TWI655881B - 可變壓力環境中平衡的屏障放電中和 - Google Patents

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Abstract

揭示用於在可變壓力環境中進行靜電電荷中和的方法與設備。特定言之，屏障放電游離設備可包含放置在可變壓力環境內並可具有至少一個開放端的中空介電管道、放置在管道外側表面上的參考發射器、以及放置在管道內的高電壓電極。高電壓電極可回應於可變波形式高電壓訊號的提供而透過介電管道對參考發射器呈現高強度電場，係根據可變壓力環境中的條件以指定此可變波形式高電壓訊號。由於發生在參考發射器與介電管道外側表面的介面處的屏障放電，電場在可變壓力環境內使得具有電性平衡電荷載子的電漿區域產生。所揭示的設備相容於射頻或微脈衝電壓電力供應器。

Description

可變壓力環境中平衡的屏障放電中和
本發明係關於藉由屏障放電進行對於靜電中和的平衡游離。因此，本發明的一般目的為提供具有此種性質的新穎系統、方法與設備。
當前半導體生產的一大部分開始於產生晶圓，隨後在低度壓力/真空環境中由各種方式處理晶圓。此種處理可包含薄膜材料沉積、蝕刻、噴濺(spattering)、電漿處理及(或)其他在中度或深度真空(亦即低度壓力)之下執行的作業。在此背景內容中，中度或深度真空壓力通常位於約10-2托(Torr)至約10-3Torr之間。
半導體生產中的一個新趨勢，為從晶圓式生產轉換至連續捲撓式製程(roll to roll)生產。捲撓式半導體生產一般而言意味著將電子電路印刷至適合的薄塑膠膜上(例如藉由真空金屬化)，此係於在將薄塑膠膜從一個捲軸捲繞下，且隨後將薄塑膠膜捲繞至另一捲軸上時進行。使用捲撓式製程生產可能生產微米與次微米印刷電子電路，但商業化實施例必須嚴格遵循已應用至晶圓式 生產的半導體品質控制需求。特定言之，所產生的工作產品必須幾乎為無缺陷的、一致的且潔淨的。
在中度與低度壓力捲撓式半導體生產環境中所產生的不可避免的靜電電荷，呈現了顯著的問題。這些問題包含：(1)由於在裝載及(或)卸載期間處理及(或)導引裝置所導致的薄膜靜電吸附；(2)高電應力與放電導致薄膜工作產品受損；以及(3)受到吸引的微粒的吸附導致薄膜表面受汙染。這些問題將隨著半導體電路系統尺寸縮小且密度增加而變得更為嚴重。因此，人們逐漸對靜電的產生、監測與中和感到興趣，特別是在低度壓力捲撓式半導體生產中。
當然，經設計為在正常大氣壓力下(通常為約760Torr)作業的電暈式靜電中和器為人熟知。然而，他們一般而言被認為不適合用於可變壓力及(或)中度至低度壓力環境中，因為他們容易受到電性崩潰、電火花放電以及電極侵蝕的傷害。由於這些理由，已採用了其他科技以使用在低度壓力半導體生產中。例如，已使用了使用磁控直流放電的電漿中和器或射頻(RF)類型的電漿離子產生源，以在離子植入及(或)蝕刻期間由電子/離子束沖刷半導體晶圓。再者，使用軟式X光與紫外線(UV)光產生燈管的光游離中和器，為人熟知地用於在存在惰性與正電性氣體(像是氮氣與氬氣)之下，在低度壓力下中和產品。然而，光游離中和器的效率，已知在氮氣與氧氣壓力於10-1至10-2Torr範圍之下劇烈降低。最後，UV 重氫燈管中和器可在下至10-3至10-5Torr的低度壓力下，在晶圓上提供雙極性游離與靜電電荷減少。此種中和器受到數種嚴重缺點的不良影響。這些缺點包含UV重氫電弧燈管的下列事實：(1)在非常高的溫度下作業；(2)需要特別的高電壓電力供應器以及高效率的冷卻系統；以及(3)產生作業在小區域上的相對窄的中和束。
因此，持續需要進一步改進薄膜及(或)晶圓半導體生產中的靜電電荷中和，特別是在執行於中度至低度真空壓力環境中時。
本發明的一種態樣係關於一種平衡式游離器，用於在可變壓力環境中回應於施加至平衡式游離器的可變波形式訊號而進行靜電電荷中和。平衡式游離器可包含：(1)中空介電管道，具有長度與外側表面，介電管道至少部分放置在可變壓力環境內；(2)參考發射器，參考發射器螺旋地沿著介電管道的長度放置在介電管道的外側表面上；以及(3)高電壓電極，高電壓電極至少部分放置在中空介電管道內。根據發明，高電壓電極回應於可變波形式高電壓訊號的提供而透過介電管道對參考發射器呈現高強度電場，係根據可變壓力環境中的條件以指定可變波形式高電壓訊號。由於發生在參考發射器與介電管道外側表面的介面處的屏障放電，此電場在可變壓力環境內使得具有電性平衡電荷載子的電漿區域產生。
在一相關的態樣中，發明係關於一種平衡式游離器，用於在封閉可變壓力環境中回應於施加至平衡式游離器的至少一個可變波形式訊號而進行靜電電荷中和。平衡式游離器可包含中空介電管道，中空介電管道具有長度、內側表面、外側表面、一個開放端、以及一個相對的閉合端。介電管道可放置在可變壓力環境內，使得介電管道的開放端不位於可變壓力環境內，並使得相對的閉合端位於可變壓力環境內。此游離器亦可包含參考發射器，參考發射器沿著介電管道的長度放置在介電管道的外側表面上並位於可變壓力環境內。此游離器可進一步包含高電壓電極，高電壓電極放置在中空介電管道內。根據發明的此態樣，高電壓電極回應於可變波形式高電壓訊號的提供而透過介電管道對參考發射器呈現高強度電場，係根據可變壓力環境中的條件以指定可變波形式高電壓訊號。由於發生在參考發射器與介電管道外側表面的介面處的屏障放電，此電場在可變壓力環境內使得具有電性平衡電荷載子的電漿區域產生。
