KR101323017B1 - 고주파 플라즈마 처리의 불안정을 방지하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

RF 플라즈마 처리 시스템의 동적 부하로 인한 불안정성을 방지하도록 전원을 제어하는 방법 및 장치는 1MHz로부터 및 1MHz 그 이상의 주파수에서 작동한다. 상기 장치는 전원(32), 상기 전원(32)으로부터 전력을 수신하는 전력 컨버터(72)로서 입력 전압 또는 스위칭 주파수 중 적어도 하나를 변화시킴으로써 제어되는 일정한 출력 전력을 제공하는 상기 전력 컨버터(72), 및 상기 전력 컨버터로부터 일정한 전력을 수신하는 RF 발생기(75)를 포함한다.

고주파, 플라즈마, 컨버터, 스위칭 주파수

Description

고주파 플라즈마 처리의 불안정을 방지하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PREVENTING INSTABILITIES IN RADIO-FREQUENCY PLASMA PROCESSING}

본 발명은 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 플라즈마 부하에 공급되는 고주파 전력을 제어하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

고주파(radio-frequency) 또는 극초단파(microwave)(이하 "RF"라 한다) 플라즈마 발생 장치는 반도체 및 산업 플라즈마 처리에 널리 사용된다. 플라즈마 처리는 기판으로부터 물질을 에칭, 기판상에 물질을 증착, 기판 표면의 세척, 및 기파 표면의 개질과 같은 다양한 적용예를 지원한다. 채용되는 주파수 및 전력 레벨은 10kHz 내지 10GHz 및 몇 와트(Watt) 내지 많게는 100kW 또는 그 이상까지 폭 넓게 변화한다. 반도체 처리 분야에 있어서, 플라즈마 처리 장치에서 현재 사용되는 주파수 및 전력의 범위는 각각 대략 10KHz 내지 2.45GHz 및 10W 내지 30KW 정도로서 다소 좁다.

플라즈마 처리 장치는 통상 정밀 RF 신호 발생기, 매칭 네트워크, 배선(cabling), 및 계측 장비를 포함한다. 또한, 정밀 기구가 플라즈마에 도달하는 실제 전력을 제어하도록 통상적으로 요구된다. 플라즈마와 관련되는 부하의 임피던스는 가스 조성의 변화, 다양한 가스 공급 변수, 플라즈마 밀도, 전송된 고주파 전력, 압력 및 기타 변수에 응답하여 상당히 변화할 수 있다. 플라즈마 부하 및 이들 기타 변수의 임피던스를 변화시킴으로써 나타나는 동적 전기 부하는 플라즈마 생성 장치에 중대한 안정성 제어 문제를 유발할 수 있다.

반도체 장비와 같은 오늘날의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 공정이 불안정하며, 플라즈마 밀도의 변동 및/또는 플라즈마의 손실을 함께 보여준다는 것이 종종 관측된다. 그에 따라, RF 전력이 조정되는 방식을 변화시킴으로써 이들 불안정성을 방지할 필요성이 존재한다.

공지된 플라즈마 생성 시스템은, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 공지되었으며, 도 1에 도시된 바와 같은, 통상의 플라즈마 생성 장치 및 RF 전원을 포함한다. RF 전원(10)은 RF 전력을 필터(12)를 통해 공정 진공 챔버(15)까지 케이블(13) 및 부하 매칭 회로(14)를 거쳐 전송한다. RF 전력은, 이것이 전방으로 나가든 반사되든, 전력이 공정 진공 챔버(15)로 들어가는 출력 전력 측정 지점(18)에서 측정된다. 상기 출력 전력 측정 지점(18)으로부터의 피드백은 전원(10)까지 되돌려져서 제어 루프를 완성한다.

전력 조정 제어 회로는 가능한 한 빠르게 작동하도록 설계되어 제어 안정성을 최대화하는 것이 일반적이다. 통상의 전원 제어 루프는 몇백 마이크로 초 정도로 빠르게 작동할 수 있으며, 통상적으로 설계되어 고정 부하 또는 가능한 한 고정 부하의 범위에서 최적화된다. 예를 들면, 플라즈마 생성 시스템에 있어서의 제어 루프의 속도는 필터 및 매칭 네트워크 지연, 전력 측정 시간 및 상기 전원의 내부 반응 속도에 의해 제한된다. 전술한 바와 같이, 플라즈마는 궁극적으로 불안정한 시스템을 초래할 수도 있는 제어 루프 내에 추가의 지연을 유도한다. 이러한 지연은 쉽게 예측할 수 없으며, 공정 종속적이며, 조화되지 않는다.

그러나, 많은 전력 조정 제어 불안정성은 플라즈마가 전력 조정 제어 루프의 일부가 되도록 하는 원인이 될 수 있는바, 이는 플라즈마 임피던스가 상수가 아니기 때문이다. 특히, 플라즈마 임피던스는 전송된 전력량, 플라즈마 가스 압력, 및 플라즈마 가스 혼합물의 화학적 조성의 함수이다. 게다가, 반응 화학 작용 및 가스 압력 변수는 플라즈마 밀도 및 온도에 종속하며, 그 자체의 관성(잠재 시간 종속성) 또한 갖는다. 이러한 관성 시간은 마이크로 초 및 밀리 초 사이의 범위를 가질 수 있으며, 확산율, 펌핑 속도, 이온화 및 화학 작용율 등과 같은 다양한 공정에 의해 결정된다.

다른 복잡 인자가 종종 그 자체의 제어 루프를 갖는 가스 공급 시스템(20)에 의해 유도된다. 이러한 가스 공급 제어 루프(22)는 일반적으로 챔버 압력 측정(23)에 기초하여 상기 챔버(15)로의 가스 공급을 제어한다. 이러한 별도의 제어 루프(22)는 전력 제어 시스템의 특정 및 시스템 관성 (지연) 시간을 수백 및 수천 밀리 초까지 지연할 수 있다. 그에 따라, 시스템 또는 플라즈마 관성의 스위칭 주파수, 즉, 전기 부하(예를 들면, 플라즈마)의 응답 시간보다 늦거나 동일한 응답 시간 간격을 갖는 피드백 제어 루프(25)만을 사용하는 모든 전원이 잠재적으로 불안정한 경향이 나타난다.

