KR101144449B1 - 무선 주파수 플라즈마 프로세싱 내에서 불안정성을 방지하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 주파수 플라즈마 프로세싱 내에서 불안정성을 방지하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

1MHz 이상의 주파수에서 동작하는, RF 플라즈마 프로세싱 시스템내의 다이내믹 부하로 인한 불안정성을 방지하기 위해 전원(30)을 제어하는 방법 및 장치는 다이내믹 전기적 부하(40)에 공급되는 전력을 정확히 조절하기 위해 피드포워드 타입의 제어 루프(53)를 이용한다. 또한, 피드백 제어 루프(53)가 부하에 제공되는 전력의 양을 조절하는데 도움을 주기 위해 느린 비율로 피드포워드 루프와 함께 이용된다.
DC 스위칭 전원, RF 전원, 피드포워드 제어 루프

Description

무선 주파수 플라즈마 프로세싱 내에서 불안정성을 방지하기 위한 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR PREVENTING INSTABILITIES IN RADIO-FREQUENCY PLASMA PROCESSING}
본 발명은 일반적으로 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 플라즈마 부하에 공급되는 전력을 제어하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
무선 주파수 또는 마이크로파(본 명세서에서는 "RF") 플라즈마 발생 장치는 반도체 및 공업용 플라즈마 프로세싱에서 폭넓게 쓰인다. 플라즈마 프로세싱은 기판으로부터 물질의 에칭, 기판상으로의 물질 증착, 기판 표면의 세정, 및 기판 표면의 변경을 포함하는 다양한 어플리케이션들을 제공한다. 약 10kHz에서 10GHz, 약간의 와트(Watts)에서 100kW 또는 그보다 더 큰정도로 주파수 및 전력 레벨이 매우 폭넓게 채택된다. 반도체 프로세싱 어플리케이션에서, 플라즈마 프로세싱 장치에서 현재 사용되는 주파수 및 전력의 범위는 약간 좁게 약 10KHz 내지 2.45GHz 및 10W 내지 30KW이다.
일반적으로 플라즈마 프로세싱 장치는 정밀 RF 신호 발생기, 매칭 네트워크, 케이블링, 및 계측 장치를 필요로한다. 또한, 플라즈마에 도달하는 실효 전력을 제 어하기 위해 정밀한 기구가 필요하다. 플라즈마와 관련된 부하의 임피던스는 가스 방법(recipe), 다양한 가스 공급 파라미터, 플라즈마 밀도, 전달된 RF 전력, 압력 및 다른 변수들에 대응하여 변할 수 있다. 플라즈마 부하의 변하는 임피던스에 의해 표현되는 다이내믹 전기적 부하, 및 이러한 다른 변수들은 플라즈마 발생 장치에 대해 심각한 안정성 제어 문제점들을 발생시킨다.
반도체 기계와 같은, 오늘날의 플라즈마 프로세싱 장치는 종종 프로세스가 불안정하거나, 플라즈마 밀도 및/또는 플라즈마 전체에서의 손실에 대해서 변동을 나타내고 있다. 따라서, RF 전력 공급 방식을 변경하여 이러한 불안정성들을 방지하기 위한 필요성이 존재한다.
전형적인 플라즈마 프로세싱 툴 및 RF 전원을 포함하는 공지된 플라즈마 발생 시스템이 도 1에 도시되어 있다. RF 전원(10)은 필터(12)를 거쳐 케이블(13) 및 부하 매칭 회로(14)를 통해 RF 전력을 프로세스 진공 챔버(15)에 전달한다. 전송 및 반사되는, RF 전력은 전력이 프로세스 진공 챔버(15)에 들어가는 부근인 출력 전력 측정 지점(18)에서 측정된다. 출력 전력 측정(18)으로부터의 피드백은 제어 루프를 완성하기 위해 전원(10)으로 되돌려진다.
전력 조절 제어 회로는 일반적으로 제어 안정성을 최대화시키기 위해 가능한 빨리 동작하도록 설계된다. 전형적인 전원 제어 루프는 몇백 마이크로초(microseconds)보다 빨리 동작할 수 있으며, 고정 부하의 관점에서, 또는 정해진 가능한 고정 부하의 범위의 관점에서 설계되고 최적화된다. 예를 들면, 플라즈마 발생 시스템에서, 제어 루프의 속도는 필터 및 매칭 네트워크 지연, 전력 측정 시 간 및 전원의 내부 반응 속도에 의해 제한된다. 전술한 바와 같이, 플라즈마는 극도로 불안정한 시스템을 초래할 수 있는 제어 루프내의 추가적인 지연을 일으킬 수 있다. 이러한 지연은 쉽게 예측할 수 없으며, 프로세스 의존적이며, 변할 수 있다.
그러나, 플라즈마 임피던스는 일정하지 않기 때문에, 많은 전력 조절 제어 불안정성은 전력 조절 제어 루프의 일부분으로 플라즈마를 갖는데 도움을 줄 수 있다. 좀더 구체적으로, 플라즈마 임피던스는 전달되는 전력의 양과, 플라즈마 가스 압력과, 플라즈마 가스 혼합물의 화학적 조성의 함수이다. 더구나, 반응 화학 및 가스 압력 변수들은 플라즈마 밀도 및 온도에 의존하며, 또한 그 자체의 관성(inertia)(잠재 시간 의존성)을 갖는다. 이러한 관성 시간은 마이크로초에서 밀리초의 범위일 수 있으며, 확산 비율, 펌핑 속도, 이온화 및 화학 반응 비율 등과 같은 다양한 프로세스에 의해 결정된다.
그 자체에 제어 루프를 갖는, 가스 공급 시스템(20)에 의해 다른 복잡한 요소가 유도된다. 이러한 가스 공급 제어 루프(22)는 보통 챔버 압력 측정(23)에 기초하여 챔버(15)으로의 가스 공급을 제어한다. 이러한 분리된 제어 루프(22)는 전력 제어 시스템의 시스템 관성(지연) 시간을 몇백 및 몇천 밀리초로 확장할 수 있다. 따라서, 시스템 또는 플라즈마 관성과 유사하거나 보다 빠른 반응 시간 간격(즉, 전기적 부하(플라즈마와 같은)의 반응 시간)이 있는 피드백 제어 루프(25)를 사용하는 임의의 전원은 잠재적으로 불안정하게 될 수 있다.
