KR101322384B1 - Ｒｆ 파워의 특성을 모니터하기 위한 시스템, 방법 및 장치 - Google Patents

Ｒｆ 파워의 특성을 모니터하기 위한 시스템, 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

RF 파워를 모니터하기 위한 시스템 및 방법이 기술된다. 1 실시예에서, 상기 시스템은, 주파수 범위 내에 들어가는 복수의 특정 주파수로 전기적 특성을 나타내는 정보를 포함하는 RF 신호를 얻기 위해 RF 발생기에 의해 발생되는 RF 파워를 샘플링한다. 상기 RF 신호들은 복수의 특정 주파수로 전기적 특성을 나타내는 정보를 포함하는 디지털 RF 신호의 스트림을 얻기 위해 디지털화되며, 상기 전기적 특성을 나타내는 정보는, 복수의 특정 주파수의 각각에 대해, 시간 영역으로부터 주파수 영역으로 연속적으로 변환된다.

Description

ＲＦ 파워의 특성을 모니터하기 위한 시스템, 방법 및 장치{SYSTEM, METHOD, AND APPARATUS FOR MONITORING CHARACTERICTICS OF RF POWER}
본 발명은 일반적으로 플라즈마 처리를 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 플라즈마 처리 시스템의 파라미터를 모니터하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 또는 평판 디스플레이와 같은 플라즈마 처리 분야에 있어서, RF 파워 발생기는 플라즈마 챔버의 부하에 전압을 인가하고 광범위한 주파수에 걸쳐 동작할 수 있다. 플라즈마 처리 산업에 있어서의 경험에 의해, 처리된 재료(예컨대, 웨이퍼)의 특성(예컨대, 균일성, 막 두께, 및 오염 레벨)에 특정 플라즈마 파라미터(예컨대, 이온 밀도, 전자 밀도, 및 에너지 분포)를 조합시킬 수 있었다. 더욱이, 풍부한 지식은 웨이퍼 특성을 전반적인 질에 연결하는 것에 존재하며, 이에 따라 전반적인 처리의 질에 플라즈마 파라미터를 조합하는 플라즈마 공정에 있어서의 경험이 있다.
그러나, (예컨대, 플라즈마 환경의 직접 측정에 의해) 플라즈마 파라미터에 관한 정보를 얻는 것은 어려우며 번거롭다. 이에 대해, 플라즈마 처리 챔버에 인가되는 RF 파워의 전기적 특성(예컨대, 전압, 전류, 임피던스, 파워)을 식별하는 것은 대량의 정보를 얻기 위해서는 비교적 저렴한 방법이나, 전기적 특성을 식별하기 위한 기존 기술은 너무 고가이고, 너무 느리고 또는 너무 부정확하기 때문에, 전기적 특성과 플라즈마 파라미터 간의 공지의 반복가능한 조합을 설정하기 위한 충분한 양의 정보를 제공할 수 없다.
특히, 플라즈마 챔버에 방출되는 RF 파워는 전형적으로 비교적 적은 이산 주파수들(예컨대, 20개 주파수 미만)에서 상당한 양의 파워를 포함한다. 그러나, 공지의 모니터링 기술은 광범위한 주파수(예컨대, 플라즈마에 실질적으로 영향을 미치지 않는 주파수를 포함)를 분석한다. 이에 따라, 이들 공지의 기술은 너무 느리거나 너무 부정확하여 관련 주파수의 전기적 특성에 관한 충분한 양의 정보를 제공할 수 없다. 따라서, 기존 기술의 단점을 극복하고 다른 신규하고 혁신적인 특징을 제공하는 것이 필요하다.