도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 처리 시스템과 같은 시스템에 사용될 수 있는 공지된 전원 기술의 전력 섹션을 도시한다. 전원(30, 예를 들면, DC 또는 RF 스위칭 전원)은 전원의 출력부에서 일정한 전력 출력 값을 부하(40)까지 전송하도록 설계된다. 예를 들면, 정류 버스 또는 DC 전원으로부터의, DC 전력(32)은 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 인덕터 및 커패시터와 같은 스위칭 트랜지스터 및 반응 요소에 전력을 공급한다. 전원(30)은 일반적으로 그의 제어 루프(33)의 응답 시간보다 빠른 타임 스케줄(즉, 시간 간격) 대로 일정한 전류 또는 일정한 전압을 전송한다. 상기 제어 회로(35)는 피드백 제어 루프(33)로부터 수신되는 정보에 기초하여 상기 전원(30)에 대한 제어 신호를 조절한다. 물론, 전원(30)은 상기 제어 루프가 정지된(개방된) 경우에도 일정한 전류 또는 전압을 전송할 수 있다. 참조로, 이러한 전원은 이하에서는 "정전류" 또는 "정전압" 형으로서 지칭된다. 제어 회로(35)는 플라즈마 전력 측정 회로(18)로부터의 피드백(33)을 사용하여 상기 전원(30)의 출력 전압 또는 전류를 변경하여, 요구되는 전력 출력을 유지한다. 몇몇 상황에 있어서, 이는 상기 부하(40, 예를 들면, 플라즈마 부하)의 안정된 제어를 유도할 수 있다.

실제로, 공지된 기술 중 하나의 예는 아크-형 플라즈마 부하에 전력을 공급하도록 사용되는 "정전류" DC 전원이다. 플라즈마 저항이 더 높은 온도에서는 떨어지므로("음의 저항"으로 불리기도 함), 이러한 시스템에 일정한 전류를 공급함으로써 안정된 플라즈마가 유지된다는 것이 공지되어 있다. 이러한 시스템에 있어서, 전원은 어느 정도 가상 안정 저항으로서의 기능을 수행한다.

일반적으로, 많은 DC 스위칭 전원들이 펄스 폭 변조(PWM) 제어 방식을 사용한다. 이들은 전압 공급원으로서 작용하여, 피드백 제어 루프 없이 음-저항 플라 즈마를 효과적으로 유지할 수 없도록 한다. 게다가, 플라즈마 시스템이 RF 전원에 의해 전력을 공급받는 경우, 제어 문제가 악화하는바, 이는 반사된 전력의 위상이 케이블(예를 들면 13) 및 필터(예를 들면 12)에 의해, 전원으로부터 관측되는 바와 같이, 양 또는 음의 외관 플라즈마 저항을 보장하기 어렵거나 불가능한 정도까지, 변환되기 때문이다. 이러한 문제는 특히 높은 주파수, 예를 들면, 고주파 영역(즉, 1MHz 이상 범위)에서 작동하는 시스템에서 나타난다.

이러한 문제점을 극복하기 위해, 필요한 것은 일정한 전압 또는 일정한 전류를 단순히 제공하는 전원 이상의 것으로서, 그 대신, 개방 루프 시스템에 있어서 일정한 전력을 본질적으로 전송할 수 있음으로써, 상기 플라즈마의 반사 위상 및 임피던스 없이, 플라즈마의 안정된 작동이 유지될 수 있도록 한다.

특히, 필요한 것은, 플라즈마 및/또는 시스템 구성요소에 의해 유발되는 부하 임피던스 및 저항을 변화시킴에도 불구하고, 플라즈마 부하와 같은 동적 부하에 제공되는 전력량을 제어하도록 사용될 수 있는 방법 및 장치이다.

본 발명은 거의 일정한 전원, 및 선택적으로 플라즈마 발생기 내의 플라즈마와 같은 전기 부하에 일정한 전원을 제공하는 저속 피드백 루프를 포함하는 전원을 사용하여 이들 문제점을 극복한다.

본 발명의 일 관점은 RF 전력을 출력하도록 입력 전력을 변환하기 위한 전력 회로를 포함하는, 플라즈마와 같은, 동적 부하에 전력을 제공하기 위한 RF 전원을 특징으로 한다. 상기 전력 회로는, 일반적으로 몇 마이크로 초 정도의, 저 저장 에너지를 가짐으로써, 상기 회로 내의 저장된 에너지의 양이 제어 안정성을 해치지 않도록 한다. 제어 회로는 제어 신호를 전력 회로에 제공하여 입력 전력 소비를, 예를 들면, RF 발생기로 공급하는 전력 컨버터의 DC 섹션에 의해 조정한다. 이는 또한 상기 전력 회로에 대한 제어 신호를 제 1 비율로 조절하도록 사용되는 입력 전력을 측정하는 제 1 회로를 포함한다. 그에 따라, 상기 RF 전원에 대한 입력 전력은 일정한 또는 거의 일정한 양으로 유지된다.

실시예들은 상기 전력 제어 신호를 제 2 비율로 보상하도록 사용되는 상기 RF 전원의 출력부에서 출력 전력을 측정하기 위한 제 2 회로를 포함한다. 상기 제 1 비율은 상기 제 2 비율보다 더 크다. 상기 제 1 비율은 RF 전원에 DC 전류를 공급하는 스위칭 전원의 주파수에 대응할 수 있다. 또한, 가중 인자(weighting factor)는 상기 제 1 비율이 상기 제 2 비율보다 크도록 사용될 수 있다. RF 전원의 출력은 플라즈마 부하에 전원을 인가하도록 사용될 수 있다.

실시예들은 공진 인버터, 벅(buck)-형 스위칭 조절기, 부스트 조절기, DC 스위칭 전원, 및 인버터 또는 스위칭 전원의 게이트 구동 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 입력 전력은 상기 스위칭 전원의 각 사이클에 해당하는 주파수에서 측정될 수 있다. 상기 출력 전력 신호는 각기 다른 비율, 예를 들면, 상기 스위칭 전원의 각각의 사이클에 대해서가 아닌 다른 비율로 측정될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 제어 신호는 상기 스위칭 전원의 각각의 사이클에서 갱신되지만, 다른 것에서는 그렇지 않다.

