KR100610413B1 - Ｒｆ 플라즈마 시스템에서 아크를 검출하고 방지하기 위한디바이스 및 방법 - Google Patents

Ｒｆ 플라즈마 시스템에서 아크를 검출하고 방지하기 위한디바이스 및 방법 Download PDF

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Abstract

플라즈마(plasma) 처리 시스템에서 아크(arcing)를 검출하고 방지하기 위한 시스템 및 방법이 주어진다. 아크는 플라즈마에 연결된 회로(22)로부터 전기적 신호를 측정하고 분석함으로서 검출되고 특징지워진다. 특징화 이후에, 전기적 신호는 처리가 운행하는 동안 발생되는 아크 이벤트(arcing event)와 서로 상관될 수 있다. 아크 이벤트의 위치, 심각도, 및 회수에 대한 정보가 얻어질 수 있다. 시스템 및 방법은 아크의 원인을 더 잘 진단하고, 시스템 및 작업물에 손상을 일으킬 수 있는 원하지 않은 아크에 대해 개선된 보호를 제공한다.
플라즈마 시스템, 반도체 웨이퍼, 플라즈마 발생 회로, 처리 챔버, 변환기, 신경 네트워크.

Description

ＲＦ 플라즈마 시스템에서 아크를 검출하고 방지하기 위한 디바이스 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR DETECTING AND PREVENTING ARCING IN RF PLASMA SYSTEMS}
가출원이 아닌 본 출원은 그 내용이 여기서 참고로 포함되고 1997년 9월 17일 출원된 일련 No. 60/059,173에 대해 35 USC 119(e)하에서 우선권을 청구한다. 본 출원은 "기체 플라즈마 처리를 모니터하고 제어하는 시스템 및 방법 (System and Method for Monitoring and Controlling Gas Plasma Processes)", 일련 No. 60/059,151 및 "전기적 임피던스 정합 시스템 및 방법 (Electrical Impedance Matching System and Method)", 일련 No. 60/059,176에 관련된다. 두 출원은 모두 참고로 포함된다. 이 출원은 또한 ""기체 플라즈마 처리를 모니터하고 제어하는 시스템 및 방법(System and Method for Monitoring and Controlling Gas Plasma Processes)", 일련 No.PCT/US98/18498, attorney docket 2312-742-6 YA WO, 및 "전기적 임피던스 정합 시스템 및 방법(Electrical Impedance Matching System and Method)", 일련 No.PCT/US98/18497, attorney docket 2312-741-6 YA WO에 관련된다. 두 출원은 모두 이와 균일한 날짜에 출원되고 여기서 참고로 포함된다.
본 발명은 플라즈마(plasma) 발생 시스템에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼(wafer)와 같은 기판을 처리하는데 플라즈마를 사용하는 시스템에 적용될 수 있 다.
많은 전기적 디바이스나 고체 제작 처리에서, 플라즈마(plasma)는 반도체 웨이퍼와 같은 기판에 반응한다. 플라즈마 처리 시스템은 예를 들면, 유도성 및/또는 전기용량성 결합 소자에 의해 기체로 전달된 RF 전력으로 플라즈마를 초기화하고 지속하는데 무선 주파수(radio-frequency, RF) 전력을 사용한다. 예를 들면, 도 1a에 도시된 바와 같이, 전도성 루프나 나선형 코일(5)은 유도성 결합 소자로 동작할 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 전극 또는 전극쌍 (5E1, 5E2)은 전기용량성 결합 소자로 동작할 수 있다.
플라즈마를 발생하기 위해서는 몇가지 단계가 요구된다. 먼저, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 기체가 기체 입구(6)를 통해 처리 챔버(chamber)(1)에 공급된다. 출력 임피던스(impedance)(Rs)를 갖는 RF 전력원(3)은 RF 전력을 플라즈마 결합 소자 (예를 들면, 도 1a에서의 코일(5) 또는 도 1b에서의 전극 (5E1, 5E2))에 공급하고, 이는 처리 챔버의 특정 영역내에서 (플라즈마 영역 2) 기체를 플라즈마로 여기시킨다. 이어서, 플라즈마는 기판, 예를 들면 반도체 웨이퍼(40)를 처리하는데 사용된다. 많은 종래의 시스템은 RF 전력을 전기적 정합 네트워크를 통해 공급한다. Miller & Kamon에 부여된 미국 특허 No. 5,325,019는 플라즈마의 상태를 모니터 또는 억세스하기 위해 주파수에서의 정보를 사용하는 방법을 제시하였다. 또한, Turner (미국 특허 No. 5,576,629), Geshe & Vey (미국 특허 No. 5,025,135), 및 Patric (미국 특허 No. 5,474,648)을 참고한다.
플라즈마는 때로 도 3에 도시된 바와 같이 "비정상 글로 체제(abnormal glow regime)"라 공지된 전류-전압 특성의 일부분에서 지속된다. 이 체제에서는 높은 전자 및 이온의 밀도가 주어지고, 상당한 전기장이 또한 주어지므로, 플라즈마는 아크(arc)되기 쉽고, 이는 전형적으로 비정상 글로 체제에 인접한 전류-전압 특성 부분에서 일어난다. 아크는 전류 영역이 플라즈마로 흐르고, 일반적으로 상단한 부피에 걸쳐 확산되고, 또한 집중된 아크 전류를 포함하는 매우 국부화된 영역 (아크 영역(arcing region)이라 칭하여지는)으로 붕괴되는 상태이다. 아크가 일어난 동안 아크 영역에서 전자 및 이온에 의해 구해지는 높은 속도 및 높은 전력 방산 농도로 인해, 기판이나 시스템 성분의 표면은 이온이나 전자 주입, 표면의 스퍼터링(sputtering), 및/또는 국부화된 가열 (쪼개짐을 발생시킬 수 있는)로부터 변경 또는 손상될 수 있다.
비록 심각하지 않게 이따금씩 일어나 손상을 전혀 또는 거의 발생시키지 않는 아크가 플라즈마 처리 시스템의 정상적인 동작 동안 일어나지만, 매우 심각하거나 더 자주 일어나는 아크는 상당한 문제점이 될 수 있어, 처리되는 회로의 열악한 실행도나 실패도 일으킬 수 있다. 심각한 아크는 또한 처리 시스템의 하나 이상의 성분을 손상시킬 수 있으므로, 값비싼 성분이 대치되어야 한다. 더욱이, 처리 시스템은 손상된 성분을 대치하거나 아크 문제점을 정정하기 위해서는 중단되어야 한다. 시스템내의 성분이 즉각적인 대치를 요구하도록 손상되지 않더라도, 챔버의 표면, 전극, 또는 다른 성분에 흠집이 나면 시스템이나 기판을 오염시키는 입자가 발생될 수 있다. 부가하여, 정전 척(chuck)을 사용하는 시스템에서, 아크는 웨이퍼를 척에 고정시키는 전기장을 방해할 수 있고, 그에 의해 웨이퍼가 척으로부터 풀려지거나 분리된다.
비록 심각한 아크가 때때로 섬광으로 보여질 수 있더라도, 아크가 보일 만큼 심각하면, 시스템이나 기판은 이미 손상되었을 가능성이 있다. 더욱이, 심각하지 않거나 약간 심각한 아크 (아크가 더 심각해질 전조가 될 수 있는)는 검출하기 어렵다. 부가하여, 아크는 예를 들면, 플라즈마 처리 시스템내의 하나 이상의 성분 (또는 기판)에 축적되는 국부화된 불순물/오염물 또는 과도한 전력을 포함하여 다양한 이유로 발생될 수 있다. 또한, 일단 아크가 발생되면, 이어서 잠재적으로 더 심각한 아크가 생기기 쉽다.
아크를 예측하기 어려우므로, 종래 시스템은 때때로 아크를 일으킬 수 있는 조건을 방지하기 위해 비교적 낮거나 안전한 전력으로 운행된다. 그러나, 일부 처리는 보수적인 전력 레벨을 사용해 제외되거나 최적으로 운행되지 않는다. 부가하여, 안전한 동작 범위가 항상 결정될 수는 없고 아크가 다양한 이유로 일어날 수 있으므로, 보수적으로 RF 전력을 사용하는 실시가 항상 효율적인 것은 아니다. 안전한 동작 범위를 결정하는데 있어서의 어려움은 오염되어 정상적인 사용에서 벗어나 아크가 일어나기 더 쉬워지는 시스템 경향에 의해 악화된다.
글로 방전(glow discharge)내에서 아크를 검출하는 방법을 설명하는 처음 특허 중 하나는 Oppel (미국 특허 No. 4,193,070)이다. 거기서, 제어 시스템은 방전 전압과 전류를 모니터한다. 전압이 한계값 이하로 떨어지고 전류가 한계값 이상으 로 상승될 때, 아크가 일어난 것으로 말한다. 몇가지 다른 특허는 방전 전압 및/또는 전류, 그들의 변화 비율, 및/또는 전기 신호에서 이와 같은 랜덤한 변칙을 모니터하는 유사한 접근법을 따른다. Teschner (미국 특허 No. 5,192,894), Anderson (미국 특허 No. 5,241,152), Drummond (미국 특허 No. 5,427,669), 및 Maass (미국 특허 No. 5,611,899 (이후, " '899 특허"라 칭하여지는))를 참고한다. 특히, '899 특허는 또한 심각하게 정의된 조건을 감지한 이후에 아크를 방지하도록 AC 전력 공급이 조정되는 "심각한" 아크 방지의 방법을 제시한다. 큰 아크는 기판을 손상시키고 처리를 중지시키는 것으로 구성될 수 있다. 그러나, 아크를 감지하는 방법은 플라즈마 결합 소자의 전압과 그 변화 비율을 모니터하는 것에 제한된다.
신경 네트워크(neural network)는 많은 영역에서 예측 및 제어를 위해 사용된다. 에칭 처리의 끝점을 예측하기 위해 반도체 처리에서 신경 네트워크를 사용하는 것은 Maynard의 "인공 신경 네트워크로 RF 전력 시스템을 모니터하는 것에 의한 플라즈마 에칭 끝점(Plasma etching endpointing by monitoring RF power systems with an artificial neural network)", Electrochem. Soc. Proc., 95-4, p189-207, 1995 및 "인공 신경 네트워크로 무선-주파수 전력 시스템을 모니터하는 것에 의한 플라즈마 에칭 끝점(Plasma etching endpointing by monitoring radio-frequency power systems with an artificial neural network)", J. Electorchem. Soc., 143(6)에서 논의된다. 시스템 모니터는 수개의 전기적 성분, 특히 전송 전력, 반사 전력, 정합 네트워크에서의 캐패시터값, dc 바이어스 등을 관찰하고, 그 작용과 에칭 처리 끝점을 서로 상관시켜 끝점이 각각 일립소미터(ellipsometer) 및 사용자 입력을 통해 결정되고 프로그램되도록 조정된다. 기본적으로, 신경 네트워크는 예측가능성을 이루기 위해 수개의 측정가능한 변수의 상호 관계를 이벤트(event)의 발생과 서로 상관시키는 수단을 제시한다.
신경 네트워크의 한가지 사용법은 시스템의 특성화이다. 전기적 특징을 특성화하려는 시도를 제시하는 문헌은 다수이다: Logan, Mazza, & Davidse, "무선-주파수 스퍼터링 기체 방전의 전기적 특성화 (Electrical characterization of radio-frequency sputtering gas discharge)", J.Vac. Sci Technol., 6, p120 (1968); Godyak, "아르곤에서 평행-플레이트 RF 방전의 전기적 특성 (Electrical characteristics of parrallel-plate RF discharges in Argon)", IEEE Transactions on Plasma Sci., 19(4), p660 (1991); 및 Sobolewski, "기체에서 무선-주파수 방전의 전기적 특성화(Electrical characterization of radio-frequency discharges in the Gaseous...)", J. Vac. Sci. Technol., 10(6) (1992)를 참고한다. 다중변수 통계 분석을 사용한 에칭 처리의 실시간 제어를 위해서는 Fox & Kappuswamy (미국 특허 No. 5,479,340)을 참고한다.