도면에 도시된 본 발명의 예시적 실시예는 다음과 같다. 이들 및 다른 실시예는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용란에 상세히 기술된다. 그러나, 발명의 요약이나 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기술된 형태에 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 당업자는 특허청구범위에 명시된 바와 같이 발명의 정신 및 관점 내에 들어가는 많은 변형예, 등가물 및 대안적 구성들이 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명은, 플라즈마 부하에 인가되는 RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 시스템 및 방법을 제공할 수 있다. 예시적 1 실시예에서, 본 발명은, RF 신호를 얻기 위해 RF 발생기에 의해 발생되는 RF 파워를 샘플링하는 것을 포함하며, 상기 RF 신호는 주파수 범위 내에 들어가는 복수의 특정 주파수로 전기적 특성을 나타내는 정보를 포함한다. RF 신호들은 디지털 RF 신호의 스트림을 얻기 위해 디지털화되며, 디지털 RF 신호는 복수의 특정 주파수로 전기적 특성을 나타내는 정보를 포함하고, 상기 전기적 특성을 나타내는 정보는, 복수의 특정 주파수의 각각에 대해, 시간 영역으로부터 주파수 영역으로 연속적으로 변환된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 플라즈마 부하에 인가되는 RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 장치로서 특정될 수 있다. 이 실시예의 장치는, 전기적 특성을 나타내는 정보를 포함하는 디지털 RF 신호의 스트림을 제공하기 위해 RF 발생기에 의해 발생되는 전기적 특성을 나타내는 정보를 포함하는 RF 신호를 디지털화하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기; 및 복수의 특정 주파수의 각각에서, 시간 영역으로부터 주파수 영역으로 전기적 특성을 나타내는 정보를 연속적으로 변환하도록 구성되는 변환부를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 플라즈마 부하에 인가되는 RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법으로 특정될 수 있다. 이 실시예의 방법은, 플라즈마 부하에 인가되는 RF 파워의 파라미터의 디지털 샘플의 실질적으로 연속적인 스트림을 수신하고, 상기 RF 파워는 주파수 스펙트럼 내 복수의 주파수로의 파워를 포함하고; 상기 복수의 주파수 중 특정한 하나에서 사인 함수를 합성하고; 복수의 곱을 생성하고, 상기 곱들의 각각은 복수의 디지털 샘플들의 각각과 사인 함수의 곱이고; 상기 복수의 주파수 중 특정한 하나로 전기적 특성의 파라미터의 값을 제공하기 위해 상기 곱들의 합의 정규화된 값을 제공하는 것을 포함한다.
전술한 바와 같이, 상기 실시예 및 구체예는 단지 예시를 목적으로 한 것이다. 수많은 다른 실시예, 구쳬예 및 발명의 세부 내용은 이하의 기재 및 특허청구범위로부터 당업자에 의해 용이하게 인식될 것이다.
본 발명의 각종 목적과 이점 및 보다 완전한 이해를 위해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 몇몇 실시예가 실시되는 플라즈마 처리 환경을 나타낸 블록도이다.
도2는 도1을 참조하여 기술된 센서의 처리부의 예시적 실시예를 나타낸 블록도이다.
도3은 플라즈마 부하에 인가되는 파워를 모니터하기 위한 예시적 방법을 도시한 플로우챠트이다.
도4는 도2에 나타낸 변환부의 예시적 실시예를 나타낸 블록도이다.
도5는 샘플링된 RF 데이터의 변환을 행하기 위한 예시적 방법을 도시한 플로우챠트이다.
도면을 참조하면, 여러 도면에 걸쳐 유사한 부재들이 동일한 참조 부호로 표시되어 있고, 특히 도1은 본 발명의 몇몇 실시예가 실시되는 플라즈마 처리 환경(100)을 나타낸 블록도이다. 도시된 바와 같이, 무선 주파수(RF) 발생기(102)가 임피던스 매칭 네트워크(106)를 통해 플라즈마 챔버(104)에 결합되어 있고, RF 발생기(102)의 출력에 결합된 제1 센서(110)로부터의 입력 및 플라즈마 챔버(104)의 입력에 결합된 제2 센서(112)로부터의 입력을 수신하기 위해 분석부(108)가 배치된다. 도시된 바와 같이, 분석부(108)는 키보드, 디스플레이 및 포인팅 디바이스(예컨대, 마우스)를 포함할 수 있는 맨-머신 인터페이스(114)에도 결합된다.