도 2는 도1에 도시된 플라즈마 프로세싱 시스템과 같은 시스템과 함께 사용될 수 있는 공지된 전원 기술의 전력 부분을 나타내고 있다. 전원(30)(예를 들면, DC 스위칭 전원)은 전원 출력에서 정전력 출력값을 부하(40)에 전달한다. DC 전력(32), 예를 들면 정류 버스 또는 DC 전력 소스는 공지된 기술과 같이 스위칭 트랜지스터 및 인덕터와 캐패시터와 같은 리액티브 요소에 공급한다. 전원(30)은 일반적으로 제어 루프(33)의 반응 시간보다 빠른 시간 스케일(즉, 시간 간격)에서 정전류 또는 정전압을 전달한다. 제어회로(35)는 피드백 제어 루프(33)로부터 수신된 정보에 기초하여 전원(30)에 대한 제어 신호를 조정한다. 물론, 전원(30) 또한 제어 루프가 개방되었을때 정전류 또는 정전력을 전달할 수 있다. 참고적으로, 이러한 전원들은 "정전류" 또는 "정전압" 타입으로 이하에서 언급된다. 제어회로(35)는 원하는 전력 출력을 유지하기 위해, 전원(30)의 출력 전원 또는 전류를 변경하기 위해 플라즈마 전력 측정회로(18)로부터의 피드백(33)을 이용한다. 몇몇의 경우에는, 이것은 부하(40)(예를 들면, 플라즈마 부하)의 안정한 제어를 초래한다.
실례로서, 한가지 공지된 기술은 아크-타입 플라즈마 부하에 전력을 공급하는데 사용되는 "정전류" DC 전원이다. 플라즈마 저항은 높은 온도에서 떨어지기 때문에(종종 "네가티브 저항"이라 언급됨), 이러한 시스템에 정전류를 공급하는 것은 안정적인 플라즈마를 유지하는 것으로 알려져있다. 이러한 시스템에서, 전원은 가상 안정기(ballast) 저항으로 기능한다.
좀더 구체적으로, 많은 DC 스위칭 전원은 펄스폭 변경(pulse width modulation: PWM) 제어 방법을 사용한다. 이것은 전원 소스 역할을 하고, 따라서 피드백 제어 루프없이는 네가티브-저항을 효과적으로 유지할 수 없다. 또한, 반사된 전력의 페이즈(phase)가 케이블(예를 들면, 13)과 필터(예를 들면, 12)에 의해 쉬프트되면, 전원으로부터의 관점에서 포지티브 또는 네가티브 플라즈마 저항을 확실하게 하기 어렵거나 불가능하므로, 플라즈마 시스템이 RF 전원으로 전력공급되는 때에는 제어 문제점이 더욱 악화된다. 이러한 문제점들은 특히 고주파수(예를 들면, RF영역, 즉, 1MHz와 그 이상의 범위)에서 동작하는 시스템에서 두드러진다.
전술한 문제점들을 극복하기 위해, 단순히 정전압 또는 정전류를 제공하는 전원 대신에 오픈 루프 시스템에 필수적으로 정전력을 전달할 수 있으며 플라즈마의 임피던스와 반사 페이즈에도 불구하고 플라즈마의 안정적인 동작이 유지될 수 있는 전원이 요구된다.
좀더 구체적으로, 플라즈마 및/또는 다른 시스템 요소에 의해 야기되는 부하 임피던스 및 저항의 변경에도 불구하고 플라즈마 부하와 같은 다이내믹 부하에 공급되는 전력의 양을 정밀하게 제어하기 위해 이용될 수 있는 방법 및 장치가 요구된다.
본 발명은 이러한 문제점들을 피드포워드(feedforward) 루프와, 선택적으로 플라즈마 발생기내의 플라즈마와 같은 전기적 부하에 정전원을 제공하는 느린 피드백 루프를 포함하는 전원을 이용하여 극복한다.
본 발명의 일양상은 입력 전력을 출력 RF 전력으로 전환하기 위한 전력 회로를 포함하며, 플라즈마와 같은 다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원에 특징이 있다. 전력 회로는 회로내에 저장된 에너지의 양이 제어 안정성과 충돌하지 않도록 낮은 에너지를 저장하며, 일반적으로 몇 마이크로초에 속한다. 제어 회로는 RF 발생기를 공급하는 전력 전환기의 DC 부분에 의한 입력 전력 소비를 조절하기 위해 전력 회로에 제어 신호를 제공한다. 이것은 또한, 제 1 비율에서 전력회로에 대한 제어 신호를 조정하는데 이용되며, 입력 전력의 측정을 제공하는 제 1 회로를 포함한다. RF 전원에 대한 입력 전력은 따라서 일정하게 또는 실질적으로 일정한 양으로 유지된다.
실시예들은 제 2 비율에서 전력 제어 신호를 보상하는데 이용되며, RF 전원의 출력에서 출력 전력을 측정하기 위한 제 2 회로를 포함한다. 제 1 비율은 제 2 비율보다 크다. 제 1 비율은 DC 전류를 RF 전원에 공급하는 스위칭 전원의 주파수에 대응할 수 있다. 또한, 웨이팅 요소(weighting factor)가 제 1 비율이 제 2 비율보다 크도록 야기시키기 위해 이용될 수 있다. RF 전원의 출력은 플라즈마 부하를 에너자이즈(energize)하기 위해 이용될 수 있다.
실시예들은 공진 인버터, 벅-타입(buck-type) 스위칭 조절기, 부스트(boost) 조절기, DC 스위칭 전원, 스위칭 전원 또는 인버터의 게이트 구동 회로중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 입력 전력은 스위칭 전원의 각각의 사이클에 대응하는 주파수상에서 측정될 수 있다. 출력 전력 신호는 다른 비율에서, 예를 들면, 스위칭 전원의 각각의 사이클에 대하지 않고, 측정될 수 있다. 몇가지 실시예들에서, 제어 신호는 스위칭 전원의 각각의 사이클마다 업데이트된다.
입력 전력 측정은 각각의 사이클동안 스위칭 전원의 입력 터미널을 통해 흐르는 전체 전하를 측정하는 것에 의해 결정될 수 있다. 제 1 비율은 사이클당 한번 전력 제어 신호를 조정할 수 있으며, 제 2 비율은 제 1 비율보다 느리며 전기적 부하의 반응시간보다 느려야 한다. 제 2 비율은 전기적 부하에 공급하는 가스 공급 시스템의 반응 시간보다 느릴수 있다.