종래 기술에서, 전형적인 모니터 및 제어 시스템은 전력 입력을 즉각적으로 중단하고, 일부 경우에서는 아크를 없애도록 아크 전극에 걸쳐 반대 부호의 전압을 방전시키는 스위치를 활성화시킴으로서 아크의 발생을 억제한다. 예를 들면, Teschner (미국 특허 No. 5,192,894), Anderson (미국 특허 No. 5,241,152), Sturmer & Teschner (미국 특허 No. 5,281,321), Drummond (미국 특허 No. 5,427,669), 및 Lantsman (미국 특허 No. 5,584,972)가 포함된다. 그러나, 많은 경우에서, 이들 특허는 이미 기판이나 처리 하드웨어에 손상을 입힌 아크에 대한 응답의 방법을 설명한다.
<발명의 요약>
본 발명의 목적은 아크(arc)를 검출하고, 특성화하고, 또한/또는 감소시킬 수 있어, 플라즈마(plasma) 처리를 실행하는 동안, 특히 고밀도 플라즈마를 사용하는 동안, 아크의 발생이 제어 또는 방지될 수 있게 하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
플라즈마 전기적 특징의 본래 비선형성으로 인해, 플라즈마에 연결된 단일-주파수 RF 전력원은 플라즈마를 발생하는데 사용되는 회로 및 플라즈마에서 조화파 신호(harmonic signal)(즉, RF 전력원의 기본 주파수의 배수 성분이나 조화파 성분)를 만든다. 본 발명에 따라, 아크가 일어나고 있지 않을 때, 기본파 및 조화파 이외의 주파수를 제공하는 신호는 전혀 또는 거의 없는 것으로 인식된다. 그러나, 아크 동안에는 기본파 및 조화파 주파수 이외의 주파수에서 신호가 만들어진다. 아크 신호는 통상적으로 광대역 특성을 갖고, 기본파와 최저 조화파 사이와 조화파들 사이에서 기본파 이하의 주파수 성분을 포함한다.
본 발명의 한 특성에 따라, 아크 신호는 측정되어 아크 이벤트(arcing event)의 발생 회수 및/또는 크기를 나타내는데 사용될 수 있다. 부가하여, 주파수의 함수로 아크 신호의 프로파일(profile)을 구성하는 기술은 아크를 발생시키는 소자, 시스템내에서 아크 작용의 위치, 아크의 심각성, 및/또는 아크 이벤트의 발 생 회수에 대한 정보를 제공할 수 있는 것으로 인식된다. 유사하게, 신경 네트워크(neural network)는 아크를 검출 또는 예측하고 아크를 발생시키는 소자를 식별하여 거의 실시간인 처리 제어를 제공하도록 조정될 수 있다.
심각한 아크 이벤트나 자주 일어나는 일련의 이벤트 이후에, RF 전력은 아크를 억제하기 위해 임시로 인터럽트될 수 있고, 소정의 시간량이 지난 후에 복구될 수 있다. 이어서, 사람 작동자나 전력이 인터럽트되었던 자동 중앙 제어기에게 경고가 주어진다. 자주 일어나지 않거나 덜 심각한 아크 이벤트에는 더 이상의 작용을 취할 필요가 없다. 더 자주 일어나거나 더 심각한 아크 이벤트에 대해서는 작동자나 중앙 제어기에게 시스템에 곧 서비스가 주어져야 한다는 경고가 주어진다. 더 자주 일어나거나 더 심각한 아크에 대해서도 작동자나 중앙 제어기에게 시스템에 바로 서비스가 주어질 필요가 있다는 경고가 주어진다. 시스템이나 기판에 즉각적인 손상 위험성이 있는 가장 자주 일어나거나 가장 심각한 아크에 대해서는 시스템이 자동적으로 중단된다.
본 발명은 플라즈마 처리 시스템에서 아크의 결정적인 영향에 대해 개선된 보호를 제공하고, 시스템을 손상시키기 이전에 아크의 검출 (또는 예측) 및 억제를 허용한다. 부가하여, 본 발명은 또한 아크 문제점에 대한 상세한 진단을 제공할 수 있다. 이러한 특징은 종래 시스템에서 이용가능하지 않고, 시스템이나 기판에 대한 손상을 감소시키는데 상당한 이점을 제공할 수 있다. 부가하여, 아크를 더 잘 제어함으로서, 시스템은 아크를 방지하기 위한 안전 범위내에서 시스템을 동작시키기 보다는 기판을 처리하는데 가정 적절한 범위에서 동작시킬 수 있다. 또한, 처리 시스템은 보수가 요구되는 때를 결정하고 가장 편리한 시간에 보수를 실행하도록 아크 정보가 사용될 수 있으므로 보다 효과적으로 동작될 수 있고, 그에 의해 처리가 운행되는 동안 보수를 위해 장비를 중단시킬 필요성을 제거/감소시키게 된다.
본 발명은 RF 플라즈마 소스의 동작 동안 아크의 존재를 모니터 및 검출하는데 2가지 접근법을 제공한다. 제1 접근법은 플라즈마에 연결된 다양한 전기적 성분으로부터 추출되는 전기 신호의 주파수 내용을 모니터한다. 기본적인 RF 구동 주파수 (전형적으로 13.56 MHz)에 부가하여, 본래 플라즈마의 비선형적 본성으로 인해 조화파 주파수에 신호가 존재한다. 더욱이, 플라즈마 시스템의 전기적 성분에서의 아크 발생은 신호에서 광대역 주파수 내용을 발생시킨다. 그래서, 주파수 정의역의 서브-대역 (특히, 조화파 주파수 사이의 주파수 공간)은 아크를 검출하고 그 강도를 평가하는데 사용될 수 있다. 제2 접근법은, 제1 접근법과 관련되어, RF 입력을 혼란시키는 주파수 내용의 응답을 관찰하는 것이다.
본 발명은 또한 RF 플라즈마 챔버(chamber)에서 아크의 발생을 예측 및 방지하는 신경 네트워크 근거의 방법을 제공한다. 신경 네트워크의 사용은 아크의 발생을 나타내는 다양한 매개변수, 전기적 매개변수, 에칭/피착 매개변수, 압력 등의 사이에서 그 관계를 알아내도록 시스템 (RF 플라즈마 전기적 시스템을 모니터하는데 사용되는 컴퓨터 시스템 및 디바이스)을 "트레이닝(training)"하는 것을 포함한다. 사실상, 아크의 크기와 회수 및 그 위치는 시스템 '트레이닝'의 레벨 또는 RF 시스템 특성화에 의존해 예측가능하다. 네트워크 성분의 작용 또는 상호관련된 경 향을 근거로, 아크가 검출되고 방지된다. 이 작용은 "마이크로아크(microarc)"로 인식될 수 있고, 일련의 작은 크기의 아크는 크거나 심각한 아크 (처리 성공을 위협하거나 웨이퍼에 심각한 손상을 줄 수 있는)의 발생으로 진행될 수 있다.
도 1a는 유도성 RF 플라즈마(plasma) 시스템의 예를 도시하는 도면.
도 1b는 전기용량성으로 구동되는 RF 플라즈마 시스템의 예를 도시하는 도면.
도 2는 RF 정합 네트워크의 예를 도시하는 도면.
도 3은 플라즈마의 전류 대 전압 곡선을 도시하는 도면.
도 4a는 낮은 또는 적절한 아크(arcing) 발생에 대해, 플라즈마에 연결된 회로의 노드에서의 전압 대 시간 그래프.
도 4b는 자주 일어나는 아크 발생에 대해, 플라즈마에 연결된 회로의 노드에서의 전압 대 시간 그래프.
도 5a는 정상적인 (비아크) 상태하에서 동작하는 플라즈마 시스템으로부터의 수신 신호의 주파수 스펙트럼 도면.
도 5b는 아크가 일어난 플라즈마 시스템으로부터의 수신 신호의 주파수 스펙트럼 도면.
도 5c는 아크가 일어나고 특정 주파수에서의 아크 신호가 다른 주파수에서의 신호 보다 더 큰 플라즈마 시스템으로부터의 전기적 신호의 주파수 스펙트럼 도면.
도 6a는 스펙트럼 성분의 진폭을 측정하기 위해 한 실시예에서 사용되는, 믹 서(mixer) 및 저역통과 필터를 포함하는, 하향 변환(downconvert) 및 필터링 회로의 한 실시예를 도시하는 도면.
도 6b는 스펙트럼 성분의 진폭을 측정하기 위해 또 다른 실시예에서 사용되는, 정류화 다이오드 및 저역통과 필터를 포함하는, 하향 변환 및 필터링 회로의 또 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 7a는 RF 플라즈마 시스템에서 아크를 검출/예측하도록 트레이닝(training)된 신경 네트워크(neural network)를 도시하는 도면.
도 7b는 RF 플라즈마 시스템에서 사용되도록 아크 정보를 수집하는데 사용되는 과정의 흐름도.
도 8a는 정전적으로 차폐된 RF(electrostatically shielded RF, ESRF) 시스템의 예를 도시하는 도면.
도 8b는 플라즈마 제어기의 예를 도시하는 블록도.
도 8c는 변환기(convertor)의 제1 실시예를 도시하는 블록도.
도 8d는 변환기의 제2 실시예를 도시하는 블록도.
도 8e는 신호 분할 유닛의 한 실시예를 도시하는 블록도.
도 8f는 A/D 변환 유닛의 한 실시예를 도시하는 블록도.
도 9a는 RF 플라즈마 시스템에서 아크 신호를 분석하는데 사용되는 과정의 흐름도.
도 9b는 RF 플라즈마 시스템에서 아크 이벤트(arcing event)를 분석하는데 사용되는 과정의 흐름도.
도 9c는 RF 플라즈마 시스템에서 아크의 심각도, 원인, 및/또는 영역을 결정하는데 사용되는 과정의 흐름도.
도 10은 플라즈마 제어기 또는 중앙 제어기로 사용되는 컴퓨터 시스템의 예를 도시하는 도면.
이제는 같은 참고 번호가 도면을 통해 동일하거나 대응하는 부분을 나타내는 도면을 참고로, 도 1a 및 도 1b는 RF-발생 플라즈마(plasma) 처리를 실행하는 처리 챔버(chamber)의 예를 도시한다. RF 전력은 도 1a에서와 같이 유도성으로, 또는 도 1b에서와 같이 전기용량성으로 처리 챔버에 연결될 수 있다. 기체 (염소나 산소와 같은)는 기체 입구(6)를 통해 처리 챔버(1)로 주입된다. 출력 임피던스 Rs를 갖는 RF 소스(3)는 도 1a에서와 같이 코일(5)이 되거나 도 1b에서와 같이 전극 (5E1, 5E2)이 될 수 있는 플라즈마 결합 소자에 전력을 공급한다. (전력을 공급하는 추가 플라즈마 결합 소가는 또한 바이어스 차폐 (bias shield) 및 정전 척(electrostatic chuck)을 포함할 수 있다.) RF 전력은 초기에 챔버의 영역(2)에서 플라즈마를 형성하고, 플라즈마는 웨이퍼(4)와 같은 작업물과 반응한다. 비록 본 발명은 RF 발생 플라즈마를 참고로 설명되지만, 본 발명의 다양한 특성은 또한 RF 이외의 주파수에서 동작하는 전력원을 갖는 시스템에 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, RF 소스에서 플라즈마 결합 소자로의 전력 전달을 제공하기 위해, 임피던스 정합 네트워크(20)가 사용된다. 이 회로는 이 임피던스 (플라즈마의 상태에 의존하는)가 RF 소스(3)의 출력 임피던스와 더 가깝게 정합되도록 플라즈마 결합 소자 (예를 들면, 도 1a의 코일(5))의 입력 임피던스를 변환한다. 전기적 프로브(probe) 또는 감지 소자를 플라즈마 발생 회로(22)의 적어도 한 노드에 연결시킴으로서, 플라즈마 상태에 대한 정보가 전기적 신호로부터 구해져 이 노드에서 주어질 수 있다. 연결은 플라즈마 결합 소자 (노드 N4), 정합 네트워크의 노드 (노드 N2, N3, 또는 N4), 정합 네트워크에 연결된 케이블 (노드 N1 또는 N2), 및 RF 소스 (노드 N1) 중 임의의 것 또는 그들의 조합으로 이루어진다. 다른 방법으로, 전기적 신호는 플라즈마에 연결되지만 전력을 플라즈마에 공급하지 않는 또 다른 신호 감지 소자에 의해 수신될 수 있다. 예를 들면, 유도성 루프나 코일 (예를 들면, 루프 안테나) 또는 전기용량성 프로브 (예를 들면, 와이어(wire)나 다이폴(dipole) 안테나)가 신호 감지 소자로 사용될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서 설명되는 바와 같이, 수신된 신호는 전형적으로 RF 소스의 기본 주파수 fF에서 뿐만 아니라 플라즈마의 비선형성에 의해 발생되는 수개의 큰 조화파 성분 f2, f3, f4, f5, f6에서도 큰 성분을 포함한다. 아크(arcing)가 일어나지 않을 때는 도 5a에 도시된 바와 같이 통상적으로 다른 중요한 성분이 없다. 그러나, 아크 파형의 형상이 일반적으로 RF 소스에 의해 만들어지는 파형의 형상과 관련되지 않으므로, 아크 신호는 통상적으로 RF 소스의 기본파 및 조화파에 관련되지 않은 주파수내의 성분을 포함한다. 일부 경우, 아크 신호는 광대역 특성을 갖고, 도 5b에 설명된 바와 같이, 넓은 범위의 주파수에 걸쳐 주어진다. 특별히, 도 5c에 설명된 바와 같이, 특정한 관심 대역 B1내에서, 수신 신호의 성분은 아크가 일어날 때 하나 이상의 서브-대역(SB1, SB2)에서 나타난다. 아크 신호 중에서 특정한 주파수 성분의 크기는 도 5c에 도시된 바와 같이, 그 주파수에 의존할 수 있다.