이들 부품의 도시된 배치는 논리적이며 실제 하드웨어 도면을 의미하지는 않는다; 이에 따라, 부품들은 실제 실시에 있어서는 조합되거나 또는 다시 분리될 수 있다. 예컨대, 센서(110,112)의 하나 또는 두 개 모두 분석부(108)의 부품으로 실시될 수도 있고, 센서(110)는 발생기(102)의 하우징 내에 전체적으로 수용될 수도 있다. 또한, 도1에 나타낸 부품들은 예시적 실시를 도시한 것으로, 다른 실시예에 있어서 어떤 부품들은 생략 및/또는 부가된 다른 부품일 수도 있다.
RF 파워 발생기(102)는 일반적으로 플라즈마 처리를 위한 챔버(104)에 있어서 플라즈마를 점화하고 유지하기 위해 RF 파워를 플라즈마 챔버(104)에 제공한다. 비록 요구되지는 않지만, 많은 실시예에서 RF 파워 발생기(102)는 둘 이상의 RF 발생기의 집합에 의해 실현되며, RF 발생기들의 각각은 상이한 주파수로 파워를 제공한다. 비록 확실히 요구되지는 않지만, RF 파워 발생기(102)는 미국 콜로라도 포트 콜린스에 있는 어드밴스드 에너지 인코포레이티드로부터 입수할 수 있는 하나 이상의 PARAMOUNT 모델 RF 발생기에 의해 실현될 수도 있다.
이 실시예의 매칭 네트워크(106)는 일반적으로, RF 파워 발생기(102)를 위한 이상적인 부하에 대해, 인가된 전압의 주파수, 챔버 압력, 가스 조성, 및 타겟 또는 기판 재료에 의해 변할 수 있는 챔버 임피던스를 변경하도록 구성된다. 당업자는 다양한 다른 매칭 네트워크가 이 목적을 위해 이용될 수도 있음을 이해할 것이다. 매칭 네트워크(106)는 미국 콜로라도 포트 콜린스에 있는 어드밴스드 에너지 인코포레이티드로부터 입수할 수 있는 NAVIGATOR 모델 디지털 임피던스 매칭 네트워크에 의해 실현될 수도 있으나, 다른 임피던스 매칭 네트워크도 이용될 수 있다.
이 실시예의 제1 센서(110)는 일반적으로, RF 파워 발생기(102)가 소정 레벨의 출력(예컨대, 일정한 출력)을 유지할 수 있도록 RF 파워 발생기(102)에 대한 피드백을 클로즈하도록 구성된다. 예컨대 1 실시예에서, 센서(110)는 발생기에 의해 인가된 전기적 특성의 파라미터(예컨대, 반사 출력, 반사 계수 등)을 측정하고 측정된 파라미터와 설정 포인트 간의 차이에 기초하여 RF 파워 발생기(102)에 피드백을 제공한다.
도1에 나타낸 실시예의 제2 센서(112)는 일반적으로, 챔버(104)에 있어서의 플라즈마의 특성을 제공하도록 구성된다. 센서(112)에 의해 행해진 측정은 이온 에너지 분포, 전자 밀도, 및/또는 에너지 분포를 추정하기 위해 사용될 수 있으며, 이들은 챔버(104)의 처리 결과에 직접 영향을 줄 수 있다. 많은 실시예에서, 다른 예를 통해, 챔버(104)에 대한 입력(111)에서 측정된 전기적 특성(예컨대, 전압, 전류, 임피던스)는 조합된 플라즈마 파라미터의 값들을 예측하기 위해 사용될 수 있으며 또한 종료점(end-point) 검출을 위해 사용될 수도 있다. 예컨대, 제2 센서(112)로부터의 측정은 공지의 정보(예컨대, 특정 전압으로부터의 편차가 하나 이상의 플라즈마 파라미터에 어떻게 영향을 미치는지 또는 영향을 미치지 않는지를 나타내는 정보)와 관련하여 사용될 수도 있다. 비록 도1에는 도시되지 않지만, 센서들(110,112)은 트랜스듀서, 전자장치 및 처리 로직(예컨대, 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 구현되는 명령)을 포함할 수도 있다.
