KR102586362B1 - 펄스 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펄스 측정 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 펄스 측정 시스템은 가변 임피던스와 저항을 포함하고, 가변 임피던스의 값에 기초하여, 임피던스가 변화하는 로드 임피던스, 로드 임피던스 값에 기초하여, 펄스를 생성하는 펄스 생성기, 및 펄스 생성기에 의해 생성된 펄스의 일부를 제공받고, 펄스 생성기에 의해 생성된 펄스의 특성을 분석하는 펄스 분석기를 포함하되, 펄스 생성기는 로드 임피던스가 제1 임피던스일 때 제1 펄스를 생성하고, 펄스 생성기는 로드 임피던스가 제1 임피던스와 다른 제2 임피던스일 때, 제2 펄스를 생성하고, 펄스 분석기는 제1 및 제2 임피던스에 대응하는 제1 및 제2 펄스의 특성을 분석한다.

Description

펄스 측정 시스템 및 방법{A SYSTEM AND A METHOD FOR MEASURING A PULSE SIGNAL}
본 발명은 펄스 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, RF 제너레이터가 생성하는 펄스를 로드 임피던스 별로 측정하여, RF 제너레이터의 양/불량을 판단하기 위해 이용되는 펄스 측정 시스템 및 방법을 설명한다.
RF 제너레이터(RF generator)는 펄스 신호를 생성할 수 있다. RF 제너레이터를 캘리브레이션(calibration)하고, RF 제너레이터의 특성을 판단할 때, 50 옴(ohm)의 더미 로드(dummy load)를 이용한다. 구체적으로 RF 제너레이터와 50 옴(ohm)의 더미 로드를 연결한다. 이어서, RF 제너레이터는 더미 로드의 임피던스(즉, 50옴)에 따라 펄스 신호를 출력한다. 이때, RF 제너레이터가 출력하는 펄스 신호의 상승 시간, 하강 시간, 듀티, 전압, 전류, 위상 등을 분석하여 RF 제너레이터가 생성하는 펄스 신호의 특성을 진단할 수 있다.
이렇게 진단된 RF 제너레이터는, 챔버에 연결되어 반도체 공정에 이용될 수 있다. 즉, RF 제너레이터의 로드 임피던스는 챔버의 임피던스가 된다. 그러나, 반도체 공정이 진행되면, 챔버의 임피던스는 온도, 압력 등에 따라 변화될 수 있다. 따라서, 실제 반도체 공정에서는, RF 제너레이터의 로드 단에는 RF 제너레이터를 진단할 때 이용된 더미 로드의 임피던스와는 다른 임피던스가 연결되고, RF 제너레이터는 더미 로드의 임피던스와 다른 임피던스에 기초하여, 펄스 신호를 생성한다.
결국, 실제 반도체 공정에서 RF 제너레이터가 생성하는 펄스 신호는 RF 제너레이터를 진단 및 평가할 때 RF 제너레이터가 생성한 펄스 신호와 상이할 수 있다. 따라서, 실제 반도체 공정에서 RF 제너레이터가 생성하는 펄스 신호에 대한 특성을 미리 파악하는 것이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, RF 제너레이터를 진단하기 위해, 펄스 신호를 측정하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, RF 제너레이터를 진단하기 위해, 펄스 신호를 측정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 펄스 측정 시스템은 가변 임피던스와 저항을 포함하고, 가변 임피던스의 값에 기초하여, 임피던스가 변화하는 로드 임피던스, 로드 임피던스 값에 기초하여, 펄스를 생성하는 펄스 생성기, 및 펄스 생성기에 의해 생성된 펄스의 일부를 제공받고, 펄스 생성기에 의해 생성된 펄스의 특성을 분석하는 펄스 분석기를 포함하되, 펄스 생성기는 로드 임피던스가 제1 임피던스일 때 제1 펄스를 생성하고, 펄스 생성기는 로드 임피던스가 제1 임피던스와 다른 제2 임피던스일 때, 제2 펄스를 생성하고, 펄스 분석기는 제1 및 제2 임피던스에 대응하는 제1 및 제2 펄스의 특성을 분석한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 펄스 측정 방법은 로드 임피던스 값을 제1 임피던스로 설정하고, 로드 임피던스 값에 기초하여, 제1 펄스를 생성하고, 생성된 제1 펄스의 순방향 전압 및 반사 전압을 측정하고, 제1 펄스의 형상, 순방향 전압 및 반사 전압에 기초하여, 제1 펄스의 특성을 분석하고, 로드 임피던스 값을 제1 임피던스와 다른 제2 임피던스로 설정하고, 로드 임피던스 값에 기초하여, 제2 펄스를 생성하고, 생성된 제2 펄스의 순방향 전압 및 반사 전압을 측정하고, 제2 펄스의 형상, 순방향 전압 및 반사 전압에 기초하여, 제2 펄스의 특성을 분석하는 것을 포함하되, 제1 및 제2 펄스의 특성은, 제1 및 제2 펄스 각각의 전압, 전류, 위상, 반사계수, 반사손실, 정재파비, 듀티, RF 주파수, 펄스 주파수, 임피던스, 오버 슈트(overshoot), 언더 슈트(undershoot), 펄스 상승 시간(rising time), 및 펄스 하강 시간(falling time) 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 펄스의 특성을 측정하기 위한 필요성을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 RF 제너레이터가 생성하는 펄스 측정 시스템을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 펄스 신호의 특성을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 4는 몇몇 실시예에 따른 펄스 분석기를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다.
