專利名稱：利用定量測量電弧事件的概率性模型進(jìn)行電弧探測的寬帶采樣應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻(RF)等離子體發(fā)生系統(tǒng)中的電弧探測。
背景技術(shù)：
此處所提供的背景描述是為了一般性地呈現(xiàn)公開內(nèi)容上下文的目的。該背景部分 中所描述的這里被指名的發(fā)明人的工作以及在遞交時(shí)可能不當(dāng)作現(xiàn)有技術(shù)的描述的方面 并未被明顯或暗含地承認(rèn)是相對(duì)于本公開內(nèi)容的現(xiàn)有技術(shù)。等離子體室可被用于執(zhí)行各種處理，例如在制造例如半導(dǎo)體器件或平板顯示器的 電子工件中使用的化學(xué)氣相沉積、濺射沉積以及等離子體增強(qiáng)蝕刻處理。等離子體放電通 過將RF或DC電源信號(hào)從電源連接到等離子體來維持。這種連接通常通過將電源連接至該 室內(nèi)的電極或者連接至該室內(nèi)或與該室相鄰的天線或磁線圈來實(shí)現(xiàn)。等離子體室內(nèi)的狀況通常在進(jìn)行室內(nèi)正在執(zhí)行的制造過程期間發(fā)生變化，并且這 樣的變化有時(shí)在室內(nèi)引起電弧。如果在等離子體與正被制造的工件之間或者在等離子體與 任何室部件之間發(fā)生任何電弧，則工件或室部件可能發(fā)生損壞。

發(fā)明內(nèi)容
—種用于等離子體發(fā)生系統(tǒng)的電弧探測系統(tǒng)，包括基于與等離子體室相連通的 (RF)電源信號(hào)的電特性產(chǎn)生相應(yīng)的第一信號(hào)和第二信號(hào)的射頻(RF)傳感器。相關(guān)模塊基 于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生電弧探測信號(hào)。所述電弧探測信號(hào)指示在所述等離子 體室中是否正在發(fā)生電弧，并且該電弧探測信號(hào)被用來改變所述RF電源信號(hào)(RF power) 的特征(aspect)以熄滅所述電弧。在其它特征中，減法模塊從所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的相應(yīng)信號(hào)中減去信號(hào) 電平。窗模塊將窗函數(shù)應(yīng)用于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)。概率性模塊基于所述電弧 探測信號(hào)計(jì)算電弧事件的概率。所述概率性模塊采用鮑姆-韋爾奇(Baum-Welch)算法來 計(jì)算所述電弧事件的概率性模型。所述概率性模塊采用維特比(Viterbi)算法來計(jì)算所述 電弧事件的概率。所述相關(guān)模塊接收用于選擇性地使能所述電弧探測信號(hào)的產(chǎn)生的使能信 號(hào)。模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換模塊數(shù)字化所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)。所述RF傳感器可以是電 壓/電流(V/I)傳感器，其中所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述RF電源信號(hào)的電 壓和電流。所述RF傳感器可以是定向耦合器，其中所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示 所述RF電源信號(hào)的正向功率和反射功率。
一種用于等離子體發(fā)生系統(tǒng)的電弧探測方法，包括基于與等離子體室相連通的 (RF)電源信號(hào)的電特性產(chǎn)生相應(yīng)的第一信號(hào)和第二信號(hào)；以及基于所述第一信號(hào)和所述 第二信號(hào)產(chǎn)生電弧探測信號(hào)。所述電弧探測信號(hào)指示所述等離子體室中是否正在發(fā)生電 弧。所述方法包括采用所述電弧探測信號(hào)來改變所述RF電源信號(hào)的特征以熄滅所述電 弧。在其它特征中，所述方法包括從所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)中的相應(yīng)信號(hào)中減 去信號(hào)電平。所述方法包括選擇所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的用于連通至相關(guān)模塊的周 期。所述方法包括基于所述電弧探測信號(hào)計(jì)算電弧事件的概率。所述計(jì)算步驟進(jìn)一步包括 采用鮑姆-韋爾奇算法來計(jì)算所述電弧事件的概率性模型。所述計(jì)算步驟進(jìn)一步包括采用 維特比算法來計(jì)算所述電弧事件的概率。所述方法包括接收用于選擇性地使能所述電弧探 測信號(hào)的產(chǎn)生的使能信號(hào)。所述方法包括數(shù)字化所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)。一種用于等離子體發(fā)生系統(tǒng)的電弧探測系統(tǒng)，包括基于與等離子體室相連通的 RF電源信號(hào)的電特性產(chǎn)生相應(yīng)的第一信號(hào)和第二信號(hào)的射頻(RF)傳感器。。模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn) 換模塊基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。減法模塊從所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中減去 值。窗模塊將窗函數(shù)應(yīng)用于所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。相關(guān)模塊使以加窗的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示的所述第一 信號(hào)和所述第二信號(hào)相關(guān)，并且基于所述相關(guān)產(chǎn)生電弧探測信號(hào)。所述電弧探測信號(hào)指示 所述等離子體室中是否正在發(fā)生電弧。在其它特征中，概率性模塊基于所述電弧探測信號(hào)計(jì)算電弧事件的概率。所述概 率性模塊采用鮑姆_韋爾奇算法來計(jì)算所述電弧事件的概率性模型。所述概率性模塊采用 維特比算法來計(jì)算所述電弧事件的概率。所述相關(guān)模塊接收用于選擇性地使能所述電弧探 測信號(hào)的產(chǎn)生的使能信號(hào)。所述RF傳感器可以是電壓/電流(V/I)傳感器，其中所述第一 信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述RF電源信號(hào)的電壓和電流。所述RF傳感器可以是定向 耦合器，其中所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述RF電源信號(hào)的正向功率和反射 功率。一種用于等離子體發(fā)生系統(tǒng)的電弧探測系統(tǒng)，包括基于與等離子體室相連通的 RF電源信號(hào)的電特性產(chǎn)生相應(yīng)的第一信號(hào)和第二信號(hào)的射頻(RF)傳感器。