본 발명의 특성에 따라, 기본파 및 조화파 이외의 수신 신호의 성분은 아크를 검출하기 위해 측정된다. 기본파와 최저 조화파 사이 및 조화파들 사이에서 기본파 이후의 주파수 스펙트럼 부분은 도 8a 및 도 8b에 도시된 플라즈마 제어기(77)에 의해 관찰된다. 주어진 바람직한 실시예에서, 플라즈마 제어기(77)는 수신 신호를 구하고 수신 신호를 디지털 형태로 변환하는 변환기(77A)를 포함한다. 주파수 스펙트럼 중 소정의 부분내의 주파수에서 수신 신호 성분의 진폭이 소정의 제1 한계값 보다 크면, 플라즈마 제어기는 사람 작동자나 도 8a에 도시된 중앙 제어기(78)에게 아크 이벤트가 검출되었다는 표시를 제공한다. 소정의 수신 신호 성분의 진폭이 더 높은 제2 한계값 보다 크면, 플라즈마 제어기는 처리를 중단할 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 부가하여, 플라즈마 제어기는 변환기로부터 진폭 신호를 수신하는 중앙 처리 유닛(77B) 뿐만 아니라 전력 제어기(77D)를 포함하여, RF 전력원을 제어할 수 있다. 수신 신호 성분의 진폭이 상술된 제2 한계값과 같은 소정의 값을 넘으면, 중앙 처리 유닛(77B)은 하나 이상의 RF 전력원으로부터 제공되는 전력을 줄이거나 하나 이상의 RF 전력원을 중단시키도록 전력 제어기(77C)에 명령할 수 있다.
도 8b는 본 발명에 따른 플라즈마 제어기의 모범적인 실시예를 설명한다. 플라즈마 제어기(77)는 변환기(77A), 중앙 처리 유닛(77B), 및 전력 제어기(77C)를 포함한다. 수신된 신호는 수신 신호 입력 포트(7702)를 통해 변환기(77A)로 전달된다. 변환기(77A)는 다양한 수신 신호 성분을 처리하고, 결과의 처리 신호를 디지털 포트(7780)를 통해 중앙 처리 유닛(77B)에 전달한다. 중앙 처리 유닛(77B)은 또 다른 디지털 포트(7790)를 통해 전력 제어기(77C)에 명령을 전달한다. 전력 제어기(77C)는 전력 제어기 출력 포트(7704)에서 RF 전력원을 제어하기 위한 신호를 제공한다. 중앙 처리 유닛(77B)은 RF 전력원을 켜거나, RF 전력원을 끄고, 또는 RF 전력원에 의해 제공되는 전력량을 변화시키도록 전력 제어기(77C)에 명령할 수 있다. 도 8c에 도시된 바람직한 실시예에서, 변환기(77A)는 수신 신호 입력 포트(7702)에서 수신된 아날로그 신호를 디지털 형태로 변환하는 아날로그-대-디지털 (A/D) 변환기(77A1)만을 포함한다. 아크를 예측/검출하는데 요구되는 정확한 비트수는 처리에 특정된 것으로, A/D 변환기(77A1)의 선택에 영향을 줄 수 있다. 부가하여, 샘플링 비율은 A/D 변환기(77A1)에 대해 최대로 허용가능한 셋업 시간을 나타낸다. 변환된 신호 (디지털 형태로)는 중앙 처리 유닛(77B)에 출력된다. 또한, A/D 변환기(77A1)와 중앙 처리 유닛(77B)의 조합은 각 서브대역에서의 에너지를 결정하도록 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 사용해 변환 신호를 처리한다. 서브대역에서 에너지를 결정하는 방법은 여기서 참고로 포함되고 Computer Science Press, Rockville, Maryland에 의해 출판된 David L. Nicholson 의 Spread Spectrum Signal Design에서 공지되어 있다.
도 8d는 본 발명에 따른 변환기(77A)의 다른 실시예를 설명한다. 변환기(77A)는 수신 신호 입력 포트(7702)를 통해 수신 신호를 구하고, 수신 신호를 신호 분할 유닛(77A2)에서 분리하고, 또한 분리된 신호를 A/D 변환 유닛(77A3)에서 변환시킨다.
도 8e는 신호 분할 유닛(77A2)의 실시예를 도시한다. 신호는 스플리터 (splitter)(7745)에 전달되어 채널 CH1 내지 CHn으로 제공되는 다수의 분리 신호로 분리된다. 본 예에서, 분리 신호는 다수의 하향 변환기(downconverter) DCR1 내지 DCRn으로 전달되고, 이들은 채널 7761 내지 776n을 포함하는 처리 신호 포트(7760)에서 하향 변환된 (즉, DC) 신호를 제공하기 위해 분리 신호를 하향 변환시킨다. 하향 변환기 DCR1 내지 DCRn은 각각 주파수 스펙트럼의 다른 부분 (즉, 다른 서브-대역)을 하향 변환시킨다. 비록 도 8e가 3개의 신호 처리 유닛 채널만을 도시하지만, 3개 이상의 주파수 서브 대역에 대응하는 3개 이상의 채널이 포함될 수 있음이 명백하다.
도 8f는 본 발명에 따른 A/D 변환 유닛(77A3)의 예를 설명한다. 본 예에서, 처리된 (예를 들면, 하향 변환된) 신호는 채널 7761 내지 776n을 포함하는 처리 신호 포트(7760)를 통해 수신된다. 하향 변환된 신호는 채널 7781 내지 778n을 포함하는 디지털 포트(7780)를 통해 디지털 형태로 측정 결과를 제공하는 다수의 아날 로그/디지털 변환기 A/D1 내지 A/Dn에 의해 측정된다. 비록 도 8f가 A/D 변환 유닛(77A3)의 4개 채널만을 도시하지만, 임의의 수의 A/D 변환기에 대응하여 임의의 수의 채널이 포함될 수 있음이 명백하다.
도 6a는 하향 변환기 회로가 사용될 때 하향 변환기 회로의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 하향 변환기는 본 발명에 따라 주파수 스펙트럼 중 일부분을 측정하는데 사용될 수 있다. 플라즈마에 연결된 회로로부터 수신된 신호는 예를 들면, 국부 발진기 소스(65), 믹서(mixer)(M1), 및 레지스터(R6A)와 캐패시터(C6A)로 구성된 저역통과 필터를 포함하는 헤테로다인 회로(heterodyne circuit)를 사용한 하향 변환기에 의해 DC 신호로 하향 변환된다. 입력 신호(Vi)는 믹서의 무선 주파수 (radio frequency, RF) 단자로 전달되고, 국부 발진기(local oscillator, LO) 신호는 믹서의 LO 단자로 전달된다. 믹서의 중간 주파수(intermediate frequency, IF) 단자로부터의 신호는 상술된 저역통과 필터(R6A 및 C6A를 포함하는)로 전달되어 출력 전압(Vo)을 만든다. 하향 변환되고 필터 처리된 결과 신호는 고려되는 주파수 대역 중 특정한 주파수 서브-대역내의 수신 신호 성분의 진폭을 나타낸다. 도 6a의 회로는 플라즈마 제어기에 포함된 변환기의 한 채널로 동작할 수 있다. 부가하여, 스펙트럼의 다양한 주파수 성분은 변환기내의 다수의 하향 변환 채널을 사용해 하향 변환 및 필터 처리되고, 각 채널은 다른 국부 발진기 주파수를 갖는다. 하향 변환되고 필터 처리되어 변환기에 의해 제공되는 신호는 A/D 변환 유닛으로 전달되 고, 이는 플라즈마 시스템에서 아크를 검출하고 특성화하기 위해 하향 변환되고 필터 처리된 신호 각각을 측정하여 이것이 하나 이상의 소정의 한계값 이상인가 여부를 결정한다.
다른 방법으로, 수신 신호는 필터를 갖춘 간단한 정류화 회로를 사용해 하향 변환될 수 있다. 이러한 회로의 예는 도 6b에 도시되고, 이는 다이오드 Di 및 저역통과 필터 (레지스터 R6B 및 캐패시터 C6B를 포함하는)를 포함한다. 도 6b의 정류화 회로가 사용되면, 주파수 스펙트럼의 원하는 부분은 정류화 회로의 입력(Vi) 이전에 대역통과 필터를 사용해 선택되어야 한다. 도 6b의 회로는 플라즈마 제어기의 변환기내에 포함될 수 있다.
도 8a는 본 발명이 적용될 수 있는 처리 시스템의 예를 설명한다. 본 예에서, 시스템내의 3가지 플라즈마 결합 소자로는 웨이퍼(6)를 유지하기 위한 유도성 코일(5A), 전기용량성 바이어스 차폐(bias shield)(5B), 및 척(chuck)(5C) (예를 들면, 정전 척)이 있다. 비록 척의 한가지 목적이 웨이퍼를 유지하는 것이지만, 이는 또한 RF 전력을 플라즈마에 전달하는데 사용될 수 있다. 각 플라즈마 결합 소자는 각각이 전달된 전력의 진폭과 주파수로 각기 제어가능한 RF 소스 (3A, 3B, 또는 3C)로부터 전력을 수신할 수 있다. 이온 에너지 변조(ion energy modulation, IEM)를 사용하는 시스템에서, 척에 전달된 전력의 주파수는 다른 플라즈마 결합 소자 (예를 들면, 13.56 MHz)에 전달된 전력의 주파수 보다 훨씬 더 낮다 (예를 들면, 500 kHz). 도 8a의 시스템은 한 예로 제공되고, 본 발명의 다양한 특성은 또한 아크가 문제인 다른 시스템에서도 유리하게 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 본 발명은 또한 하나의 플라즈마 결합 소자만을 포함하는 시스템이나 스퍼터링 소스를 포함하는 시스템에서도 사용될 수 있다.
