其他週期中之對應於該第一時間範圍之點處之至少一第二時間範圍內偵測至少一電漿供應信號(19)之至少一第二信號路徑(6)，c.自該第一信號路徑(2)確定一臨限值線(3)，d.在該第二信號路徑(6)達到該臨限值線(3)時產生一識別信 號，其中藉由將一最小時間差(22)及一最小信號振幅差(21)兩者相加至該第一信號路徑(2)而確定該臨限值線。
  12. 如請求項11之方法，其中藉由將該最小時間差(22)及該最小信號振幅差(21)相加至該第一信號路徑(2)及/或自該第一信號路徑(2)減去該最小時間差(22)及該最小信號振幅差(21)而執行該距離或該臨限值線(3)之該確定。
  13. 如請求項11至12之任一項之方法，其中可以藉由自一第一信號路徑(2)、最小時間差(22)及最小信號振幅差(21)執行之一計算之一方式執行該距離或該臨限值線(3)之該確定，使得時間方向上之該距離係至少該最小時間差(22)且信號振幅方向上之該距離係至少該最小信號振幅差(21)。
  14. 如請求項11至12之任一項之方法，其中可由一使用者預定該最小時間差(22)及該最小信號振幅差(21)。
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