도 5는 몇몇 실시예에 따른 펄스 분석기에 펄스가 수신되는 형태를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 몇몇 실시예에 따른 로드 임피던스 값에 따라 펄스의 특성을 측정하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 순서도이다.
도 7 및 도 8은 몇몇 실시예에 따른 로드 임피던스를 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.
도 9는 몇몇 실시예에 따른 챔버 임피던스가 변화하는 구간을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 10은 몇몇 실시예에 따른 RF 제너레이터의 평가 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 펄스의 특성을 측정하기 위한 필요성을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
RF 제너레이터(RF GENERATOR, 1)는 펄스 신호(RF pulse)를 출력할 수 있다. RF 제너레이터(1)의 출력은 로드 임피던스(load impedence)의 값에 따라 달라질 수 있다. 다시 말해서, RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호의 특성은, RF 제너레이터(1)의 로드(load)단에 연결된 로드 임피던스 값에 따라 달라질 수 있다.
도 1을 참조하면, 몇몇 실시예에서 RF 제너레이터(1)는 반도체 장비의 챔버(CHAMBER, 2)와 연결될 수 있다. 다시 말해서 RF 제너레이터(1)의 로드(load)는 반도체 장비의 챔버(2)일 수 있다. 결국, 몇몇 실시예에 따른 RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호는, 챔버(2)의 임피던스 값에 따라 달라질 수 있다.
반도체 장비의 챔버(2)에는 반도체 공정을 위한 가스(Gas)가 주입될 수 있다. 반도체 장비의 챔버(2)에 연결된 진공 펌프(Vacuum pump)는 챔버(2)에 주입된 가스를 펌핑할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 주입되는 가스(Gas) 유량과 진공 펌프(Vacuum pump)의 작동을 조절함으로써, 반도체 장비의 챔버(2)의 압력을 조절할 수 있다.
아이들(idle) 상태의 챔버(2)의 임피던스는 예를 들어, 50옴(ohms)일 수 있다. 그러나, 반도체 공정이 수행되는 동안, 챔버(2)의 임피던스 값은 챔버(2)의 내부 상태에 따라 달라질 수 있다. 여기에서, 챔버(2)의 내부 상태는 챔버 내부 온도, 챔버 내부 압력, 챔버 내부에 존재하는 가스 종류 등을 포함할 수 있다.
다시 말해서, 반도체 공정이 진행되는 동안, 챔버(2) 내부 상태는 달라질 수 있다. 그러므로, 반도체 공정이 진행되는 동안 챔버(2)의 임피던스 값은 변화될 수 있다. 따라서, RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호의 특성은 반도체 공정이 진행하는 동안 변화될 수 있다.
몇몇 실시예에서, RF 제너레이터(1)는 특정 임피던스 영역에서 스펙 아웃(spec-out)의 펄스 신호를 생성할 수 있다. 스펙 아웃(spec-out)의 펄스 신호는, 예를 들어, 오버 슈트(overshoot)가 발생된 펄스 신호일 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 스펙 아웃(spec-out)의 펄스 신호를 생성하는 RF 제너레이터(1)도 역시 스펙 아웃(spec-out)으로 규정된다.
반도체 공정에서, 스펙 아웃(spec-out)의 펄스 신호는 심각한 오류를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 펄스 신호에 오버 슈트(overshoot)가 발생한 경우, 반도체막의 균일도(uniformity)가 낮아질 수 있다.
따라서, RF 제너레이터(1)를 반도체 공정에 투입하기 전, 챔버(2)의 임피던스가 변화하는 영역에서, RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호의 특성을 미리 진단하고 파악하는 것이 필요하다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 RF 제너레이터가 생성하는 펄스 측정 시스템을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 2를 참조하면, 펄스 측정 시스템(200)은 RF 제너레이터(1), 커플러(210), 펄스 분석기(220), 제어 모듈(222), 로드 임피던스(230)을 포함할 수 있다.
비록 도 2에는 펄스 분석기(220)와 제어 모듈(222)이 독립적인 구성요소로 도시되었지만, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제어 모듈(222)은 펄스 분석기(220) 내에 포함될 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, RF 제너레이터(1)는 펄스 신호(P)를 생성할 수 있다. RF 제너레이터(1)에 의해 생성된 펄스 신호(P)는 커플러(210)에 제공될 수 있다.
몇몇 실시예에서 커플러(210)는 펄스 신호(P)의 일부를 커플링할 수 있다. 커플러(210)는 펄스 신호(P)를 커플링하여, 펄스 신호(P)의 순방향 전압(VFP, Forward Voltage)과 펄스 신호(P)의 반사 전압(VRP, Reflect Voltage)을 펄스 분석기(220)에 제공할 수 있다. 커플러(210)가 펄스 분석기(220)에 펄스 신호(P)의 순방향 전압(VFP)과 펄스 신호(P)의 반사 전압(VRP)을 제공할 때, 커플러(210)로부터 펄스 분석기(220)에 펄스 신호(P)의 전력의 일부가 전달될 수 있다.