본 발명의 또다른 양상은 RF 전원으로부터 전력 출력 레벨을 조절하기 위해 RF 전원에 제어 신호를 제공하는 제어 회로와 RF 전원에 입력 전력의 측정을 제공하는 제 1 회로를 포함하는 가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기위한 RF 전원에 특징이 있다. 제 1 회로는 실질적으로 일정한 입력 전력을 유지하기 위해 제 1 비율에서 RF 전원에 대한 제어 신호를 조정한다. RF 전원은 제 2 비율에서 RF 전원에 대한 제어 신호를 보상하는데 이용되며, RF 전원의 출력에서 출력 전력을 측정하기 위한 제 2 회로를 포함할 수 있다. 제 1 비율은 제 2 비율보다 커야한다. 몇몇 실시예들에서, 입력 전력은 일정하다.
웨이팅 요소가 제 1 비율이 제 2 비율보다 크도록 야기시키는데 이용될 수 있으며, RF 전원의 출력은 플라즈마 부하를 에너자이즈하는데 이용될 수 있다. RF 발생기와 부하(예를 들면, 플라즈마 부하) 사이에 위치하는, 매칭 회로가 이용될 수 있다. 전원은 공진 인버터, 벅-타입 스위칭 조절기, 부스트 조절기, DC 스위칭 전원, 및/또는 인버터 또는 스위칭 전원의 게이트 구동 회로를 포함할 수 있다. 입력 전력은 전원의 각각의 사이클마다 측정될 수 있으며, 몇가지 실시예들에서 출력 전력은 전원의 각각의 사이클마다 측정되지 않는다. 제어 신호는 전원의 각각의 사이클마다 업데이트된다.
RF 전원은 전력을 플라즈마 부하로 전달할 수 있다. 또한, 제어 신호는 전원의 펄스폭 변조를 제어할 수 있으며, 펄스폭 변조의 양은 사이클 기초에 의해 한사이클상에서 결정될 수 있다. 몇가지 실시예에서 제 1 비율은 사이클당 한번 제어 신호를 조정하며, 제 2 비율은 제 1 비율보다 느리며 전기적 부하의 반응시간보다 느려야한다. 제 2 비율은 또한 전기적 부하에 공급하는 가스 공급 시스템의 반응 시간보다 느릴 수 있다.
본 발명의 또다른 양상은 전력 소스와 AC 스위칭 전원을 포함하는 RF 플라즈마 발생기에 특징이 있다. 스위칭 전원은 전원으로부터 전력 출력 레벨을 조절하기 위한 제어 신호를 전원에 제공하는 제어 회로와 제 1 비율에서 전원에 대한 제어 신호를 조정하는데 이용되며 입력 전력의 측정을 전원에 제공하는 제 1 회로 ? 이를 통해 실질적으로 일정한 입력 전력을 유지하게 됨 ? 를 포함한다. 이것은 또한 제 1 비율이 제 2 비율보다 크도록, 제 2 비율에서 전원에 대한 제어 신호를 보상하는데 이용되며, 전원의 출력에서 출력 전력을 측정하기 위한 제 2 회로를 포함한다. 스위칭 전원의 출력은 RF 발생기 부분을 공급한다. 제 1 비율은 스위칭 전원의 스위칭 주파수에 대응할 수 있다.
웨이팅 요소가 제 1 비율이 제 2 비율보다 크도록 야기시키는데 이용될 수 있으며, RF 발생 부분의 출력은 플라즈마 부하를 에너자이즈할 수 있다. RF 발생 부분과 부하사이에 위치하는, 매칭 회로가 이용될 수 있다. RF 발생기는 공진 인버터, 벅-타입(buck-type) 스위칭 조절기, 부스트(boost) 조절기, DC 스위칭 전원, 스위칭 전원 또는 인버터의 게이트 구동 회로를 포함할 수 있다. 입력 전력은 전원의 각각의 사이클마다 측정될 수 있으며, 몇가지 실시예들에서 출력 전력은 전원의 각각의 사이클마다 측정되지 않는다. 제어 신호는 전원의 각각의 사이클마다 업데이트될 수 있으며, 다른 실시예들에서는 그렇지 않을 수 있다.
RF 발생기의 입력 전력은 각각의 사이클동안 스위칭 전원의 입력 터미널을 통해 흐르는 전체 전하를 측정하는 것에 의해 결정될 수 있으며, RF 발생기는 플라즈마 발생 시스템을 포함할 수 있다. 제어 신호는 전원의 펄스폭 변조를 제어할 수 있으며, 펄스폭 변조의 양은 사이클 기초에 의해 한사이클상에서 결정될 수 있다. 몇가지 실시예에서 제 1 비율은 사이클당 한번 제어 신호를 조정하며, 제 2 비율은 제 1 비율보다 느리며 전기적 부하의 반응시간보다 느려야한다. 제 2 비율은 또한 전기적 부하에 공급하는 가스 공급 시스템의 반응 시간보다 느릴 수 있다.
본 발명의 또다른 양상은 가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법에 특징이 있으며, 상기 방법은 RF 발생기로부터 전력 출력 레벨을 조절하기 위해, 스위칭 전원에 제어 신호를 제공하는 제어 회로를 제공하는 단계를 포함한다. 스위칭 전원에 대한 제어 신호는 스위칭 전원의 입력측에서 측정된 제 1 전력에 기초하여 제 1 비율에서 조정된다. 이것은 또한, RF 발생기의 출력측에서 측정된 제 2 전력에 기초하여 제 2 비율에서 보상된다. 제 1 비율은 제 2 비율 보다 크다(빠르다). 제 1 비율은 스위칭 전원의 주파수에 대응할 수 있다.
웨이팅 요소가 제 1 비율이 제 2 비율보다 크도록 야기시키는데 이용될 수 있으며, RF 발생 부분의 출력은 플라즈마 부하를 에너자이즈할 수 있다. RF 발생 부분과 부하사이에 위치하는, 매칭 회로가 이용될 수 있다. RF 발생기는 공진 인버터, 벅-타입(buck-type) 스위칭 조절기, 부스트(boost) 조절기, DC 스위칭 전원, 스위칭 전원 또는 인버터의 게이트 구동 회로를 포함할 수 있다. 입력 전력은 전원의 각각의 사이클마다 측정될 수 있으며, 몇가지 실시예들에서 출력 전력은 전원의 각각의 사이클마다 측정되지 않는다. 제어 신호는 전원의 각각의 사이클마다 업데이트될 수 있으며, 다른 실시예들에서는 그렇지 않을 수 있다.