플라즈마 제어기(77)는 도 10에 도시된 컴퓨터 시스템이 될 수 있다. 컴퓨터 시스템(1100)은 중앙 처리 유닛 (CPU)(1106) (예를 들면, Intel Pentium, Intel Pentium II, Dec Alpha, IBM/Motorola??? PC), 메모리(1108) (예를 들면, DRAM, ROM, EPROM, EEPROM, SRAM, 및 플래쉬 RAM (Flash RAM)), 및 다른 선택적인 특수 목적의 논리 디바이스 (예를 들면, ASIC) 또는 구성가능한 논리 디바이스 (예를 들면, GAL 및 재프로그램가능한 FPGA)를 포함하는 마더보드 (motherboard)(1104)를 수납하는 하우징 (housing)(1102)을 갖는다. 부가하여, 본 발명에 따라, 컴퓨터 시스템은 다양한 정합 네트워크 (80A-80C) (도 8a)로부터 신호를 수신하는 아날로그-대-디지털 (A/D) 입력(1126)을 포함한다. 컴퓨터는 또한 중앙 제어기(78) (도 8a)와 통신하는 통신 포트(1128)를 포함한다. 컴퓨터(1100)는 또한 다수의 입력 디바이스 (예를 들면, 키보드(1122) 및 마우스(1124))와, 모니터(1120)를 제어하는 디스플레이 카드(1110)를 포함한다. 부가하여, 컴퓨터 시스템(1100)은 플로피 디스크 드라이브(1114); 다른 제거가능한 매체 디바이스 (예를 들면, 컴팩트 디스크(1119), 테이프, 및 제거가능한 자기-광학 매체 (도시되지 않은)); 및 하드 디스크(1112) 또는 적절한 디바이스 버스 (예를 들면, SCSI 버스나 증진된 IDE 버스)를 사용해 연결되는 다른 고정된 고밀도 매체 디바이스를 포함한다. 비록 컴팩트 디스크(1119)가 CD 캐디(caddy)로 도시되지만, 컴팩트 디스크(1119)는 캐디를 요구하지 않는 CD-ROM 드라이브에 직접 삽입될 수 있다. 또한, 고밀도 매체 드라이브와 같이 디바이스 버스나 또 다른 디바이스 버스에 연결될 때, 컴퓨터(1100)는 부가적으로 컴팩트 디스크 판독기(1118), 컴팩트 디스크 판독기/기록기 유닛 (도시되지 않은), 또는 컴팩트 디스크 주크박스(jukebox) (도시되지 않은)를 포함할 수 있다. 부가하여, 프린터 (도시되지 않은)는 트레이닝 또는 제작 운행에 걸친 아크 작용 및 RF 전력 레벨을 기록하는 것과 같이, 플라즈마 제어기의 동작에 관련된 주요 정보의 인쇄 복사본을 제공할 수 있다.
컴퓨터 시스템은 또한 적어도 하나의 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독가능 매체의 예는 컴팩트 디스크(1119), 하드 디스크(1112), 플로피 디스크, 테이프, 자기-광학 디스크, PROM (EPROM, EEPROM, 플래쉬 EPROM), DRAM, SRAM 등이다.
컴퓨터 판독가능 매체 중 하나 또는 그들의 조합에 저장되어, 본 발명은 컴퓨터(1100)의 하드웨어를 모두 제어하고, 컴퓨터(1100)가 사용자 및 제어 시스템과 상호작용할 수 있게 하는 소프트웨어를 포함한다. 이러한 소프트웨어는 디바이스 구동기, 운영 체계, 및 개발 도구 및 (그래픽) 시스템 모니터와 같은 사용자 응용을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 또한 본 발명에 따라 컴퓨터 프로그램을 포함하여, 스펙트럼 프로파일(spectral profiling), 신경 네트워크 제어, 퍼지 제어(fuzzy control), 또는 다른 비선형 제어 방법에 따라 플라즈마 제어기를 동작시킨다.
플라즈마 제어기는 원격 컴퓨터로 동작할 수 있고, 동작자가 중앙 처리기(78) (도 8a)가 될 수 있는 호스트 컴퓨터에 "로그 온 (log on)"하도록 허용할 수 있어, 이 특정한 처리 뿐만 아니라 제작선내의 다른 처리도 제어할 수 있다. 도 10에서와 같은 호스트 컴퓨터는 또한 처리를 실행하는 동안 선택하도록 작동자에게 허용된 가능한 선택사항을 제한할 수 있으므로, 잘 훈련된 작동자가 없더라도 작동자 에러의 위험성을 감소시킨다. 유사하게, 다른 방법의 실시예에서, 플라즈마 제어기는 의뢰인-서버(client-server) 프로그램과 같은 GUI를 통해, 또는 WWW 인터페이스를 사용해 (CGI 스크립(script), ActiveX 성분, 및 자바스크립(Javascript)을 포함하는) 제어된다.
종래 기술에 숙련된 자에게 명백한 바와 같이, 본 발명은 본 명세서의 지시에 따라 프로그램된 종래의 범용 디지털 컴퓨터 또는 마이크로프로세서를 사용해 종래와 같이 실시될 수 있다. 적절한 소프트웨어 코드화는 소프트웨어 기술에 숙련된 자에게 명백한 바와 같이, 본 설명의 지시를 근거로 준비될 수 있다. 본 발명은 또한 종래 기술에 숙련된 자에게 용이하게 명백해지는 바와 같이, 특수 응용 집적 회로를 준비함으로서, 또는 종래 성분 회로의 적절한 네트워크를 상호연결시킴으로서 실시될 수 있다. 더욱이, 도 8a의 플라즈마 제어기(77) 및 중앙 처리기(78)는 단일 제어기내에 포함되어, 플라즈마 제어기(77) 및 중앙 제어기(78)의 기능을 모두 실행할 수 있음이 명백하다. 단일 제어기는 도 10의 시스템과 유사한 컴퓨터 시스템이 될 수 있고, 그 안에서는 제1 소프트웨어 방법의 지시하에서 플라즈마 제어기의 기능이 실행되고, 제2 소프트웨어 방법의 지시하에서 중앙 제어기의 기능이 실행된다.
도 5c에서 설명되는 바와 같이, 제1 서브-대역(SB1)에서 아크 신호의 제1 성분의 진폭은 제2 서브-대역(SB2)에서 제2 성분의 진폭과 상당히 다를 수 있다. 본 발명의 유리한 특성 중 하나에 따라, 아크 신호의 다른 주파수 성분의 진폭을 분석함으로서, 플라즈마 제어기는 처리를 중단하는가 여부 및/또는 작동자나 중앙 제어기(78) (도 8a)에 경고를 제공하는가 여부에 대해 결정할 수 있다. 특별히, 플라즈마 제어기(77)는 그를 비선형 신경 네트워크로 실시함으로서 실제 처리하는 동안 수집된 데이터를 사용해 트레이닝될 수 있다. 이와 같은 신경 네트워크는 플라즈마의 비선형 특성에 응답하고 잡음 및 불완전한 데이터를 사용해 아크를 적절하게 검출/방지하기에 아주 적절하다. 또한, 본 발명의 유리한 "스펙트럼 프로파일 (spectral profiling)" 특징에 따라, 처리하는 동안 발생되는 다른 아크 신호 주파수 성분의 진폭을 공지된 스펙트럼 프로파일의 데이터베이스 내에 있는 진폭 데이터의 세트에 비교함으로서, 플라즈마 제어기가 아크를 검출/방지할 수 있는 것으로 인식된다. 또한, 이들 중 한 방법을 사용해, 플라즈마 제어기는 예를 들면, 심각도, 위치, 아크 발생, 및/또는 처리가 진행되는 경우 더 심각한 아크가 일어날 가능성이 있도록 하는 조건인가 여부를 결정할 수 있다.
도 5c의 예에서, 고려되는 대역 B1은 기본 주파수 fF와 제2 조화파 주파수 f2를 포함한다. 다른 방법으로, 더 좁거나 더 넓은 대역이 사용될 수 있다. 한 실시예에 따라, 관심 대역은 조화파를 포함하지 않는 제2 조화파 f2와 제2 조화파 f3 사이에 완전히 놓일 수 있다. 다른 예에 따라, 관심 대역은 DC에서 기본 주파수를 포함하는 제6 조화파 f6까지의 범위 뿐만 아니라 대역의 상단 주파수 아래의 모든 조화파까지의 범위가 될 수 있다. 더욱이, 관심 대역은 수개의 조화파를 포함할 수 있지만, 시스템은 이들 조화파를 포함하는 영역과 그 주위 영역을 무시할 수 있다.
본 발명의 신경 네트워크 특성에 따라, 도 7a는 플라즈마 제어기(77)의 일부로 사용되는 신경 네트워크의 구조를 도시한다. 신경 네트워크는 중앙 처리 유닛(77B)을 사용해 소프트웨어나 하드웨어로 실시될 수 있다. 본 발명의 트레이닝 위상에서, 신경 네트워크는 입력층에서 일련의 입력을 수신하고, 초기 가중치(weighting)에 따라 (예를 들면, 랜덤하거나 균일한) 이들을 가중화한다. 입력값은 일반적인 처리 동안 모아져 트레이닝을 위해 저장된다. 도시된 바와 같이, 전위 입력은 각 서브대역에 대한 에너지, 주파수, RF 소스의 위상과 에너지, 플라즈마의 압력, 클리닝(cleaning) 이후의 시간, 및 최종 n 아크 이후의 시간을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 최종 클리닝 이후의 시간은 신경 네트워크가 정적 맵핑(mapping)을 갖기 보다는 시간에 걸쳐 아크 상태의 변화를 추적하도록 허용한다. 최종 n 아크 이후의 시간은 실제로 지정된 클럭 간격으로 업데이트되는 일련의 n개 값이다. 이들 입력 측정치 각각은 주기적으로 취해져 트레이닝 확인 데이터로 저장된다. 또한, 측정치가 취해졌던 때의 시스템 상태가 저장된다. 측정된 입력 및 공지된 출력을 사용해, 시스템은 종래 기술에 숙련된 자에게 명백한 바와 같이, 다수의 신경 네트워크 트레이닝 알고리즘을 사용해 트레이닝될 수 있 다. 시스템이 확인 데이터로 테스트될 때 원하는 결과를 정확하게 출력하도록 (지정된 에러내에서) 시스템의 초기 가중치를 업데이트하기에 충분한 수의 트레이닝 싸이클이 실행된다. 관계없는 입력은 출력을 참고로 각 입력에 대한 민감성 분석을 실행함으로서 제거될 수 있다. 입력의 수를 줄임으로서, 미래의 재트레이닝이 가속될 수 있어 전체적인 실행도가 증가된다. 신경 네트워크는 아크 이전에 RF 전력 입력을 감소시킴으로서 에러를 예측/검출하고, 또한 이들을 방지하는데도 사용될 수 있다. 유사하게, 신경 네트워크는 시스템이 더 이상 정상적으로 작용할 수 없는 것으로 플라즈마 제어기(77)가 검출할 때 중앙 제어기(78)에게 이를 알리는데 사용될 수 있다.
본 발명의 "스펙트럼 프로파일" 특성에 따라, 심각도, 위치, 및/또는 아크 발생에 대한 정보는 작동자나 중앙 제어기에 경고를 제공하는가 여부 및/또는 처리를 종료하는가 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 처리는: (1) 아크가 심각한 상태, (2) 손상되기 쉬운 성분 근처의 위치에서 아크가 발생되는 (발생되기 쉬운) 상태, 또는 (3) 더 심각한 아크가 발생되기 쉬운 상태이면, 종료될 수 있다. 부가하여, 또는 다른 방법으로, 신경 네트워크나 "스펙트럼 프로파일"로부터의 정보는 아크 또는 심각한 아크가 가능한 상태에 시스템이 얼마나 가까운가를 나타낸다. 예를 들어, 현재 처리 운행이 손상 아크 이벤트 없이 완료될 수 있지만, 다음 처리 운행에서 손상 아크 이벤트가 일어날 가능성이 있는 것으로 정보가 나타내면, 현재와 다음 처리 운행 사이에서 수정이 실행될 수 있다. 그 결과로, 다음 처리 운행의 손상 및/또는 인터럽트가 방지될 수 있다.
스펙트럼 프로파일을 사용할 때, 주파수 성분의 진폭은 데이터베이스내의 진폭 데이터와 직접 비교되거나, 다른 방법으로 하나 이상의 플라즈마 결합 소자에 공급된 RF 전력의 진폭을 약간 변화 또는 "디서(dither)"시키면서 비교될 수 있다. 초기 RF 전력 진폭으로부터 기인한 수신 신호는 다른 (즉, 디서된) RF 전력 진폭으로부터 기인한 "디서 응답 신호"와 다르다. 전력을 한 소자로 디서시키고 예를 들면, 또 다른 소자의 디서 응답 신호를 관찰함으로서, 시스템에서의 아크가 더 잘 특성화될 수 있다. 예를 들면, 약한 아크 상태하에서, 한 플라즈마 결합 소자 E1에 공급되는 전력을 1% 만큼 증가시키는 것은 제2 플라즈마 결합 소자 E2로부터의 아크 신호 성분의 진폭을 1% 만큼 증가시킬 수 있다. 더 심각한 아크 상태하에서는 E1에 공급된 전력을 1% 만큼 증가시키는 것이 E2로부터의 상기 성분의 진폭을 2% 만큼 증가시킬 수 있다.