또한, 커플러(210)는 펄스 분석기(220)에 전달되지 않은 펄스 신호(P)의 나머지 전력을 제1 펄스 신호(P1)의 형태로서 로드 임피던스(230)에 제공할 수 있다. 제1 펄스 신호(P1)는 로드 임피던스(230)에 의해 소비될 수 있다. 다시 말해서, 로드 임피던스(230)에 제공된 제1 펄스 신호(P1)의 전력은 열로 소비될 수 있다. 즉, 몇몇 실시예에서, 펄스 분석기(220)에 제공되는 전력을 제외한 나머지 전력은 로드 임피던스(230)에서 열로 소비될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 커플러(210)에 의해 로드 임피던스(230)에 전달되는 전력은, 커플러(210)에 의해 펄스 분석기(220)에 전달되는 전력보다 상대적으로 매우 클 수 있다. 예를 들어, 펄스 분석기(220)에 전달되는 전력은 펄스 신호(P)의 전력의 천만분의 1일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 펄스 분석기(220)에 제공되는 펄스 신호(P)의 순방향 전압(VFP) 및 펄스 신호(P)의 반사 전압(VRP)은 펄스 신호(P)의 특성을 분석할 때 이용되는 전압일 수 있다. 펄스 신호(P)의 특성은 펄스 신호(P)의 전압, 전류, 위상, 순방향 전력, 반사 전력, 반사계수, 반사손실, 정재파비, 펄스 신호(P)의 듀티, RF 주파수, 펄스 신호(P)의 주파수, 오버 슈트(overshoot), 언더 슈트(undershoot), 임피던스, 펄스 신호(P)의 상승시간(rising time), 및 펄스 신호(P)의 하강 시간(falling time)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 펄스 분석기(220)는 수신한 펄스 신호(P)가 하이 레벨일 때의 순방향 전압 및 반사 전압에 기초하여, 펄스 신호(P)의 하이 레벨 특성을 분석할 수 있다. 펄스 신호(P)의 하이 레벨 특성은 예를 들어, 펄스 신호(P)가 하이 레벨일 때의 전압, 전류, 위상, 반사계수, 반사손실, 정재파비, RF 주파수, 및 임피던스 중 적어도 하나일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 펄스 분석기(220)는 수신한 펄스 신호(P)가 로우 레벨일 때의 순방향 전압 및 반사 전압에 기초하여, 펄스 신호(P)의 로우 레벨 특성을 분석할 수 있다. 펄스 신호(P)의 로우 레벨 특성은 예를 들어, 펄스 신호(P)가 로우 레벨일 때의 전압, 전류, 위상, 반사계수, 반사손실, 정재파비, RF 주파수, 및 임피던스 중 적어도 하나일 수 있다.
다시 말해서, 펄스 분석기(220)는 수신한 펄스 신호(P)의 하이 레벨의 특성 및 로우 레벨의 특성 각각에 대해 독립적으로 분석할 수 있다.
펄스 신호(P)의 특성에 대해, 도 3을 참조하여, 예를 들어 설명한다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 펄스 신호의 특성을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 3을 참조하면, 펄스 신호(P)의 신호 레벨은 펄스 하이 레벨(PH) 및 펄스 로우 레벨(PL)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 펄스 하이 레벨(PH)은 펄스 신호(P)가 하이(high) 값을 가질 때의 신호 레벨일 수 있다. 마찬가지로, 펄스 로우 레벨(PL)은 펄스 신호(P)가 로우(low) 값을 가질 때의 신호 레벨일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 펄스 신호(P)의 신호 레벨은 펄스 신호(P)의 전압 레벨 및/또는 펄스 신호(P)의 전류 레벨일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 펄스 신호(P)의 최고점이 펄스 하이 레벨(PH)보다 큰 경우, 펄스 신호(P)는 오버 슈트(310, overshoot)가 발생된 것으로 정의할 수 있다. 마찬가지로, 펄스 신호(P)의 최저점이 펄스 로우 레벨(PL)보다 작은 경우, 펄스 신호(P)는 언더 슈트(320, undershoot)가 발생된 것으로 정의할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 펄스 신호(P)의 듀티(duty)는 펄스 신호(P)의 레벨이 0.5PH 이상을 유지하는 시간으로 정의될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 펄스 신호(P)의 상승 시간(T1, rising time)은 펄스 신호(P)의 레벨이 상승하는 구간에서, 펄스 신호(P)의 레벨이 0.1PH가 되는 시점에서부터 펄스 신호(P)의 레벨이 0.9PH가 되는 시점까지의 시간으로 정의할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 펄스 신호(P)의 하강 시간(T2, falling time)은 펄스 신호(P)의 레벨이 하강하는 구간에서, 펄스 신호(P)의 레벨이 0.9PH가 되는 시점에서부터 펄스 신호(P)의 레벨이 0.1PH가 되는 시점까지의 시간으로 정의할 수 있다.
비록 도 3을 참조하여, 몇몇 실시예에 따른 펄스 신호(P)의 특성에 대한 정의하였으나, 이는 예시적인 설명일 뿐이며, 실시예들이 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다양한 방식으로 펄스 신호(P)의 특성에 대해 정의할 수 있다. 예를 들어, 펄스 신호(P)의 상승 시간은 펄스 로우 레벨(PL)에서 펄스 하이 레벨(PH)에 도달하는 시간일 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 펄스 분석기(220)는 펄스 신호(P)의 순방향 전압(VFP) 및 펄스 신호(P)의 반사 전압(VRP)을 제공받아, 계산 및 분석을 통해 펄스 신호(P)의 특성을 분석할 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 몇몇 실시예에 따른 펄스 분석기를 설명하기 위한 예시적인 블록도이다. 도 5는 몇몇 실시예에 따른 펄스 분석기에 펄스가 수신되는 형태를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 4를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 펄스 분석기(220)는 펄스 증폭기(224, AMP), 아날로그-디지털 컨버터(226, ADC), 및 프로세서(228, PROCESSOR)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 펄스 증폭기(224)는 입력되는 펄스 신호(P)의 순방향 전압(VFP) 및 반사 전압(VRP)을 증폭할 수 있다. 펄스 증폭기(224)가 펄스 신호(P)의 순방향 전압(VFP) 및 반사 전압(VRP)를 증폭함으로써, 펄스 신호(P)는 증폭되기 전보다 전압 레벨의 고저 차이가 명확해 질 수 있다.