상기 방법은 플라즈마 발생 시스템을 포함하는 전기적 부하를 구비하는 단계를 포함하며, 제어 신호는 전원의 펄스폭 변조를 제어할 수 있다. 펄스폭 변조의 양은 사이클 기초에 의해 한사이클상에서 결정될 수 있다. 몇가지 실시예에서 제 1 비율은 사이클당 한번씩 제어 신호를 조정하며, 제 2 비율은 제 1 비율보다 느리며 전기적 부하의 반응시간보다 느려야한다. 제 2 비율은 또한 전기적 부하에 공급하는 가스 공급 시스템의 반응 시간보다 느릴 수 있다.
도 1은 공지된 RF 플라즈마 프로세싱 툴의 블럭도를 나타낸다.
도 2는 공지된 전원의 블럭도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제어 특성이 결합된 전원을 나타낸다.
도 4는 공급 전송 벅 조절기를 포함하는 본 발명의 일실시예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다양한 특징들을 나타내는 전원 시스템을 나타낸다.
도 3은 전술한 문제점들을 극복하는데 이용될 수 있는 본 발명의 일실시예를 나타내고 있다. 플라즈마와 같은, 전기적 부하에 일정한 양의 전력을 제공하는 것은 시스템의 안정적인 동작을 초래할 수 있다. 불행하게도, 전술한 피드백만이 있는 시스템은 플라즈마 발생 시스템의 다이내믹 동작 조건에 충분할 정도록 빨리 반 응하지 못한다. 피드백 루프(33)의 반응시간이 다이내믹 플라즈마 부하의 동요나 변경보다 빠를지라도, 이와 같은 시스템은 변하는 입력 신호를 보상할 수는 없다.
도 3의 전원(30)은 출력 전력 대신 입력 전력을 제어하는 것에 의해 이러한 문제점들을 극복하며, 높은 효율성과 스위칭 전원의 가능 기술에 의해 달성할 수 있는 낮은 에너지 저장의 이점을 갖는다. 이러한 기술을 이용하는, 본 발명은 공급된 전력으로 나뉘는 저장된 에너지보다 작은(몇 마이크로초 정도) 시간 스케일 기초상에서 플라즈마 부하의 과도현상내의 변화에도 불구하고 일정한 전력을 제공한다. 도 3의 전원(30)을 완성하기 위해 전원(30)에 공급되는 DC 전력(30)상에서 빠른 입력 측정(52)을 이용한다. 이러한 입력 전력 측정(52)은 제어회로(35)에 정보를 제공하는 빠른 피드포워드 제어 루프(53)를 공급한다. 제어회로는 액츄얼 회로(예를 들면, 회로 보드상) 아날로그 제어기, 당해 분야에서 공지된 임의의 다양한 디지털 제어 시스템, 또는 이들의 조합일 수 있다. 이러한 기술을 이용하는, 본 발명은 전원(30)에 전달되는 전력을 정확히 제어하는 것에 의해 전원과 플라즈마 사이의 상호작용을 제어한다. 전달된 전력의 양과 매우 짧은 시간 간격을 통한 평균(예를 들면, 몇 마이크로초)에 민감한 것과 달리, 다이내믹 플라즈마 파라미터들은 전원에 의해 제공되는 전류 또는 전압 파형에 민감하지 않기 때문에 전력의 정확한 제어는 부하로 보내질 수 있다.
따라서, 본 발명은 몇 마이크로초와 같이 매우 짧은 시간 스케일상에서 플라즈마 부하로 거의 일정한 전력을 전달할 수 있는 전원 토폴로지를 포함한다. 몇가지 실시예에서, 이러한 시간 간격은 플라즈마 또는 가스 공급 응답의 다이내믹 반응 시간에 도달하기 위한 지속기간내에 충분히 길 수 있다. 그러나, 모든 실시예에서 플라즈마 임피던스 또는 다른 부하 다이내믹내의 변화에도 불구하고 전원 출력은 정해진 양, 저장된 에너지 대 전력에 대한 비에 의해 지정되는 시간 스케일 내로 유지된다.
피드백 제어(33)만으로는 본 발명의 정확하고 일정한 전력 출력을 완성하기 위한 부하 및 전력 입력 변화에 대해 충분히 빠르게 대응할 수 없다. 일반적으로, 안정성을 유지하기 위해, 피드백 제어 반응 비율은 모든 가능한 플라즈마 반응 및 가스 공급 반응보다 매우 빠르거나 또는 매우 느려야만 한다. 본 발명의 정확한 전력 출력 제어를 달성하기 위해, 시스템의 안정화가 빠른 시간 스케일 상에서 제공되어야할 뿐만 아니라, 제어 회로(35)의 제어 신호(38)가 출력 전력 측정에 약하게(즉, 느리게) 의존하는 것이 허용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전원에 대해 제어 신호(38)를 보상할 때, 느린 반응 피드백 제어 회로만을 이용한다. 이러한 전원의 부가적인 이점은 쉽고 안정적인 점화(ignition)와 플라즈마의 시작(build-up)이다.
본 발명의 결과를 달성하기 위해, DC 전력 소스(32)가 전원(30)의 전력 부분에 연결된다. 바람직하게, 가능한 작은 전력을 방산(dissipate)하도록 설계되고, 따라서 리액티브 또는 스위칭 디바이스와 대부분 결합시킨다. 시스템내에 저장되는 에너지는 최소화하는 것이 바람직하며, 따라서 제어 시스템의 임의의 래그(lag) 시간 또는 시간 상수를 줄이거나 가상적으로 제거한다. 이러한 설계 원칙은 스위칭 모드(예를 들면, 클래스 D 또는 클래스 F)에서 동작할 수 있는, 본 발명의 원칙과 결합하는 DC 스위칭 전원과 낮은 주파수 RF 발생기 둘다에 바람직하다. 고주파수에 서, RF 트랜지스터가 거의 선형 체계내에서 동작하는, 이러한 설계 특징은 덜 중요하다. 그럼에도 불구하고, 전원(30)의 전력 부분내의 에너지 손실을 최소화하는 것은 언제나 바람직하다.