입력 전력 측정은 각각의 사이클 중에 상기 스위칭 전원의 입력 단자를 통해 흐르는 전체 전하를 측정함으로써 결정될 수 있다. 상기 제 1 비율은 각각의 사이클당 한번 씩 상기 전력 제어 신호를 조절할 수 있으며, 상기 제 2 비율은 상기 제 1 비율보다 느리며 상기 전기 부하의 응답 시간보다 느려야 한다. 상기 제 2 비율은 상기 전기 부하로 공급하는 가스 공급 시스템의 응답 시간보다도 더 느릴 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 가변-임피던스 부하로 전력을 제공하기 위한 RF 전원을 특징으로 하는바, 상기 부하는 제어 신호를 상기 RF 전원에 제공하여 상기 RF 전원으로부터의 전력 출력 레벨을 조정하는 제어 회로 및 입력 전력의 측정값을 상기 RF 전원으로 제공하는 제 1 회로를 포함한다. 상기 제 1 회로는 상기 RF 전원에 대한 상기 제어 신호를 제 1 비율로 조절하여 입력 전력을 거의 일정하게 유지한다. 상기 RF 전원은 상기 RF 전원에 대한 상기 제어 신호를 제 2 비율로 보상하도록 사용되는 상기 RF 전원의 출력부에서 출력 전력을 측정하기 위한 제 2 회로를 포함할 수 있다. 상기 제 1 비율은 상기 제 2 비율보다 커야 한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 입력 전력은 일정하다.

가중 인자는 상기 제 1 비율이 상기 제 2 비율보다 크도록 사용될 수 있으며, 상기 RF 전원의 출력은 플라즈마 부하에 전력을 인가하도록 사용될 수 있다. 매칭 회로는 상기 RF 발생기 및 부하(예를 들면, 플라즈마 부하) 사이에 위치되어 사용될 수 있다. 상기 전원은 공진 인버터, 벅-형 스위칭 조절기, 부스트 조절기, DC 스위칭 전원, 및 인버터 또는 스위칭 전원의 게이트 구동 회로를 포함할 수 있다. 상기 입력 전력은 상기 전원의 각각의 사이클에 대해 측정될 수 있으며, 몇몇 실시예에 있어서, 상기 입력 전력은 상기 전원의 각각의 사이클에 대해 축정되지 않는다. 상기 제어 신호는 상기 전원의 각각의 사이클에서 갱신될 수 있지만, 몇몇 실시예에서는 그렇지 않다.

상기 RF 전원은 전력을 플라즈마 부하로 전송할 수 있다. 또한, 상기 제어 신호는 상기 전원의 펄스 폭 및/또는 주파수 또는 위상 변조를 제어할 수 있으며, 상기 변조량은 매 사이클에 기초하여 결정될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 제 1 비율은 사이클당 한번 씩 상기 제어 신호를 조절하며,상기 제 2 비율은 제 1 비율보다 느리며 상기 전기 부하의 응답 시간보다도 느려야 한다. 상기 제 2 비율은 상기 전기 부하로 공급하는 가스 공급 시스템의 응답 시간보다도 느릴 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 전원 및 AC 스위칭 전원을 포함하는 RF 플라즈마 발생기를 특징으로 한다. 상기 스위칭 전원은 제어 신호를 상기 전원에 제공하여 상기 전원으로부터의 전력 출력을 조정하는 제어 회로, 및 상기 전원에 대한 상기 제어 신호를 제 1 비율로 조정하도록 사용되는 전원에 대한 입력 전력을 측정하는 제 1 회로를 포함함으로써, 입력 전력을 거의 일정하게 유지한다. 이는 또한 상기 전원의 출력부에서 출력 전력을 측정하는 제 2 회로를 포함하며, 이는 상기 전원에 대한 제어 신호를 제 2 비율로 보상하도록 사용됨으로써, 상기 제 1 비율이 상기 제 2 비율보다 크게 된다. 상기 스위칭 전원의 출력은 RF 발생 섹션으로 공급된다. 상기 제 1 비율은 상기 스위칭 전원의 비율에 근접할 수 있다.

가중 인자는 상기 제 1 비율이 상기 제 2 비율보다 크게 되도록 사용될 수 있으며, 상기 RF 발생 섹션의 출력은 플라즈마 부하에 전원을 인가할 수 있다. 매칭 회로는 상기 RF 발생 섹션 및 상기 부하 사이에 위치되어 사용될 수 있다. 상기 RF 발생기는 공진 인버터, 벅-형 스위칭 조절기, 부스트 조절기, DC 스위칭 전원, 및/또는 인버터 또는 스위칭 전원의 게이트 구동 회로를 포함한다. 상기 입력 전력은 상기 전원의 각각의 사이클에 대해 측정될 수 있으며, 몇몇 실시예에 있어서, 상기 출력 전력은 상기 전원의 각각의 사이클에 대해 측정되지 않는다. 상기 제어 신호는 상기 스위칭 전원의 각각의 사이클에서 갱신되지만, 몇몇 실시예에서는 그렇지 않다.

상기 RF 발생기의 입력 전력은 각각의 사이클 중에 상기 스위칭 전원의 입력 단자를 통해 흐르는 전체 전하를 측정함으로써 결정될 수 있으며, 상기 RF 발생기는 플라즈마 발생 시스템을 포함할 수 있다. 상기 제어 신호는 상기 스위칭 전원의 펄스 폭 변조일 수 있으며, 펄스 폭 변조의 양은 매 사이클에 기초하여 결정될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 제 1 비율은 사이클당 한번 씩 상기 제어 신호를 조절하며, 상기 제 2 비율은 상기 제 1 비율보다 느리며 상기 전기 부하의 응답 시간보다도 느려야 한다. 상기 제 2 비율은 상기 전기 부하로 공급하는 가스 공급 시스템의 응답 시간보다도 느릴 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점은 가변-임피던스 부하에 대한 전력을 조정하는 방법을 특징으로 하는바, 상기 방법은 제어 신호를 스위칭 전원에 제공하여 RF 발생기로부터의 전력 출력 레벨을 조정하는 제어 회로를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 스위칭 전원에 대한 상기 제어 신호는 상기 스위칭 전원의 입력 측에서 측정되는 제 1 전력에 기초하여 제 1 비율로 조절된다. 이는 또한 제 2 비율에서 보상되는바, 이는 상기 RF 발생기의 출력 측에서 측정되는 제 2 전력에 기초한다. 상기 제 1 비율은 상기 제 2 비율보다 크다(빠르다). 상기 제 1 비율은 상기 스위칭 전원의 주파수에 대응할 수 있다.