도 5를 참조하면, 펄스 신호(P)가 펄스 증폭기(224)에 입력될 수 있다. 펄스 증폭기(224)는 펄스 신호(P)를 증폭하여, 증폭된 펄스 신호(AP)를 출력할 수 있다. 펄스 신호(P)의 주파수와 증폭된 펄스 신호(AP)의 주파수는 서로 동일할 수 있다. 증폭된 펄스 신호(AP)의 진폭은 펄스 신호(P)의 진폭보다 n 배 증폭된 신호일 수 있다. 증폭된 펄스 신호(AP)는 아날로그-디지털 컨버터(226)에 제공될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 아날로그-디지털 컨버터(226)는 미리 정한 주기로 증폭된 펄스 신호(AP)를 샘플링할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 증폭된 펄스 신호(AP)의 매 주기마다, 아날로그-디지털 컨버터(226)는 증폭된 펄스 신호(AP)를 샘플링할 수 있으나, 실시예들이 이에 제한되지는 않는다. 몇몇 실시예에서, 증폭된 펄스 신호(AP)의 주기의 k배 마다, 아날로그-디지털 컨버터(226)는 증폭된 펄스 신호(AP)를 샘플링할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 아날로그-디지털 컨버터(226)는 미리 정한 주기로 증폭된 펄스 신호(AP)를 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 아날로그-디지털 컨버터(226)는 4 나노초(ns)마다 증폭된 펄스 신호(AP)를 샘플링할 수 있다.
도 5를 참조하면, 증폭된 펄스 신호(AP)는 아날로그-디지털 컨버터(226)를 통과하여, 증폭된 이산 펄스 신호(ADP)로 변환될 수 있다. 도 5에서는, 아날로그-디지털 컨버터(226)가 증폭된 펄스 신호(AP)의 매 주기마다 샘플링하는 것을 예로 들어 도시되나, 실시예들이 이에 제한되지는 않는다. 다시 말해서, 도 5에서는 아날로그-디지털 컨버터(226)의 샘플링 시간(tS)은 증폭된 펄스 신호(AP)의 주기와 동일한 것으로 도시된다.
아날로그-디지털 컨버터(226)는 증폭된 펄스 신호(AP)의 매 주기별 최고점에서 증폭된 펄스 신호(AP)를 샘플링할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터(226)는 증폭된 펄스 신호(AP)를 샘플링하여, 증폭된 이산 펄스 신호(ADP)의 형태로 프로세서(228)에 제공할 수 있다. 다시 말해서, 펄스 신호(P)의 순방향 전압(VFP) 및 반사 전압(VRP)은 펄스 증폭기(224)에서 증폭되고, 아날로그-디지털 컨버터(226)에서 샘플링되어, 증폭된 이산 펄스 신호(ADP)의 형태로 프로세서(228)에 제공될 수 있다. 즉, 프로세서(228)에 제공되는 신호는 증폭되고, 샘플링된 펄스 신호(P)의 순방향 전압(VFP) 및 반사 전압(VRP)일 수 있다.
증폭되고, 샘플링된 펄스 신호(P), 즉 이산 펄스 신호(ADP)의 형상(또는 패턴), 순방향 전압(VFP) 및 반사 전압(VRP)을 기초로, 프로세서(228)는 펄스 신호(P)의 특성을 계산 및 분석할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(228)는 순방향 전압(VFP) 대 반사 전압(VRP)의 비를 이용하여, 펄스 신호(P)의 반사 계수(Γ)를 계산할 수 있다. 또한 예를 들어, 프로세서(228)는 수신되는 펄스 신호(P)의 형상(또는 패턴)을 분석할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 펄스 신호(P)의 파형에 기초하여, 프로세서(228)는 펄스 신호(P)의 상승 시간, 하강 시간, 듀티 등을 분석할 수 있다. 여기까지의 과정을 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 몇몇 실시예에 따른 로드 임피던스 값에 따라 펄스의 특성을 측정하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 순서도이다.
도 6을 참조하면, 로드 임피던스(230)의 값이 제1 임피던스일 때, RF 제너레이터(1)는 제1 펄스를 생성할 수 있다(S610). 예를 들어, 제1 임피던스는 50Ω일 수 있다.
RF 제너레이터(1)가 생성한 제1 펄스의 순방향 전압 및 반사 전압을 측정할 수 있다(S620).
몇몇 실시예에서, RF 제너레이터(1)가 생성한 제1 펄스는 커플러(210)에 제공될 수 있다. 커플러(210)는 제1 펄스의 일부를 펄스 분석기(220)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 커플러(210)는 제1 펄스의 순방향 전압 및 반사 전압을 커플링할 수 있다. 이때, 커플러(210)는 커플링한 제1 펄스의 순방향 전압 및 반사 전압을 펄스 분석기(220)에 제공할 수 있다.