分析模塊基于 所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生電弧探測信號(hào)。所述電弧探測信號(hào)指示所述等離子體室 中是否正在發(fā)生電弧，并且該電弧探測信號(hào)被用來改變所述RF電源信號(hào)的特征以熄滅所 述電弧。進(jìn)一步，所述分析模塊基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)確定所述電弧的估計(jì)能 量。在其它特征中，減法模塊從所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的相應(yīng)信號(hào)中減去信號(hào) 電平。窗模塊將窗函數(shù)應(yīng)用于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)。概率性模塊基于所述電弧 探測信號(hào)計(jì)算電弧事件的概率。所述概率性模塊采用鮑姆_韋爾奇算法來計(jì)算所述電弧 事件的概率性模型。所述概率性模塊采用維特比算法來計(jì)算所述電弧事件的概率。所述 分析模塊接收用于選擇性地使能所述電弧探測信號(hào)的產(chǎn)生的使能信號(hào)。模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換 模塊數(shù)字化所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)。所述RF傳感器可以是定向耦合器，其中所述 第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述RF電源信號(hào)的正向功率和反射功率。所述RF傳 感器可以是電壓/電流(V/I)傳感器，其中所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述RF 電源信號(hào)的電壓和電流。所述電弧的估計(jì)能量可以通過將所述電弧的持續(xù)時(shí)間與所述電弧期間所述RF電源信號(hào)的電壓和電流的功率估計(jì)的差相乘來確定。所述功率估計(jì)通過等式
來確定，其中 v[n]是在時(shí)刻n 的電壓；i[n]是在
時(shí)刻n的電流；=0)是在時(shí)刻n的功率估計(jì)；E[v[n]]是在時(shí)刻的均值； E[i[n]]是在時(shí)刻n的i[n]的均值，而Vn包括所關(guān)注的窗中的所有時(shí)刻n。一種用于等離子體發(fā)生系統(tǒng)的電弧探測方法，包括基于與等離子體室相連通的 射頻(RF)電源信號(hào)的電特性產(chǎn)生相應(yīng)的第一信號(hào)和第二信號(hào)；以及基于所述第一信號(hào)和 所述第二信號(hào)產(chǎn)生電弧探測信號(hào)。所述電弧探測信號(hào)指示所述等離子體室中是否正在發(fā)生 電弧。所述方法包括采用所述電弧探測信號(hào)來改變所述RF電源信號(hào)的特征以熄滅所述電 ??；以及基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生所述電弧的估計(jì)能量。在其它特征中，所述方法包括從所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)中的相應(yīng)信號(hào)中減 去信號(hào)電平。所述方法包括將窗函數(shù)應(yīng)用于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)。所述方法包括 基于所述電弧探測信號(hào)計(jì)算電弧事件的概率。所述計(jì)算步驟進(jìn)一步包括采用鮑姆_韋爾奇 算法來計(jì)算所述電弧事件的概率性模型。所述計(jì)算步驟進(jìn)一步包括采用維特比算法來計(jì)算 所述電弧事件的概率。所述方法包括接收用于選擇性地使能所述電弧探測信號(hào)的產(chǎn)生的使 能信號(hào)。所述方法包括數(shù)字化所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)。所述第一信號(hào)和所述第二信 號(hào)可以分別表示所述RF電源信號(hào)的正向功率和反射功率。所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào) 可以分別表示所述RF電源信號(hào)的電壓和電流。所述電弧的估計(jì)能量可以通過將所述電弧 的持續(xù)時(shí)間與所述電弧期間所述RF電源信號(hào)的電壓和電流的功率估計(jì)的差相乘來確定。
所述功率估計(jì)可以通過等式
來確定，其中v[n]
是在時(shí)刻n的電壓；i[n]是在時(shí)刻n的電流；rvi ( x =0)是在時(shí)刻n的功率估計(jì)；E[v[n]] 是在時(shí)刻11的鈄11]的均值；E[i[n]]是在時(shí)刻n的i[n]的均值，而V 包括所關(guān)注的窗中的 所有時(shí)刻n。本公開的進(jìn)一步應(yīng)用區(qū)域?qū)⑼ㄟ^下文所提供的具體描述變得顯而易見。應(yīng)該理解 的是，這些具體描述和特定示例僅意在用于示例的目的，并不意在限制本公開的范圍。


此處所描述的附圖僅用于示例目的，并不意在以任何方式限制本公開的范圍。圖1是射頻(RF)等離子體發(fā)生系統(tǒng)的功能框圖；圖2是分析模塊的功能框圖；圖3A和3B是歸一化RF電壓和電流信號(hào)的相應(yīng)波形；圖4是圖3A的RF電壓信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的曲線；圖5是圖3B的RF電流信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的曲線；圖6是圖3A和3B的RF電壓和電流信號(hào)的互相關(guān)曲線；圖7是RF電壓信號(hào)針對(duì)k : = 4的自相關(guān)函數(shù)的曲線；圖8是RF電流信號(hào)針對(duì)k : = 4的自相關(guān)函數(shù)的曲線；圖9是圖3A的電壓信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的第一差的曲線；圖10是圖3B的電流信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的第一差的曲線；圖11是電壓和電流信號(hào)的互相關(guān)的歸一化輸出的曲線
8
圖12A和12B是與采樣間隔相比時(shí)，具有簡短持續(xù)時(shí)間的電弧的歸一化電壓信號(hào) 和歸一化電流信號(hào)的相應(yīng)波形；圖13是圖12A和12B中通過對(duì)k : = 4時(shí)的VI互相關(guān)函數(shù)的時(shí)間差進(jìn)行塊處理 所探測到的電弧事件的曲線；圖14是描述電弧過程的馬爾可夫鏈；圖15是RF等離子體發(fā)生系統(tǒng)的信號(hào)功率與時(shí)間的關(guān)系的曲線；圖16是RF等離子體發(fā)生系統(tǒng)的信號(hào)功率與時(shí)間的關(guān)系的曲線；圖17是RF等離子體發(fā)生系統(tǒng)的信號(hào)功率與時(shí)間的關(guān)系的曲線；圖18是RF等離子體發(fā)生系統(tǒng)的信號(hào)功率與時(shí)間的關(guān)系的曲線；圖19是圖15的信號(hào)功率的時(shí)間均值標(biāo)準(zhǔn)差與功率計(jì)算的樣本大小的關(guān)系的曲 線；以及圖20是雙頻RF等離子體發(fā)生系統(tǒng)的信號(hào)功率的時(shí)間均值標(biāo)準(zhǔn)差與功率計(jì)算的樣 本大小的曲線。