發明的另一態樣係關於一種平衡式游離長條，用於在可變壓力環境中回應於施加至平衡式游離長條的可變波形式訊號而進行靜電電荷中和。平衡式游離長條可包含長形機殼，長形機殼具有開放面中空內部與岐管，以及放置在岐管與中空內部之間的氣體入口與複數個開口，使得進入岐管入口的氣體流出中空內部的開放面，其中機殼至少部分放置在可變壓力環境內。此長條亦可包含 中空介電管道，中空介電管道具有長度與外側表面，其中介電管道至少部分放置在長形機殼的中空內部內。長條進一步包含參考發射器，參考發射器螺旋地沿著介電管道的長度放置在介電管道的外側表面上，參考發射器接收可變波形式參考訊號，可變波形式高電壓訊號係根據可變壓力環境中的條件而指定。最後，長條可包含高電壓電極，高電壓電極放置在中空介電管道內。高電壓電極回應於可變波形式高電壓訊號的提供而透過介電管道對參考發射器呈現高強度電場，係根據可變壓力環境中的條件以指定可變波形式高電壓訊號。由於發生在參考發射器與介電管道的外側表面的介面處的屏障放電，此電場在可變壓力環境內使得具有電性平衡電荷載子的電漿區域產生。
根據下面對於較佳具體實施例的詳細說明、申請專利範圍以及附加圖式，在本發明技術領域中具有通常知識者將顯然明瞭本發明的數種其他優點與特徵。
1‧‧‧腔室
1’‧‧‧外殼
2‧‧‧捲軸
3‧‧‧網
4a‧‧‧滾軸
4b‧‧‧導引滾軸
5‧‧‧處理區域
6’‧‧‧游離單元
6’’‧‧‧游離單元
7‧‧‧捲軸
8‧‧‧壓力感測器
9‧‧‧殘餘氣體分析器
10’‧‧‧密封埠
10’’‧‧‧密封埠
10'''‧‧‧密封埠
11‧‧‧真空幫浦埠
12‧‧‧氣體供應及(或)真空線
13‧‧‧高電壓電力供應器(HVPS)
13’‧‧‧小型高電壓變壓器
14‧‧‧控制系統
15‧‧‧游離單元
16‧‧‧中空管道
17‧‧‧螺旋盤繞線
18‧‧‧內側高電壓電極
18’‧‧‧內側高電壓電極
19‧‧‧插座
19’‧‧‧高電壓纜線
20‧‧‧中央鐵氧體芯桿
21‧‧‧游離單元
22‧‧‧外側發射器電極
60‧‧‧崩潰電壓對大氣壓力的圖表
23‧‧‧屏障放電游離長條
24‧‧‧機殼
25‧‧‧氣流岐管
26‧‧‧孔口
27‧‧‧游離單元
29‧‧‧介電管
30‧‧‧腔室壁
31‧‧‧外側電極
32‧‧‧高電壓(HV)變壓器
33‧‧‧無接觸(電容性)電壓感測器
34‧‧‧微控制器
35‧‧‧高通LC濾波器
36‧‧‧屏障放電訊號頻譜分析器
37‧‧‧比較器
38‧‧‧RF產生器
39‧‧‧驅動器
40‧‧‧臭氧感測器
41‧‧‧主動低通濾波器
41’‧‧‧工具控制系統
100-256‧‧‧程序步驟
42‧‧‧陶瓷管
43‧‧‧游離單元
44‧‧‧內側高電壓電極
45‧‧‧塑膠導管
46‧‧‧風扇
47‧‧‧電荷板監測器
48‧‧‧離子電流/電壓監測電路
65‧‧‧測試結果圖表
70‧‧‧測試結果圖表
75‧‧‧測試結果圖表
80‧‧‧測試結果圖表
將參考附加圖式以說明本發明的較佳具體實施例，在圖式中類似的符號代表類似的步驟及(或)結構，且其中：第1圖為根據本發明的低度壓力/真空半導體生產腔室的簡化表示，此生產腔室裝配有電荷中和系統，電荷中和系統具有兩個屏障放電游離單元/長條；第2圖為根據發明之較佳具體實施例的游離單元的部分截面圖； 第3A圖至第3D圖為根據本發明之第二個較佳具體實施例的游離單元的各種視圖；第4圖為圖示崩潰電壓與大氣壓力之間關係的先前技術「帕邢曲線(Pashen Curve)」圖表；第5A圖與第5B圖分別為使用第3A圖至第3D圖游離單元的游離長條的部分側視圖與側截面圖；第6圖為根據本發明之第三個較佳具體實施例的單側閉合游離單元的截面圖；第7圖為根據本發明之較佳形式的具有游離長條的屏障放電中和器的簡化表示；第8圖與第8A圖圖示流程圖以圖示說明主要中和器迴路之較佳功能性，此主要中和器迴路與根據第7圖的屏障放電中和器一起使用；第9圖圖示流程圖以圖示說明游離學習常規之較佳功能性，此游離學習常規與根據第7圖的屏障放電中和器一起使用；第10A圖圖示流程圖以圖示說明設定臨限常規之較佳功能性，此設定臨限常規與根據第7圖的屏障放電中和器一起使用；第10B圖圖示流程圖以圖示說明抑制臨限常規之較佳功能性，此抑制臨限常規與根據第7圖的屏障放電中和器一起使用； 第11圖與第11A圖圖示流程圖以圖示說明游離常規之較佳功能性，此游離常規與根據第7圖的屏障放電中和器一起使用；第12圖為對於發明之一種可能的試作實施例的測試設備的簡化表示，此測試設備用於產生如進一步圖示說明於第13圖至第16圖中的各種實驗資料；以及第13圖至第16圖圖示說明使用第12圖測試設備所產生的各種實驗資料。
參考第1圖，第1圖簡要表示中度或低度壓力(亦即深度真空)腔室1，腔室1的所有側由腔室壁30接合，腔室1並裝配了根據本發明的屏障放電中和器系統。一般而言，中和器系統包含游離單元6’與6”，游離單元6’與6”電性鏈結至高電壓電力供應器13(高電壓電力供應器13相應地通訊鏈結至控制系統14)。腔室1典型地裝配了製程監測裝置，諸如通訊鏈結至習知控制系統14的壓力表/感測器8及(或)殘餘氣體分析器9，控制系統14相應地通訊鏈結至高電壓電力供應器13。以此方式，環境條件感測器(諸如壓力感測器8及(或)臭氧感測器)可感測環境內的至少一個環境條件(例如可變壓力環境)，而HVPS 13可產生可變波形高電壓訊號，可變波形高電壓訊號至少部分取決於此種感測器之一或更多者感測到的環境條件中的改變。特定而言，可將可變波形高 電壓訊號的振幅，控制為在任何特定時刻在環境的壓力下小於介電通道崩潰電壓。
如圖示，高電壓電力供應器13與控制系統14較佳為放置在腔室1外側，而較佳的腔室1具有數個密封埠10’、10”、10'''以及真空幫浦11。