분석부(108)는 일반적으로 센서(110,112)로부터의 정보(예컨대, 전기적 특성의 파라미터에 관한 정보)를 받고 그 정보를 맨-머신 인터페이스(114)를 통해 사용자에 전하도록 구성된다. 분석부(108)는 소프트웨어 또는 정교한 하드웨어 및/또는 펌웨어와 관련하여 범용 컴퓨터에 의해 실현될 수도 있다.
다음 도2를 참조하면, 도1을 참조하여 기술된 센서(110,112)의 처리부(200)의 예시적 실시예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이 실시예의 처리부(200)는 제1 및 제2 처리 체인(202,204)을 포함하며, 각 처리 체인(202,204)은 아날로그 전단(206), 아날로그／디지털(A／D) 변환기(208), 변환부(210) 및 정정부(212)를 포함한다.
도2에 있어서의 부품의 도시는 논리적인 것으로 실제 하드웨어 도면을 의미하지는 않는다; 따라서, 부품들은 실제 실시에 있어서는 조합되거나 또는 다시 분리될 수 있다. 예컨대, A/D 변환기(208)는 두 개의 분리된 A/D 변환기(예컨대, 14비트 변환기)로 실현될 수도 있고, 변환부(210)는 하드웨어, 펌웨어 및/또는 소프트웨어 부품의 집합에 위해 실현될 수도 있다. 예컨대 1 특정 실시예에서, 변환부(210) 및 정정부(212)는 필드 프로그래머블 게이트 어레이에 의해 실현된다.
도2에 도시된 예시적 실시예에서, 제1 및 제2 처리 체인(202,204)은, (예컨대, 진행 및 반사파 센서로 지칭될 수도 있는 방향성 커플러로부터) 각각의 순방향 전압 및 역방향 전압 아날로그 RF 신호를 수신하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 처리 체인(202,204)은 전압 및 전류 아날로그 RF 신호를 수신할 수도 있다. 설명의 편의를 위해 상기 처리부(200)의 동작은 단일 처리 체인을 참조하여 기술되나, 제2 처리 체인의 대응 가능이 행해지는 것을 인식해야 할 것이다.
도2를 참조하면서, 이와 유사하게, 플라즈마 부하에 인가되는 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 예시적 실시예가 도시된 플로우챠트를 도3을 참조하여 설명한다.그러나, 도3에 도시된 방법은 도2에 도시된 특정 실시예에 한정되지 않는다는 것을 인식해야할 것이다. 도3에 나타낸 바와 같이, RF 발생기(예컨대, RF 발생기 102)에 의해 발생된 RF 파워는, 주파수 범위 내에 들어가는 복수의 특정 주파수로 전기적 특성을 나타내는 정보를 포함하는 RF 신호를 얻기 위해 샘플링된다(블록 300,302).
예컨대, 상기 주파수 범위는 400 kHz 내지 60 MHz의 주파수 범위를 포함할 수도 있으며, 이 범위는 예컨대, 시스템에 파워를 제공하는 RF 발생기(들)의 주파수에 따라 임의로 변할 수도 있다. 복수의 특정 주파수는 특정한 관심 주파수로 될 수 있으며, 이들 주파수는 처리 챔버(예컨대, 처리 챔버 104)에 인가되는 파워의 주파수에 따라 변할 수도 있다. 예컨대, 특정 주파수는 각 주파수의 기본 주파수, 제2 및 제3 고조파; 및 상호변조 곱(intermodulation product)일 수도 있다.
도2를 참조하여 나타낸 바와 같이, 제1 처리 체인(202)의 아날로그 전단(206)은 트랜스듀서(도시하지 않음)로부터 순방향 전압 아날로그 RF 신호를 받고 디지털 변환을 위한 아날로그 RF 신호를 준비하도록 구성된다. 아날로그 전단(206)은 예컨대, 분압기(voltage divider) 및 프리필터(prefilter)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 일단 아날로그 RF 신호가 아날로그 전단(206)에 의해 처리되면, 그는 복수의 특정 주파수로 전기적 특성을 나타내는 정보를 포함하는 디지털 RF 신호의 스트림을 생성하도록 A/D 변환기에 의해 디지털화된다(블록 306). 어떤 실시예에서, 예컨대, 6400만 샘플링은 14비트의 정밀도로 초당 아날로그 RF 신호를 처리한다.