또한, 커플러(210)는 제1 펄스의 나머지를 로드 임피던스(230)에 제공할 수 있다. 이때, 로드 임피던스(230)의 로드 저항(234)(예를 들어 50Ω)은 제공받은 제1 펄스의 나머지 전력을 소비할 수 있다. 예를 들어, 로드 임피던스(230)는 제1 펄스 중 펄스 분석기(220)에 제공되지 않은 나머지 전력을 열로서 소비할 수 있다.
펄스 분석기(220)는 커플러(210)로부터 제1 펄스의 순방향 전압 및 반사 전압을 제공받을 수 있다. 펄스 분석기(220)에 포함된 프로세서(228)는 수신한 제1 펄스의 형상, 제1 펄스의 순방향 전압 및 제1 펄스의 반사 전압에 기초하여, 제1 펄스의 특성을 계산하고, 분석할 수 있다. 제1 펄스의 특성은, 전술한 바와 같이, 전압, 전류, 위상, 순방향 전력, 반사 전력, 반사계수, 반사손실, 정재파비, 제1 펄스의 듀티, 제1 펄스의 주파수, RF 주파수, 오버 슈트(overshoot), 언더 슈트(undershoot), 임피던스, 제1 펄스의 상승시간(rising time), 및 제1 펄스의 하강 시간(falling time)을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 펄스 분석기(220)는 제1 펄스의 전압, 전류, 위상, 순방향 전력, 반사 전력, 반사계수, 반사손실, 정재파비, 제1 펄스의 듀티, 제1 펄스의 주파수, RF 주파수, 오버 슈트, 언더 슈트, 임피던스, 제1 펄스의 상승시간, 및 제1 펄스의 하강 시간 중 적어도 하나를 계산할 수 있다(S630).
몇몇 실시예에서, 전술한 바와 같이 제1 펄스의 하이 레벨 특성 및 로우 레벨 특성을 독립적으로 분석할 수 있다. 예를 들어, 펄스 분석기(220)는 수신한 제1 펄스의 형상, 수신한 제1 펄스의 하이 레벨의 순방향 전압, 수신한 제1 펄스의 하이 레벨의 반사 전압에 기초하여, 수신한 제1 펄스의 하이 레벨의 전압, 전류, 위상, 반사계수, 반사손실, 정재파비, RF 주파수, 및 임피던스 중 적어도 하나를 계산할 수 있다. 또한, 펄스 분석기(220)는 수신한 제1 펄스의 형상, 수신한 제1 펄스의 로우 레벨의 순방향 전압, 수신한 제1 펄스의 로우 레벨의 반사 전압에 기초하여, 수신한 제1 펄스의 로우 레벨의 전압, 전류, 위상, 반사계수, 반사손실, 정재파비, RF 주파수, 및 임피던스 중 적어도 하나를 계산할 수 있다.
펄스 분석기(220)가 제1 펄스의 특성에 대해 분석을 완료한 경우, RF 제너레이터(1)는 펄스 신호의 생성을 중단할 수 있다. RF 제너레이터(1)가 펄스 신호를 생성하지 않는 동안, 로드 임피던스(230)의 값은 제2 임피던스로 변경될 수 있다(S640).
도 2를 참조하여 설명한다. 제어 모듈(222, CONTROL MODULE)은 펄스 분석기(220)로부터 RF 제너레이터(1)가 펄스 신호를 생성하고 있는지 여부를 수신할 수 있다. 다시 말해서, RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호는 순방향 전압 및 반사 전압의 형태로 펄스 분석기(220)에 제공될 수 있다. 순방향 전압 및 반사 전압이 펄스 분석기(220)에 수신되지 않는 경우, 펄스 분석기(220)는 RF 제너레이터(1)가 펄스 신호를 생성하지 않는 상태로 결정할 수 있다.
이때, 펄스 분석기(220)는 제어 모듈(222)에 RF 제너레이터(1)가 펄스 신호를 생성하지 않는다는 정보를 전달할 수 있다. 제어 모듈(222)은 RF 제너레이터(1)가 펄스 신호를 생성하지 않는 경우에만, 로드 임피던스(230)의 임피던스 값을 조절할 수 있다.
만약 RF 제너레이터(1)가 펄스 신호를 생성하고 있는 도중, 로드 임피던스(230)의 임피던스 값이 변화되는 경우, RF 제너레이터(1)로 반사되는 반사 펄스 신호가 증가될 수 있고, 이는 RF 제너레이터(1)의 손상을 초래할 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 제어 모듈(222)은 RF 제너레이터(1)가 동작하지 않는 경우를 인지하고, 이때에만 로드 임피던스(230)의 임피던스 값을 조절할 수 있다.
다만, 제어 모듈(222)이 펄스 분석기(220)로부터 RF 제너레이터(1)가 펄스 신호를 생성하지 않는다는 정보를 수신한다고 설명하였으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 전술한 바와 같이, 몇몇 실시예에서 제어 모듈(222)는 펄스 분석기(220)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 펄스 분석기(220)의 프로세서(228)는 제어 모듈(222)이 수행하는 기능을 수행할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어 모듈(222)은 펄스 분석기(220)의 독립된 구성요소로 포함될 수 있다.
RF 제너레이터(1)가 펄스 신호를 생성하지 않는 구간에서, 제어 모듈(222)은 로드 임피던스(230)의 임피던스 값을 제어할 수 있다. 도 2, 도 7 및 도 8을 참조한다.