游離單元6’與6”可連接至壓力控制式RF或微脈衝HVPS 13，HVPS 13呈現可變式高電壓波形/訊號(RF/MPBD)至高電壓電極。相容的RF波形的一些非限制性範例，包含弦波、梯形波、脈波、電壓突波等等，且這些波形之任意者可為下列之一或更多者：振幅可變式、頻率可變式、工作因數可變式等等。作為非限制性範例，可變式高電壓微脈衝訊號基本上可包含兩個對稱的脈衝(振幅高於所對應之負成分的一個正成分，以及振幅高於所對應之正成分的一個負成分)。每一脈衝的持續期間可為奈秒之範圍，而訊號可具有非常小的工作因數。每一游離(高電壓)對稱微脈衝可具有至少一個極性脈衝，脈衝的振幅高於屏障放電臨限。再者，極性脈衝兩者可經設置為脈衝串，脈衝串包含游離脈衝與非游離脈衝，而可藉由改變以下參數來提供可變性：(1)每週期的正脈衝與負脈衝數量；(2)每一脈衝的持續期間；(3)每一脈衝的振幅；及(或)(4)每一週期的工作因數。各種習知的高電壓電力供應器、訊號及(或)技術，可連同本發明來使用。例如，常見使用於游離及(或)中和領域中的射頻高電壓電力供應器，可被在本發明技術領域中具有通 常知識者使用及(或)調適以使用在本發明。再者，習知的微脈衝電力供應器，如本文所述，可被使用及(或)調適以使用在本發明。此種微脈衝電力供應器的範例，提供在下列的美國專利中，在此併入此美國專利全文以做為參考：名為「Multi Pulse Linear Ionizer」、於2014年7月8日領證、申請於2012年2月6日、申請號第13/367,369號、授予Partridge等人的美國專利第8,773,837號。
在所圖示的非限制性範例中，腔室1容納薄膜材料(通常為塑膠膜或網)捲軸2與7，在此薄膜材料上產生薄膜或半導體電路。較佳的游離單元6’與6’’放置為在真空腔室1內部接近網3。捲軸2承載已知的原始/未受處理網或膜或網材料3。儘管可使用廣泛的各種為人熟知的材料，但在此將一般地將材料稱為網。在發明技術領域中具有通常知識者將理解到，用詞網意為代表可使用之最廣泛的材料類別的非限制性方式。
如圖示，網3可被從捲軸2捲繞下，並沿著導引滾軸(roller)4a移動至處理區域5。在此處理期間內，網3可獲得非期望的具有未知極性與密度的靜電電荷，這些靜電電荷為根據發明之屏障放電游離單元6’的中和目標。類似的，由於發生在處理區域5中的轉換性作業(諸如金屬膜及(或)其他材料的氣相沉積或化學沉積)，及(或)由於接觸導引滾軸4b，網3可獲得非期望的靜電電荷。因此，可在滾軸4b與入口/捲繞捲軸7之間放置第二 屏障放電游離單元6’’，以在網3被捲繞至捲軸7上之前中和網3上的任何電荷(以及相關聯的非期望的效應，諸如粒子吸附、放電、電火花等等)。如圖示，游離單元6’’可經由絕緣導體電性連接至高電壓電力供應器(HVPS)13，此絕緣導體經由密封件10’’穿過腔室壁30，且電荷中和可由可選的氣體供應及(或)真空線12支援，氣體供應及(或)真空線12經由另一密封件10'''穿過腔室壁30。在發明技術領域中具有通常知識者將理解到，游離單元6’亦可經由絕緣導體電性連接至高電壓電力供應器(HVPS)13，此絕緣導體經由另一密封件10’穿過腔室壁30。再者，游離單元6’可由其自身的可選氣體供應及(或)真空線支援。
第2圖為根據發明之較佳具體實施例的游離單元15的部分截面圖。此具體實施例係配置為由介電/非傳導性材料形成的中空的管道、導管、通道、或管16(具有一個開放端)，此介電/非傳導性材料具有高化學侵蝕抗性、高介電強度(在約5000至8000V/mm的範圍中)、以及高表面與容積電阻率(resistivity)(在約1014至1018Ohms/cm的範圍中)。展示這些品質的習知材料，可包含陶瓷、熔融二氧化矽、耐熱玻璃(Pyrex)、石英、米勒(Pyrex)、鐵氟隆(Teflon)以及其他於領域中已知的材料。對於發明，已決定了介電柱體16的表面粗糙度對於電荷載子產生效率可具有顯著的效應，且因此可為發射器設計最佳化的重要參數。
游離單元15亦可包含螺旋盤繞線17，較佳的螺旋盤繞線17捲繞在柱體16的中央部分上。螺旋盤繞線17在如本文所討論般被提供高電壓游離訊號時，作為離子/電子發射器。較佳的螺旋捲繞配置可在線圈之間包含開放空間/區域。為了最佳化離子/電子產生，螺旋盤繞線17的點距(pitch)Wp可等於一或更多個線徑。
螺旋盤繞線17可例如由鎢、鈦、鎳鉻合金、或具有高熱阻與氧化抗性的(習知的或其他的)另一合金來形成。可選的，螺旋盤繞線17的表面可特別由氧化層處理，或由電鍍而以另一材料層覆蓋。例如，由鈦形成的螺旋盤繞線17可具有鈦氧化物表面層，以從而增強電荷載子的產生與發射。螺旋盤繞線17的直徑可為約20微米至約150微米之範圍內，且最佳的直徑範圍為約60微米至約100微米。螺旋盤繞線17較佳地電性連接至虛擬接地面，且此接地面可或不可由HVPS 13提供。
繼續參考第2圖，游離單元15亦可包含內側高電壓電極18，電極18放置在柱體/管16內並與高電壓電力供應器13電性通訊。在如本文所討論般對電極18提供高電壓游離訊號時，電極18提供游離電場而造成螺旋盤繞線17離子放電(屏障電荷)。特定言之，由電極18透過管16呈現給螺旋盤繞線17的高電壓電場，使得在螺旋盤繞線17與管16外側表面之間的介面/屏障處產生屏障放電。內側電極18的較佳形式，可為放置在管16內側表面上的螺旋盤繞彈簧。電極18的點距Whvp可小於螺旋盤 繞線17的點距Wp，且較佳的內側電極18的直徑大於螺旋盤繞線17的直徑。電極18的最佳形式，可為被選擇性地接收在插座19內，使得電極18可經由高電壓纜線19’接收來自HVPS 13的適合的高電壓訊號，且使得游離單元15可輕易被交換(藉由移除單元15並由另一單元15替換來輕易替換，而不需要特別的工具或技術)。較佳的螺旋捲繞配置應在線圈之間包含開放空間/區域，並最佳化電漿/電荷載子產生。因此，電極18的點距Whvp應大於至少一個線徑。雖然可在正常大氣壓力下作業，但第2圖的開放端式屏障放電游離單元特別適合用於低度壓力/真空環境內。