具體實(shí)施例方式以下描述在本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且決不意在限制本公開內(nèi)容、其應(yīng)用場合 或用途。為了清楚的目的，在附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)識(shí)類似的元件。如此處所 使用的，用語A、B和C中的至少一個(gè)應(yīng)該被解釋為指的是使用非排它性邏輯或的邏輯(A或 B或C)。應(yīng)該理解的是，方法中的步驟可以按不同的順序來執(zhí)行，而不改變本公開的原理。如此處所使用的，術(shù)語模塊是指專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè) 軟件或固件程序的(共用、專用或群組)處理器以及存儲(chǔ)器、組合邏輯電路和/或提供所描 述功能的其它適合的部件?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，射頻(RF)等離子體發(fā)生器系統(tǒng)10的若干實(shí)施例中的一個(gè)實(shí)施例被 示出。RF等離子體發(fā)生器系統(tǒng)10包括產(chǎn)生用于等離子體室18的RF電源信號(hào)的RF發(fā)生器 12。RF傳感器16產(chǎn)生表示RF電源信號(hào)的相應(yīng)電特性的第一信號(hào)和第二信號(hào)。RF傳感器 16可以利用電壓/電流(V/I)傳感器或定向耦合器來實(shí)現(xiàn)。在RF傳感器16利用V/I傳感 器實(shí)現(xiàn)時(shí)，第一信號(hào)和第二信號(hào)分別表示RF電源信號(hào)的電壓和電流。在RF傳感器16利用 定向耦合器實(shí)現(xiàn)時(shí)，第一信號(hào)和第二信號(hào)分別表示RF電源信號(hào)的正向功率和反向功率。應(yīng) 該理解的是，本說明書中的其它部分假定RF傳感器16是利用V/I傳感器實(shí)現(xiàn)的，不過這種 描述也適用于RF傳感器16利用定向耦合器實(shí)現(xiàn)的時(shí)候。在利用定向耦合器時(shí)，正向功率 和反向功率應(yīng)該替換申請(qǐng)文件中對(duì)RF電源信號(hào)的電壓和電流的引用。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)14將RF發(fā)生器12的輸出阻抗與等離子體室18的輸入阻抗進(jìn)行匹 配。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)14被示為連接在RF傳感器16的下游，不過應(yīng)該理解的是，也可以被連 接RF傳感器16的上游，即傳感器16與等離子體室18之間。模數(shù)(A/D)模塊20將來自RF傳感器16的第一信號(hào)和第二信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù) 字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)被傳送至分析模塊22。分析模塊22基于第一信號(hào)和第二信號(hào)采用相 關(guān)函數(shù)來探測等離子體室18中的電弧。電弧探測方法在下面被更詳細(xì)描述。分析模塊22 基于電弧探測方法的結(jié)果產(chǎn)生電弧探測信號(hào)。該電弧探測信號(hào)被傳送至控制模塊24和概 率性模塊36，并且指示在等離子體室18中是否正在發(fā)生電弧。
控制模塊24產(chǎn)生用于控制RF發(fā)生器12的RF電源信號(hào)輸出的控制信號(hào)26?？?制模塊26還通過分析模塊22從第一信號(hào)和第二信號(hào)接收電弧探測信號(hào)和數(shù)據(jù)?？刂颇K 24基于該數(shù)據(jù)和電弧探測信號(hào)產(chǎn)生輸出。該輸出控制RF發(fā)生器12，使得等離子體按照需 要被產(chǎn)生，并且在等離子體中所探測到的任何電弧響應(yīng)于電弧探測信號(hào)被熄滅。在一些實(shí)施例中，RF發(fā)生器12和/或控制模塊24產(chǎn)生使能信號(hào)28，并且將該使 能信號(hào)傳送至分析模塊22。在RF發(fā)生器12啟動(dòng)等離子體室18中的等離子體時(shí)，使能信號(hào) 28被使用。當(dāng)?shù)入x子體正在啟動(dòng)時(shí)，RF電源信號(hào)的電壓和電流發(fā)生波動(dòng)。使能信號(hào)28抵 制(hold off)或禁用分析模塊22，從而防止分析模塊22將波動(dòng)誤解為電弧。在一些實(shí)施例中，分析模塊22可探測等離子體是否正在啟動(dòng)并且消除對(duì)使能信 號(hào)28的需要。分析模塊22可以通過監(jiān)控RF電源信號(hào)的電壓和電流來確定等離子體是否 正在啟動(dòng)。在電壓和電流從零變換到非零時(shí)，分析模塊22可以抵制電弧探測信號(hào)的產(chǎn)生， 直到電壓和電流穩(wěn)定在非零值處為止。概率性模塊36可以被采用以根據(jù)以下描述的方法處理電弧探測信號(hào)。概率性模 塊36使用電弧探測信號(hào)來計(jì)算概率性模型以及預(yù)測電弧事件的概率。該模型利用鮑姆_韋 爾奇算法來計(jì)算，并且電弧事件的概率利用維特比算法來計(jì)算。概率性模塊36可以是在數(shù) 據(jù)被收集之后產(chǎn)生該模型的離線過程。所得到的概率性模型成為量化指示器，以確定與半 導(dǎo)體制造工藝相關(guān)聯(lián)的工藝參數(shù)的變化是否產(chǎn)生了使各種持續(xù)時(shí)間的電弧的減少的可能 性?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，分析模塊22的功能框圖被示出。分析模塊22包括減法模塊30、窗 模塊32和相關(guān)模塊34。減法模塊30從A/D模塊20所產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)中減去DC偏移量。 窗模塊32將窗函數(shù)應(yīng)用于來自減法模塊30的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。相關(guān)模塊34根據(jù)以下所描述的 方法使加窗的數(shù)據(jù)互相關(guān)?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地描述相關(guān)模塊34的操作。來自A/D模塊20的寬帶高速數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 提供在RF發(fā)生器12與等離子體室18之間的RF傳輸線上所呈現(xiàn)的RF電源信號(hào)的頻譜含 量的有價(jià)值信息。