제1 소자에 공급된 RF 전력의 진폭을 디서시키고 제2 소자의 디서된 응답 신호를 관찰하는 것에 부가하여, 한 소자에 공급된 전력의 진폭을 디서시키고 같은 소자로부터 디서된 응답 신호 성분을 측정함으로서 유사한 효과가 나타날 수 있다. 더욱이, RF 전력 진폭을 디서시키는 효과는 아크의 심각성 뿐만 아니라 어느 플라즈마 결합 소자가 아크를 발생시키는가, 또한 아크가 발생되는 영역 (즉, 아크 영역)에 의존할 수 있다. 특정한 디서 응답 신호 프로파일은 특정 아크 심각도, 특정 아크 발생, 및/또는 특정 아크 영역에 대응한다. 결과적으로, 검출된 (즉, 측정된) 디서 응답 프로파일을 저장된 디서 응답 프로파일에 정합시킴으로서, 검출된 아크 심각도, 검출된 아크 발생, 및/또는 검출된 아크 영역이 결정될 수 있다.
전형적인 아크 상태의 데이터베이스는 처리하는 동안 발생되고 컴파일된다. 이 데이터베이스를 발생하는 과정의 한가지 예는 도 7b에 도시된 흐름도에 의해 설명된다. 주어진 시스템은 그 시스템에 대한 데이터베이스를 만들기 위해 다양한 동작 조건하에서 테스트된다. 시스템은 새롭게 설계된 시스템이 될 수 있고, 데이터는 데이터베이스 및 제어 소프트웨어가 그 장비의 제작시 실시될 수 있도록 장비 제작 직전에 구해질 수 있다. 다른 방법으로, 현존하는 장비에 대해서는 데이터 베이스가 특정한 종류/모델의 장비에 대해 구해지므로, 데이터 및 제어 소프트웨어가 갱신을 근거로 제공되거나 새롭게 제작된 그 종류나 모델의 장비에 포함될 수 있다. 도 7b에서 설명되는 예에서는 3개의 분리된 플라즈마 결합 소자를 갖는 시스템이 특성화된다 (즉, 처리 운행 동안 추후 사용될 수 있는 "맵(map)"을 제공하는 데이터베이스가 형성된다). 이 테스트에 대해 변화되는 매개변수는 3개의 플라즈마 결합 소자에 공급되는 각 RF 전력량이다. 본 예에서의 과정은 3개의 전력 레벨만을 변화시키지만, 테스트 과정은 다른 매개변수를 변화시킬 수 있다. 이들 매개변수는 플라즈마 결합 소자에 공급되는 RF 전력 신호의 각 주파수 및 위상을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 부가하여, 데이터베이스내의 데이터는 시스템 성분의 오염 및/또는 변형으로 기인한 아크 발생 (회수 및/또는 심각도)에 대한 정보를 제공하기 위해 수정이 실행되었던 최종 시간 이후의 싸이클 또는 처리 운행 회수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 7b의 데이터베이스 발생 과정에 따라, 각 플라즈마 결합 소자에 공급된 RF 전력의 진폭, 주파수, 및 위상은 시스템을 특성화하기 위해 전체적인 유용 동작 범위에 걸쳐 조직적으로 변화된다. 플라즈마에 결합된 회로로부터 수신된 신호는 측정되고, 테스트되는 전력 상태의 각 세트에 대해 아크 신호 (즉, 기본파 및 조화파 이외의 성분)의 주파수 스펙트럼을 특성화하는 진폭 데이터가 "스펙트럼 프로파일"로 데이터베이스에 기록된다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 단계(700)는 RF 전력 이외의 시스템 매개변수 (예를 들면, 기체 혼합 및 압력)를 원하는 값으로 초기화한다. 단계(701)는 모든 RF 전력 레벨을 0으로 초기화한다. 단계(702)는 P3를 소정의 양 (즉, P3에 대해 1 전력 단계) 만큼 증가시킨다. 이어서, P2는 단계(703)에서 1 증가 또는 전력 단계 만큼 증가된다. 단계(704)에서는 P1이 1 전력 단계 만큼 증가된다. 단계(705)에서는 현재 전력 레벨에 대응하는 스펙트럼 프로파일 (하나 이상의 주파수 성분의 진폭을 포함하는)이 측정되어 저장된다. 부가하여, 단계(705)는 현재 전력 레벨을 저장한다. 단계(706)에서, 플라즈마에 연결된 회로로부터 수신된 신호 성분의 진폭은 아크가 발생되는가 여부 (즉, 하나 이상의 진폭이 소정의 한계값을 넘는 경우)를 검출하기 위해 측정된다. 아크가 검출되었으면, 과정의 흐름은 단계(707)로 계속되어 아크의 심각도 및/또는 빈도를 겸출한다. 아크의 심각도는 단계(706)에서 측정된 상기 진폭을 고려함으로서, 또는 일부 경우에서 매우 심각한 아크를 검출하기에 충분히 민감한 추가 장치, 예를 들면 광학적 센서를 사용함으로서 결정될 수 있다. 아크가 검출되지 않았으면, 단계(710)는 P1의 최종값 (즉, 정보가 데이터베이스를 구하는데 필요한 최상값)에 이르렀는가 여부를 결정한다. P1의 최종값에 이르렀으면, P1은 단계(711)에서 0으로 설정되고, 단계(703)에서는 P2가 다음 값으로 증가된다.
단계(707)에서 심각하거나 자주 일어나는 아크가 검출되면 (즉, 하나 이상의 아크 신호 진폭이 "심각한 아크" 한계값을 넘고, 또한/또는 아크 이벤트가 소정의 제한치 보다 더 자주 일어나면), 단계(716)가 실행되어, 모든 전력 레벨을 0으로 설정한다. 아크 이벤트 회수는 예를 들면, 특정한 시간 주기 내에 일어나는 아크 이벤트의 수를 카운트함으로서 결정될 수 있다.
단계(716)가 완료된 이후에, 단계(717)는 어느 전력 레벨 변화 또는 어느 플라즈마 결합 소자가 심각한 아크를 발생시켰는가를 결정하기 위해 심각한 아크와 연관된 스펙트럼 프로파일 뿐만 아니라 아크 전후의 3 전력 레벨의 기록을 데이터베이스에 저장한다. 단계(718)에서는 시스템이 손상 부분에 대해 조사되고, 이어서 대치된다. 조사 결과는 특정한 아크 상태하에서 어느 부분이 손상되기 쉬운가를 결정하는데 도움이 되도록 어느 부분이 대치되었나 (단계 726)에 대한 기록과 함께 데이터베이스로 입력된다. 이어서, 단계(719)에서는 시스템 전력 레벨이 아크를 발생시키지 않았던 마지막 P2 및 P3 값으로 변화된다. 이러한 "비아크(non-arcing)" 값들은 데이터베이스로부터 구해진다. 단계(720)에서는 이러한 P2 및 P3값에 대해 최대로 허용가능한 P1 값을 포함하는 기록 (데이터베이스에서)이 업데이트된다. 이어서, 과정은 단계(703)로 복귀하여, P2를 다음 값으로 증가시키고 과정 이 계속된다.
단계(707)에서 심각하거나 자주 일어나는 아크가 검출되지 않으면, 과정의 흐름은 단계(708)로 계속되어 P1을 0으로 설정한다. 단계(709)에서는 P2가 최종 원하는 값인가 여부를 결정하도록 점검된다. 그렇지 않으면, 시스템은 단계(703)로 복귀하여, 과정이 계속된다. P2가 최종값이면, 시스템은 단계(712)에서 P3가 정보를 원하는 최종값인가를 보도록 점검된다. 그렇지 않으면, 시스템은 단계(702)로 복귀하여, 과정이 계속된다. P3가 최종값이면, 시스템은 단계(713)를 실행하여, 다른 처리 매개변수, 예를 들면 다른 기체 혼합이나 압력의 다른 조건하에서 테스트가 반복될 것인가 여부를 결정하도록 점검한다. 그런 경우, 단계(714)에서는 적절한 처리 조건이 변화되고, 단계(701)로 복귀함으로서 테스트가 반복된다. 다른 매개변수를 변화시킬 필요가 없으면, 과정은 종료된다 (단계 715).
비록 상기의 테스트 과정은 다수의 RF 전력 진폭하에서 시스템을 테스트함으로서 실행되지만, 다른 테스트 과정이 실행될 수 있다. 부가하여, 도 7a 및 도 7b에 대응하는 상기 설명에서 전력 조건이 기록되고 변화되었던 것과 같은 방식으로, 다른 매개변수, 예를 들면 기체 혼합, 기체 압력, RF 위상, 및 RF 주파수가 조직적으로 기록되고 변화될 수 있다. 더욱이, 시스템은 조직적으로 변화될 수 없는 다양한 매개변수 조건하에서 테스트될 수 있지만, 이는 예를 들면, 수회의 처리 운행 과정에 걸친 시스템의 오염/변형과 같이 시스템의 루틴 동작의 역효과가 된다. 시스템이 오염되거나 변형될 수 있는 비율은 아크가 일어날 때까지 또는 아크가 더 자주 일어나거나 심각해질 때까지 실행될 수 있는 처리 단계/싸이클의 근사 회수를 나타내기 위해 아크 데이터와 서로 상관될 수 있다. 그래서, 편리한 때에 보수가 예정될 수 있다.
상술된 과정은 한정된 수의 이산점 (즉, 한정된 수의 전력 특성값)을 제공하지만, 샘플링된 데이터 사이의 상태하에서 기대되는 스펙트럼 프로파일은 실제적으로 수집되는 데이터의 보간(interploation)에 의해 결정될 수 있다. 중요한 데이터점은 아크의 시작에 매우 가까운 상태 뿐만 아니라 약한 아크가 일어난 상태도 포함한다. 특별히 중요한 것은 약한 아크가 일어나고 있고 이러한 아크가 더 심각한 아크의 전조현상임을 나타내는 데이터점이다. 다른 중요한 점은 손상된 성분의 조사로 인해, 소정의 스펙트럼 프로파일이 시스템내의 특정한 성분에 대한 손상을 경고하는가 여부에 관한 표시를 제공할 수 있으므로, 테스트하는 동안 시스템내의 특정한 성분이 손상된 조건을 포함할 수 있다.
데이터베이스가 구해진 시스템이 기판을 처리하는데 사용될 때, 플라즈마에 연결된 회로로부터 수신되는 신호의 스펙트럼 프로파일은 주기적으로 또는 연속적으로 모니터된다. 처리 운행 동안 구해진 데이터는 아크의 존재 및/또는 심각도 또는 심각한 아크가 막 일어나려하는가 일어날 가능성이 있는가 여부를 결정하도록 데이터베이스에 저장된 공지된 스펙트럼 프로파일의 세트와 비교된다. 본 발명의 선택적인 특성에 따라, 처리 운행 동안 구해진 데이터는 신경 네트워크나 데이터베이스를 주기적으로 업데이트하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 처리 운행 동안이나 일련의 처리 운행 이후에, 정상적인 응답을 평가하지만 웨이퍼를 손상시켰거나 데이터 베이스와 다른 데이터가 구해지면, 그 시스템의 실제 실행도는 신경 네트워크나 저장된 데이터베이스를 수정하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 또 다른 선택적 특성에 따라, 신경 네트워크나 데이터베이스를 발생하는데 사용되는 과정과 유사한 일간 테스트(daily test) 과정은 신경 네트워크나 데이터베이스를 업데이트하고, 또한/또는 시스템이 적절하게 동작하고 있음을 확인하도록 실행될 수 있다. 일간 테스트는 도 7a 및 도 7b의 예에서 도시되고 상술된 신경 네트워크 트레이닝 과정 또는 데이터 발생 과정과 유사할 수 있다. 다른 방법으로, 일간 테스트는 신경 네트워크 트레이닝 과정 또는 데이터 발생 과정 보다 덜 포괄적일 수 있다 (즉, 일간 테스트 과정은 더 작은 조건의 세트하에서 시스템을 테스트할 수 있다). 예를 들면, P1, P2, 및 P3의 초기값은 더 높은 레벨로 설정되고, 또한/또는 P1, P2, 및 P3의 최종값은 더 낮은 레벨로 설정되어, 시스템은 일간 테스트 과정에서 데이터베이스 발생 과정 보다 더 작은 전력 레벨의 범위에 걸쳐 테스트된다. 더욱이, P1, P2, 및 P3가 일간 테스트 과정 동안 증가되는 값은 데이터베이스 발생 과정 보다 더 크고, 그에 의해 일간 과정 동안 수집되는 데이터점의 수를 감소시킨다.