亦圖示於第2圖，游離單元15可包含放置在電極18與柱體16內的可選中央鐵氧體芯桿20，以最佳化HVPS 13與螺旋盤繞線17之間的功率傳輸。在此情況下，游離單元15電性上可被視為具有阻抗的LC震盪電路，此阻抗較佳地匹配HVPS 13所提供的訊號頻率。在一些替代性具體實施例中，介電管道內部的中空空間可由封裝材料填充，以避免螺旋盤繞線17與電極18之間的介電管道電性崩潰的任何可能性。
在替代性具體實施例中(未圖示於第2圖，但圖示於第5圖並針對第5圖來討論)，電力供應器13的高電壓區段(高電壓(HV)變壓器一13’)可完全被封裝、放置在真空/低度壓力腔室內部、並直接連接至游離單元15。在此情況下，HV變壓器13’可經由低電壓纜線連接 至HVPS 13的低電壓部分(包含RF或微脈衝產生器與驅動器)。
現在一起參考第3A圖至第3D圖，圖示根據本發明的第二個較佳具體實施例的游離單元的各種視圖。在此較佳具體實施例中，游離單元21包含經配置為平坦傳導性渦旋帶或條的印刷/塗製外側發射器電極22。單元21可具有內側高電壓電極18’，電極18’可經配置為傳導性管或類似於第2圖圖示者的電極18。實際上，較佳的參考發射器22電性連接至虛擬接地面，而此地面可或不可由HVPS 13提供。
此游離單元設計的一個優點，為此游離單元在介電柱體16(在此範例中較佳為具有99%氧化鋁基材的陶瓷)表面與平坦發射器/電極22之間提供了大且可靠的接觸區域。最佳的發射器22可為平坦鈦渦旋/螺旋帶，且點距為約4mm、寬度為約1mm、且高度為約0.06mm。電極/發射器22可為廣泛的各種傳導性材料之任意者，且電極22可被網版印刷(沉積)至中空的陶瓷管16，或根據通常知識者所知的任何其他方法來應用。在游離單元15的電極18’被充能至高電壓時，將在外側傳導性電極22的邊緣與鄰接的管16外側表面之間的邊界區域中形成屏障放電。
對於發明特別有優點的可變式與低度壓力環境，呈現了對於高電壓裝置的特別挑戰。此係因為未受控制的電性放電/電火花較容易出現在中度壓力與低度壓力 下，且因為此種放電容易損害工件以及中和器/游離器自身。第4圖圖示此種崩潰電壓對大氣壓力的先前技術圖表60(已知為帕邢曲線(Pashen Curve))。對於給定工具或給定腔室的崩潰電壓對壓力的關係(精確帕邢曲線)，對於不同的殘餘氣體有一些程度的變化。類似的，精確帕邢曲線可基於不同的電壓波形而變化。因此，在任何特定應用中對於任何特定屏障放電中和器的精確帕邢曲線，必須受到實驗的驗證，且設計參數必須由此來選定。對於任何給定壓力，高於帕邢曲線上圖示之位準的電壓，將造成非期望的電壓崩潰/電弧。因此，較佳的是使最少量的電荷中和器的高電壓區段/部分曝露於真空環境。在第4圖圖示的範例中，在約1Torr壓力下，崩潰電壓降至約300V之最小位準(稱為「帕邢限制」)，且低於300伏特的電壓必須被維持於此種壓力下。
第5A圖與第5B圖分別為使用第3A圖至第3D圖之游離單元21的屏障放電游離長條23的部分側視圖與側截面圖。此屏障放電游離長條的具體實施例，可對應於第1圖具有氣體支援的游離單元6’’。此屏障放電游離長條(BD長條)23的較佳具體實施例可包含機殼24，機殼24支撐游離單元21與小型高電壓變壓器13’，小型高電壓變壓器13’電性連接至類似於第3C圖圖示者的內側高電壓電極18’(隱藏於第5A圖中而未圖示)。長條機殼24亦容納具有數個孔口26的氣流岐管25。岐管25可連接至對於低流速「滲出」氣體供應器的入口埠12(例 如見第1圖)，此氣體供應器可藉由局部增加游離氣體的濃度並將離子移動至帶電的工件/網3而增強電荷中和。在發明技術領域中具有通常知識者可選擇各種滲出氣體，且滲出氣體的範例包含潔淨乾空氣(clean dry air；CDA)、氮氣、以及氬氣。屏障放電游離長條23亦可應用在需要最小化臭氧排放的情況中；在此情況中岐管25可連接至第1圖圖示之類型的真空幫浦埠11，以抽空可能的過量臭氧。
第6圖為根據發明之第三個較佳具體實施例的單側閉合游離單元27的截面圖。在此具體實施例中，內側高電壓電極18”放置在中空介電管29內並與中空介電管29彼此間隔，介電管29延伸入真空腔室1的末端閉合。介電管29可放置在真空腔室1的特別延伸埠中(如圖示)，或可氣密密封於工具壁中。單元27亦可包含外側電極31，外側電極31可經配置為線絲網，諸如環繞閉合管29外側表面的套。此具體實施例的一個優點，為在中度至低度壓力應用中，僅有外側電極31暴露於低度壓力空間/真空中，且發射器31電性連接至低電壓電力供應(或連接至HVPS 13的低電壓端點/埠)。因為內側高電壓電極18”與對HVPS 13的相關聯纜線連結全部放置在真空工具/腔室之外的具有正常大氣壓力的空間中，可由適當的設計來輕易避免真空腔室1內的電壓崩潰(如由可應用的帕邢曲線來預測)。如同螺旋盤繞線17，較佳 的參考發射器31電性連接至虛擬接地面，而此地面可或不可由HVPS 13提供。
第7圖為根據發明之較佳形式的屏障放電中和器的簡化表示，此中和器具有游離長條23與HVPS(射頻或微脈衝)。更特定而言，第7圖的中和器具體實施例包含兩個替代的微處理器式控制系統。下面將討論每一控制系統。如第7圖圖示，游離長條23(至少實質類似於第5圖討論的長條23)被放置為接近帶電工件(諸如晶圓或移動膜或網3)。長條23的內側高電壓電極18可電性連接至高電壓變壓器32的二次側線圈，而無接觸(電容性)電壓感測器33(例如峰值偵測器)可連接至微控制器34的輸入。這使得即時監測施加至屏障放電游離長條23的電壓成為可能的，此係為本文所討論之類型的真空/低度壓力環境中所期望的。