這些信號(hào)中所包含的空間信息代表連接至RF傳輸線的系統(tǒng)的短時(shí)行為。 電弧探測可通過將該空間信息與相關(guān)模塊34內(nèi)的相關(guān)函數(shù)的計(jì)算相耦合來實(shí)現(xiàn)。概率性 模塊36實(shí)現(xiàn)概率性框架來支持電弧探測，并且提供定量測量來通過電弧事件可能性的減 小證明工藝的改進(jìn)。電弧事件可通過RF所產(chǎn)生的等離子體與等離子體室18的電極之間的放電所產(chǎn)生 的快速和急劇瞬變進(jìn)行特征化。電弧事件可能會(huì)對(duì)半導(dǎo)體制造過程期間制造的器件造成損 害。其它電弧事件由等離子體到等離子體室18的側(cè)壁的放電和/或由于等離子體內(nèi)聚合 物結(jié)構(gòu)的累積而發(fā)生的等離子體內(nèi)的放電進(jìn)行特性化。負(fù)離子的聚合也可以被稱為塵粒。 連續(xù)供電的等離子體的等離子體外層保留負(fù)離子。在一段時(shí)間之后，這些負(fù)離子累積并且 聚合以形成污染粒。在這些電弧事件中的任何電弧事件發(fā)生時(shí)，由放電產(chǎn)生的瞬變引起由 來自A/D模塊20的信息表示的電磁信號(hào)的擾動(dòng)。相關(guān)模塊34實(shí)現(xiàn)離散時(shí)間自相關(guān)函數(shù) 其中X表示第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)之一；
n是數(shù)字樣本的索引值；以及X是函數(shù)中的滯后或延遲。等式(1)是偶函數(shù)，并且最大值在T = 0時(shí)出現(xiàn)。這有助于以下描述的電弧探測 方案的有效實(shí)現(xiàn)。等式(1)的兩個(gè)另外特性出于電弧探測的目的被平衡。第一特性是等式 ⑴包含電壓和電流的變化率的測量值。第二特性是如果電壓和電流信號(hào)包含周期分量，則 函數(shù)是周期函數(shù)。對(duì)包含N個(gè)離散時(shí)間樣本的加窗版本的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相關(guān)，該時(shí)間樣本 包括M個(gè)周期的基頻RF信號(hào)。窗模塊32將窗函數(shù)應(yīng)用于數(shù)字樣本。RF電源信號(hào)的頻率被稱為基頻信號(hào)。在等離子體發(fā)生器系統(tǒng)10具有多個(gè)帶有不 同工作頻率的RF發(fā)生器12的情況下，基頻信號(hào)被選作最低工作頻帶中的最低頻率。計(jì)算信號(hào)的頻譜估計(jì)的步驟開始于減法模塊30從來自A/D模塊20的離散時(shí)間信 號(hào)x中減去均值Px。
應(yīng)用窗函數(shù)w[n]被描述如下 x的自相關(guān)函數(shù)Wra[T]中得出，并且被窗函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)rw[T]逐成分縮放。=
(5)利用來自A/D模塊20的非重疊的樣本塊，可實(shí)現(xiàn)電弧探測的可靠塊處理方案?，F(xiàn) 在參照?qǐng)D3A和3B，在100MSP速率下獲得的歸一化樣本的曲線被示出。圖3A示出電壓包絡(luò) 50，而圖3B示出電流包絡(luò)60。在箭頭52所指示的大約150 u S處發(fā)生電弧事件，并且在箭 頭54所指示的大約23 yS之后結(jié)束。通過可視化檢查，可探測到電壓和電流信號(hào)中的瞬變 行為。對(duì)于M : = 6且N := 44，利用長度為N的漢寧窗計(jì)算電壓信號(hào)和電流信號(hào)的自相 關(guān)函數(shù)。電壓信號(hào)的自相關(guān)性被示出在圖4中。圖5示出電流信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)。由于電 壓和電流信號(hào)包含基頻(在這種情況下是13. 56MHz，不過應(yīng)該理解的是也可以使用其它頻 率)的周期分量，因此對(duì)應(yīng)的相關(guān)函數(shù)也是周期性的。滯后t也表示從等離子體發(fā)出的周 期諧波分量。在時(shí)刻52，自相關(guān)函數(shù)產(chǎn)生與電弧事件的初始外觀相符的急劇變化。在短暫 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)值以指示正在發(fā)生電弧之后，在時(shí)刻54自相關(guān)函數(shù)又指示與電弧事件的結(jié) 束相符的銳變。圖6示出互相關(guān)函數(shù)rvi[T]；也產(chǎn)生可視探測電弧事件的周期函數(shù)。電弧探測方法應(yīng)該對(duì)于不同的等離子體負(fù)載阻抗和功率電平是不變的。電壓和電 流信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)為整個(gè)史密斯圖表上較大范圍的信號(hào)提供抗擾性。在時(shí)刻52與54之 間的電弧事件(參見圖6)是明顯的，并且可通過互相關(guān)函數(shù)被探測到。接下來，描述函數(shù) 如何用于電弧事件探測器。分析模塊22應(yīng)該保持假陽性電弧探測最少。為了實(shí)現(xiàn)它，分析模塊22包括概率 性模塊36。概率性模塊36實(shí)現(xiàn)為被探測到的電弧事件的數(shù)目指派可能性的概率性框架。 假陽性可以歸因于通常發(fā)生的瞬變以及由功率電平的變化或者甚至是等離子體的更尖銳 的點(diǎn)火引起的不穩(wěn)定性。后者的解決方案是在等離子體處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，采用使能信號(hào)28以進(jìn)行電弧探測。這在例如脈沖發(fā)生的應(yīng)用場合是重要的，其中在這些應(yīng)用場合中，轉(zhuǎn)變周 期之后的等離子體狀態(tài)可能會(huì)被誤探測為電弧事件。相關(guān)模塊34實(shí)現(xiàn)相關(guān)函數(shù)中針對(duì)第j相關(guān)函數(shù)的第一差rv -rviH。在電壓信號(hào) (圖9)和電流信號(hào)(圖10)的自相關(guān)函數(shù)的第一差中，突出的脊峰是例如及時(shí)可及時(shí)探測 的，以探測電弧事件的開始和結(jié)束。圖11示出電壓和電流的互相關(guān)的歸一化輸出的曲線。 在該曲線中，電弧事件的持續(xù)時(shí)間通過所指示的持續(xù)時(shí)間可得知。