도 3에 도시된 실시예에서, 전력 모듈에 대한 입력 전력은 입력 측정(52)을 통해 측정된다. 입력 출력 측정(52)은 전원 앞에 위치할 수 있으나, 임의의 입력 필터 캐패시터(미도시)의 다운스트림에 위치되어야만 한다. 선택적으로, 입력 전력 측정(52)은 입력 전류, 전압, 및/또는 전력이 제공되는 동안 계속, 전원(30)내의 몇가지 지점에 공지된 기술에 의해 위치될 수 있다. 입력 전력 측정 수단(52)은 이러한 정보를 제어 회로(35)에 보내며, 그 다음 실질적으로 일정한 값에서 입력 전력 측정(32)을 유지하기 위해 전력 제어 신호(38)를 조정한다. 전력 모듈의 효율성이 높게 설계되었기 때문에, 이러한 조절 방법은 부하(40)에 대한 거의 일정한 전력 출력을 초래한다.
전원(30)은 순간적으로 변하지 않는, 출력 필터와 전력 부분의 리액티브 요소내에 저장된 적은 양의 에너지를 포함한다. 전술한 바와 같이, 시스템 설계는 이러한 구성요소들내에 저장되는 에너지의 양을 최소화하며, 따라서 이러한 구성요소내에 현존하는 에너지의 양은 몇 마이크로초보다 많지 않은 시간동안 시스템에 전력을 제공하는데 충분하다. 이러한 낮게 저장된 에너지를 갖는 것은 시스템의 래그 시간 또는 시간 상수를 줄이는데 이로우며, 안정적인 플라즈마 제어를 유지하는데에도 이롭다. 플라즈마내에 저장된 에너지의 양과 비교했을때 적은 에너지가 저장되었기 때문에, 시스템 제어에 있어서 심각하게 불리한 충격을 갖지 않으며 플라즈 마 손실 또는 심각하게 변화되는 것을 야기시키지 않는다. 따라서, RF 전력은 매우 작은 래그 시간으로 입력 전력을 트랙(track)한다. 저장되는 전력의 양이 증가할 수록 플라즈마의 안정적 제어 문제점 또한 증가한다.
실시예들은 또한 피드백 제어 루프(33)를 포함한다. 부하(40)에 대한 정확한 전력 출력 제어를 유지하기 위해, 피드백 제어 루프(33)는 제어회로(35)의 제어 평형(control equation)에 느린 영향만을 갖도록 턴되어야 한다. 피드백 제어 루프(33)의 느린 반응은 부하 임피던스 변화가 제어 루프를 불안정하게 만들지 않는다는 것을 확실하게 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예를 표시하는 전원의 부분도를 나타낸다. 벅-타입 스위칭 조절기(72)는 RF 발생기(75)를 공급하기 위해 이용된다. RF 발생기에 대한 입력 전력은 입력 측정(52), 적분기(73), 및 제어회로(35)에 에러 신호를 제공하는 비교기(74)을 이용하여 측정된다. 상단 스위치(76)는 능동 구동형 트랜지스터(actively driven transistor)이다. 하단 스위치(77)는 수동(예를 들면, 다이오드)이거나 또는 트랜지스터일 수 있다. 벅 컨버터(72)의 동작 주파수가 정해지면, 전력 입력은 각각의 사이클에서 상단 스위치(76)를 통해 통과하는 전하의 양에 비례한다. 따라서, 전류 변환기(예를 들면, 52)와 적분기(73)가 각각의 사이클에서 제공되는 일(에너지)의 양을 결정하기 위해 이용될 수 있다. 일의 양이 원하는 값에 도달할때, 그다음 스위칭 사이클의 마지막은 트리거된다. 정해진 주파수 동작중에서, 이것은 단위 시간당 제공되는 일의 양(즉, 제공되는 전력의 양)을 지시한다. 이러한 측정은, 피드포워드 제어 루프(53) 기초로, 전원에 대한 빠른 입력 전력 측 정(52)으로서 유용하게 이용될 수 있다.
또한, 공진 인버터 토폴로지내에서는 흔한 일이지만, DC 부분의 스위칭 주파수가 일정하지 않을때, 일정한 값에서 입력 터미널을 통해 전원(30)으로 들어가는 입력 전력을 유지하기 위해 이용될 수 있는 것 같이, 주기당 합성된 전하의 원하는 값이 입력 전압 및 스위칭 주파수의 함수로서 결정될 수 있다. 이러한 피드포워드 조절은 펄스 단위로 수행될 수 있으며, 오직 하나의 주기(즉, 전원의 한 사이클)로 조절기를 래그한다. 따라서, 이런 측정의 시간 간격은 짧을 수 있다(예를 들면, 1 또는 2 마이크로초). 주파수 변화를 보상하기 위한 한가지 방법은 상수보다는 램핑(ramping) 기준을 이용하여, 비교기에 사이클당 합성된 전하 정보를 보내는 것이다. 합성된 전하가 사이클의 시작부터 경과된 시간에 비례할때 비교기의 트립 포인트(trip point)에 도달된다. 이러한 기술은 사이클 단위로 일정한 전력을 유지하기 위해 이용될 수 있다.
상기의 설명에 기초하여, 대안적인 실시예들이 당업자에게는 자명할 것이다. 예를 들면, 실시예들은 인덕터 전류가 일정하게 유지될것을 요구하는 일정한 입력 전력을 위한, 부스트 조절기를 포함한다. 또한, 공진 인버터와 같은 주파수-제어 토폴로지뿐만 아니라, 다른 PWM 스위칭 토폴로지가 이용될 수 있다. 이것들은 펄스 단위로 일정한 입력 전력을 유지하는, 유사한 방식으로 제어되는 차단 변환기를 포함할 수 있다.
도 5는 추가적인 세부 및 선택적 구성요소를 포함하는, 본 발명의 상세한 실시예를 나타낸다. DC 전력 소스(32)는 DC 스위칭 전원과 같은, DC 전력 부분(30)에 전력을 제공한다. 입력 전류 측정(52)은 전원(30)의 입력 측 상에 위치되는 것으로 나타났으나, 출력측(예를 들면, 전력 부분(30)과 컨버터(91) 사이)상에 위치할 수도 있다. 도 4를 참조하여 설명된 바와 같이, 입력 측정 신호는 적분기(73)와 셋포인트 비교기(74)를 통해 라우트된다.