如第7圖圖示，長條23的發射器電極21電性連接至高通LC濾波器35(可為主動式LC濾波器或被動式LC濾波器)並連接至屏障放電訊號頻譜分析器36。分析器36連接至微控制器34，且分析器36可用以降低/截斷低頻雜訊訊號，並將相關於放電的資訊性訊號從濾波器電路35減去。較高頻率的訊號(通常於百萬赫茲範圍中)相關聯於不同的屏障放電游離模式(例如發光、絲狀、擴散等等)。所產生的來自分析器36的訊號以及肇始電壓，可藉由比較器37被轉換成控制系統回饋訊號給控制器34。因此，先前提及的電路系統可包含狀態監測電路， 電路與參考發射器合作，以回應於發生在參考發射器與介電管道外側表面的介面處的屏障放電，而產生屏障放電偵測訊號。在替代性的具體實施例中，相同的比較器37亦可准許對游離長條23手動設定BD肇始電壓。
根據發明，控制系統14(亦圖示於第1圖)包含方塊33、35、36與37，並可與高電壓電力供應器13整合或分離。變壓器32的一次側線圈可連接至RF產生器38(頻率範圍20-100kHz)與驅動器39。微控制器34使用至/自方塊33、35、36與37的訊號，來調整並監測HV變壓器32的輸出。因為放電產生訊號與RF產生器38頻率之間的大差異(多於兩個量值等級)，屏障放電肇始/臨限電壓可被自動從雜訊萃取出。
第7圖亦圖示，微控制器34亦可連接至真空壓力表8及(或)連接至剩餘氣體分析器(Residual Gas Analyzer；RGA)9(亦參見第1圖)。在一些應用中，應監測BD放電期間內的臭氧濃度。在此種情況中，可選的臭氧感測器40亦可連接至控制器34，而最大HV輸出將較佳地受限於可接受的臭氧濃度位準。第7圖電荷中和器的控制系統14亦可與工具控制系統41’電性通訊。
以下將討論第二個第7圖控制系統(對於RF與微脈衝HVPS兩者)。根據此具體實施例，游離單元23可作為游離器，並同時作為靜電電荷/電場監測裝置。較佳的，主動低通濾波器41(包含電阻器R1、R2、C以及運算放大器OA)連接至單元23的離子發射器、連接至微 控制器34並連接至接地面。單元23的離子發射器產生散佈在離子發射器周圍的雙極性經游離/傳導性雲。在此情況中，電極18與離子雲相對於接地面將大抵為零電位。此雲與來自放置為接近電極18之帶電物件(諸如網3或半導性晶圓)的任何電場反應。若帶電物件位於電極18的鄰近範圍內，來自雲的相反帶電離子將移動至帶電物件。根據電荷守恆定律，正電流作為回應而從接地面流至電極18，以回復離子雲的電荷平衡。在網3、膜或其他可能的帶電物件未移動時(例如在工具位於待機/睡眠模式時)，游離單元23位於平衡條件中，並可由僅稍微高於屏障放電肇始電壓位準的高電壓來供電(於「睡眠模式」中)。在此條件下，AC發射器訊號受到高通濾波器35監測，以確認屏障放電狀態/活動以及游離。
低通濾波器41較佳地僅監測從電極18流至接地面的電流Iem的DC成分。若網3未裝載任何電荷及(或)未移動，則從電極18發出的雲中的離子不被感電以流至其他處，且因此電流Iem將接近於零或均等於零。以此方式，低通濾波器41可作為電荷屏障平衡偵測感測器/電路。若網3開始移動，網3可裝載具有線性密度Q[C/m]之隨著網3以速度υ[m/s]移動的電性電荷。此產生傳輸電流ITC，其中：ITC=Q υ[安培]
帶電網因此同時產生傳輸電流以及電場，此電場與電極18的離子雲互動。結果為網3吸引相反極性的離 子且發生電荷中和。若游離單元23中和所有網3電荷，則通過濾波器42的中和電流將為Iem=ITC。
一般而言，來自游離單元的中和電流少於傳輸電流：Iem=kITC=k Q υ[安培]
其中：Q為網3的電荷密度；其中k為電荷中和的係數效率(通常在約0.80至約0.95的範圍中)；且其中υ為網的速度。通常，可從工具控制系統41’接收網速度訊號。工具控制系統41與控制器34較佳地持續監測中和電流的量值與極性，而使網3的線性電荷密度可被計算。
若網3的中和電流Iem或電荷密度Q高於選擇為在科技上可被接受的一些預設位準，則低通濾波器41將HVPS 13從睡眠模式切換至正常中和作業模式。
第8圖與第8A圖圖示操作第7圖屏障放電中和器的較佳方法100。如其中所圖示，在中和系統開始102時，系統起始並配置硬體，以及輸入輸出埠(I/O)104。隨後測量經密封的中度至低度壓力腔室的真空壓力106，並與由帕邢曲線60導出的最大作業壓力值比較108。若腔室中的壓力不夠低，則所測量的壓力隨後被與先前的壓力讀數比較，以決定壓力是否正下降中110。若正下降中，則重複步驟106與108，直到所測量的壓力低於預定臨限值為止。否則，發出錯誤112。在壓力錯誤發生時，控制轉變至壓力錯誤處理子常規130。若所測量的壓力高於作業臨限132，則指示錯誤且系統暫停133直到 採取了校正性行動為止。相反的，若壓力低於臨限，則在其他作業常規內處理錯誤135、137、138，此將於下文討論。
在到達壓力臨限值時，基於可應用的帕邢曲線與當前測量到的真空壓力，設定要施加至屏障放電游離單元的高電壓(HV)高位準114。隨後計算並設定絕對最大高電壓值為稍微高於高電壓高位準116。隨後開始120背景程序118，以持續監測密封腔室中的真空壓力。在此程序中，所測量的122真空壓力被與(如由可應用的帕邢曲線計算出的)當前作業HV位準124比較。若壓力及(或)高電壓位於預定安全作業區126以外，則發出錯誤128，且控制被傳至壓力錯誤處理子常規130。若所測量的壓力高於作業臨限132，則指示錯誤，且系統暫停133，直到採取了校正動作為止。相反的，若壓力低於臨限，則設定新的電壓高位準(如由帕邢曲線決定)，並將最大工作137重置為新的電壓高位準的80%。且在122壓力監測背景程序繼續進行138。