由于相關(guān)函數(shù)是偶函數(shù)，因此電弧探測的有效實(shí)現(xiàn)可通過僅考慮相關(guān)函數(shù)的一半 來實(shí)現(xiàn)。另外，只有具有N個(gè)樣本的每第k塊的相關(guān)函數(shù)需要被處理。該場景在電弧事件 與圖3A和3B中的電弧事件相比較時(shí)是具有低信號(hào)振幅的大約少許樣本的復(fù)雜條件下被檢 驗(yàn)。這種情況下所使用的數(shù)據(jù)被示出在圖12A和圖12B中。圖12A示出電壓包絡(luò)50，而圖 12B示出電流包絡(luò)60。電弧在70處被示作下降毛刺。對(duì)于k:= 4，對(duì)應(yīng)的電弧探測以大毛 刺響應(yīng)指示在電弧事件70處。圖13示出利用電壓和電流的互相關(guān)函數(shù)的電弧探測?，F(xiàn)在參照?qǐng)D14，示出描述程序中的概率性框架從而分析電弧事件的轉(zhuǎn)變的一階馬 爾可夫鏈。通過將該模型依次對(duì)準(zhǔn)至例如時(shí)間的索引，跨越一持續(xù)時(shí)間的網(wǎng)格被建立。該 持續(xù)時(shí)間可以等于一個(gè)過程步驟或整個(gè)過程的時(shí)間長度，或者更長。該馬爾可夫鏈包括三個(gè)狀態(tài)無電弧(Stl)、已探測到電弧事件(S1)和電弧事件正 在發(fā)生(S2)。概率也被呈現(xiàn)以描述從狀態(tài)m到狀態(tài)η的轉(zhuǎn)變概率Pmn。從用于描述我們的 方法的這兩個(gè)示例中，我們可斷定這個(gè)模型如何反映電弧的變化持續(xù)時(shí)間的探測。在圖3A 和圖3B的第一示例中，電弧事件持續(xù)了大約23 μ S。對(duì)于這種情況，馬爾可夫鏈會(huì)在狀態(tài) S0開始，并且在時(shí)刻52探測到電弧事件時(shí)轉(zhuǎn)變到Sp由于該示例具有仍活躍的電弧事件， 因此從S1至S2的轉(zhuǎn)變將指示該場景。在電弧事件期間，狀態(tài)仍將保持S2，直到在時(shí)刻54探 測到電弧事件的結(jié)束為止。在時(shí)刻54，將發(fā)生從S2至S1的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，并且最終發(fā)生S1至Stl 的轉(zhuǎn)變以指示電弧的熄滅。這些離散狀態(tài)轉(zhuǎn)變由序列V:= [...Stl S0 S1 S2 S2... S2 S2 S1 S0]來描述。類似地，用于描述圖12Α和12Β中所圖示的第二電弧事件的序列將是V = [S0 S0 S1 S1 SJ。由于電弧事件的持續(xù)時(shí)間短，因此在這里并不發(fā)生至S12的轉(zhuǎn)變。使用該框架的理由在于它可提供用于確定電弧事件的可能性的能力，據(jù)此系統(tǒng)工 程師可使用該信息來調(diào)節(jié)工藝參數(shù)并且定量確定得到的改進(jìn)。利用來自電弧探測器的觀測
對(duì)這種序列的解碼是通過利用維特比算法來完成的。該算法利用=Σ p(y ι, )p(wJ)產(chǎn)
生所觀測到的序列的概率，其中W表示我們的模型中不可觀測的狀態(tài)的向量。應(yīng)該理解的 是，對(duì)于包括例如RF的其它可觀測信息和其它過程影響參數(shù)并不進(jìn)行限制。作為以歸因于過程調(diào)節(jié)的改進(jìn)幫助系統(tǒng)工程師的定量指示器，狀態(tài)轉(zhuǎn)變概率也可 被計(jì)算。由于調(diào)節(jié)被作出且過程被運(yùn)行，因此可觀測信息被收集。使用該信息和后處理算 法，可以在調(diào)節(jié)之前計(jì)算轉(zhuǎn)變概率并且將其與狀態(tài)轉(zhuǎn)變概率進(jìn)行比較。這些概率利用利用 期望最大化算法來計(jì)算。期望最大化算法是用于基于所觀測數(shù)據(jù)最大化模型參數(shù)的迭代算 法。期望最大化算法有兩步。在第一步中，給定當(dāng)前模型，使概率臨界化。對(duì)于第一迭代， 初始條件被應(yīng)用到模型。在第二迭代期間，模型參數(shù)被優(yōu)化。該程序在這兩步上迭代，直到 實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)的收斂為止。該程序通過表1的偽代碼來描述。
1.)初始化模型參數(shù)并獲得觀測數(shù)據(jù)2.)直到收斂為止a.計(jì)算估計(jì)轉(zhuǎn)變概率a (j)b.計(jì)算估計(jì)狀態(tài)概率3 (j)c.更新 a (j+1) = a (j)d.更新 3 (j + 1) = 3 (j)3)結(jié)束表 1在一些實(shí)施例中，分析模塊22可以在模擬域中實(shí)現(xiàn)。在這樣的實(shí)施例中，A/D模 塊20可以被除去(參見圖1)，并且分析模塊22從RF傳感器16接收模擬第一信號(hào)和第二 信號(hào)。而且，減法模塊30、窗模塊32、窗函數(shù)以及相關(guān)模塊34也在模擬域中實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D15-20，根據(jù)本公開一些實(shí)施例的相關(guān)模塊34的操作被公開。相關(guān)模 塊34可以實(shí)現(xiàn)自相關(guān)函數(shù)rvi (J) = Yj ““,( 6 )
Vn其中v[n]是RF等離子體發(fā)生器系統(tǒng)10在時(shí)刻n的采樣電壓；i[n]是RF等離子 體發(fā)生器系統(tǒng)10在時(shí)刻n的采樣電流；T是函數(shù)中的滯后或延遲；而rvi ( T )是RF等離子 體發(fā)生器系統(tǒng)10的具有延遲T的電壓和電流的互相關(guān)。對(duì)于零延遲，即在T等于零時(shí)，互相關(guān)函數(shù)是等同于電壓和電流信號(hào)中呈現(xiàn)的功 率的點(diǎn)積。為了獲得更適合的結(jié)果并且改善偏移量的負(fù)影響，例如由采樣率與基頻信號(hào)的 頻率不相干帶來的那些影響，在進(jìn)行互相關(guān)之前從電壓和電流信號(hào)的每一個(gè)中減去均值。 因此，在時(shí)刻n的信號(hào)功率通過以下等式進(jìn)行特征化 其中v[n]是RF等離子體發(fā)生器系統(tǒng)10在時(shí)刻n的采樣電壓；i[n]是RF等離子 體發(fā)生器系統(tǒng)10在時(shí)刻n的采樣電流；=0)是無延遲的RF等離子體發(fā)生器系統(tǒng) 10的電壓和電流的互相關(guān)；E[v[n]]是可以由上述等式(2)確定的v[n]的均值；E[i[n]] 是可以由上述等式(2)確定的i[n]的均值。無延遲，即在T =0時(shí)的電壓和電流信號(hào)的 互相關(guān)的確定提供在基頻信號(hào)中所呈現(xiàn)的功率。傳送至RF等離子體發(fā)生器系統(tǒng)10的功率的急劇變化可以如上所述的那樣相對(duì)于 各個(gè)延時(shí)時(shí)刻的互相關(guān)來指示系統(tǒng)中的電弧。進(jìn)一步，電弧事件的持續(xù)時(shí)間也可以基于此 處所描述的兩個(gè)信號(hào)的互相關(guān)的監(jiān)控來確定?；谶@兩種確定，即在電弧事件期間的持續(xù) 時(shí)間和功率變化，可由以下等式來確定電弧事件中損失的能量能量=AP.t，(8)其中AP是電弧事件之前的電壓和電流信號(hào)的(無延遲的)互相關(guān)與例如由以上 等式確定的電弧事件期間的電壓和電流信號(hào)的互相關(guān)之間的差，而t是電弧事件的持續(xù)時(shí) 間?；谠摰仁?，系統(tǒng)工程師可以估計(jì)傳送至等離子體室18的能量的變化。現(xiàn)在參照?qǐng)D15，波形100是y軸上的由互相關(guān)函數(shù)=0)確定的信號(hào)功率 與x軸上的時(shí)間的關(guān)系的曲線。波形100是以與大約每周期7. 4個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的13. 