실시예들은 다른 비교기(74) 기능성들을 포함한다. 예를 들면, 입력 측정 신호(52)로부터의 입력 전력은 계산된 피드포워드 에러를 결정하기 위해 전력 셋포인트와 비교될 수 있으며, 상기 에러는 제어회로(35)에 의해 이용될 수 있다. 이 에러는 전원에 대한 제어 신호(38)를 조정하기 위해 이용된다. 또 다른 실시예에서, 입력 신호(52)는 알고리즘 또는 값들의 미리 결정된 테이블과 비교될 수 있으며, 이를 통해 비교기로부터의 출력 결과가 당업자에게 공지된 제어 원칙 및 기술에 일치하는, 미리 결정된 기능성에 의해 결정된다. 이러한 입력 전력 조절은 전원의 각각의 사이클당 한번 처럼, 매우 빨리 동작할 수 있다.
제어회로(35) 또한 출력 전력 측정(18)으로부터 피드백 전력 신호를 수신할 수 있다. 이 피드백 신호는 계산된 피드백 에러를 결정하기 위해 전력 출력 셋포인트와 비교될 수 있으며, 이 피드백 에러 및 계산된 피드포워드 에러는 제어 신호(38)를 결정하기 위해 제어회로(35)에 의해 합쳐질 수 있다. 피드백 에러 계산을 위한 전력 출력 셋포인트는 피드포워드 에러 계산을 위한 전력 출력 셋포인트와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 이러한 경우 둘다에서, 피드포워드 및 피드백 신호의 웨이팅은 다양한 기술을 이용하여 수행될 수 있다.
많은 종래의 제어 시스템과 달리, 피드포워드 제어 루프(53)는 피드백 제어 루프(예를 들면, 피드백 제어 루프(33))보다 출력 신호(예를 들면, 제어 신호(38))에 더 많은 효과를 갖도록 웨이트되어야 한다. 이러한 결과는 측정을 샘플링하고, 샘플링된 피드포워드 신호의 결과를 좀더 자주(고속 비율에서)(예를 들면, 전원의 각각의 사이클) 이용하고, 모든 사이클, 또는 10번째 사이클, 또는 100번째 사이클과 같은 제 2, 저속 비율에서 피드백 루프의 결과를 이용하여 이루어질 수 있다. 이러한 기술을 이용하여 제어 신호는 피드백 루프보다 더 자주 피드포워드 루프의 영향을 반영하고, 따라서 피드포워드 측정은 제어 결과(38)에서 일반적으로 행해진다.
피드백 측정(18)보다 피드포워드 측정(52)을 우세하게 하는 또다른 기술은 피드포워드 신호 또는 에러 결과를 증가시키는 및/또는 피드백 신호 또는 에러 결과를 감소시키는 웨이팅 배율기(multiplier)를 결합하여, 동일 주파수에서 각각의 루프를 샘플링하는 것이다. 따라서, 제어 신호(38)를 결정할 때 두 개의 루프 모두가 동일 주파수에서 샘플링되더라도, 피드백 루프로부터의 에러 결과는 항상 피드포워드 루프로부터의 에러보다 적은 효과를 갖게된다. 이러한 방식에서, 웨이팅 요소는 피드포워드 측정 신호(52) 및 피드백 전력 출력 신호가 동일 주파수에서 샘플링될지라도, 조정된 피드포워드 루프의 비율이 보상 피드백 제어 루프의 비율보다 크도록 만든다. 몇가지 실시예에서, 피드백 제어 루프(18)는 제어 신호(38)에 제로의 효과를 미칠정도로 웨이팅될 수 있다. 평균, 다양한 샘플링 기술들, 통계 기술들 및 다른 기술들과 같이, 전술한 웨이팅 결과의 다른 타입을 완성시키기 위한 다른 기술들 또한 당업자에게는 명백해질 것이다. 이러한 방법의 결과는 제어 회로(35)는 입력 신호에 대부분 근거한, 단 피드백 전력 신호(18)에도 기초하여, 제어 신호(38)를 전원에 출력한다는 것이다.
제어 신호(38)에 대한 전원(30)의 반응은 피드포워드 또는 피드백 제어 루프보다 빠르다. 제어 신호(38)는 펄스폭 변조 기술(일정 주파수 전원에 대해), 주파수 변조와 이것의 조합, 또는 다른 공지된 DC 스위칭 전원 제어 기술들을 이용하여 전원(30)을 조절할 수 있다.
DC 전력 부분(30)은 일반적으로 정류기와의 조합내의 벅 컨버터 또는 공진 컨버터와 같은, 컨버터 부분(91)에 공급한다. 물론, 다른 컨버터 토폴로지 또한 이용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 RF 전력 발생기 중계없이 벅 컨버터로부터 플라즈마 부하에 공급하는 것을 포함한다(이하에서 설명됨). 도 5를 다시 참조하여, 컨버터의 출력은 선택적으로 출력 필터(92)를 통과하고, 그 다음 RF 발생기(75)에 공급될 수 있다. RF 발생기(75)의 출력은 출력 전력 측정 디바이스(18)를 통과해서 그 다음 플라즈마 챔버내의 플라즈마와 같은 전기적 부하(40)로 통과할 수 있다. 선택적으로, 매칭 네트워크(96)가 RF 발생기(75)와 부하(40)사이에 위치할 수 있다.
입력 측정(52)이 DC 전력 부분(30)의 공급측상에 있는 것으로 도시되었지만, 다른 위치에 배치될 수도 있다. 예를 들면, 피드포워드 측정 신호는 전원(30)과 컨버터(91)사이, 컨버터(91)와 출력 필터(92)사이(출력 필터가 존재한다면)에서 이루어질 수 있다.
이와 유사하게, 피드백 전력 측정(18) 또한 다른 위치에서 이루어질 수 있 다. 예를 들면, 피드백 전력 측정 디바이스(18)가 바로 부하의 업스트림(즉, 매칭 네트워크(존재한다면)와 부하 사이)에 위치할때 최선의 전력 측정 판독이 얻어질 수 있다. 그러나, 비용때문에, RF 발생기의 출력(즉, RF 발생기(75)와 매치 네트워크(96)(존재한다면) 사이)에 자주 배치된다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 출력 필터(92)(존재한다면)와 RF 발생기(75)사이, 또는 컨버터 부분(91)과 출력 필터(92)사이에 배치되어 피드백 신호 측정 기능을 구비하는 것을 포함한다. 물론, 다양한 입력 및 출력 신호 측정 위치가 이용될 수 있다.