가중 인자는 상기 제 1 비율이 상기 제 2 비율보다 크도록 사용될 수 있으며, 상기 RF 발생기의 출력은 플라즈마 부하에 전력을 인가할 수 있다. 매칭 회로는 상기 RF 발생기 및 상기 부하 사이에 위치되어 사용될 수 있다. 상기 방법의 전원은 공진 인버터, 벅-형 스위칭 조정기, 부스트 조정기, DC 스위칭 전원, 및/또는 게이트 드라이브를 포함할 수 있다. 상기 입력 전력은 상기 스위칭 전원의 각각의 사이클에 대해 측정될 수 있으며, 몇몇 실시예에 있어서, 상기 출력 전력은 상기 전원의 각각의 사이클에 대해 측정되지 않는다. 상기 제 1 전력은 각각의 사이클 중에 상기 스위칭 전원의 입력 단자를 통해 흐르는 전체 전하를 측정함으로써 결정될 수 있다. 또한, 상기 제어 신호는 상기 스위칭 전원의 각각의 사이클에서 갱신될 수 있지만, 몇몇 실시예에 있어서는 그렇지 않다.

상기 방법은 플라즈마 발생 시스템을 포함하는 전기 부하를 가질 수 있으며, 상기 제어 신호는 상기 전원의 펄스 폭 변조를 제어할 수 있다. 펄스 폭 변조의 양은 매 사이클에 기초하여 일정한 전력을 플라즈마 부하에 전송하기 위한 방법 결정될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 제 1 비율은 사이클당 한번 씩 상기 제어 신호를 조절하며, 상기 제 2 비율은 상기 제 1 비율보다 느리며 상기 전기 부하의 응답 신호보다 느릴 수도 있다. 상기 제 2 비율은 상기 전기 부하로 공급하는 가스 공급 시스템의 응답 시간보다 느릴 수 있다.

상기 장치는 전원, 상기 전원으로부터 전력을 수신하는 전력 컨버터로서 입력 전압 또는 스위칭 주파수 중 적어도 하나를 변화시킴으로써 제어되는 일정한 출력 전력을 제공하는 상기 전력 컨버터, 및 상기 전력 컨버터로부터의 일정한 전력을 수신하는 RF 발생기를 포함한다.

상기 전력 컨버터는 부분 또는 완전 공진 인버터일 수 있다. 상기 부분 공진 인버터는 상기 전원으로부터의 전압을 요구되는 전압까지 변환하기 위한 제 1 회로 및 상기 요구되는 전압을 일정한 전력 레벨로 유지하기 위한 제 2 회로를 포함할 수 있다.

상기 제 1 회로는 상기 전원으로부터의 전압을 요구되는 전압으로 변환하기 위한 복수의 스위치 및 복수의 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 제 2 회로는 저항성 부하, 상기 저항성 부하에 결합되는 인덕터, 및 상기 인덕터에 결합되는 커패시터를 포함할 수 있으며, 상기 커패시터는 주기적으로 입력 전압까지 충전되고 커패시터 전류가 상기 요구되는 전류를 일정한 전력 레벨로 유지하는 상기 저항성 부하를 통과하는 경우 방전된다. 상기 인덕터는 상기 커패시터가 완전히 충전 및 방전되는 것을 보장한다.

전술한 내용은 첨부한 도면을 참조하는 이하의 본 발명의 상세한 설명을 통해 더욱 명료하게 될 것이다.

도 1은 공지된 RF 플라즈마 처리 장비 블록 다이어그램을 도시한다.

도 2는 공지된 전원 블록 다이어그램을 도시한다.

도 3은 본 발명의 제어 특징을 설치하는 전원을 도시한다.

도 4는 피드 포워드 벅 조정기를 포함하는 본 발명의 실시예를 도시한다.

도 5는 본 발명의 다양한 특징을 구비하는 전원 시스템을 도시한다.

도 6은 부분 공진 인버터-형 전원의 실시예를 도시한다.

도 3은 전술한 문제점을 극복하도록 사용될 수 있는 본 발명의 실시예를 도시한다. 플라즈마와 같은 전기 부하에 대한 전력량을 일정하게 제공함으로써 시스템의 안정된 작업을 가능하게 한다. 불행하게도, 전술한 바와 같은 피드백 전용 시스템은 플라즈마 발생 시스템의 동적 작동 조건에 충분히 빠르게 응답하지 않는다. 피드백 루프(33)의 응답 시간이 임피던스 변동 및 동적 플라즈마 부하의 기타 진행 변화들보다 빠른 경우, 이러한 시스템은 변화하는 입력 신호를 보상하지 않는다.

도 3의 전원(30)은 출력 전력 대신에 입력 전력을 제어함으로써 이러한 문제들을 극복하며, 스위칭 전원의 현재 사용가능한 기술로 얻을 수 있는 고 효율 및 저 저장 에너지의 이점을 취한다. 이러한 기술을 사용함으로써, 본 발명은 대략 몇 마이크로 초 정도일 수 있는, 공급된 전력에 의해 분할되는 저장된 에너지 정도의 타임 스케줄에 대해, 플라즈마 로딩 과도 전류의 변화와 관계없이, 일정한 전력을 공급한다. 이를 달성하기 위해, 도 3의 전원(30)은 상기 DC 전력(30) 공급 전원(30) 상에서 신속한 입력 측정(52)을 사용한다. 이러한 입력 전력 측정(52)은 상기 제어 회로(35)에 정보를 제공하는 신속한 피드포워드 제어 루프(53)를 제공한다. 상기 제어 회로는 실제 회로(예를 들면, 회로 기판상에 있는), 아날로그 제어 기, 본 기술 분야에 공지된 모든 다양한 디지털 제어 시스템, 또는 이들의 조합일 수 있다. 이러한 기술을 사용함으로써, 본 발명은 상기 전원(30)에 전송되는 전력의 양을 긴밀하게 제어함으로써 상기 전원 및 상기 플라즈마 사이의 상호 작용을 제어한다. 이는 동적 플라즈마 변수들이 상기 전원에 의해 제공되는 전류 또는 전압 파형에 민감하지 않으므로 상기 부하에 전송되는 전력이 긴밀하게 제어되도록 하는바, 이는 이들이 매우 짧은 시간 간격(예를 들면, 몇 마이크로 초) 동안 평균한 바와 같은, 전송된 전력량이 되기 때문이다.