56MHz 的基頻信號(hào)頻率和100MSP的采樣率為基礎(chǔ)的。在箭頭52處指示電弧事件的開始，并且在大約23 μ S之后，即在箭頭54所指示的時(shí)刻電弧事件結(jié)束。帶箭頭的線105指示電弧事件 期間的信號(hào)功率的變化，而帶箭頭的線107指示電弧事件的持續(xù)時(shí)間。由于電壓和電流信 號(hào)未被校準(zhǔn)，并且電壓和電流信號(hào)是以所測量的電壓和電流而不是以實(shí)際電壓和電流為基 礎(chǔ)的，因此功率的變化還是未被校準(zhǔn)，并且與信號(hào)的測量功率而不是實(shí)際功率有關(guān)。相反， 如果互相關(guān)函數(shù)所確定的功率變化被校準(zhǔn)成國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所的可追蹤標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果將 包括信號(hào)的實(shí)際功率的變化。如上所述，電弧事件期間的能量損失可通過將功率的變化與 電弧事件的持續(xù)時(shí)間相乘來估計(jì)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D16，波形110是示出短持續(xù)時(shí)間電弧事件的信號(hào)功率與時(shí)間的關(guān)系的 曲線。與以上描述類似地，箭頭52指示電弧事件的開始，而箭頭54指示電弧事件的結(jié)束。 電弧事件的持續(xù)時(shí)間由箭頭117來指示。功率的變化由帶箭頭的線115來指示。在圖16 中，電弧事件的持續(xù)時(shí)間被局限于一個(gè)互相關(guān)塊。因此，持續(xù)時(shí)間被估計(jì)成與這些塊之間的 持續(xù)時(shí)間相等。因此，并且另外由于互相關(guān)函數(shù)所確定的功率變化也是測量功率變化的估 計(jì)的事實(shí)，因此電弧事件的能量包括估計(jì)值而不是真實(shí)值?，F(xiàn)在參照?qǐng)D17和18，信號(hào)功率波形100，和100”包括以上波形100的可替換信號(hào) 功率，在這兩個(gè)波形上每周期的樣本數(shù)目分別等于22和32?；谶@些曲線，明顯的是，波形 100”是波形100的更可變(或者更大噪聲)版本，因此更不適合估計(jì)電弧事件的能量。為 了這個(gè)原因，每周期的樣本數(shù)目(這里稱為N)在測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性方面起著作用，因此不 應(yīng)該被隨意選擇。現(xiàn)在參照?qǐng)D19，互相關(guān)函數(shù)的時(shí)間均值標(biāo)準(zhǔn)差120與樣本大小的關(guān)系被示出。如 上所述，波形100是以具有13. 56MHz的頻率和100MSP的采樣率的RF發(fā)生器12為基礎(chǔ)的。 基于這些設(shè)定點(diǎn)，樣本數(shù)目大約等于每周期7. 4個(gè)?；跇?biāo)準(zhǔn)差以周期性間隔達(dá)到波谷的 標(biāo)準(zhǔn)差波形120，每周期的樣本數(shù)目應(yīng)該被選擇成所關(guān)注的周期內(nèi)的樣本數(shù)目的整數(shù)倍，從 而獲得最適合的信號(hào)功率估計(jì)。因此，如圖17和18所示，期望的是，每周期的樣本數(shù)目等 于22的波形100’比與每周期的樣本數(shù)目等于32相關(guān)的波形100”更適合，這是由于與數(shù) 目32相比，數(shù)目22與7. 4的整數(shù)倍更接近地對(duì)應(yīng)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D20，雙頻RF發(fā)生器系統(tǒng)的功率的時(shí)間均值標(biāo)準(zhǔn)差130與功率計(jì)算的樣 本大小的關(guān)系的曲線被示出。在該示例中，雙頻率是2MHz和27. 12MHz。如所示的，標(biāo)準(zhǔn)差 130在與2MHz對(duì)應(yīng)的所關(guān)注周期內(nèi)的樣本數(shù)目的倍數(shù)(即50的倍數(shù))處達(dá)到其波谷。因 此，在雙頻或多頻系統(tǒng)中，每周期的樣本數(shù)目應(yīng)該基于RF發(fā)生器的最低頻率被選擇。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過先前描述現(xiàn)在可以理解，本公開的寬廣教導(dǎo)可以以各種形式 來實(shí)現(xiàn)。因此，雖然本公開包括特定示例，但是本公開的真實(shí)范圍不應(yīng)該受到這樣的限制， 因?yàn)榛趯?duì)本附圖、說明書和所附權(quán)利要求的研究，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說其它修改將 變得明顯。
權(quán)利要求
一種用于等離子體發(fā)生系統(tǒng)的電弧探測系統(tǒng)，包括射頻(RF)傳感器，基于與等離子體室相連通的RF電源信號(hào)的電特性產(chǎn)生相應(yīng)的第一信號(hào)和第二信號(hào)；以及分析模塊，基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生電弧探測信號(hào)，并且基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)確定所述電弧的估計(jì)能量，其中所述電弧探測信號(hào)指示所述等離子體室中是否正在發(fā)生電弧，并且該電弧探測信號(hào)被用來改變所述RF電源信號(hào)的特征以熄滅所述電弧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述分析模塊包括從所述第一信號(hào)和所 述第二信號(hào)中的相應(yīng)信號(hào)中減去信號(hào)電平的減法模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述分析模塊包括將窗函數(shù)應(yīng)用于所述 第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的窗模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧探測系統(tǒng)，進(jìn)一步包括基于所述電弧探測信號(hào)計(jì)算電 弧事件的概率的概率性模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述概率性模塊采用鮑姆_韋爾奇算法 來計(jì)算所述電弧事件的概率性模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述概率性模塊采用維特比算法來計(jì)算 所述電弧事件的概率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述分析模塊接收用于選擇性地使能所 述電弧探測信號(hào)的產(chǎn)生的使能信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧探測系統(tǒng)，其中進(jìn)一步包括數(shù)字化所述第一信號(hào)和所 述第二信號(hào)的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述RF傳感器是定向耦合器，并且所述 第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述RF電源信號(hào)的正向功率和反射功率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述RF傳感器是電壓/電流(V/I)傳 感器，并且所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述RF電源信號(hào)的電壓和電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述電弧的估計(jì)能量通過將所述電弧 的持續(xù)時(shí)間與所述電弧期間所述RF電源信號(hào)的電壓和電流的功率估計(jì)的差相乘來確定。