적절한 전력 출력 측정 기술들은 전술한 입력 측정(52)에 대응하여, 전압 및/또는 전류 측정을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 완성시키기 위한 전송 및 반사 출력을 측정하기 위해, 출력 전력 측정 또한 공지된 기술을 이용할 수 있다.
본 발명의 기술들은 도 5에 도시된 실시예보다 폭넓은 활용성을 갖는다. 도 5에서는 DC 스위칭 전원(30)의 입력측상의 피드포워드 측정과 RF 발생기의 출력에서의 전력 출력 측정(18)을 도시하고 있지만, 본 발명은 다른 방식으로 이용될 수 있다. 예를 들면, 일실시예는 DC 스위칭 전원(30)의 입구(inlet)에서의 피드포워드 측정(52)과 전원(30)의 출구(outlet)(예를 들면, 컨버터(91) 이후)에서의 출력 전력 측정(18)을 포함한다. 몇가지 어플리케이션에서, 컨버터의 출력은 부하로 직접 라우트될 수 있다. 또다른 실시예에서, RF 발생기로의 공급은 DC 스위칭 전원에 의해 제공되지 않아도 된다. 이러한 실시예에서 입력 측정(52)은 RF 발생기로의 입력에서 그리고 RF 발생기(75)의 출구에서 전력 출력 측정(18)이 배치될 수 있다. RF 발생기의 출력은 매칭 네트워크(96)가 있는 또는 없는 부하(예를 들면, 플라즈마 챔버)로 공급된다.
전술한 실시예들은 본 발명의 범위내이지만, 본 발명은 고주파수 전원, 그리고 특히 RF 전원(즉, 1MHz에서 10GHz)을 이용하는 시스템을 위한 플라즈마 안정성 문제점들을 해결하는데 특히 유용하다.
본 발명은 특정한 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 첨부되는 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 의도 및 범위를 벗어나지 않는 다양한 변경이 가능하다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (59)

  1. 다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원으로서,
    입력 전력을 출력 RF 전력으로 변환하기 위한 전력 회로 ? 상기 전력 회로는 상기 다이내믹 부하보다 적은 에너지를 저장함 ? ;
    상기 RF 전원에 의한 입력 전력 소모를 조절하기 위해 상기 전력 회로에 제어 신호를 제공하는 제어 회로;
    상기 입력 전력이 일정하도록, 제 1 비율로 상기 전력 회로에 대한 상기 제어 신호를 조정하는데 이용되는 상기 RF 전원으로의 입력 전력의 측정을 제공하기 위한 제 1 회로; 및
    제 2 비율로 상기 RF 전원에 대한 상기 제어 신호를 보상하는데 이용되는 상기 RF 전원의 출력에서의 출력 전력을 측정하기 위한 제 2 회로를 포함하고,
    상기 제 1 비율은 상기 제 2 비율보다 큰,
    다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비율은 DC 전류를 상기 RF 전원에 공급하는 스위칭 전원의 스위칭 주파수에 대응하는,
    다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  4. 제 1 항에 있어서,
    웨이팅 요소(weighting factor)는 상기 제 1 비율이 상기 제 2 비율보다 크도록 하는데 이용되는,
    다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 전원의 출력은 플라즈마 부하로 전원을 인가하는(energize),
    다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  6. 제 1 항에 있어서,
    공진 인버터, 벅-타입 스위칭 조절기(buck-type switching regulator), 부스트 조절기(boost regulator), DC 스위칭 전원, 및 스위칭 전원 또는 인버터의 게이트 구동 회로 중 적어도 하나를 더 포함하는,
    다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 입력 전력은 스위칭 전원의 각각의 사이클마다 측정되는,
    다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 출력 전력은 스위칭 전원의 사이클보다 긴 사이클에서 측정되는,
    다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 신호는 스위칭 전원의 각각의 사이클마다 업데이트되는,
    다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 신호는 스위칭 전원의 각각의 사이클보다 자주 업데이트되는,
    다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 입력 전력 측정은 각각의 사이클 동안 상기 스위칭 전원의 입력 터미널을 통해 흐르는 전체 전하를 측정함으로써 결정되는,
    다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비율은 사이클당 한번씩 상기 제어 신호를 조정하고,
    상기 제 2 비율은 전기적 부하의 반응 시간보다 느린,
    다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 비율은 상기 전기적 부하에 공급하는 가스 공급 시스템의 반응 시간보다 느린,
    다이내믹 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  14. 가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원으로서,
    상기 RF 전원으로부터의 전력 출력 레벨을 조절하기 위해 상기 RF 전원에 제어 신호를 제공하는 제어 회로;
    일정한 입력 전력을 유지하기 위해 제 1 비율로 상기 제어 신호를 조정하는데 이용되는 상기 RF 전원으로의 입력 전력의 측정을 제공하기 위한 제 1 회로; 및
    제 2 비율로 상기 RF 전원에 대한 상기 제어 신호를 보상하는데 이용되는 상기 RF 전원의 출력에서의 출력 전력을 측정하기 위한 제 2 회로를 포함하고,
    상기 제 1 비율은 상기 제 2 비율보다 큰,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 입력 전력은 일정한,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  17. 제 14 항에 있어서,
    웨이팅 요소는 상기 제 1 비율이 상기 제 2 비율보다 크도록 하는데 이용되는,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 RF 전원의 출력은 플라즈마 부하로 전원을 인가하는,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  19. 제 14 항에 있어서,
    RF 발생기 및 상기 부하 사이에 매칭 회로(matching circuit)를 더 포함하는,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  20. 제 14 항에 있어서,
    공진 인버터, 벅-타입 스위칭 조절기, 부스트 조절기, DC 스위칭 전원, 및 스위칭 전원 또는 인버터의 게이트 구동 회로 중 적어도 하나를 더 포함하는,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 입력 전력은 스위칭 전원의 각각의 사이클마다 측정되는,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 출력 전력은 스위칭 전원의 사이클보다 긴 사이클에서 측정되는,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어 신호는 스위칭 전원의 각각의 사이클마다 업데이트되는,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어 신호는 스위칭 전원의 각각의 사이클보다 자주 업데이트되는,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  25. 제 14 항에 있어서,
    전기적 부하는 플라즈마 발생 시스템을 포함하는,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  26. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 신호는 상기 전원의 펄스폭 변조(pulse width mudulation)를 제어하는,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조의 양은 사이클 단위로 결정되는,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  28. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 비율은 사이클당 한번씩 상기 제어 신호를 조정하고,
    상기 제 2 비율은 전기적 부하의 반응 시간보다 느린,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 2 비율은 상기 전기적 부하에 공급하는 가스 공급 시스템의 반응 시간보다 느린,
    가변-임피던스 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원.