도시된 바와 같이, 일단 샘플링된 RF 신호가 디지털화되면, (디지털 형태로) 전기적 특성을 나타내는 정보가, 복수의 특정 주파수의 각각에 대해, 시간 영역으로부터 주파수 영역으로 연속적으로 변환된다(블록 308). 일례로서, 도2에 나타낸 변환부(210)는 디지털 RF 신호의 스트림(214,216)을 받고 그 디지털 스트림(214,216)의 각각에 있어서의 정보를 시간 영역으로부터 주파수 영역으로 연속적으로 변환하고, 순방향 전압 스트림 및 반사 전압 스트림 모두에 대한 동상(in-phase) 및 직각위상(quadrature) 정보를 모두 제공한다.
비록 요구되지는 않지만, 어떤 실시예에서 변환부(210)는, 제1 순간에, 한 주파수로 푸리에 변환(예컨대, 단일 주파수 푸리에 계수 계산)을 행하고, 다음 순간에, 다른 주파수로 푸리에 변환을 행하도록 프로그램되는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)에 의해 실현되어, 푸리에 변환이 한번에 하나의 주파수를 연속적으로 행하도록 된다. 바람직하게는, 이 접근법은 이전의 해법에서 행해진 전체 주파수 범위(예컨대, 400 kHz~60 MHz)에 걸쳐 푸리에 변환을 취하도록 시도하는 것보다 더 빠르고 더 정확하다.
도2에 나타낸 실시예에서, 디지털 RF 신호의 연속적 변환이 취해지는 특정 주파수 f1-N은 변환부(210)에 의해 액세스가능한 테이블(218)에 저장된다. 이 실시예의 변형예에 있어서, 사용자는 (예컨대 맨-머신 인터페이스 114 또는 다른 입력 수단을 사용하여) 특정 주파수 f1-N을 입력할 수 있다. 입력된 특정 주파수 f1-N은 예컨대, 그 주파수가 하나 이상의 플라즈마 파라미터에 영향을 미치기 때문에 관심 주파수로 될 수도 있다. 일례로서, (예컨대 두 개의 발생기를 이용하여) 두 개의 주파수가 챔버에 인가되면, 8개의 관심 주파수로 될 수 있는데; 두 개의 기본 주파수; 각 주파수들의 제2 및 제3 고조파; 및 두 주파수의 상호변조 곱이다.
어떤 실시예에서, 디지털 스트림(214,216)의 각각의 256 샘플링이 푸리에 변환을 발생하도록 이용되고. 많은 실시예에서 디지털 스트림(214,216)의 데이터 레이트는 64 Mb이다. 그러나, 샘플들의 수는 (예컨대, 정밀도를 향상시키기 위해) 증가될 수도 있고 또는 (예컨대, 스트림에 있어서의 정보가 변환되는 레이트를 증가시키기 위해) 감소될 수도 있다. 바람직하게는, 변환부(210)의 많은 구체예에 있어서, 디지털 스트림(214,216)이 연속적 데이터 스트림으로 되어(예컨대, 데이터의 버퍼링이 없다), 특정 주파수들(예컨대, 주파수 f1-N)의 각각에서, 변환이 신속히 행해지도록 한다(예컨대, 마이크로초 마다).
도2에 나타낸 실시예에 도시된 바와 같이, 변환부(210)는 디지탈 순방향 및 반사 전압 스트림(214,216)의 각각에 대한 두개의 출력((예컨대, 동상 정보(I) 및 직각위상 정보(Q))을 제공하며, 4개 값의 각각은 정정부(212)에 의해 정정된다. 어떤 실시예에서, 도2에 나타낸 바와 같이, 정정 매트릭스(220)가 변환부(210)로부터 상기 변환된 정보를 정정하기 위해 이용된다. 예컨대, 변환부(210)에 의해 제공된 4개 값들의 각각은 메모리(예컨대, 비휘발성 메모리)에 저장된 정정 매트릭스로 곱해진다.