따라서, 본 발명은 몇 마이크로 초 정도의 시간 간격과 같은 매우 짧은 시간 단위로 플라즈마 부하에 거의 일정한 전력을 전송할 수 있는 전원 구조를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 이러한 시간 간격은 플라즈마의 동적 응답 시간 또는 가스 공급 응답에 근접하는 기간에 있어서 충분히 길 수 있다. 그러나, 모든 실시예에 있어서, 전원 출력은, 플라즈마 임피던스 또는 기타 부하 동역학에 있어서의 변화와 관계없이, 전력에 대한 저장된 에너지의 비율에 의해 설정되는 시간 간격에 맞추어 일정한 양으로 유지된다.

피드백 제어(33) 만으로는 본 발명의 정밀하며 일관된 전력 입력을 달성하도록 부하 및 전력 입력 변화에 충분히 빠르게 응답할 수 없다. 일반적으로, 안정성을 유지하기 위해, 피드백 제어 응답률은 모든 가능한 플라즈마 응답 및 가스 공급 응답보다 매우 빠르거나 느려야만 한다. 본 발명의 정밀한 전력 출력 제어를 달성하기 위해, 시스템의 안정성이 신속한 시간 간격에 대해 제공되어야할 뿐만 아니라, 상기 제어 회로(35)의 제어 신호(38) 또한 출력 전력 측정에 약하게(즉, 느리 게) 종속될 수 있어야만 한다. 그에 따라, 본 발명은 상기 전원에 대한 제어 신호(38)를 보상시 느린 응답 피드백 제어 루프만을 사용한다. 이러한 전원의 추가 이점은 플라즈마의 용이하며 안정된 점화 및 형성이다.

본 발명의 결과를 달성하기 위해, DC 전원(32)은 전원(30)의 전력 섹션에 연결된다. 바람직하게도, 상기 시스템은 가능한 한 작은 힘으로 방산하도록 설계되며, 그에 따라, 가장 민감한 또는 스위칭 장치를 구비한다. 상기 시스템 내의 저장된 에너지를 최소화함으로써 상기 제어 시스템의 모든 지체 시간 및 시간 상수를 감소 또는 실질적으로 제거하는 것이 바람직하다. 이러한 설계 원리는 스위칭 모드(예를 들면, Class D 또는 Class F)에서 작동할 수 있는 본 발명의 원리를 채용하는 DC 스위칭 전원 및 저 주파수 RF 발생기 모두에 대해 바람직하다. 더 높은 주파수에 있어서, RF 트랜지스터가 거의 선형인 방식으로 작동하는 경우, 이러한 설계 특성은 덜 중요하다. 그럼에도, 상기 전원(30)의 전력 섹션에 있어서의 에너지 손실 최소화는 언제나 바람직하다.

도 3에 도시된 실시예에 있어서, 전력 모듈에 대한 입력 전력은 입력 측정(52)을 통해 측정된다. 상기 입력 전력 측정(52)은 상기 전원의 전방에 위치될 수 있지만, 어떤 입력 필터 커패시터(도시하지 않음)의 아래에 위치되어야 한다. 선택적으로, 상기 입력 전력 측정(52)은, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 바와 같이, 입력 전류, 전압 및/또는 전력이 측정됨에 따라, 전원(30)의 안쪽 어떤 지점에든 위치될 수 있다. 입력 전력 측정 수단(52)은 이러한 정보를 상기 제어 회로(35)로 보내며, 그 후, 전력 제어 신호(38)를 조절하여 상기 입력 전력 측정(32)을 거의 상수 값으로 유지한다. 상기 전력 모듈의 효율은 높도록 설계되며, 이러한 조정 방법은 상기 부하(40)에 대해 거의 일정한 전력 출력을 유도한다.

상기 전원(30)은 동시에 변화될 수 없는 전력 섹션의 출력 필터 및 반응성 구성요소에 적은 양의 저장된 에너지를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 시스템의 설계는 이들 구성요소 내의 저장된 에너지의 양을 최소화하며, 그에 따라, 이들 구성요소 내에 존재하는 에너지의 양은 몇 마이크로 초 미만과 균등하게 상기 시스템에 전력을 인가하기에 충분하다. 이러한 저 저장 에너지가 상기 시스템의 지연 시간 또는 시간 상수를 감소시키는데 유리하며, 안정된 플라즈마 제어를 유지하기에 유리하다. 상기 저장된 에너지 양은 상기 플라즈마 내에 저장되는 에너지의 양과 비교하여 적으므로, 상기 시스템의 제어에 심각한 역효과는 없으며 플라즈마의 손실을 유발하지 않으며, 불안정하게 되지 않거나, 현저하게 변화되지 않는다. 상기 RF 전력은 매우 작은 지연 시간으로 입력 전력을 추적한다. 저장된 전력량이 플라즈마 안정성의 가능성을 증가시킴에 따라, 제어 문제 또한 증가한다.

실시예들은 또한 피드백 제어 루프(33)를 포함한다. 상기 부하(40)에 대한 정밀한 전력 출력 제어를 유지하기 위해, 상기 피드백 제어 루프(33)는 상기 제어 회로(35)의 제어 방정식에 대한 저속 효과만을 갖도록 조정되어야 한다. 상기 피드백 제어 루프(33)의 저속 응답은 부하 임피던스 변화가 상기 제어 루프를 불안정하게 하지 못하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예를 보여주는 전원의 부분 블록 다이어그램을 도시한다. 벅-형 스위칭 조정기(72)는 RF 발생기(75)로 공급하도록 사용될 수 있다. 상기 RF 발생기로의 입력 전력은 입력 측정(52), 적분기(73), 및 비교기(74)를 사용하여 측정되는바, 이들은 에러 신호를 상기 제어 회로(35)에 제공한다. 상부 스위치(76)는 능동 트랜지스터이다. 하부 스위치(77)는 수동, 예를 들면, 다이오드일 수 있거나, 트랜지스터일 수도 있다. 벅 컨터버(72)의 작동 주파수가 고정되면, 전력 입력은 각각의 사이클에서 상부 스위치(76)를 통과하는 전하량에 비례한다. 따라서, 전류 변환기(예를 들면, 52) 및 적분기(73)는 각각의 사이클에서 제공되는 일(에너지)의 양을 결정하도록 사용될 수 있다. 상기 스위칭 사이클의 끝은 일의 양이 요구되는 값에 도달할 때 나타날 수 있다. 고정 주파수 작동 중에, 이는 단위 시간당 제공되는 일의 양, 즉, 제공되는 전력의 양을 표시한다. 이러한 측정은 피드포워드 제어 루프(53)가 기본이 될 수 있는 전원에 대한 신속한 입력 전력 측정(52)으로서 편리하게 사용될 수 있다.