  30. RF 플라즈마 발생기로서,
    전력 소스; 및
    상기 소스로부터 전력을 수신하는 AC 스위칭 전원을 포함하며,
    상기 AC 스위칭 전원은:
    상기 전원으로부터의 전력 출력 레벨을 조절하기 위해 상기 전원에 제어 신호를 제공하는 제어 회로;
    일정한 입력 전력을 유지하기 위해 제 1 비율로 상기 전원에 대한 상기 제어 신호를 조정하는데 이용되는 상기 전원으로의 입력 전력의 측정을 제공하기 위한 제 1 회로; 및
    제 2 비율로 상기 전원에 대한 상기 제어 신호를 보상하는데 이용되는 상기 전원의 출력에서의 출력 전력을 측정하기 위한 제 2 회로를 포함하고,
    상기 제 1 비율은 상기 제 2 비율보다 크며,
    상기 스위칭 전원의 출력은 RF 발생 부분(section)에 전력을 제공하는,
    RF 플라즈마 발생기.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 비율은 상기 스위칭 전원의 스위칭 주파수에 대응하는,
    RF 플라즈마 발생기.
  32. 제 30 항에 있어서,
    웨이팅 요소는 상기 제 1 비율이 상기 제 2 비율보다 크도록 하는데 이용되는,
    RF 플라즈마 발생기.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 RF 발생 부분의 출력은 플라즈마 부하로 전원을 인가하는,
    RF 플라즈마 발생기.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 RF 발생 부분 및 전기적 부하 사이에 매칭 회로를 더 포함하는,
    RF 플라즈마 발생기.
  35. 제 30 항에 있어서,
    상기 스위칭 전원은 공진 인버터, 벅-타입 스위칭 조절기, 부스트 조절기, DC 스위칭 전원, 및 스위칭 전원 또는 인버터의 게이트 구동 회로 중 적어도 하나를 포함하는,
    RF 플라즈마 발생기.
  36. 제 30 항에 있어서,
    상기 제어 신호는 상기 스위칭 전원의 각각의 사이클마다 업데이트되는,
    RF 플라즈마 발생기.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제어 신호는 상기 스위칭 전원의 각각의 사이클보다 자주 업데이트되는,
    RF 플라즈마 발생기.
  38. 제 30 항에 있어서,
    상기 입력 전력은 각각의 사이클 동안 상기 스위칭 전원의 입력 터미널을 통해 흐르는 전체 전하를 측정함으로써 결정되는,
    RF 플라즈마 발생기.
  39. 제 30 항에 있어서,
    전기적 부하는 플라즈마 발생 시스템을 포함하는,
    RF 플라즈마 발생기.
  40. 제 30 항에 있어서,
    상기 제어 신호는 상기 스위칭 전원의 펄스폭 변조를 제어하는,
    RF 플라즈마 발생기.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조의 양은 사이클 단위로 결정되는,
    RF 플라즈마 발생기.
  42. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 비율은 사이클당 한번씩 상기 제어 신호를 조정하고,
    상기 제 2 비율은 전기적 부하의 반응 시간보다 느린,
    RF 플라즈마 발생기.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 제 2 비율은 상기 전기적 부하에 공급하는 가스 공급 시스템의 반응 시간보다 느린,
    RF 플라즈마 발생기.
  44. 가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법으로서,
    RF 발생기로부터의 전력 출력 레벨을 조절하기 위해 스위칭 전원에 제어 신호를 제공하는 제어 회로를 제공하는 단계;
    상기 스위칭 전원의 입력 측에서 측정되는 제 1 전력에 기초하여 제 1 비율로 상기 스위칭 전원에 대한 상기 제어 신호를 조정하는 단계;
    상기 RF 발생기의 출력 측에서 측정되는 제 2 전력에 기초하여 제 2 비율로 상기 스위칭 전원에 대한 상기 제어 신호를 보상하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 비율은 상기 제 2 비율보다 큰,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 제 1 비율은 상기 스위칭 전원의 주파수에 대응하는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  46. 제 44 항에 있어서,
    웨이팅 요소는 상기 제 1 비율이 상기 제 2 비율보다 크도록 하는데 이용되는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  47. 제 44 항에 있어서,
    상기 RF 발생기의 출력은 플라즈마 부하로 전원을 인가하는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  48. 제 44 항에 있어서,
    상기 RF 발생기와 전기적 부하 사이에 매칭 회로를 포함하는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  49. 제 44 항에 있어서,
    상기 전원은 공진 인버터, 벅-타입 스위칭 조절기, 부스트 조절기, DC 스위칭 전원, 및 스위칭 전원 또는 인버터의 게이트 구동 회로 중 적어도 하나를 포함하는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  50. 제 44 항에 있어서,
    상기 제 1 전력은 상기 스위칭 전원의 각각의 사이클마다 측정되는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 제 2 전력은 스위칭 전원의 사이클보다 긴 사이클에서 측정되는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  52. 제 44 항에 있어서,
    상기 제 1 전력은 각각의 사이클 동안 상기 스위칭 전원의 입력 터미널을 통해 흐르는 전체 전하를 측정함으로써 결정되는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  53. 제 44 항에 있어서,
    상기 제어 신호는 상기 스위칭 전원의 각각의 사이클마다 업데이트되는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 제어 신호는 상기 스위칭 전원의 각각의 사이클보다 자주 업데이트되는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  55. 제 44 항에 있어서,
    전기적 부하는 플라즈마 발생 시스템을 포함하는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  56. 제 44 항에 있어서,
    상기 제어 신호는 상기 전원의 펄스폭 변조를 제어하는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조의 양은 사이클 단위로 결정되는,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  58. 제 44 항에 있어서,
    상기 제 1 비율은 사이클당 한번씩 상기 제어 신호를 조정하고,
    상기 제 2 비율은 전기적 부하의 반응 시간보다 느린,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 제 2 비율은 상기 전기적 부하에 공급하는 가스 공급 시스템의 반응 시간보다 느린,
    가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조절하는 방법.
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