많은 실시예에서, 매트릭스들(220)은, 공지 신호가 측정되고 정정 팩터들이 발생되어 센서에 있어서의 부정확들을 정정하도록 하는 교정 과정의 결과이다. 1 실시예에서, 메모리는 125MHz의 각각에 대해 하나의 매트릭스를 포함하고 매트릭스들의 각각은 2X4 매트릭스이다. 변형예에서, 임피던스 및 파워의 각각에 대해 별도의 매트릭스가 사용되며; 이에 따라 어떤 변형예에서는 250, 2X4 매트릭스들이 이용된다. 도시된 바와 같이, 정정부(212)에 의한 정정 후, 순방향 및 반사 전압의 정정된 동상 및 직각위상 표현을 나타내는 4개의 출력들이 출력된다.
어떤 실시예에서, 변환부(210)에서 있어서의 푸리에 변환을 행하기 위해 (예컨대, 사인 및 코사인 함수의) 룩업 테이블이 이용된다. 비록 푸리에 변환은 이 방법을 사용하여 비교적 신속히 행해질 수도 있으나, 비교적 높은 정밀도가 요구될 때 저장된 데이터의 양은 부적합할 수도 있다.
다른 실시예에 있어서, 직접 디지털 합성(DDS)이 데이터의 변환과 관련되어 이용된다. 예컨대, 도4를 참조하면, 도2에 나타낸 변환부(210)의 예시적 실시예를 나타낸 블록도가 도시되어 있다.
도4를 참조하면서, 이와 유사하게, 샘플링된 RF 데이터의 변환을 행하기 위한 예시적 방법을 나타낸 플로우챠트인 도5를 참조하여 기술한다. 도시된 바와 같이, 도4에 나타낸 예시적 실시예에 있어서, 특정 주파수가 선택되고(예컨대, 도2를 참조하여 기술된 특정 주파수들 f1-N의 하나)(블록 500,502), 직접 디지털 합성부(402)는 주파수에 대한 사인 함수를 합성한다(블록 504). 예컨대, 도4에 나타낸 실시예에 있어서, 사인 및 코사인 함수 모두 합성된다.
도시된 바와 같이, RF 파워 파라미터를 나타내는 샘플이 얻어진다(블록 506). 도4에 나타낸 예시적 실시예에서, 순방향 및 반사 전압 모두의 디지털 샘플들(414,416)이 얻어지나, 다른 실시예에 있어서는 다른 파라미터가 얻어진다(예컨대, 전압 및 전류). 도5에 나타낸 바와 같이, 각각의 선택된 주파수에 대해, RF 데이터의 다수의 샘플과 선택된 주파수의 사인 함수의 곱이 생성된다(블록 508). 예컨대 도4에 나타낸 실시예에 있어서, 윈도우 함수가(404)가 (예컨대, A/D 변환기로부터 얻어진) 디지털 RF 샘플들(414,416)에 대해 행해진 후, DDS(402)에 의해 생성된 사인 및 코사인 함수가, 단일 주파수 푸리에 계수 계산(SFFC) 부(406)에서 곱셈기에 의해 각 샘플들로 곱해진다.
도시된 바와 같이, 사인 함수와 샘플들의 곱은 (예컨대, SFFC 406의 누산기에 의해) 필터링되고(블록 510), 일단 소망 수의 디지털 RF 샘플들이 이용되면(블록 512), 필터링된 곱의 정규화된 값이 제공된다(블록 514). 어떤 실시예에서 64 샘플들이 이용되고 다른 실시예에서는 256 샘플들이 이용되나, 이는 반드시 필요한 것은 아니고, 당업자는 샘플링의 수는 필터의 응답 및 소정 대역폭에 기초하여 선택될 수도 있음을 인식할 것이다. 또 다른 실시예에서, 특정 주파수로 (예컨대 순방향 및 반사 전압과 같은) 파라미터의 값을 얻기 위해 다른 수의 디지털 RF 샘플이 이용된다.