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述功率估計(jì)通過等式=來確定，其中ν[η]是在時(shí)刻η的電壓；i[n]是在時(shí)刻η的電流；rvi(T =0)是在時(shí)刻η的功率估計(jì)；E[ν[η]]是在時(shí)刻的均值； E[i[n]]是在時(shí)刻η的i[n]的均值，而Vn包括所關(guān)注的窗中的所有時(shí)刻η。
13.一種用于等離子體發(fā)生系統(tǒng)的電弧探測方法，包括基于與等離子體室相連通的射頻(RF)電源信號(hào)的電特性產(chǎn)生相應(yīng)的第一信號(hào)和第二 信號(hào)；基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生電弧探測信號(hào)，其中所述電弧探測信號(hào)指示所 述等離子體室中是否正在發(fā)生電?。徊捎盟鲭娀√綔y信號(hào)來改變所述RF電源信號(hào)的特征以熄滅所述電??；以及基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生所述電弧的估計(jì)能量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電弧探測方法，進(jìn)一步包括從所述第一信號(hào)和所述第二 信號(hào)中的相應(yīng)信號(hào)中減去信號(hào)電平。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電弧探測方法，進(jìn)一步包括將窗函數(shù)應(yīng)用于所述第一信 號(hào)和所述第二信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電弧探測方法，進(jìn)一步包括基于所述電弧探測信號(hào)計(jì)算 電弧事件的概率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電弧探測方法，其中所述計(jì)算步驟進(jìn)一步包括采用鮑 姆_韋爾奇算法來計(jì)算所述電弧事件的概率性模型。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電弧探測方法，其中所述計(jì)算步驟進(jìn)一步包括采用維特 比算法來計(jì)算所述電弧事件的概率。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電弧探測方法，進(jìn)一步包括接收用于選擇性地使能所述 電弧探測信號(hào)的產(chǎn)生的使能信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電弧探測方法，進(jìn)一步包括數(shù)字化所述第一信號(hào)和所述 第二信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電弧探測方法，其中所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表 示所述RF電源信號(hào)的正向功率和反射功率。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電弧探測方法，其中所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表 示所述RF電源信號(hào)的電壓和電流。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電弧探測方法，其中所述電弧的估計(jì)能量通過將所述電弧 的持續(xù)時(shí)間與所述電弧期間所述RF電源信號(hào)的電壓和電流的功率估計(jì)的差相乘來確定。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電弧探測方法，其中所述功率估計(jì)通過等式。(廠=0) = ^>問-￡[_]])(_-邵[”]])來確定，其中ν [η]是在時(shí)刻η的電壓；i[n]是在 時(shí)刻η的電流；rvi(T =0)是在時(shí)刻η的功率估計(jì)；E[ν[η]]是在時(shí)刻的均值； E[i[n]]是在時(shí)刻η的i[n]的均值，而V 包括所關(guān)注的窗中的所有時(shí)刻η。
25.一種用于等離子體發(fā)生系統(tǒng)的電弧探測系統(tǒng)，包括射頻(RF)傳感器，基于與等離子體室相連通的(RF)電源信號(hào)的電特性產(chǎn)生相應(yīng)的第 一信號(hào)和第二信號(hào)；以及相關(guān)模塊，基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生電弧探測信號(hào)，其中所述電弧探測 信號(hào)指示所述等離子體室中是否正在發(fā)生電弧，并且該電弧探測信號(hào)被用來改變所述RF 電源信號(hào)的特征以熄滅所述電弧。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電弧探測系統(tǒng)，進(jìn)一步包括從所述第一信號(hào)和所述第二 信號(hào)中的相應(yīng)信號(hào)中減去信號(hào)電平的減法模塊。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電弧探測系統(tǒng)，，進(jìn)一步包括將窗函數(shù)應(yīng)用于所述第一信 號(hào)和所述第二信號(hào)的窗模塊。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電弧探測系統(tǒng)，進(jìn)一步包括基于所述電弧探測信號(hào)計(jì)算 電弧事件的概率的概率性模塊。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述概率性模塊采用鮑姆_韋爾奇算 法來計(jì)算所述電弧事件的概率性模型。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述概率性模塊采用維特比算法來計(jì) 算所述電弧事件的概率。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述相關(guān)模塊接收用于選擇性地使能 所述電弧探測信號(hào)的產(chǎn)生的使能信號(hào)。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電弧探測系統(tǒng)，其中進(jìn)一步包括數(shù)字化所述第一信號(hào)和 所述第二信號(hào)的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換模塊。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述RF傳感器是電壓/電流(V/I)傳 感器，并且所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述RF電源信號(hào)的電壓和電流。