또한, DC 섹션의 스위칭 주파수가 일정하지 않은 경우, 공진 인버터 구조의 경우에서처럼, 주기당 적분된 전하의 요구되는 값은 그의 입력 단자를 통해 상기 전원(30)으로 들어가는 입력 전력을 일정한 값으로 유지하도록 사용될 수 있는 방식으로 상기 입력 전압 및 스위칭 주파수의 함수로서 결정될 수 있다. 이러한 피드포워드 조정은 매 펄스마다 수행될 수 있으며, 하나의 주기만큼(즉, 상기 전원의 하나의 사이클) 상기 조정기를 지연시킨다. 이러한 측정의 시간 간격은 예를 들면, 일 또는 이 마이크로 초 정도로 짧을 수 있다. 주파수 변화를 보상하는 하나의 방식은 매 사이클 적분 전하 정보를 비교기로, 상수보다는 램핑 레퍼런스(ramping reference)를 사용하여, 전송하는 것이다. 상기 비교기의 트립 포인트(trip point)는 상기 적분된 전하가 상기 사이클이 개시 이후 경과된 시간에 비례하는 경우에 도달된다. 이러한 기술은 매 사이클마다 일정한 전력을 유지하도록 사용될 수 있다.

전술한 설명을 토대로 하면, 선택적 실시예들은 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진자에게는 명료한 것이 될 것이다. 예를 들면, 실시예들은 부스트 조정기를 포함하는바, 일정한 입력 전력은 인덕터 전류가 일정하게 유지될 것을 요구한다. 또한, 공진 인버터와 같은 주파수-제어식 구조뿐만 아니라 기타 PWM 스위칭 구조가 사용될 수 있다. 이들은 유사한 방식으로 제어되는 절연 변압기를 포함하여, 매 펄스마다 일정한 입력 전력을 유지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예를 상세히 도시하는바, 이는 추가의 상세하며 선택적인 구성요소를 포함한다. DC 전원(32)은 DC 스위칭 전원과 같은 DC 전력 섹션(30)에 전력을 제공한다. 입력 전류 측정(52)은 상기 전원(30)의 입력 측 상에 위치하는 것으로 도시되어 있지만, 출력 측, 예를 들면, 전력 섹션(30) 및 컨버터(91) 사이에 위치될 수도 있다. 도 4를 참조하여 설명된 바와 같이, 52로부터의 입력 측정 신호는 적분기(73) 및 설정 포인트 비교기(74)를 통과할 수 있다.

실시예들은 각기 다른 상관 관계의 비교기(74)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 입력 측정 신호(52)로부터의 입력 전력은 전력 설정 포인트와 비교되어 계산된 피드포워드 에러를 결정할 수 있으며, 이러한 에러는 제어 회로(35)에 의해 사용될 수 있다. 이러한 에러는 전원에 대한 제어 신호(38)를 조절하도록 사용된다. 다 른 실시예에 있어서, 입력 신호(52)는, 예를 들면, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 제어 원리 또는 기술에 따라, 알고리즘 또는 소정 값들의 표와 비교되어 상기 비교기로부터의 출력 결과가 소정의 상관관계에 의해 결정될 수 있도록 할 수 있다. 이러한 입력 전력 조정은, 상기 전원의 각각의 사이클당 한번과 같은 빈도를 포함하는 정도로, 매우 빠르게 작동할 수 있다.

상기 제어 회로(35)는 상기 출력 전력 측정(18)으로부터의 피드백 전력 신호를 수신할 수 있다. 이러한 피드백 신호는 계산된 피드백 에러를 결정하도록 전력 출력 설정 포인트와 비교되며, 이러한 피드백 에러 및 계산된 피드포워드 에러는 제어 회로(35)에 의해 합산되어 제어 신호(38)를 결정한다. 상기 피드백 에러 계산에 대한 전력 출력 설정 포인트는 상기 피드포워드 에러 계산에 대한 전력 출력 설정 포인트와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 각각의 경우에 있어서, 피드포워드 및 피드백 신호의 가중은 다양한 기술을 사용하여 수행될 수 있다.

많은 통상적 제어 시스템과는 달리, 피드포워드 제어 루프(53)는 상기 피드백 제어 루프(예를 들면, 피드백 제어 루프(33))보다는 상기 출력 신호(예를 들면, 제어 신호(38))에 더 영향을 미치도록 가중되어야 한다. 이러한 결과는 측정 샘플링에 의해 그리고 그 후 상기 샘플링된 피드포워드 신호의 결과를 더욱 자주 사용하여, 예를 들면, 전원의 각각의 사이클, 및 매 사이클, 또는 10번째 또는 100번째 사이클과 같은 제 2 저속 비율로 피드백 루프의 결과를 사용하여 달성될 수 있다. 이러한 기술을 사용함으로써, 제어 신호는 피드포워드 루프의 기여분을 피드백 루프보다 더욱 자주 사용하며, 그에 따라, 피드포워드 측정은 제어 결과(38)에 있어 서 일반적으로 행하여 진다.