도5에 나타낸 바와 같이, 각각의 특정 주파수(예컨대, 테이블 218에 있어서의 N개 주파수들의 각각)에 대해, 샘플링된 RF 데이터의 변환이 관심있는 각 주파수에 대해 연속적으로 행해지도록 블록 502-514가 실시된다. 1 실시예에서, DDS(402), 윈도우(404) 및 SFFCC부(406)는 FPGA에 의해 실현된다. 그러나 이는 반드시 필요한 것은 아니고, 다른 실시예에 있어서 DDS부(402)는 정교한 칩에 의해 실현되고 윈도우(404) 및 SFFCC부(406)는 별도로 실시된다(예컨대 FPGA에 의해).
결론적으로, 본 발명은 무엇보다도, RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 당업자들은 본 발명에 있어서 여러가지 변형 예 및 대체 예가 이루어질 수 있음을 용이하게 인식할 것이며, 상기 예를 실질적으로 달성하기 위한 사용 및 그의 구성은 본 명세서에서 기술된 실시예들에 의해 성취된다. 따라서, 본 발명은 기술된 예시적 형태들에 한정되지 않으며, 많은 변형예, 개조 및 대안적 구성은 특허청구범위에 기재된 발명의 관점 및 정신 내에 들어가는 것이다.

Claims (18)

  1. 플라즈마 부하에 인가되는 RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법으로,
    주파수 범위 내에 들어가는 복수의 특정 주파수로 전기적 특성을 나타내는 정보를 포함하는 RF 신호를 얻기 위해 RF 발생기에 의해 발생되는 RF 파워의 전기적 특성을 감지하고;
    복수의 특정 주파수로 전기적 특성을 나타내는 정보를 포함하는 디지털 RF 신호의 스트림을 얻기 위해 RF 신호들을 디지털로 샘플링하고;
    복수의 특정 주파수들의 하나의 전기적 특성을 나타내는 정보에 대한 푸리에 변환을 연속적으로 행한 다음, 복수의 특정 주파수들의 다른 하나의 전기적 특성을 나타내는 정보에 대한 다른 푸리에 변환을 행하는 것을 포함하고, 상기 푸리에 변환은 시간 영역 데이터를 주파수 영역 데이터로 변환하는, RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 특정 주파수들은 적어도,
    RF 파워의 기본 주파수;
    상기 RF 파워의 기본 주파수의 제2 고조파; 및
    상기 RF 파워의 기본 주파수의 제3 고조파를 포함하는, RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 샘플링은 전압-전류 센서 및 방향성 커플러로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 센서로 샘플링하는 것을 포함하는, RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전기적 특성을 나타내는 정보는 순방향 및 역방향 전압 정보를 포함하는, RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 푸리에 변환을 연속적으로 행하는 것은,
    특정 주파수의 각각에서 사인 함수를 디지털로 합성하고;
    특정 주파수의 각각에 대해, 복수의 특정 주파수의 각각에 대한 전기적 특성을 나타내는 정보의 변환을 얻기 위해 전기적 특성을 나타내는 정보의 샘플링된 값과 사인 함수의 곱을 필터링하는 것을 포함하는, RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서, 푸리에 변환을 연속적으로 행하는 것은,
    특정 주파수의 각각에 대해 사인 함수의 테이블로부터, 미리 생성된 사인 함수를 검색하고;
    특정 주파수의 각각에 대해, 복수의 특정 주파수의 각각에 대한 전기적 특성을 나타내는 정보의 변환을 얻기 위해 전기적 특성을 나타내는 정보의 샘플링된 값과 사인 함수의 곱을 필터링하는 것을 포함하는, RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 RF 신호를 디지털로 샘플링하는 것은, 64 Mb로 14비트 스트림의 디지털 RF 신호를 얻기 위해 상기 RF 신호를 디지털화하는 것을 포함하는, RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서, 푸리에 변환을 연속적으로 행하는 것은, 연속적 디지털 RF 신호의 스트림을 변환하는 것을 포함하는, RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 변환 전에
    특정 주파수를 선택하고;
    상기 선택된 주파수를 테이블에 위치시키고;
    연속적으로 변환되는 주파수를 식별하기 위해 상기 테이블을 액세스하는 것을 포함하는, RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법.