在壓力監測程序118開始之後，學習作業游離條件140(於下文詳細說明)，且基於所學習的條件執行游離作業常規220(於下文詳細說明)，直到由於移除電力及(或)發生錯誤條件而中止134為止。
第9圖的游離學習常規140包含兩個呼叫常規180與200(分別圖示於第10A圖與第10B圖，並詳細說明於下文)以尋找屏障放電所開始的點(肇始(onset))， 以及屏障放電停止的點(抑制(quench))。常規140藉由初始化144臨限陣列而開始142，以保持將於往後的程序中分析的數個測量得的肇始值。隨後呼叫常規180，以尋找180肇始電壓臨限，且臨限值被儲存148於臨限陣列中。若無法找到肇始臨限，則發出肇始測量錯誤150。控制隨後被傳至肇始錯誤處理子常規163，其中指示學習錯誤167且系統維持在暫停狀態169中，直到採取了校正性動作為止。隨後決定所有肇始測試是否皆已完成152。若否，則程序傳至步驟180並依此進行。否則，起始抑制臨限陣列154並隨後呼叫常規200，以尋找抑制電壓臨限200。所產生的臨限值隨後儲存於臨限陣列中158。若無法找到抑制臨限，則發出抑制測量錯誤160。控制隨後傳至抑制錯誤處理子常規165，其中指示學習錯誤167且系統維持在暫停狀態中169，直到採取了校正性動作為止。隨後決定所有抑制測試是否皆已完成162。若否，則程序傳至步驟200並依此進行。否則程序傳至步驟162，其中所儲存的肇始臨限值(儲存在肇始陣列中)被平均化162，且結果被儲存為最小屏障放電臨限164。此將在往後作為對於游離執行常規220的作業條件。程序隨後傳至步驟166，其中所儲存的抑制臨限值(儲存在抑制陣列中)被平均化166，且結果被儲存為屏障放電不確定性位準臨限168。此將在往後作為對於游離執行常規220的作業條件。程序140隨後終止170。
第10A圖的肇始屏障放電位準程序180，尋找在高電壓增加時開始屏障放電的高電壓位準。從已知低於肇始位準的位準起始184電壓位準，來開始182程序。測量186屏障放電位準，並決定188是否偵測到屏障放電。若偵測到，則將測量到的高電壓肇始位準儲存190在肇始臨限陣列148中，且程序終止192。否則，將高電壓位準與先前所決定的最大高電壓位準比較194。若是如此，則程序由錯誤訊息150結束196。控制隨後被傳至肇始錯誤處理子常規163，其中指示學習錯誤167且系統維持在暫停狀態中169，直到採取了校正性動作為止。否則，將高電壓位準增量198，且程序返回步驟186並依此進行。
第10B圖的抑制臨限位準程序200，在高電壓位準降低時搜尋屏障放電停止的高電壓位準。將電壓位準起始204為先前所決定的最高工作電壓位準，來開始202程序。測量206屏障放電位準，並決定208是否偵測到屏障放電。若偵測到，則將當前的高電壓位準儲存為「先前高電壓位準」。將高電壓位準與先前所決定的最小高電壓工作位準比較210。若高電壓位準小於或等於最小電壓工作位準，則程序由錯誤訊息160結束212，且必須採取校正性的動作。否則，將高電壓位準減量214，且程序返回步驟206並依此進行。若未偵測到屏障放電，則捨棄當前的高電壓位準，並將所儲存的「先前高電壓位準」在抑制臨限陣列158中儲存為抑制位準216，且程序終止218。
一旦學習常規已成功完成，系統進入第11圖與第11A圖的游離執行常規220，其中系統保持，直到移除電力或發出錯誤條件為止。此程序將屏障放電維持在肇始與80%的最大工作高電壓位準之間的作業點。藉由設定224約高於(在程序180中決定的)肇始屏障放電位準約20%的最小穩定高電壓，並隨後將高電壓位準226設為80%的最大工作位準，來開始222游離執行常規220。測量228屏障放電位準，並決定230屏障放電是否穩定。若是如此，則將高電壓減量232，並決定234高電壓位準是否小於或等於最小穩定位準。若是如此，則發出236屏障放電回饋錯誤，且必須採取校正性行動。否則，程序返回步驟228並依此進行。
若在步驟230決定屏障放電不穩定，則設定238最小穩定高電壓位準，並決定240高電壓位準是大於或是等於80%的最大工作位準。若是如此，則發出242屏障放電回饋錯誤，且控制被傳至屏障放電回饋錯誤子常規240。在此，估算244屏障放電位準，且若發現為不穩定則起始246重新學習，且在成功完成時回復游離常規250，回復在130的作業。類似的，若屏障放電位準為穩定的但高電壓為錯誤的來源，則起始246重新學習，且在成功完成時回復游離常規250。最後，若錯誤並非此兩者，則指示254錯誤且系統保持在暫停狀態256中，直到採取了校正性動作為止。
現在看到第12圖的測試設置60，其中圖示測試設備的簡化表示，此測試設備與發明的試作實施例一起使用以產生如進一步圖示說明於第13圖至第16圖的各種實驗資料。在正常大氣壓力下的實驗室實驗中，在設置60上執行對於屏障放電游離單元的可行性測試。這些實驗的一個目標，為驗證使用相對簡單且可縮放的BD游離單元的游離產生的可行性。另一目標為識別可縮放BD游離單元的效能特性，諸如(1)離子平衡，以及(2)在不同電壓振幅下的正與負放電時間的範圍。所測試的BD游離單元，係由習知的RF與微脈衝高電壓電力供應器在不同時間供電，以得到比較性的結果。總體來說，本文所說明的可行性測試，顯示本文所討論之類型的BD游離單元可於正常大氣壓力下應用，特別是在配置為游離風機時。