피드백 측정(18)보다는 피드포워드 측정(52)을 선호하는 다른 기술은 동일 주파수에서 각각의 루프를 샘플링하는 것이지만, 피드포워드 신호 또는 에러 결과를 증가시키고 및/또는 피드백 신호 또는 에러 결과를 감소시키는 가중 배율기(weighting multiplier)를 구비한다. 상기 피드백 루프로부터의 에러 결과는 피드포워드 루프로부터의 에러보다 항상 덜 영향을 미치도록 될 것인바, 이는 양측 루프가 동일한 주파수에서 샘플링되더라도 제어 신호(38)를 결정하는 경우에 발생한다. 이러한 방식에 있어서, 피드포워드 측정 신호(52) 및 피드백 전력 출력 신호가 동일한 주파수에서 샘플링되더라도, 가중 인자는 조절된 피드포워드 루프의 비율이 보상 피드백 제어 루프의 비율보다 크도록 한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 피드백 제어 루프(18)는 상기 제어 신호(38)에 대한 영향이 영(zero)인 정도까지 가중될 수 있다. 전술한 바와 같이 각기 다른 형태의 가중 결과를 달성하기 위한 다른 기술들, 예를 들면, 시간 평균값, 다양한 샘플링 기술, 통계 기술 등을 사용하는 평균 구하기와 같은 기술 또한 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 명료한 것이 될 것이다. 이들 방법의 결과는 상기 제어 회로(35)가 거의 상기 입력 신호에 기초하여 상기 전원에 제어 신호(38)를 출력하지만, 피드백 전력 신호(18)도 참조한다는 것이다.

상기 제어 신호(38)에 대한 전원(30)의 응답은 피드포워드 또는 피드백 제어 루프보다 빠르다. 제어 신호(38)는 펄스 폭 변조 기술(일정한 주파수 전원용), 주파수 변조, 이들의 조합, 또는 다른 공지된 DC 스위칭 전원 제어 기술을 사용하여 상기 전원(30)을 조정할 수 있다.

DC 전력 섹션(30)은 일반적으로 정류기와 조합하는 벅 컨버터 또는 공진 컨버터와 같은 컨버터 섹션(91)에 전력을 공급한다. 물론, 다른 컨버터 구조도 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 매개 RF 전력 발생기(이하에 설명됨) 없이도 벅 컨버터로부터 플라즈마 부하를 공급하는 것을 포함한다. 도 5를 다시 참조하면, 상기 컨버터의 출력은 상기 출력 필터(92)를 선택적으로 통과하며, 그 후, RF 발생기(75)로 공급될 수 있다. RF 발생기(75)의 출력은 출력 전력 측정 장치(18) 및 그 후 플라즈마 챔버 내의 플라즈마와 같은 전기 부하(40)를 통과할 수 있다. 선택적으로, 매칭 네트워크(96)는 상기 RF 발생기(75) 및 부하(40) 사이에 위치될 수 있다.

상기 입력 측정(52)이 상기 DC 전력 섹션(30)의 공급 측 상에 존재하는 것으로 도시된다 하더라도, 이는 다른 위치에 놓일 수도 있다. 예를 들면, 이러한 피드포워드 측정 신호는 상기 전원(30) 및 상기 컨버터(91) 사이에서 취해질 수도 있고, 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 상기 컨버터(91) 및 출력 필터(92, 출력 필터가 존재하는 경우) 사이에 위치할 수도 있다.

마찬가지로, 피드백 전력 측정(18)은 다른 위치에 놓일 수도 있다. 예를 들면, 최선의 전력 측정 판독은 피드백 전력 측정 장치(18)가 상기 부하 바로 위에, 즉, 매칭 네트워크(존재한다면) 및 부하 사이에 위치된다. 그러나, 비용으로 인해, 이는 종종 상기 RF 발생기의 출력 측에, 즉, RF 발생기(75)와 매칭 네트워크(96, 존재한다면) 사이에 위치된다. 그러나, 본 발명의 실시예는 출력 필터(92, 존재한다면) 및 RF 발생기(75) 사이, 또는 컨버터 섹션(91) 및 출력 필터(92) 사이에 기능적으로 위치되는 피드백 신호 측정을 포함한다. 물론, 다른 조합의 다양한 입력 및 출력 신호 측정 위치가 사용될 수 있다.

적절한 전력 출력 측정 기술은 입력 측정(52)에 대해 전술한 바와 같은 전압 및/또는 전류 측정을 포함할 수 있다. 그러나, 출력 전력 측정은 공지된 기술을 사용하여 전방 및 반사 전력을 측정함으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

본 발명의 기술은 도 5에 도시된 실시예보다 더욱 넓은 적용성을 갖는다. 도 5가 DC 스위칭 전원(30)의 입력 측 상에서의 피드포워드 측정 및 RF 발생기의 출력 측에서의 전력 출력 측정(18)을 도시하지만, 본 발명은 다른 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 실시예는 DC 스위칭 전원(30)의 입구에서의 피드포워드 측정(52) 및 전원(30), 예를 들면, 컨버터(91)의 출구에서의 출력 전력 측정(18)을 포함한다. 몇몇 적용예에 있어서, 상기 컨버터의 출력은 부하로 직접 전송될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, RF 발생기로의 공급은 DC 스위칭 전원에 의해 제공되어야만 하는 것은 아니다. 이러한 실시예에 있어서, 입력 측정(52)은 RF 발생기로의 입력에서 수행되며 전력 출력 측정(18)은 RF 발생기(75)의 출구에 위치될 수 있다. RF 생성기의 출력은 부하, 예를 들면, 플라즈마 챔버까지 공급될 수 있는바, 이는 매칭 네트워크(96)를 구비하여 수행될 수도 있고 그를 구비하지 않고 수행될 수도 있다.

도 6은 부분 공진 인버터 전원의 다이어그램이다. RF 발생기/전력 증폭기용 일정한 DC 전력은 개방 루프 내에 일정한 전력을 공급하고 어떤 전기적 측정도 필요로 하지 않는 구조를 갖는 DC-DC 컨버터를 사용하여 공급될 수 있다. 이러한 기술중 하나는 부분 공진 인버터(100)이지만; 다른 형태의 공지된 인버터가 사용될 수 있다.

부분 공진 인버터(100)는 한 쌍의 스위치(102a, 102B, MOSFET), 인덕터(L, 106), 커패시터(C, 108) 및 네 개의 다이오드(110a, 110b, 110c 및 110d)를 포함한다. 작동 중에, 부분 공진 인버터(100)는 입력 전압을 스퀘어 웨이브 또는 기타 공지된 방식의 DC 파형으로 변환한다. 스퀘어 웨이브는 인덕터(106) 및 커패시터(108)를 통과하며, 그들의 조합은 LC 필터를 형성하며, 이는 다이오드(110c, 110d)에 의해 클램프(clamp)되며, 변압기 정류기(104)에 의해 결합 및 정류되며, 요구되는 DC 전압을 얻도록 필터링된다. 부분 공진 인버터(100, DC-DC 컨버터)의 출력은 RF 전력 발생기/증폭기(75)의 DC 입력에 연결된다. RF 전력 발생기/증폭기(75)는 전술한 바와 같이 플라즈마 부하(40)에 결합한다. 몇몇 실시예에 있어서, 매칭 네트워크(96, 도 5 참조)는 전술한 바와 같이 RF 전력 발생기/증폭기(75) 및 플라즈마 부하(40) 사이에 결합할 수 있다.