  10. 플라즈마 부하에 인가되는 RF 파워를 모니터하기 위한 장치로서,
    전기적 특성을 나타내는 정보를 포함하는 디지털 RF 신호의 스트림을 제공하기 위해, RF 발생기에 의해 발생되는 전기적 특성을 나타내는 정보를 포함하는 RF 신호를 디지털화하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기; 및
    복수의 특정 주파수들의 하나의 전기적 특성을 나타내는 정보에 대한 푸리에 변환을 연속적으로 행하고 복수의 특정주파수들의 다른 하나의 전기적 특성을 나타내는 정보에 대한 다른 푸리에 변환을 행하도록 구성된 변환부를 포함하고, 상기 푸리에 변환은 시간 영역 데이터를 주파수 영역 데이터로 변환하는, RF 파워를 모니터하기 위한 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 복수의 특정 주파수들은 적어도,
    RF 파워의 기본 주파수;
    상기 RF 파워의 기본 주파수의 제2 고조파; 및
    상기 RF 파워의 기본 주파수의 제3 고조파를 포함하는, RF 파워를 모니터하기 위한 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 변환부는, 단일-주파수 고속 푸리에 변환을 행하도록 구성되는, RF 파워를 모니터하기 위한 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 아날로그-디지털 변환기는, 상기 변환부가 실시간으로 전기적 특성을 나타내는 정보를 변환하도록 연속적인 스트림의 디지털 RF 신호를 제공하는, RF 파워를 모니터하기 위한 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 변환부는,
    제1의 특정 주파수로 사인 함수를 합성하도록 구성되는 직접 디지털 합성기;
    제1의 복수의 곱을 생성하기 위해 전기적 특성을 나타내는 정보의 복수의 샘플링된 값의 각각과 상기 사인 함수의 곱을 생성하기 위한 디지털 곱셈기;
    제1 곱의 합을 제공하기 위해 제1의 복수의 곱들을 합하도록 구성되는 필터부를 포함하고, 상기 제1 곱의 합의 정규화된 값은 제1 특정 주파수로 파라미터의 값을 제공하는, RF 파워를 모니터하기 위한 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 직접 디지털 합성기는 제1의 특정 주파수로 사인 함수를 합성한 다음, 제2의 특정 주파수로 사인 함수를 합성하도록 구성되고, 상기 디지털 곱셈기는 제2의 복수의 곱을 생성하기 위해 전기적 특성을 나타내는 정보의 복수의 부가적 샘플링 값들의 각각과 제2 주파수의 곱들을 생성하고, 누산기는 제2 곱의 합을 제공하기 위해 제2 복수의 곱들을 합하고, 상기 제2 곱의 합의 정규화된 값은 제2의 특정 주파수로 파라미터의 값을 제공하는, RF 파워를 모니터하기 위한 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 직접 디지털 합성기는 필드 프로그램가능 게이트 어레이로 실시되는, RF 파워를 모니터하기 위한 장치.
  17. 플라즈마 부하에 인가되는 RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법으로,
    플라즈마 부하에 인가되고 주파수 스펙트럼 내 복수의 주파수로 파워를 포함하는 RF 파워의 전기적 특성의 파라미터의 디지털 샘플들의
    연속적인 스트림을 수신하고;
    복수의 주파수 중 하나에서 사인 함수를 합성하고;
    복수의 곱을 생성하고, 상기 곱들의 각각은 디지털 샘플들의 하나와 사인 함수의 곱이고;
    상기 복수의 주파수 중 하나로 RF 파워의 전기적 특성의 파라미터의 값을 제공하기 위해 상기 곱들의 합의 정규화된 값을 제공하는 것을 포함하는, RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    복수의 주파수의 다른 것에서 다른 사인 함수를 합성하고;
    다른 복수의 곱들을 생성하고, 상기 다른 곱들의 각각은 디지털 샘플들의 하나와 상기 다른 사인 함수의 곱이고;
    복수의 주파수의 다른 하나로 RF 파워의 전기적 특성의 파라미터의 다른 값을 제공하기 위해 상기 다른 곱들의 합의 정규화된 값을 제공하는, RF 파워의 전기적 특성을 모니터하기 위한 방법.
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