도 7 및 도 8은 몇몇 실시예에 따른 로드 임피던스를 설명하기 위한 예시적인 회로도이다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 로드 임피던스(230)는 가변 임피던스(232) 및 로드 저항(234)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 가변 임피던스(232)는 가변 커패시터(C1, C2) 및/또는 가변 인덕터(L1)를 포함할 수 있다. 가변 임피던스(232)에 포함된 가변 커패시터(C1, C2) 및/또는 가변 인덕터(L1)는 각각 가변 커패시터(C1, C2)의 커패시턴스 및/또는 가변 인덕터(L1)의 인덕턴스를 조절할 수 있다.
몇몇 실시예에서 가변 커패시터(C1, C2)의 커패시턴스 및/또는 가변 인덕터(L1)의 인덕턴스가 조절되는 경우, 가변 임피던스(232)의 임피던스가 변화될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 가변 임피던스(232)의 임피던스를 조절함으로써, 로드 임피던스(230)의 임피던스를 조절할 수 있다. 로드 저항(234)은 고정된 값일 수 있다. 로드 저항(234)는 전술한 바와 같이, RF 제너레이터(1)가 생성한 펄스 신호의 대부분의 전력을 소비할 수 있다. 예를 들어, 로드 저항(234)은 펄스 신호를 열로서 소비할 수 있다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 로드 임피던스(230)는 가변 임피던스(232) 및 로드 저항(234)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 가변 임피던스(232)는 전송선을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 가변 임피던스(232)에 포함된 전송선의 길이(l)를 조절함으로써, 로드 임피던스(230)의 임피던스를 조절할 수 있다. 로드 저항(234)은 고정된 값일 수 있다. 로드 저항(234)는 전술한 바와 같이, RF 제너레이터(1)가 생성한 펄스 신호의 대부분의 전력을 소비할 수 있다. 예를 들어, 로드 저항(234)은 펄스 신호를 열로서 소비할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 가변 커패시터, 가변 인덕터, 및/또는 전송선의 길이를 조절함으로써 로드 임피던스(230)의 임피던스 값을 조절하는 것을 설명하였으나, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다양한 방법을 이용하여 임피던스 값을 조절할 수 있는 로드 임피던스(230)를 구현할 수 있을 것이다.
다시 도 6을 참조하면, RF 제너레이터(1)가 펄스 신호를 생성하지 않는 동안, 제어 모듈(222)은 로드 임피던스(230)의 값을 제2 임피던스로 설정할 수 있다(S640). 제2 임피던스는 앞서 설명한 제1 임피던스와 다른 값일 수 있다.
로드 임피던스(230)의 값이 제2 임피던스일 때, RF 제너레이터(1)는 제2 펄스를 생성할 수 있다(S650). RF 제너레이터(1)가 생성하는 제2 펄스는, 앞서 설명한 제1 펄스와 형상, 순방향 전압, 및/또는 반사 전압이 다를 수 있다.
펄스 분석기(220)는 제2 펄스의 순방향 전압 및 반사 전압을 수신하여, 제2 펄스에 대한 특성을 계산하고 분석할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제2 펄스에 대한 특성은 전압, 전류, 위상, 순방향 전력, 반사 전력, 반사계수, 반사손실, 정재파비, RF 주파수, 제2 펄스의 듀티, 제2 펄스의 주파수, 오버 슈트(overshoot), 언더 슈트(undershoot), 임피던스, 제2 펄스의 상승시간(rising time), 및 제2 펄스의 하강 시간(falling time)을 포함할 수 있다.
다시 말해서, RF 제너레이터(1)는 RF 제너레이터(1)의 로드(load)에 연결된 임피던스 값에 따라, 상이한 펄스를 생성할 수 있다. 예를 들어, RF 제너레이터(1)에 제1 임피던스가 연결되어 있을 때, RF 제너레이터(1)는 제1 펄스를 생성할 수 있다. 예를 들어, RF 제너레이터(1)에 제2 임피던스가 연결되어 있을 때, RF 제너레이터(1)는 제2 펄스를 생성할 수 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 펄스 측정 시스템(200)은 제1 펄스의 특성과 제2 펄스의 특성을 분석 및 계산할 수 있다.
다시 말해서, 본 발명의 기술적 사상에 따른 펄스 측정 시스템(200)은 RF 제너레이터(1)에 연결된 로드 임피던스(230)의 값을 제1 임피던스 및 제2 임피던스로 변화시킬 수 있다. 이때, 펄스 측정 시스템(200)은 제1 임피던스에서 RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호와 제2 임피던스에서 RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호 각각에 대해 펄스의 특성을 분석 및 계산할 수 있다.
도 1에서 설명한 바와 같이, RF 제너레이터(1)를 이용하는 반도체 공정에서, RF 제너레이터(1)에 연결된 챔버(2)의 상황에 따라 챔버 임피던스가 변화될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 가변 임피던스(232)를 조절하여 로드 임피던스(230)의 임피던스 값을 조절함으로써, 챔버 임피던스가 변화하는 상황을 모사할 수 있다. 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 몇몇 실시예에 따른 챔버 임피던스가 변화하는 구간을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 반도체 공정이 진행될 때, 챔버(2) 내부의 상황이 변화함에 따라, RF 제너레이터(1)와 연결된 챔버 임피던스가 변화할 수 있다. 이때, 챔버(2) 내부 상황에 따라 챔버 임피던스가 변화하는 영역을 제1 영역(910)으로 정의한다.
RF 제너레이터(1)와 연결된 챔버(2)는 챔버 내부 컨디션에 따라 내부 임피던스가 제1 영역(910) 내에서 변화될 수 있다. RF 제너레이터(1)는 챔버 임피던스가 변화하는 경우, 각각 다른 파형의 펄스 신호를 생성할 수 있다.
