用于监测等离子体处理部中的放电的装置和方法_3

文档序号:9872537阅读:来源:国知局
用于确定第二信号路径离第一信号路径至少一距离的偏离的方法步骤。
【具体实施方式】
[0094]图1示出了根据本发明的具有电力发生器14和监测装置7的等离子体处理系统I。电力发生器14利用周期性变化的输出信号向等离子体处理部供给功率。在当前情况下,这个输出信号是等离子体源信号19。在当前示例中,电力发生器14的输出信号是具有正半波和负半波的交变信号。
[0095]电力发生器14可以是自激MF发生器。
[0096]电力发生器14还可以是双极性脉冲发生器。特别地,然后可以单独地调节正半波和负半波。
[0097]电力发生器14可以具有用于产生交变电压的桥接电路。
[0098]分别经由两条线路15、16将功率供给至等离子体腔中的电极11、电极12,该等离子体腔例如可以被构造为阴极溅射器件13。
[0099]利用信号检测装置8来测量线路15、线路16上的电压。借助于电压测量装置8a、电压测量装置Sb从线路15、线路16分接电压。信号检测装置8具有ADC。经由数据总线9将经数字化的测量结果传输至监测装置7。信号检测装置8还可以被布置为使得在空间上远离监测装置7的剩余部分。
[0100]信号检测装置8检测等离子体源信号19的在等离子体源信号19的第一周期内的第一时间范围内的第一信号路径2,以及等离子体源信号的在等离子体源信号的第二周期中的第二时间范围内的第二信号路径,该第二时间范围位于与第一时间范围相对应的点处。
[0101]监测装置7输出识别信号5。这个信号例如可以用于电源14或其它部件(例如,灭弧装置4)。
[0102]当识别信号发生装置17确定第二信号路径6偏离第一信号路径2超过一距离时,激活识别信号5。出于这个目的,识别信号发生装置17具有距离确定装置18,其被配置为通过结合最小时间差22(时间裕量)和最小信号振幅差21(信号裕量)来确定距离。
[0103]当识别信号发生装置17确定第二信号路径已经达到阈值线3时,也激活识别信号
5。借助于阈值线确定装置18’根据第一信号路径2确定阈值线3,阈值线确定装置18’将最小时间差22(时间裕量)和最小信号振幅差21(信号裕量)加到第一信号路径。
[0104]出于例示的目的,例示了在阈值线确定装置18’内的半波的电压V随时间t变化的图。这个图例示了第一信号路径2。还例示了阈值线3。距离是第一信号路径2与阈值线3之间的最小距离。在图中通过最小时间差距离23和最小信号振幅差距离20再次例示了该距离。
[0105]在当前示例中,将最小时间差22调节为1.5ys,1.5ys是为许多等离子体处理部提供非常好的结果的实践值。良好的值从0.5ys至5ys,特别优选的是该值在0.7ys与2ys之间。
[0106]在当前示例中,将最小信号振幅差21调节为150V,其也是为许多等离子体处理部提供非常好的结果的实践值。
[0107]良好的值从50V至200V,特别优选的是该值在100V与150V之间。
[0108]也可以以相对的方式来阐述所述值。例如,最小时间差22可以被阐述为半波的持续时间或周期的比例,例如0.3%。如果频率改变则随后不必调节最小时间差22。例如,最小信号振幅差21可以被阐述为输出信号的有效值或峰值的比例,例如20%。如果振幅改变则不必随后调节最小信号振幅差21。
[0109]图2示出了用于监测等离子体放电的方法的步骤。在方法步骤31中,对等离子体源信号的在等离子体源信号的第一周期内的第一时间范围内的第一信号路径2进行检测。在方法步骤32中,对等离子体源信号的在等离子体源信号的第二周期中的第二时间范围内的第二信号路径6进行检测,该第二时间范围位于与第一时间范围相对应的点处。在方法步骤33中,如果第二信号路径6偏离第一信号路径2超过一距离,则生成识别信号5,其中,该距离具有最小时间差22和最小信号振幅差21。
[0110]可以将方法步骤33划分为多个方法子步骤来对方法步骤33进行说明。在方法子步骤34中,根据第一信号路径2确定阈值线3。将最小时间差22和最小信号振幅差21加到第一信号路径2。利用最小时间差距离23和最小信号振幅差距离20来例示这个步骤,如上所述。在方法子步骤35中,将第二信号路径6与阈值线3进行比较。在方法子步骤36中,在当第二信号路径6降到阈值线以下时的时候生成识别信号5。