第12圖中繪製的測試設備，包含外殼1’以支撐下述的各種部件。設備包含具有陶瓷管42的游離單元43，陶瓷管42的長度為約50mm、外徑為約6mm、而壁厚度為約1mm。在管42的外側表面上由渦旋/螺旋型樣放置直徑為約60微米的鎢絲外側電極。渦旋鎢絲的捲繞點距為約3-4mm，而活躍長度為約100mm。內側高電壓電極44包含放置在陶瓷管42內部的薄銅管，薄銅管藉由電容器C1電容耦接至習知的HVPS(測試了RF與微脈衝游離訊號兩者)。外側電極經由電容器C2電容耦接至離子電流/電壓監測電路48與接地面。電路48為高通濾波器， 高通濾波器包含小型輔助變壓器TR 2(JC-90086C)或電感器與分野。再者，游離單元43安裝在塑膠導管45內部以將氣流引導至單元43。由類似於使用在Simco-Ion XC-2游離風機中的標準24 VDC風扇46來提供氣流。由「電荷板監測器(Charge Plate Monitor；CPM)型號210」47在約15吋的距離「D」處測量離子平衡與放電時間。放電監測電路48包含LC高通濾波器(C2與TR-2的一次側)，而電路的輸出饋入習知的示波器。在個別的測試中，由RF或微脈衝模式作業高電壓電力供應器，以從而由範圍為約2kV至約7kV的可調整式輸出電壓來對受測試的游離單元43供電。
第13圖的圖表65圖示由具有8.7kHz頻率(在射頻範圍內)的高電壓正弦波供電的BD游離單元43的測試結果。因為電容耦接游離單元43作業在「自平衡」模式中，離子平衡被測量為在約0+/-5V的範圍中，且實際上獨立於所施加之高電壓的振幅。BD游離單元43被測量為具有約2.6-2.8kV範圍中的肇始電壓(見所呈現沿著x軸單位為千伏特的高電壓)。BD放電產生具有相對大振幅(在約1.5-8V的範圍中，取決於所施加的游離電壓)且具有接近約10-15MHz頻率的訊號。因此，可由單純的高通濾波器48監測肇始電壓與放電強度。
第14圖的圖表70圖示在測試期間，所測量的放電時間與施加至內側發射器44的高電壓RF訊號振幅絕對值之間的關係。所圖示繪製的曲線指示，要顯著降低 放電時間，必須顯著增加施加至內側高電壓發射器44的RF高電壓訊號絕對值。
第15圖的圖表75圖示由微脈衝HVPS供電的BD游離單元43的測試結果。在此情況中，由輔助變壓器48(如第12圖所繪製)將發射器訊號放大。如所測量並圖示的，對於微脈衝電壓波形的肇始電壓，高於上文討論之RF正弦波約1kV。
第16圖的圖表80圖示在測試期間，所測量到的放電時間與施加至內側發射器44之微脈衝訊號振幅之間的關係。如圖示，在微脈衝電壓絕對值上升至超過肇始臨限相對低的量時，放電時間快速降低。再者，儘管在約5-6kV(絕對值)的電壓之間放電時間降至小於2.0秒，但進一步增加施加至內側發射器44的電壓振幅(絕對值)只會進一步少量降低放電時間。
儘管已連同當前被視為最實際且最佳的具體實施例來說明了本發明，但應瞭解到本發明並不限於所揭示的具體實施例，但意為涵蓋包含在附加申請專利範圍的精神與範圍內的各種修改與均等設置。例如，針對前述說明，應理解到對於本發明之部件的最佳尺寸關係，包含尺寸、材料、形狀、形式、功能與作業方式、組件及用途中的變異，被視為可顯然由在本發明技術領域中具有通常知識者輕易理解，且附加申請專利範圍意為涵蓋圖示說明於圖式中並說明於說明書中者的所有均等關係。因此，前述 說明被視為是對於本發明原理的說明性而非窮舉性的說明。
除了在作業範例中或以其他方式指示者以外，在說明書與申請專利範圍中所使用的代表原料數量、反應條件等等的所有數量或表示，應被瞭解為在所有實例中由名詞「約」修飾。因此，除非相對指示，否則揭示於下列說明書與附加申請專利範圍中的數值參數，為可取決於本發明想要獲得之所需性質而變化的近似值。最起碼而言(且不為意圖作為對於應用均等論至申請專利範圍之範圍的限制)，至少應參照所報告的有效位元並藉由施加通常的進位技術來解譯每一數值參數。
儘管闡明本發明之寬廣範圍的數值範圍和參數是近似值，但在特定範例中闡明的數值是盡可能精確。然而，任何數值固有地包含由存在它們各自試驗測量中的標準偏差所必然產生的某些誤差。
再者，應瞭解到，本文所記載的任何數值範圍意為包含所有包含在其中的子範圍。例如，「1至10」範圍意為包含所記載最小值1及所記載最大值10之間的所有子範圍，並包含所記載最小值1及所記載最大值10自身；換言之，具有等於或大於1的最小值，以及等於或小於10的最大值。因為所揭示的數值範圍是連續的，它們包括最小值和最大值之間的每個值。除非另有明確說明，否則，在本申請案中指定的各種數值範圍是近似值。
為了此後的說明，用詞「上」、「下」、「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」，以及這些用詞的衍生詞應涉及如指導於圖式中的本發明。然而，應瞭解到本發明可採取各種替代性的變異和步驟順序，除非明確有相反的規定。亦應瞭解到，圖示說明於附加圖式中並說明於下面的說明書中的特定裝置和程序，只是本發明的示例性實施例。因此，相關於本文所揭示之具體實施例的特定尺寸和其它物理特性不應被視為作為限制。

Claims (20)

  1. 一種平衡式游離器，用於在一可變壓力環境中回應於施加至該平衡式游離器的一可變波形式高電壓訊號而進行靜電電荷中和，該平衡式游離器包含：一中空介電管道，該中空介電管道具有一長度與一外側表面，該介電管道至少部分放置在該可變壓力環境內；一參考發射器，該參考發射器螺旋地沿著該介電管道的該長度放置在該介電管道的該外側表面上；以及一高電壓電極，該高電壓電極至少部分放置在該中空介電管道內，該高電壓電極回應於該可變波形式高電壓訊號的提供而透過該介電管道對該參考發射器呈現一高強度電場，該可變波形式高電壓訊號係根據該可變壓力環境中的條件而指定，由於發生在該參考發射器與該介電管道的該外側表面的一介面處的屏障放電，該電場在該可變壓力環境內使得具有電性平衡電荷載子的一電漿區域產生。