34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述RF傳感器是定向耦合器，并且所 述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述RF電源信號(hào)的正向功率和反射功率。
35.一種用于等離子體發(fā)生系統(tǒng)的電弧探測方法，包括基于與等離子體室相連通的(RF)電源信號(hào)的電特性產(chǎn)生相應(yīng)的第一信號(hào)和第二信號(hào)；基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生電弧探測信號(hào)，其中所述電弧探測信號(hào)指示所 述等離子體室中是否正在發(fā)生電?。灰约安捎盟鲭娀√綔y信號(hào)來改變所述RF電源信號(hào)的特征以熄滅所述電弧。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的電弧探測方法，進(jìn)一步包括從所述第一信號(hào)和所述第二 信號(hào)中的相應(yīng)信號(hào)中減去信號(hào)電平。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的電弧探測方法，進(jìn)一步包括將窗函數(shù)應(yīng)用于所述第一信 號(hào)和所述第二信號(hào)。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的電弧探測方法，進(jìn)一步包括基于所述電弧探測信號(hào)計(jì)算 電弧事件的概率。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的電弧探測方法，其中所述計(jì)算步驟進(jìn)一步包括采用鮑 姆_韋爾奇算法來計(jì)算所述電弧事件的概率性模型。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的電弧探測方法，其中所述計(jì)算步驟進(jìn)一步包括采用維特 比算法來計(jì)算所述電弧事件的概率。
41.根據(jù)權(quán)利要求35所述的電弧探測方法，進(jìn)一步包括接收用于選擇性地使能所述 電弧探測信號(hào)的產(chǎn)生的使能信號(hào)。
42.根據(jù)權(quán)利要求35所述的電弧探測方法，進(jìn)一步包括數(shù)字化所述第一信號(hào)和所述 第二信號(hào)。
43.一種用于等離子體發(fā)生系統(tǒng)的電弧探測系統(tǒng)，包括射頻(RF)傳感器，基于與等離子體室相連通的RF電源信號(hào)的電特性產(chǎn)生相應(yīng)的第一 信號(hào)和第二信號(hào)；模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換模塊，基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；減法模塊，從所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中減去值；窗模塊，將窗函數(shù)應(yīng)用于所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；相關(guān)模塊，使以加窗的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示的所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)相關(guān)，并且基于 所述相關(guān)產(chǎn)生電弧探測信號(hào)，其中所述電弧探測信號(hào)指示所述等離子體室中是否正在發(fā)生 電弧。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的電弧探測系統(tǒng)，進(jìn)一步包括基于所述電弧探測信號(hào)計(jì)算 電弧事件的概率的概率性模塊。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述概率性模塊采用鮑姆_韋爾奇算 法來計(jì)算所述電弧事件的概率性模型。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述概率性模塊采用維特比算法來計(jì) 算所述電弧事件的概率。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述相關(guān)模塊接收用于選擇性地使能 所述電弧探測信號(hào)的產(chǎn)生的使能信號(hào)。
48.根據(jù)權(quán)利要求43所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述RF傳感器是電壓/電流(V/I)傳 感器，并且所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述RF電源信號(hào)的電壓和電流。
49.根據(jù)權(quán)利要求43所述的電弧探測系統(tǒng)，其中所述RF傳感器是定向耦合器，并且所 述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)分別表示所述RF電源信號(hào)的正向功率和反射功率。
全文摘要
一種用于等離子體發(fā)生系統(tǒng)的電弧探測系統(tǒng)，包括射頻(RF)傳感器，該RF傳感器基于與等離子體室相連通的(RF)電源信號(hào)的電特性產(chǎn)生相應(yīng)的第一信號(hào)和第二信號(hào)。相關(guān)模塊基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生電弧探測信號(hào)。所述電弧探測信號(hào)指示所述等離子體室中是否正在發(fā)生電弧，并且該電弧探測信號(hào)被用來改變所述RF電源信號(hào)的特征以熄滅所述電弧。
文檔編號(hào)H05H1/24GK101843178SQ200880114415
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2008年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月14日
發(fā)明者戴維·J·庫莫 申請(qǐng)人:Mks儀器有限公司