다른 방법으로, 주기적인 테스트 과정은 하루에 한번 보다 더 자주 또는 덜 자주 실행될 수 있다. 예를 들면, 소정의 회수의 처리가 운행된 이후에, 스펙트럼 정보가 구해져 특정한 세트의 상태가 심각한 아크의 시작에 얼마나 가까운가를 결정하는데 사용된다. 시간에 걸쳐, 똑같은 세트의 상태는 가능성이 더 큰 아크, 심각한 아크, 또는 자주 일어나는 아크가 있는 것에 더 가까운 프로파일을 만든다. 가능성이 더 큰 아크, 심각한 아크, 또는 더 자주 일어나는 아크가 있는 것으로 프로파일이 나타낼 때는 보수가 요구된다는 표시를 작동자나 중앙 제어기에 제공한다.
소정의 세트의 동작 매개변수 (예를 들면, 전력 레벨)에 대해, 소정의 처리에 대한 동작 매개변수가 아크를 발생시킬 가능성이 있는 것과 거리가 멀면, 기대되는 스펙트럼 프로파일은 매우 작은 아크 신호를 가지고 또는 아크 신호가 전혀 없이 구성될 수 있다. 그러나, 기대되는 스펙트럼 프로파일은 측정가능한 양의 아크가 루틴으로 발생되도록 특정한 처리가 고전력 레벨을 충분히 요구하는 경우 상당한 아크 신호를 포함할 수 있다. 이 루틴 아크에서, 스펙트럼 프로파일의 특정한 주파수 성분은 다른 성분 보다 더 큰 진폭인 것으로 기대된다. 처리 운행 동안 관찰되는 주파수 함수인 광대역 신호의 측정 진폭은 데이터베이스에서 근접하게 모방된 프로파일이 된다.
본 발명의 한 특성에 따라, 한 소자나 위치에서 일어나는 아크는 시스템의 또 다른 소자에 의해 발생될 수 있는 것으로 인식된다. 예를 들면, 시스템의 특성화 및 테스트 동안 신경 네트워크가 트레이닝 중이거나 데이터베이스가 발생되고 있을 때, 소정의 세트의 상태는 전극 E1에서 아크를 제공하게 되는 것으로 관찰된다. 또한, E1에서의 아크는 전극 E2에 대한 전극을 증가시켜 시작되는 것으로 (또는, 예를 들어 수명, 오염 등과 같이 E2의 다른 조건 변화의 결과로) 결정된다. 트레이닝/발생 과정 동안 수집된 정보를 근거로, 각각 처리 운행 동안 E1에서의 아크 를 나타내는 트레이닝된 출력이나 측정된 프로파일은 전극 E2의 보수/교환이 필요함을 작동자에게 알리는데 사용될 수 있다. 또 다른 개선에서는 특정한 소자 (즉, 소자의 특정 부분)의 다른 위치에 있는 아크의 원인이 아크 이벤트에 대한 원인 또는 가장 가능성이 있는 원인과 상호연관될 수 있다.
본 발명의 스펙트럼 프로파일 모니터 특성 중 또 다른 특징에 따라, 측정된 프로파일이 지정된 정확도내에서 데이터베이스내의 프로파일과 정합되지 않으면 (즉, 현재 처리되고 있는 수신 신호의 주파수 성분 진폭이 소정의 정확도 레벨내에서 데이터베이스내의 진폭과 정합되지 않으면), 플라즈마 제어기는 정정 작용을 취한다. 프로파일의 부정합 정도에 의존해, 플라즈마 제어기는 작동자에게 경고하거나 더 심각한 경우에는 처리를 인터럽트시킨다. 원래 프로파일로부터의 특정한 양의 처리 편차는 챔버가 점차적으로 루틴 사용으로 인해 오염되므로 시스템 수명으로 기대됨을 주목하여야 한다. 이 편차를 모니터하고 응답하는 과정의 예는 도 9a에서 설명된다.
과정이 시작되면 (단계 900), 플라즈마 제어기는 수용가능한 아크 심각도의 레벨을 결정하는 기준으로 아크 이벤트 회수가 선택되었나 여부를 결정하도록 점검한다 (단계 924). 그런 경우, 아크 이벤트의 회수가 측정된다 (단계 918). 예를 들면, 아크 이벤트의 회수는 특정한 시간 주기내에 일어나는 이벤트 회수를 카운트하고 시간 주기의 기간을 측정함으로서 결정될 수 있다. 다른 방법으로, 아크 이벤트의 회수는 두 아크 이벤트 사이의 시간에 대한 시간 측정을 실행함으로서, 또 는 이와 같은 다수의 시간 측정을 실행하여 평균을 계산함으로서 결정될 수 있는 이벤트간 시간량을 근거로 결정될 수 있다.
아크 이벤트 주파수는 편차 레벨 (레벨 1-3)을 결정하는데 사용되고 (단계 920), 이후 검출된 프로파일이 저장된 프로파일로부터 얼마나 벗어나는가를 정의하는데 사용된다. 저장된 프로파일로부터의 검출된 프로파일의 편차는 데이터베이스에서 대응하는 진폭으로부터 검출된 신호의 다양한 주파수 성분에서 진폭이 벗어난 양을 먼저 측정하고, 이어서 진폭의 편차에 수학적인 동작 (예를 들면, 가중화된 평균)을 실행함으로서 결정된다.
단계(924)에서 아크 이벤트 회수가 레벨 1-3을 결정하도록 선택되지 않았으면, 레벨은 소정의 값으로 설정되고 단계(901)로 이어진다. 단계(901)에서는 신호가 플라즈마 제어기에 의해 수신되어, 다양한 주파수 성분의 진폭을 측정하고 그 측정치를 근거로 검출된 (즉, 측정된) 프로파일을 구성한다. 현재 실행되고 있는 과정에 대해 기대되는 플라즈마 상태에 대응하는 저장 프로파일은 데이터베이스로부터 회복된다 (단계 903). 각 검출된 (즉, 측정된) 주파수 성분의 "검출된" 진폭은 저장된 진폭 데이터로부터 검출된 (즉, 측정된) 진폭의 편차를 결정하기 위해 저장된 프로파일에서 대응하는 "저장된" 진폭에 비교된다 (단계 904). 저장된 각 진폭은 특정한 주파수 서브-대역에 대응한다. 본 발명의 선택적인 특성에 따라, 검출된 아크 신호 진폭과 저장된 아크 신호 진폭 사이의 편차 (단계 904에서 결정된)는 추적되어 작동자에게 디스플레이될 수 있다.
저장된 진폭 데이터로부터 검출된 진폭의 편차가 소정의 제1 정확도 레벨을 넘지 않으면 (단계 905), 과정은 작동자에게 아무런 경고도 제공하지 않고 종료된다 (단계 912). 편차가 제1 정확도 레벨을 넘지만 소정의 제2 레벨을 넘지 않으면 (단계 906), 시스템이 곧 보수를 요구할 가능성이 있다는 경고가 작동자에게 주어진다 (단계 913). 편차가 더 심각하지만 응급상황이 아니면 (즉, 단계 908에서와 같이 소정의 제3 레벨을 넘지 않으면), 작동자에게는 시스템이 즉시 보수를 요구한다는 경고가 주어진다 (단계 914). 아크 심각도가 잠재적으로 손상을 주고 있는 (즉, 시스템이나 작업물에 곧 손상을 일으킬 위험이 있는) 가장 심각한 경우에 (단계 908), 플라즈마 제어기는 RF 전력원의 중단 동작을 실행하도록 전력 제어기를 사용하고, 그에 의해 처리를 중지시킬 수 있다 (단계 910).
부가하여, 시스템은 또한 아크 이벤트의 발생 회수를 추적할 수 있다. 발생 회수가 소정의 값을 넘으면, 작동자나 중앙 처리기에는 경고가 주어질 수 있다. 심각한 경우에는 시스템이 중단될 수 있다. 이 특성은 도 9b의 흐름도에서 설명된다. 루틴을 시작하면 (단계 900B), 아크 이벤트의 발생 회수가 측정된다 (단계 901B). 이 회수가 소정의 제1 레벨을 넘으면 (단계 905B), 과정은 단계 (906B)로 이어진다. 그렇지 않으면, 과정은 종료된다 (단계 912B). 단계(906B)는 아크 이벤트 회수가 제1 레벨 보다 더 높은 소정의 제2 레벨을 넘는가 여부를 결정한다. 아크 회수가 제2 레벨을 넘지 않으면, 작동자에게는 시스템이 곧 보수를 요구할 가능성이 있다는 경고가 주어지고 (단계 913B), 과정은 종료된다 (단계 912B). 단계(906B)에서, 아크 이벤트 주파수가 제2 레벨을 넘으면, 과정은 단계(908B)로 계속되어 아크 이벤트 회수를 제2 레벨 보다 더 높은 제3 레벨에 비교한다. 제3 레벨을 넘지 않으면, 시스템이 즉각적인 보수를 요구한다는 경고가 작동자에게 주어지고 (단계 914B), 과정은 종료된다 (단계 912B). 아크 이벤트 주파수가 제3 레벨을 넘으면, 아크는 잠재적으로 시스템이나 작업물에 손상을 주고 있는 것으로 고려되어, 플라즈마 제어기는 중단 과정을 실행하도록 전력 제어기를 사용하여 처리를 중지시킬 수 있다 (단계 910B).
데이터베이스는 도 9c에서 설명되는 바와 같이 아크 이벤트에 대한 정보, 예를 들면 아크의 심각도, 원인, 및/또는 위치를 제공하는데 선택적으로 사용될 수 있다. 과정이 시작되면 (단계 900C), 플라즈마 제어기는 신호를 수신하고, 수신된 신호의 다양한 주파수 성분에서 진폭을 측정하여 (단계 901C), 측정치를 근거로 검출된 (즉, 측정된) 프로파일을 구성한다 (단계 902C). 데이터베이스는 검출된 프로파일과 정합되는 저장된 프로파일을 찾기 위해 탐색된다 (단계 930C). 특별히, 수신된 신호의 제1 주파수 성분 (제1 주파수 서브-대역내에) 중 처음으로 검출된 진폭은 제1 주파수 서브-대역에 대응하는 데이터베이스로부터 처음 저장된 진폭에 비교된다. 부가하여, 수신된 신호의 제2 주파수 성분 (제2 주파수 서브-대역내에) 중 두번째로 검출된 진폭은 제2 주파수 서브-대역에 대응하는 데이터베이스로부터 두번째로 저장된 진폭에 비교될 수 있다. 더욱이, 수신된 신호의 다양한 주파수 성분의 진폭을 데이터베이스에 저장된 다양한 진폭에 비교하는 것은 단 2개의 서브-대역에 제한될 필요는 없다. 부가하여, 다른 서브-대역내의 주파수 성분 진폭이 다른 서브-대역에 대응하는 데이터베이스로부터의 진폭에 비교될 수 있다.
검출된 프로파일과 정합되는 저장된 프로파일이 발견되면 (단계 932C), 데이 터베이스로부터 아크의 심각도, 아크의 원인, 및/또는 아크 구역에 대한 정보가 회복된다 (단계 936C). 아크의 심각도, 원인, 및 위티는 감지/검출된 데이터를 경험적으로 구해진 데이터와 상호연관시킴으로서 결정된다. 예를 들면, 아크의 심각도는 3개의 레벨로 분류될 수 있다: (1) 주기적으로 일어나지만 손상을 주어 더 심각한 아크로 발전되지는 않는 아크, (2) 적절한 손상이거나 손상을 일으키지 않지만 그 경험이 더 심각한 아크로 발전됨을 나타내는 (즉, 심각한 아크에 대한 전조) 아크, (3) 손상을 일으키는 심각한 아크. 아크의 원인은 아크를 일으키는 성분에 대응하고, 예를 들면, 비아크 상태에서 아크 상태로의 변화를 일으키는 가변 성분 (테스트하는 동안)을 식별함으로서 결정될 수 있다. 식별된 성분과 연관된 데이터는 데이터베이스에 저장된다. 처리 운행 동안 구해진 데이터는 제작 운행 동안 구해진 데이터를 테스트하는 동안 구해진 것과 비교함으로서 아크를 일으키는 소자나 성분을 식별하도록 (즉, 테스트 데이터는 아크를 일으키는 소자/성분을 특성화한다) 사용될 수 있다. 아크 영역은 아크 이벤트가 일어난 위치에 대응하고, 또한 제작 운행 동안 구해진 데이터를 테스트하는 동안 구해진 데이터와 비교함으로서 결정된다.