  2. 如請求項1所述之游離器，其中該管道係由一陶瓷材料製成，且其中該參考發射器包含由一傳導性材料製成的一平坦渦旋帶。
  3. 如請求項1所述之游離器，其中該介電管道具有一內側表面，且其中該高電壓電極包含放置在該介電管道的該內側表面上的一螺旋盤繞彈簧。
  4. 如請求項1所述之游離器，其中該環境具有一壓力，且其中在該環境的該壓力下，該可變波形式高電壓訊號的一振幅小於該高電壓電極與該參考發射器之間的一崩潰電壓。
  5. 如請求項1所述之游離器，該游離器進一步包含用於感測該可變壓力環境內的至少一個環境條件的一環境條件感測器，且其中該可變波形式高電壓訊號至少部分根據該感測器感測到的一環境條件中的一改變。
  6. 如請求項1所述之游離器，該游離器進一步包含一狀態監測電路，該電路與該參考發射器合作，以回應於發生在該參考發射器與該介電管道的該外側表面的該介面處的屏障放電，而產生一屏障放電偵測訊號。
  7. 一種平衡式游離器，用於在一封閉可變壓力環境中回應於施加至該平衡式游離器的一可變波形式高電壓訊號而進行靜電電荷中和，該平衡式游離器包含：一中空介電管道，該中空介電管道具有一長度、一內側表面、一外側表面、一個開放端、以及一個相對的閉合端，該介電管道放置在該可變壓力環境內，使得該介電管道的該開放端不位於該可變壓力環境內，並使得該相對的閉合端位於該可變壓力環境內；一參考發射器，該參考發射器沿著該介電管道的該長度放置在該介電管道的該外側表面上並位於該可變壓力環境內；以及一高電壓電極，該高電壓電極放置在該中空介電管道內，該高電壓電極回應於該可變波形式高電壓訊號的提供而透過該介電管道對該參考發射器呈現一高強度電場，該可變波形式高電壓訊號係根據該可變壓力環境中的條件而指定，由於發生在該參考發射器與該介電管道的該外側表面的一介面處的屏障放電，該電場在該可變壓力環境內使得具有電性平衡電荷載子的一電漿區域產生。
  8. 如請求項7所述之游離器，其中該管道係由一陶瓷材料製成，且其中該參考發射器包含由一傳導性材料製成的一平坦渦旋帶，該平坦渦旋帶放置在該介電管道的該外側表面上並位於該可變壓力環境內。
  9. 如請求項7所述之游離器，其中該高電壓電極包含放置在該介電管道的該內側表面上的一螺旋盤繞彈簧，且該螺旋盤繞彈簧不位於該可變壓力環境內。
  10. 如請求項7所述之游離器，其中該高電壓電極包含放置在該中空介電管道內的一傳導桿，使得該高電壓電極不接觸該介電管道的該內側表面且不位於該可變壓力環境內。
  11. 如請求項7所述之游離器，其中該參考發射器包含一線絲網，該線絲網在該可變壓力環境內環繞該介電管道的該外側表面。
  12. 如請求項7所述之游離器，其中該環境具有一壓力，且其中在該環境的該壓力下，該可變波形式高電壓訊號的一振幅小於該高電壓電極與該參考發射器之間的一崩潰電壓。
  13. 如請求項7所述之游離器，該游離器進一步包含用於感測該可變壓力環境內的至少一個環境條件的一環境條件感測器，且其中該可變波形式高電壓訊號至少部分根據該感測器感測到的一環境條件中的一改變。
  14. 如請求項7所述之游離器，其中該游離器進一步包含一狀態監測電路，該電路與該參考發射器合作，以回應於發生在該參考發射器與該介電管道的該外側表面的該介面處的屏障放電，而產生一屏障放電偵測訊號。
  15. 一種平衡式游離長條，用於在一可變壓力環境中回應於施加至該平衡式游離長條的一可變波形式高電壓訊號而進行靜電電荷中和，該平衡式游離長條包含：一長形機殼，該長形機殼具有一開放面中空內部與一岐管，以及放置在該岐管與該中空內部之間的一氣體入口與複數個開口，使得進入該岐管入口的氣體流出該中空內部的該開放面，該機殼至少部分放置在該可變壓力環境內；一中空介電管道，該中空介電管道具有一長度與一外側表面，該介電管道至少部分放置在該長形機殼的該中空內部內；一參考發射器，該參考發射器螺旋地沿著該介電管道的該長度放置在該介電管道的該外側表面上；以及一高電壓電極，該高電壓電極放置在該中空介電管道內，該高電壓電極回應於該可變波形式高電壓訊號的提供而透過該介電管道對該參考發射器呈現一高強度電場，該可變波形式高電壓訊號係根據該可變壓力環境中的條件而指定，由於發生在該參考發射器與該介電管道的該外側表面的一介面處的屏障放電，該電場在該可變壓力環境內使得具有電性平衡電荷載子的一電漿區域產生。
  16. 如請求項15所述之游離長條，其中該介電管道係由一陶瓷材料製成，且其中該參考發射器包含由一傳導性材料製成的一平坦渦旋帶。
  17. 如請求項15所述之游離長條，其中該高電壓電極包含放置在該中空介電管道內的一傳導桿，使得該高電壓電極不直接接觸該介電管道。
  18. 如請求項15所述之游離長條，其中該環境具有一壓力，且其中在該環境的該壓力下，該可變波形式高電壓訊號的一振幅小於該高電壓電極與該參考發射器之間的一崩潰電壓。
  19. 如請求項15所述之游離長條，該游離長條進一步包含用於感測該可變壓力環境內的至少一個環境條件的一環境條件感測器，且其中該可變波形式高電壓訊號至少部分根據該感測器感測到的一環境條件中的一改變。
  20. 如請求項15所述之游離長條，其中該游離器進一步包含一狀態監測電路，該電路與該參考發射器合作，以回應於發生在該參考發射器與該介電管道的該外側表面的該介面處的屏障放電，而產生一屏障放電偵測訊號。
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