이뿐만 아니라, 서로 다른 RF 제너레이터(1)는 서로 동일한 로드 임피던스(230) 값에서 서로 다른 파형의 펄스 신호를 생성할 수 있다. 다시 말해서, 로드 임피던스(230)의 값이 동일하더라도, RF 제너레이터(1)마다 생성하는 펄스 신호의 특성은 서로 상이할 수 있다.
그러므로, 제1 영역(910) 내에서, 각각의 RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호의 특성을 미리 진단하고 파악하여, RF 제너레이터(1)의 스펙 인/아웃(spec-in/out)을 결정할 수 있다. 예를 들어, RF 제너레이터(1)에 연결된 로드 임피던스(230)가 제1 임피던스(R)일 때, RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호의 펄스 하이 레벨(PH) 값의 110%를 넘는 오버슈트가 발생하는 경우, 해당 RF 제너레이터(1)를 스펙 아웃(spec-out)으로 규정할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것일 뿐 실시예들이 전술한 값에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에 따른 펄스 측정 시스템(200)은, 로드 임피던스(230)의 값을 제1 영역(910)에 포함된 제1 내지 제5 임피던스(R, Z1~Z4)로 변화시키면서, RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호의 특성을 계산 및 분석할 수 있다. 제1 내지 제5 임피던스(R, Z1~Z4)에서 RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호의 특성과 미리 결정된 스펙(spec.)을 비교하여, RF 제너레이터(1)의 스펙 인(spec-in) 여부를 결정할 수 있다. 다만, 제1 내지 제5 임피던스(R, Z1~Z4)는 설명의 편의를 위해 예시적으로 설정된 값이며, 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 도 10을 참조한다.
도 10은 몇몇 실시예에 따른 RF 제너레이터의 평가 방법을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 10을 참조하면, 제1 내지 제5 임피던스(R, Z1~Z4)에서, RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호의 특성을 계산 및 분석할 수 있다(S1010).
이때, 펄스 신호의 특성과 미리 정한 스펙을 비교하여, RF 제너레이터(1)가 생성한 펄스 신호가 스펙 인(spec-in)인지 여부를 결정한다(S1020).
RF 제너레이터(1)가 생성한 펄스 신호가 스펙 인(spec-in)인 경우, RF 제너레이터를 스펙 인(spec-in)으로 규정할 수 있다(S1060).
RF 제너레이터(1)가 생성한 펄스 신호가 스펙 인(spec-in)이 아닌 경우, RF 제너레이터(1)를 캘리브레이션(calibration)을 수행할 수 있을지 여부를 결정할 수 있다(S1030). 예를 들어, RF 제너레이터(1)가 생성한 펄스 신호의 특성이 근소한 차이로 미리 정한 스펙을 벗어나는 경우, 캘리브레이션을 수행하면 RF 제너레이터(1)를 스펙 인(spec-in) 영역에 포함될 가능성이 존재한다. 따라서, 예를 들어 이러한 경우를, 캘리브레이션을 수행할 수 있는 경우로 상정할 수 있다.
RF 제너레이터(1)가 캘리브레이션 가능한 경우, RF 제너레이터(1)에 대해 캘리브레이션을 수행하고(S1032), 다시 펄스 신호를 생성하여 펄스 신호의 특성을 분석한다(S1010).
RF 제너레이터(1)가 캘리브레이션 불가능한 경우, 예를 들어, RF 제너레이터(1)가 생성한 펄스 신호의 특성이 미리 정한 스펙을 과도하게 벗어난 경우, RF 제너레이터(1)를 리페어(repair)할 수 있을지 여부를 결정한다(S1040). 예를 들어, RF 제너레이터(1)에 포함된 부품을 교체하는 경우, RF 제너레이터(1)가 스펙 인(spec-in) 될 수 있는지 여부를 결정한다.
RF 제너레이터(1)를 리페어할 수 있는 경우, RF 제너레이터(1)에 대해 리페어를 수행하고(S1042), 다시 펄스 신호를 생성하여 펄스 신호의 특성을 분석한다(S1010).
RF 제너레이터(1)를 리페어할 수 없는 경우, RF 제너레이터(1)를 스펙 아웃(spec-out)으로 규정할 수 있다(S1050).
따라서, 몇몇 실시예에서는 RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호를 고정된 임피던스에서 측정 및 진단하지 않을 수 있다. 다시 말해서, RF 제너레이터(1)와 연결된 로드 임피던스(230)를 실제 반도체 공정에서의 챔버 임피던스가 변화하는 영역(910) 내에서 변화시키면서, RF 제너레이터(1)가 생성하는 펄스 신호를 측정 및 진단할 수 있다. 이를 통해, 향후 발생될 수 있는 RF 제너레이터(1)의 오류 및 오동작을 미리 발견하고 조치할 수 있다.