[0111]在图3中,描述了用于确定阈值线3的可能的方法序列。在方法步骤41中,从第一信号路径2选择多个选择点P1、P2、P3、P4、P5和P6。这些点的时间间隔在当前情况下是等间距的。这并不是绝对必要的。不必选择第一信号路径2中的每个样本点。可以选择每十个或每一百个或每一千个样本点。在高精确度与识别信号的生成速度之间必须找到良好的平衡。在选择点?1-?~0 = 2、3、4、5-_)中的每个选择点处,确定阈值线3的阈值线点31-3~0 = 2、3、4、5…)。例如在FPGA中执行此确定。该确定必须特别快速地被执行。出于这个原因,选择的了一种计算方法,该计算方法尽可能简单、可靠和快速地在FPGA中得到结果。为此,在方法步骤42中,在时间方向上将最小时间差距离23加到点P2的时刻一次,并且在时间方向上从点P2的时刻减去最小时间差距离23—次。这导致了确定第三时间范围的两个新的时刻。在方法步骤42中借助于两条垂直的直线G1、G2对此进行阐述。在两个时刻处,确定了第一信号路径2的信号振幅的值。在方法步骤45中对此进行了阐述。第一信号路径2在当前示例中是所测量的电压的正半波。在此,旨在针对降到阈值线3以下的值来观察这个路径。出于这个原因,确定信号振幅的两个所确定的值中的较小值。在当前情况下,这就是信号路径2达到振幅点D2的值。在此,唯一重要的方面是振幅点D2的振幅。对于其它步骤不需要振幅点D2的时刻。在随后的方法步骤44中,从这个振幅中减去最小信号振幅差距离20ο现在计算阈值线3的第一被确定的阈值线点S2。其被计算为:
[0112]时刻(S2)=所选择的选择点P2的时刻,以及
[0113]振幅(S2)=振幅点D2的振幅减去最小信号振幅差距离20,
[0114]其中,以下适用于振幅点D2:
[0115]在从所选择的选择点P2的时刻减去最小时间差距离23延伸直到所选择的选择点P2的时刻加上最小时间差距离23为止的时间范围中的最小值或最大值。
[0116]图4示出了根据来自图3的方法对阈值线3的多个阈值线点S2-S5的确定。作为第一方法步骤45,结合来自图3的方法步骤41至44,以根据选择点P2来确定阈值线点S2。在方法步骤46至48中,依据相同的原理根据选择点P3至P5来确定阈值线点S3至S5。阈值线3可以插入在阈值线点S3至阈值线点S5之间,并且在适当的情况下,插入在前阈值线点与后阈值线点之间。
[0117]图5示出了具有电力发生器14和监测装置7的等离子体处理系统I,其具有电力发生器14的实施例和详细视图。电力发生器14具有将由网络供给的交流电压变换为直流电压的交流/直流变换器51 (AC/DC变换器)。
[0118]由网络供给的交流电压通常具有50Hz或60Hz的频率。其可以由网络供给为两相或多相,特别地为三相电源。对于高功率,可以提供(特别地以并联方式连接的)多个AC/DC变换器模块。AC/DC变换器51可以具有无源滤波器和有源功率因数校正构件(PFC构件),以使得由网络供给的交流电压尽可能少地被谐波干扰。
[0119]由网络供给的交流电压通常在从200V至500V有效电压的范围中。通常需要较高的电压和较高的频率,以点燃等离子体并对其进行维持。出于这个原因,在交流电压产生装置52中将直流电压变换为交流电压。交流电压产生装置52通常具有桥接电路。对于高功率,可以提供多个桥接电路并且特别地使其以并联方式运行。
[0120]电力发生器14可以是具有输出振荡电路53的MF发生器。以下描述了输出振荡电路53的可能的实施例。
[0121]通常,电力发生器14具有上级控制单元54。这可以是用于AC/DC变换器51和交流电压产生装置52的常见控制单元。控制单元54还可以具有一个或多个调整单元,例如用于调整输出电压、输出频率、输出电流或输出功率。还可以调整输入电流。可以为该调整提供一个或多个测量值记录器,其对旨在被调整的变量的实际值进行检测。此外,可以提供一个或多个用户界面,以便调节用于调整和/或用于监测和/或用于控制电力发生器14的期望值。
[0122]可以相对于电力发生器14在外部布置灭弧装置4,或者其可以是扩展的电力发生器14a的部件。然后,灭弧装置4可以特别地由控制单元54来控制。
[0123]可以相对于电力发生器14或电力发生器14a在外部布置电压测量装置8a、电压测量装置Sb,或者其可以是扩展的电力发生器14b的部件。可以相对于电力发生器14、电力发生器14a或电力发生器14b在外部布置监测装置7,或者其可以是电力发生器系统14c的部件。监测装置7则可以是控制单元54的部件。
[0? 24]图6不出了如可以在图1和图5中被提供为输出振荡电路53的输出振荡电路53a的第一实施例。输出振荡电路53a可以具有并联振荡电路60。并联振荡电路60可以具有电容器61和电感器62,其两者都并联连接到桥接电路的输出端。电感器62可以是变换器的部分。
[0125]另外的串联电容器63可以在并联振荡电路60与等离子体处理部之间串联连接。
[0126]图7示出了如可以在图1和图5中被提供为输出振荡电路53的输出振荡电路53b的第二实施例。输出振荡电
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