상기 커패시터(108)는 입력 레일 전압(+Vin)까지 주기적으로 충전되고 커패시터 전류가 플라즈마 부하(40)를 통과하는 동안 방전된다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 부하(40)는 변압기와 분리될 수 있다. 모든 충전 또는 방전 사이클에 있어서, 저항성 부하(104) 내에 축적되는 에너지는, 부하 저항과는 관계없이, CV²/2와 동일하다. 따라서, 전력은 F_sw*CV²/2와 동일하며, 여기서, F_sw는 스위칭 주파수이고 V는 입력 전압이다. 인덕터(106)는 커패시터(108)가 유한한 시간 내에 완전히 충전 및 방전되는 것을 보장한다. 부분 공진 인버터(100) 설계의 하나의 이점은 V 또는/및 F_sw를 변화시킴으로써 출력 전압을 제어하는 능력이다.

이러한 실시예들이 본 발명의 범주 내에 들어간다 하더라도, 전술한 바와 같이, 본 발명은 특히 고 주파수 전원 특히 RF 전원(즉, 1MHz 내지 10GHz)을 사용하여 시스템의 플라즈마 안정성 문제를 해결하는데 유용한다.

본 발명은 특정의 바람직한 실시예를 참조하여 도시 및 설명되었지만, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진자라면 형태 및 세부사항의 다양한 변화가 첨부한 청구범위에 의해 규정되는 본 발명의 사상 및 범주를 이탈하지 않고도 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (15)

1. RF 플라즈마 발생기로서,

   전원;

   상기 전원으로부터 전력을 수신하는 부분 공진 인버터 ― 상기 부분 공진 인버터는 입력 전압 또는 스위칭 주파수 중 적어도 하나를 변화시킴으로써 제어되는 일정한 출력 전력을 제공하고, 상기 부분 공진 인버터는 상기 전원으로부터의 전압을 요구되는 전압으로 변환하기 위한 제 1 회로 및 상기 요구되는 전압을 일정한 전력 레벨로 유지하기 위한 제 2 회로를 포함함 ― ; 및

   상기 부분 공진 인버터로부터 일정한 전력을 수신하는 RF 발생기

   를 포함하는, RF 플라즈마 발생기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 회로는 상기 전원으로부터의 전압을 요구되는 전압으로 변환하기 위한 복수의 다이오드 및 복수의 스위치를 포함하는,

   RF 플라즈마 발생기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 회로는:

   저항성 부하;

   상기 저항성 부하에 결합하는 인덕터; 및

   상기 인덕터에 결합하는 커패시터를 포함하고,

   주기적으로 입력 전압 레벨로 충전되고 커패시터 전류가 상기 저항성 부하를 통과할 때 방전되는 상기 커패시터는 상기 요구되는 전압을 일정한 전력 레벨로 유지하는,

   RF 플라즈마 발생기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 인덕터는 상기 커패시터가 완전히 충전 및 방전되는 것을 보장하는,

   RF 플라즈마 발생기.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 RF 발생기는 플라즈마 부하에 전력을 인가하는,

   RF 플라즈마 발생기.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 RF 발생기 및 상기 플라즈마 부하 사이에 결합하는 매칭 회로를 더 포함하는,

   RF 플라즈마 발생기.
9. 일정한 전력을 플라즈마 부하에 전송하는 방법으로서,

   전원으로부터 전력을 수신하는 단계;

   상기 전원으로부터 수신되는 전력을 부분 공진 인버터를 이용하여, 입력 전압 또는 스위칭 주파수 중 적어도 하나를 변화시킴으로써 제어되는, 요구되는 전력 레벨로 변환하는 단계 ― 상기 변환하는 단계는 상기 전원으로부터의 전압을 제 1 회로를 통해 요구되는 전압으로 변환하는 단계 및 상기 요구되는 전압을 제 2 회로를 통해 일정한 전압 레벨로 유지하는 단계를 포함함 ― ; 및

   상기 플라즈마 부하에 전력을 인가하기 위해 상기 전력을 전송하는 단계

   를 포함하는, 일정한 전력을 플라즈마 부하에 전송하는 방법.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1 회로는 상기 전원으로부터의 전압을 요구되는 전압으로 변환하기 위한 복수의 다이오드 및 복수의 스위치를 포함하는,

    일정한 전력을 플라즈마 부하에 전송하는 방법.
13. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 2 회로는:

    저항성 부하;

    상기 저항성 부하에 결합하는 인덕터; 및

    상기 인덕터에 결합하는 커패시터를 포함하고,

    주기적으로 입력 전압 레벨로 충전되고 커패시터 전류가 상기 저항성 부하를 통과할 때 방전되는 상기 커패시터는 상기 요구되는 전압을 일정한 전력 레벨로 유지하는,

    일정한 전력을 플라즈마 부하에 전송하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 인덕터는 상기 커패시터가 완전히 충전 및 방전되는 것을 보장하는,

    일정한 전력을 플라즈마 부하에 전송하는 방법.
15. 일정한 전력을 플라즈마 부하에 전송하기 위한 시스템으로서,

    전원으로부터 전력을 수신하기 위한 수단;

    상기 전원으로부터 수신되는 전력을, 입력 전압 또는 스위칭 주파수 중 적어도 하나를 변화시킴으로써 제어되는, 요구되는 전력 레벨로 변환하기 위한 수단 ― 상기 전력을 변환하기 위한 수단은 상기 전원으로부터의 전압을 요구되는 전압으로 변환하기 위한 제 1 회로 및 상기 요구되는 전압을 일정한 전력 레벨로 유지하기 위한 제 2 회로를 포함함 ― ; 및

    상기 전력을 변환하기 위한 수단으로부터 전력을 수신하고, 상기 플라즈마 부하에 전력을 인가하기 위해 상기 전력을 전송하기 위한 RF 발생기

    를 포함하는, 일정한 전력을 플라즈마 부하에 전송하기 위한 시스템.

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