도 9c의 예에서, 아크의 심각도, 원인, 및/또는 영역에 대한 정보는 작동자나 중앙 제어기에 디스플레이되고 (단계 938C), 과정은 단계(940C)로 이어진다. 단계(940C)는 아크 심각도, 원인, 및/또는 영역을 근거로 아크가 잠재적으로 손상을 주는가 (즉, 시스템이나 작업물에 손상을 줄 가능성이 있는가) 여부를 결정한다. 그런 경우, 작업 제어기는 RF 전력원에 의해 제공되는 RF 전력을 줄이거나, 다른 방법으로 RF 전력원을 중단시킨다 (단계 910C). 이어서, 과정은 종료된다 (단계 912C). 단계(940C)에서 아크가 잠재적으로 손상을 주는 것으로 결정되지 않으면, 과정은 RF 전력을 줄이거나 중단시키지 않고 종료된다 (단계 912C). 단계(932C)에서, 데이터베이스에 저장된 프로파일이 측정된 프로파일과 정합되는 것으로 발견되지 않으면, 정합이 발견되지 않았다는 경고가 작동자나 중앙 제어기에 주어지고 (단계 934C), 이어서 과정은 종료된다 (단계 912C).
비록 RF 전력 상태가 일정하더라도, 아크의 심각도 및/또는 회수가 시간에 걸쳐 변할 수 있는 것으로 인식된다. 특별히, 특정한 상태하에서는 레벨 증가를 방지하는 단계가 취해지지 않는 경우 아크 심각도의 레벨이 증가될 수 있다. 부가하여, 특정한 상태하에서도 적절한 측정이 취해지지 않는 경우 아크 이벤트 회수가 증가될 수 있다. 도 7b에서 설명된 데이터베이스 발생 과정 동안에는 아크 심각도 및 회수가 시간에 걸쳐 증가될 수 있는 상태에 대한 정보가 데이터베이스에 저장될 수 있다. 검출된 프로파일을 데이터베이스에 저장된 프로파일에 정합시키고 (도 9c에서 설명된 바와 같이), 이 프로파일과 연관된 아크 심각도 및 아크 이벤트 회수를 고려함으로서, 아크 작용이 더 심각해지거나 더 자주 일어날 가능성이 있을 때를 예측하는 것이 가능하다.
본 발명의 추가 특성은 플라즈마 제어기가 아크 이벤트의 심각도 및 회수를 모니터하여 특정한 경우에 일시적으로 처리를 중단시킬 수 있다는 점이다. 단일 아크 이벤트가 충분히 심각하거나 아크가 매우 자주 발생되면, 플라즈마 제어기는 데이터베이스에서 수집된 정보를 근거로, 시스템이나 작업물이 손상될 위험이 있거 나 이미 손상되었다는 표시로 이 정보를 해석할 수 있다. 플라즈마 제어기가 플라즈마를 임시로 중단시킴으로서 문제점이 해결될 수 있는 것으로 결정하면, RF 전력은 아크를 억제하기 위해 일시적으로 인터럽트되고, 소정의 시간 이후에 회복된다. 아크를 억제하는데 요구되는 시간은 시스템의 특성에 의존하고, 도 4a에서 설명된 바와 같이, 대략 20 싸이클의 RF 전력이 될 수 있다. 플라즈마 발생 회로의 전기적 질의 계수 (Q)와 같은 계수 (플라즈마의 존재 여부에 의존하여, 플라즈마 중단 동안 변화되는)는 아크를 억제하는데 요구되는 시간에 영향을 줄 수 있다. RF 전력을 회복하는데 요구되는 시간은 또한 시스템의 특성에 의존하고, 도 4a에서 설명된 바와 같이, 대략 2000 싸이클의 RF 전력이 될 수 있다. 플라즈마가 간단히 중단되면, 적절한 경고가 작동자나 중앙 제어기 (도 8a에서 78)에 주어진다. 도 4b에 도시된 바와 같이 아크가 자주 일어나거나 더 심각하면, 플라즈마 제어기는 문제점의 심각도에 의존해 시스템에 곧 또는 즉시 서비스를 제공하여야 한다는 신호를 작동자나 중앙 제어기에 전송할 수 있다 (예를 들면, 디스플레이나 사운드 알람으로). 가장 심각한 경우에는 플라즈마 제어기가 처리를 중단시킨다.
특정한 상태에 대해 시스템을 중단시키는 다른 방법으로, 심각한 아크의 시작이 방지되면서 처리가 계속될 수 있도록 (또는 보수가 실행될 수 있도록 충분히 지연되게) 전력이나 기체 밀도를 변화시키는 것이 가능하다. 그러나, 처리 상태가 기판 처리 설계 조건으로부터 벗어나지 않도록 전력 공급을 중단시키는 것이 현재에는 바람직하다.
상기에 논의된 바와 같이, 본 발명은 수개의 측정가능한 매개변수의 상호관 계에서 반복적인 경향을 근거로 그 발생을 예측함으로서 아크의 발생을 방지하는데 신경 네트워크를 사용하는 방법을 제공한다. 다른 말로 하면, 신경 네트워크는 아크가 가능한 때를 예측하고 정정된 측정을 위한 시간을 제공하도록 "트레이닝(training)"된다. "마이크로아크(microarc)"의 검출에 대한 민감성을 개선시키는 한가지 방법은 이러한 전기 신호의 주파수 스펙트럼을 모니터하는 것이다. 마이크로아크는 검출가능한 뿐만 아니라 플라즈마 시스템내에서 전기적 성분의 주파수 스펙트럼을 모니터함으로서 예측가능하므로, 스펙트럼 성분을 신속하게 변화시키는 것은 플라즈마 소스내에서 매우 응집된 전기장을 나타낸다. 전기적 성분 스펙트럼에서 주파수 대역의 관계를 이해하는 신경 네트워크에서 이러한 스펙트럼 내용을 인식하는 것은 방지하기에 합리적인 시간으로 미래 아크 발생을 예측하는 방법을 제공할 수 있다.
상기로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 플라즈마 처리 시스템에서 원하지 않는 아크를 방지/제어하는데 도움이 되는 다양한 특성을 제공한다. 종래의 시스템은 너무 늦어서 시스템 및 작업물에 대한 손상을 방지할 수 없을 때까지 아크를 검출 및 억제할 수 없다. 대조적으로, 본 발명은 플라즈마에 연결된 회로로부터 수신된 신호를 분석한 것을 근거로 아크의 시작이나 아크의 초기 검출을 허용할 뿐만 아니라, 아크의 위치 및 특성에 대해 상세한 정보가 구해지도록 허용한다. 그래서, 아크의 손상 영향에 대해 개선된 보호 및 아크 원인의 보다 나은 진단이 이루어진다. 유사하게, 측정된 입력값을 분석하는 것은 또한 부적절한 조립이나 시스템의 사용과 같은 다른 문제점을 방지하는데 도움이 된다. 웨이퍼를 테스트함으 로서 (신경 네트워크나 스펙트럼 프로파일을 상호교환가능하게 사용함으로서), 추가 문제점이 검출될 수 있다. 부적절한 사용의 예로, 웨이퍼가 정전 척에 부적절하게 교환될 때 수신된 조화파에서의 변화가 일어난다. 부적절한 클램핑(clamping) 및 재클램핑을 검출함으로서, 본 발명은 시스템에서 전체적인 마모를 감소시킬 수 있다.
명확하게, 상기 지시에서 본 발명의 다양한 수정 및 변화가 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구항의 범위내에서 본 발명은 여기서 특정하게 설명된 것 이외의 방법으로 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (40)

  1. (a) 챔버(chamber);
    (b) (i) 전력원; 및
    (ii) 상기 전력원으로부터 전력을 수신하고 상기 전력을 상기 챔버내의 플라즈마(plasma) 영역에 공급하는 플라즈마 연결 소자를 갖는 플라즈마 발생 회로;
    (c) 상기 플라즈마 영역에 연결된 회로로부터 수신 신호를 구하는 변환기; 및
    (d) 상기 수신 신호가 아크의 검출을 가능하게 하는 주파수 성분을 포함하는가 여부를 결정하는 처리 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 아크를 검출하기 위한 신경 네트워크(neural network)를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변환기는 아크 이벤트(arcing event)의 위치를 결정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변환기는 아크의 심각도(Severity)를 결정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 변환기는 상기 수신 신호의 주파수 성분의 진폭을 모니터하고, 모니터된 진폭이 소정의 값을 넘을 때 아크를 검출하기 위한 모니터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 변환기는 상기 전력원의 기본 주파수 이외의 주파수와 상기 기본 주파수의 조화파(harmonic) 주파수 이외의 주파수에서 상기 수신 신호의 주파수 성분의 진폭을 모니터하고, 모니터된 진폭이 소정의 값을 넘을 때 아크를 검출하기 위한 모니터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 변환기는 선택된 서브-대역(sub-band) 신호를 제공하기 위해 상기 수신 신호의 성분을 수용하는 수단을 포함하여 상기 수신 신호를 구하기 위한 수단을 포함하는, 상기 성분은 상기 주파수 대역내에 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 변환기는 상기 선택된 서브-대역 신호의 진폭이 소정의 값을 넘을 때 상기 수신 신호가 상기 주파수 대역내의 성분을 포함하는 것으로 결정하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    성분을 수용하는 상기 수단은 저역 주파수 신호 및 DC 신호 중 하나를 제공하도록 상기 성분을 하향 변환(downconvert)하는 하향변환기 회로를 포함하고, 그에 의해 상기 선택된 서브-대역 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 장치는 반도체 처리 장치인 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 플라즈마 영역으로부터 상기 수신 신호를 구하기 위한 신호 감지 소자를 더 포함하고, 상기 변환기는 상기 신호 감지 소자로부터 상기 수신 신호를 구하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 변환기는 상기 수신 신호의 제1 검출 성분 중 제1 검출 진폭과 상기 수신 신호의 제2 검출 성분 중 제2 검출 진폭을 측정하고, 상기 제1 검출 성분은 제1 주파수 서브-대역내에 있고, 상기 제2 검출 성분은 제2 주파수 서브-대역내에 있으며,
    상기 장치는:
    제1 저장 진폭 및 제2 저장 진폭을 포함하는 진폭 데이터를 저장하기 위한 메모리로서, 상기 제1 저장 진폭은 상기 제1 주파수 서브-대역에 대응하고 상기 제2 저장 진폭은 상기 제2 주파수 서브-대역에 대응하는 메모리; 및
    상기 제1 저장 진폭에 대한 상기 제1 검출 진폭의 제1 비교를 실행하고, 또한 상기 제2 저장 진폭에 대한 상기 제2 검출 진폭의 제2 비교를 실행하는 중앙 처리 유닛
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 진폭 데이터는 제3 저장 진폭 및 제4 저장 진폭을 더 포함하고, 상기 제3 저장 진폭은 상기 제1 주파수 서브-대역에 대응하고, 상기 제4 저장 진폭은 상기 제2 주파수 서브-대역에 대응하고, 상기 중앙 처리 유닛은 상기 제3 저장 진폭에 대한 상기 제1 검출 진폭의 제3 비교를 실행하고, 상기 제4 저장 진폭에 대한 상기 제2 검출 진폭의 제4 비교를 실행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 저장 진폭은 제1 저장 아크 심각도를 겪고 있는 플라즈마 장치에 대응하고, 상기 제3 및 제4 저장 진폭은 제2 저장 아크 심각도를 겪고 있는 플라즈마 장치에 대응하고, 상기 중앙 처리 유닛은 상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 비교에 응답하여 검출된 아크 심각도를 결정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전력원으로부터 전력을 수신하는 제2 플라즈마 연결 소자를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 저장 진폭은 상기 제1 플라즈마 연결 소자에 의해 발생된 아크를 겪고 있는 플라즈마 장치에 대응하고, 상기 제3 및 제4 저장 진폭은 상기 제2 플라즈마 연결 소자에 의해 발생된 아크를 겪고 있는 플라즈마 장치에 대응하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 저장 진폭은 제1 아크 영역에서 아크를 겪고 있는 플라즈마 장치에 대응하고, 상기 제3 및 제4 저장 진폭은 제2 아크 영역에서 아크를 겪고 있는 플라즈마 장치에 대응하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전력원으로부터 전력을 수신하는 제2 플라즈마 연결 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 중앙 처리 유닛은:
    검출된 아크 심각도;
    상기 제1 플라즈마 연결 소자 및 제2 플라즈마 연결 소자 중 하나가 되는 검출된 아크 원인; 및
    검출된 아크 영역
    중 하나를 결정하는데 상기 제1 및 제2 비교를 사용하는 프로파일러(profiler) 및 신경 네트워크 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전력원을 제어하는 전력 제어기를 더 포함하고, 상기 전력 제어기는 검출된 아크 심각도, 검출된 아크 원인, 및 검출된 아크 영역 중 상기 하나가 잠재적으로 손상을 주는가 여부를 상기 중앙 처리 유닛이 결정할 때 상기 전력원에 의해 제공되는 전력량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 전력원을 제어하는 전력 제어기를 더 포함하고, 상기 진폭 데이터는 제3 저장 진폭 및 제4 저장 진폭을 더 포함하고, 상기 제3 및 제4 진폭은 각각 상기 제1 및 제2 주파수 서브-대역에 대응하고, 상기 결정 수단은 상기 전력 제어기가 제1 전력 레벨을 제공하도록 상기 전력원을 제어할 때 상기 제1 및 제2 저장 진폭을 측정하고, 상기 결정 수단은 제2 전력 레벨을 제공하도록 상기 전력 제어기가 상기 전력원을 제어할 때 상기 제3 및 제4 저장 진폭을 측정하고, 상기 플라즈마 장치는 시퀀스(sequence)에 따라 상기 제1 및 제2 전력 레벨을 적용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 중앙 처리 유닛은 아크 심각도, 아크 위치, 및 아크 이벤트의 회수 중 하나를 결정하는데 상기 제1 및 제2 비교를 사용하기 위한 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 중앙 처리 유닛은 시간 주기내에 다수의 아크 이벤트를 검출하고, 상기 시간 주기의 기간을 측정하고, 또한 상기 다수의 아크 이벤트의 수를 결정하여 검출된 아크 이벤트 회수를 결정하기 위한 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  23. 제12항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 연결 소자에 제1 전력 레벨을 제공하도록 상기 전력원을 제어하고, 상기 제1 플라즈마 연결 소자에 상기 제1 전력 레벨과 다른 디서(dither) 전력 레벨을 제공하도록 상기 전력원을 제어하는 전력 제어기를 더 포함하고, 상기 변환기 수단은 상기 디서 전력 레벨로 인해 디서된 응답 신호의 디서 성분 중 디서 진폭을 측정하고, 상기 디서 성분은 상기 제1 주파수 서브-대역내에 있고, 상기 변환기는:
    검출된 아크 심각도;
    상기 제1 플라즈마 연결 소자 및 제2 플라즈마 연결 소자 중 하나가 되는 검출된 아크 원인; 및
    검출된 아크 영역
    중 하나를 결정하기 위해 상기 제1 검출 진폭을 상기 디서 진폭에 비교하기 위한 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 장치.