다만, 도 10에 따른 RF 제너레이터(1)의 평가 방법은 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다양한 방식으로 RF 제너레이터(1)를 평가할 수 있을 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: RF 제너레이터
200: 펄스 측정 시스템
210: 커플러
220: 펄스 분석기
230: 로드 임피던스

Claims (10)

  1. 서로 연결된 가변 임피던스와 저항을 포함하고, 상기 가변 임피던스의 값에 기초하여, 값이 변화하는 로드 임피던스;
    상기 로드 임피던스의 값에 기초하여, 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성기; 및
    상기 펄스 신호가 커플링된 신호를 제공받고, 상기 펄스 생성기에 의해 생성된 상기 펄스 신호의 특성을 분석하는 펄스 분석기를 포함하되,
    상기 펄스 생성기는 상기 로드 임피던스의 값이 제1 임피던스일 때 제1 펄스를 생성하고,
    상기 펄스 생성기는 상기 로드 임피던스의 값이 상기 제1 임피던스와 다른 제2 임피던스일 때, 제2 펄스를 생성하고,
    상기 펄스 분석기는 상기 제1 및 제2 임피던스에 대응하는 상기 제1 및 제2 펄스의 특성을 분석하는 펄스 측정 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 펄스 생성기에 의해 생성된 펄스가 제공되는 커플러를 더 포함하되,
    상기 커플러는,
    상기 펄스 생성기에 의해 생성된 펄스 신호를 커플링한 신호를 상기 펄스 분석기에 제공하고,
    상기 로드 임피던스의 전력을 상기 로드 임피던스에 제공하는 펄스 측정 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 커플러는 상기 펄스 신호의 순방향 전압 및 반사 전압을 상기 펄스 분석기에 제공하는 펄스 측정 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가변 임피던스의 값을 조절하는 제어모듈을 더 포함하되,
    상기 제어모듈은, 상기 펄스 생성기가 펄스를 생성하지 않는 구간에서만, 상기 가변 임피던스의 값을 조절하는 펄스 측정 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 펄스 분석기는 증폭기, 아날로그-디지털 컨버터, 및 프로세서를 포함하는 펄스 측정 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 프로세서는 FPGA(Field Programmable Gate Array)인 펄스 측정 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 펄스 분석기는,
    상기 제1 펄스의 순방향 전압과 반사 전압 및 상기 제2 펄스의 순방향 전압과 반사 전압을 수신하고,
    상기 제1 펄스의 순방향 전압과 반사 전압 및 상기 제2 펄스의 순방향 전압과 반사 전압, 상기 제1 펄스의 형상 및 제2 펄스의 형상에 기초하여, 상기 제1 및 제2 펄스의 전압, 전류, 위상, 반사계수, 반사손실, 정재파비, 듀티, 펄스 주파수, RF 주파수, 임피던스, 오버 슈트(overshoot), 언더 슈트(undershoot), 펄스 상승 시간(rising time), 및 펄스 하강 시간(falling time) 중 적어도 하나를 계산하는 펄스 측정 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 펄스 분석기는,
    상기 제1 펄스의 순방향 전압과 반사 전압을 수신하고, 상기 제1 펄스의 형상, 상기 제1 펄스의 하이 레벨의 순방향 전압, 상기 제1 펄스의 하이 레벨의 반사 전압에 기초하여, 상기 제1 펄스의 하이 레벨의 전압, 전류, 위상, 반사계수, 반사손실, 정재파비, RF 주파수, 및 임피던스 중 적어도 하나를 계산하고,
    상기 제1 펄스의 형상, 상기 제1 펄스의 로우 레벨의 순방향 전압, 상기 제1 펄스의 로우 레벨의 반사 전압에 기초하여, 상기 제1 펄스의 로우 레벨의 전압, 전류, 위상, 반사계수, 반사손실, 정재파비, RF 주파수, 및 임피던스 중 적어도 하나를 계산하는 펄스 측정 시스템.
  9. 로드 임피던스 값을 제1 임피던스로 설정하고, 상기 로드 임피던스 값에 기초하여, 제1 펄스를 생성하고,
    상기 생성된 제1 펄스의 순방향 전압 및 반사 전압을 측정하고,
    상기 제1 펄스의 형상, 상기 순방향 전압 및 상기 반사 전압에 기초하여, 상기 제1 펄스의 특성을 분석하고,
    상기 로드 임피던스 값을 상기 제1 임피던스와 다른 제2 임피던스로 설정하고, 상기 로드 임피던스 값에 기초하여, 제2 펄스를 생성하고,
    상기 생성된 제2 펄스의 순방향 전압 및 반사 전압을 측정하고,
    상기 제2 펄스의 형상, 상기 순방향 전압 및 상기 반사 전압에 기초하여, 상기 제2 펄스의 특성을 분석하는 것을 포함하되,
    상기 제1 및 제2 펄스의 특성은, 상기 제1 및 제2 펄스 각각의 전압, 전류, 위상, 반사계수, 반사손실, 정재파비, 듀티, RF 주파수, 펄스 주파수, 임피던스, 오버 슈트(overshoot), 언더 슈트(undershoot), 펄스 상승 시간(rising time), 및 펄스 하강 시간(falling time) 중 적어도 하나를 포함하는 펄스 측정 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 펄스의 특성을 분석할 때,
    상기 제1 펄스의 형상, 상기 제1 펄스의 하이 레벨의 순방향 전압, 상기 제1 펄스의 하이 레벨의 반사 전압에 기초하여, 상기 제1 펄스의 하이 레벨의 전압, 전류, 위상, 반사계수, 반사손실, 정재파비, RF 주파수, 및 임피던스 중 적어도 하나를 계산하고,
    상기 제1 펄스의 형상, 상기 제1 펄스의 로우 레벨의 순방향 전압, 상기 제1 펄스의 로우 레벨의 반사 전압에 기초하여, 상기 제1 펄스의 로우 레벨의 전압, 전류, 위상, 반사계수, 반사손실, 정재파비, RF 주파수, 및 임피던스 중 적어도 하나를 계산하는 펄스 측정 방법.
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