  24. 플라즈마 시스템에서 아크를 검출하는 방법에 있어서:
    제1 전력원으로부터 제1 플라즈마 연결 소자를 포함하는 플라즈마 발생 회로에 전력을 적용함으로서 플라즈마 영역을 만드는 단계;
    상기 제1 전력원으로부터 적용된 상기 전력을 근거로 수신 신호를 구하는 단계;
    상기 수신 신호가 아크의 검출을 가능하게 하는 주파수 성분을 포함하는가 여부를 결정함으로서 아크를 검출하는 단계; 및
    아크가 검출될 때 표시를 제공하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 검출 단계는 상기 수신 신호의 주파수 성분의 진폭이 소정의 값을 넘을 때 아크를 검출하는 서브-단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 검출 서브-단계는 상기 전력원의 기본 주파수 이외의 주파수와 상기 기본 주파수의 조화파 주파수 이외의 주파수에서 상기 주파수 성분을 검출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 구하는 단계는:
    수신 아날로그 신호를 만들도록 상기 수신된 신호를 샘플링하는 단계;
    상기 수신 아날로그 신호를 디지털 수신 신호로 변환하는 단계; 및
    고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 사용해 상기 디지털 수신 신호를 주파수 대역으로 변환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 변환 단계는 주파수 대역 신호의 진폭이 소정의 값을 넘을 때를 결정하는 서브-단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제24항에 있어서,
    상기 구하는 단계는 저역 주파수 신호 및 DC 신호 중 하나를 제공하도록 상기 수신 신호를 하향 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제24항에 있어서,
    상기 구하는 단계는 상기 플라즈마 영역에 연결된 신호 감지 소자로부터 상기 수신 신호를 구하는 서브-단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제24항에 있어서,
    상기 검출 단계는:
    (a) 제1 주파수 서브-대역내에서 상기 수신 신호의 제1 검출 성분의 제1 검출 진폭을 측정하는 단계;
    (b) 제2 주파수 서브-대역내에서 상기 수신 신호의 제2 검출 성분의 제2 검출 진폭을 측정하는 단계;
    (c) 상기 제1 주파수 서브-대역에 대응하는 제1 저장 진폭과 상기 제2 주파수 서브-대역에 대응하는 제2 저장 진폭을 포함하는 진폭 데이터를 메모리에 저장하는 단계;
    (d) 상기 제1 검출 진폭을 상기 제1 저장 진폭에 비교하는 단계; 및
    (e) 상기 제2 검출 진폭을 상기 제2 저장 진폭에 비교하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    (f) 상기 제1 주파수 서브-대역에 대응하는 제3 저장 진폭과 상기 제2 주파수 서브-대역에 대응하는 제4 저장 진폭을 저장하는 단계;
    (g) 상기 제1 및 제2 저장 진폭이 제1 저장 아크 심각도를 겪고 있는 플라즈마 시스템에 대응함을 저장하는 단계;
    (h) 상기 제3 및 제4 저장 진폭이 제2 저장 아크 심각도를 겪고 있는 플라즈마 시스템에 대응함을 저장하는 단계;
    (i) 상기 제1 검출 진폭을 상기 제3 저장 진폭에 비교하는 단계;
    (j) 상기 제2 검출 진폭을 상기 제4 저장 진폭에 비교하는 단계; 및
    (k) 상기 단계 (d), (e), (i), 및 (j)에 응답해 검출된 아크 심각도를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제31항에 있어서,
    (f) 상기 제1 전력원으로부터 제2 플라즈마 연결 소자를 포함하는 상기 플라즈마 발생 회로에 전력을 적용함으로서 상기 플라즈마 영역을 만드는 단계;
    (g) 상기 제1 주파수 서브-대역에 대응하는 제3 저장 진폭과 상기 제2 주파수 서브-대역에 대응하는 제4 저장 진폭을 저장하는 단계;
    (h) 상기 제1 및 제2 저장 진폭이 또한 상기 제1 플라즈마 연결 소자에 의해 발생된 아크를 겪고 있는 플라즈마 시스템에 대응함을 저장하는 단계;
    (i) 상기 제3 및 제4 저장 진폭이 상기 제2 플라즈마 연결 소자에 의해 발생된 아크를 겪고 있는 플라즈마 시스템에 대응함을 저장하는 단계;
    (j) 상기 제1 검출 진폭을 상기 제3 저장 진폭에 비교하는 단계;
    (k) 상기 제2 검출 진폭을 상기 제4 저장 진폭에 비교하는 단계; 및
    (l) 상기 단계 (d), (e), (j), 및 (k)에 응답해 상기 제1 및 제2 플라즈마 연결 소자 중 어느 것이 아크를 발생하였나를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제31항에 있어서,
    (f) 상기 제1 주파수 서브-대역에 대응하는 제3 저장 진폭과 상기 제2 주파수 서브-대역에 대응하는 제4 저장 진폭을 저장하는 단계;
    (g) 상기 제1 및 제2 저장 진폭이 또한 제1 아크 영역에서 아크를 겪고 있는 플라즈마 시스템에 대응함을 저장하는 단계;
    (h) 상기 제3 및 제4 저장 진폭이 제2 아크 영역에서 아크를 겪고 있는 플라즈마 시스템에 대응함을 저장하는 단계;
    (i) 상기 제1 검출 진폭을 상기 제3 저장 진폭에 비교하는 단계;
    (j) 상기 제2 검출 진폭을 상기 제4 저장 진폭에 비교하는 단계; 및
    (k) 상기 단계 (d), (e), (i), 및 (j)에 응답해 상기 제1 및 제2 아크 영역 중 어느 영역에서 아크가 발생되었나를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제31항에 있어서,
    (f) 제2 전력원으로부터 상기 플라즈마 발생 회로의 제2 플라즈마 연결 소자에 전력을 적용함으로서 상기 플라즈마 영역을 만드는 단계;
    (g) 상기 제1 주파수 서브-대역에 대응하는 제3 저장 진폭과 상기 제2 주파수 서브-대역에 대응하는 제4 저장 진폭을 저장하는 단계;
    (h) 상기 제1 및 제2 저장 진폭이 또한 상기 제1 플라즈마 연결 소자에 의해 발생된 아크를 겪고 있는 플라즈마 시스템에 대응함을 저장하는 단계;
    (i) 상기 제3 및 제4 저장 진폭이 상기 제2 플라즈마 연결 소자에 의해 발생된 아크를 겪고 있는 플라즈마 시스템에 대응함을 저장하는 단계;
    (j) 상기 제1 검출 진폭을 상기 제3 저장 진폭에 비교하는 단계;
    (k) 상기 제2 검출 진폭을 상기 제4 저장 진폭에 비교하는 단계; 및
    (l) 상기 단계 (d), (e), (j), 및 (k)에 응답해 상기 제1 및 제2 플라즈마 연결 소자 중 어느 것이 아크를 발생하였나를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제31항에 있어서,
    상기 단계 (d) 및 (e)는:
    검출된 아크 심각도;
    상기 제1 플라즈마 연결 소자 및 제2 플라즈마 연결 소자 중 하나가 되는 검출된 아크 원인; 및
    검출된 아크 영역
    중 하나를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 검출된 아크 심각도, 상기 검출된 아크 원인, 및 상기 검출된 아크 영역이 잠재적으로 손상을 줄 때 상기 제1 전력원에 의해 제공되는 전력량을 감소하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제31항에 있어서,
    제2 전력원으로부터 제2 플라즈마 연결 소자로 전력을 적용하는 단계를 더 포함하고,
    상기 단계 (d) 및 (e)는:
    검출된 아크 심각도;
    상기 제1 플라즈마 연결 소자 및 제2 플라즈마 연결 소자 중 하나가 되는 검출된 아크 원인; 및
    검출된 아크 영역
    중 하나를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제31항에 있어서,
    시간 주기내에 다수의 아크 이벤트를 검출하는 단계;
    상기 시간 주기의 기간을 측정하는 단계;
    상기 다수의 아크 이벤트의 수를 결정하는 단계;
    검출된 아크 이벤트 회수를 결정하는데 상기 기간 및 상기 수를 사용하는 단계; 및
    미래의 아크 심각도 및 미래의 아크 이벤트 회수 중 하나를 예측하는데 상기 검출된 아크 이벤트 회수를 사용하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제31항에 있어서,
    (f) 상기 제1 플라즈마 연결 소자에 제1 전력 레벨을 제공하도록 상기 제1 전력원을 제어하는 단계;
    (g) 상기 단계 (f)와 동시에 상기 수신 신호를 구하는 단계;
    (h) 상기 제1 플라즈마 연결 소자에 상기 제1 전력 레벨과 다른 디서 전력 레벨을 제공하도록 상기 제1 전력원을 제어하는 단계;
    (i) 상기 단계 (h)와 동시에 상기 플라즈마 발생 회로로부터 디서 응답 신호를 구하는 단계;
    (j) 상기 제1 주파수 서브-대역내에서 상기 디서 응답 신호의 디서 성분 중 디서 진폭을 측정하는 단계;
    (k) 검출된 아크 심각도;
    상기 제1 플라즈마 연결 소자 및 제2 플라즈마 연결 소자 중 하나가 되는 검출된 아크 원인; 및
    검출된 아크 영역
    중 하나를 결정하기 위해 상기 제1 검출 진폭을 상기 디서 진폭에 비교하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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