KR20180132901A - Rf 생성기에서의 주파수 튜닝을 위한 장치 - Google Patents

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여자기, 전력 증폭기, 필터, 센서, 및 주파수 튜닝 서브시스템을 포함하는 무선 주파수 (RF) 생성기가 제공된다. 주파수 튜닝 서브시스템은 방법을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 비일시적인 유형의 머신 판독가능 매체를 포함하고, 그 방법은 플라즈마 부하의 임피던스 궤적을 수신하는 단계; 복소 반사 계수 평면에서 레퍼런스 포인트를 수신하는 단계로서, 레퍼런스 포인트는 원점 및 레퍼런스 포인트를 통과하는 레퍼런스 벡터 상에 놓여 있는, 상기 레퍼런스 포인트를 수신하는 단계; 센서로부터, 플라즈마 부하의 측정된 임피던스를 수신하는 단계; 측정된 임피던스에 대응하는 복소 반사 계수 평면에서의 포인트 및 레퍼런스 포인트를 통과하는 라인과 레퍼런스 벡터 사이의 측정 각도를 결정하는 단계; 주파수 스텝을 생성하기 위해 미리결정된 상수에 의해 측정 각도를 스케일링하는 단계; 조정된 주파수를 생성하기 위해 초기 주파수에 주파수 스텝을 가산하는 단계; 및 여자기로 하여금 조정된 주파수에서 오실레이팅하는 신호를 생성하게 하는 단계를 포함한다.

Description

RF 생성기에서의 주파수 튜닝을 위한 장치
본 개시는 일반적으로 무선 주파수 (RF) 생성기들에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 플라즈마 부하의 임피던스를 원하는 방식으로 변경하기 위해 플라즈마 프로세싱 챔버에 전력을 공급하는 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 장치들 및 기법들에 관한 것이다.
플라즈마 프로세싱에 있어서, 무선 주파수 (RF) 생성기는 플라즈마 부하에 전력을 공급하기 위해 사용된다. 오늘날의 진보된 플라즈마 프로세스들은 훨씬 더 복잡한 레시피들 및 레시피 변경 절차들을 포함하고, 여기에서, 부하 (플라즈마) 임피던스는 극적으로 변한다. 이는, 효율적인 전력 전송을 위해 RF 생성기의 소스 임피던스를 플라즈마의 부하 임피던스와 정합시키는데 도전적이게 할 수 있다. 그러한 임피던스 정합은 정합 네트워크를 사용하여 수행될 수 있지만, 이러한 접근법은 현대의 짧은 지속기간 플라즈마 프로세스들의 컨텍스트에 있어서 상대적으로 느리다. 대안적인 접근법은 RF 생성기의 주파수를 조정하는 것이며, 이는 플라즈마 부하의 임피던스를 변경한다. 이 컨텍스트에서의 "플라즈마 부하" 는 플라즈마 자체 및 임의의 정합 네트워크를 포함한다. 그러한 접근법은 정합 네트워크를 조정하는 것보다 훨씬 더 빠르게 하는 잠재력을 갖는다. 2개의 기법들 (하나 이상의 정합 네트워크들 및 주파수 튜닝) 을 결합시키는 것이 또한 가능하다.
종래의 주파수 튜닝 알고리즘들은, 주파수 안정성 및 신속한 주파수 튜닝 양자가 동시에 요구되기 때문에, 이들 진보된 플라즈마 프로세스들에 대한 파라미터들을 최적화하려고 고심한다. 따라서, RF 생성기에서의 주파수 튜닝을 위한 개선된 장치가 당업계에 필요하다.
도면들에 도시되는 본 발명의 예시적인 실시형태들이 하기에 요약된다. 이들 및 다른 실시형태들은 상세한 설명 섹션에서 더 충분히 설명된다. 하지만, 본 발명의 이 개요 또는 상세한 설명에서 설명된 형태들로 본 발명을 한정하도록 의도되지 않음을 이해해야 한다. 당업자는, 청구항들에 나타낸 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 다수의 수정들, 균등물들, 및 대안적인 구성들이 존재함을 인식할 수 있다.
일 양태는, 초기 주파수에서 오실레이팅하는 신호를 생성하는 여자기, 증폭된 오실레이팅 신호를 생성하기 위해 신호를 증폭하는 전력 증폭기, 플라즈마 프로세싱 챔버에 있어서 플라즈마 부하에 전력을 공급하는 출력 신호를 생성하기 위해 증폭된 오실레이팅 신호를 필터링하는 필터, 플라즈마 부하의 적어도 하나의 특성을 감지하는 센서, 및 주파수 튜닝 서브시스템을 포함하는 무선 주파수 (RF) 생성기로서 특성화될 수도 있다.
주파수 튜닝 서브시스템은 방법을 수행하기 위한 명령들로 인코딩된 비일시적인 유형의 머신 판독가능 매체를 포함하고, 그 방법은 여자기 주파수의 함수로서 플라즈마 부하의 임피던스 궤적을 수신하는 단계; 복소 반사 계수 평면에서 레퍼런스 포인트를 수신하는 단계로서, 레퍼런스 포인트는 복소 반사 계수 평면의 원점 및 레퍼런스 포인트를 통과하는 레퍼런스 벡터 상에 놓여 있는, 상기 레퍼런스 포인트를 수신하는 단계; 센서로부터, 플라즈마 부하의 측정된 임피던스를 수신하는 단계로서, 측정된 임피던스는 수신된 임피던스 궤적을 따라 놓여 있는, 상기 플라즈마 부하의 측정된 임피던스를 수신하는 단계; 복소 반사 계수의 관점에서 표현되는 바와 같은 측정된 임피던스에 대응하는 복소 반사 계수 평면에서의 포인트 및 레퍼런스 포인트를 통과하는 라인과 레퍼런스 벡터 사이의 측정 각도를 결정하는 단계; 주파수 스텝을 생성하기 위해 미리결정된 상수에 의해 측정 각도를 스케일링하는 단계; 조정된 주파수를 생성하기 위해 초기 주파수에 주파수 스텝을 가산하는 단계; 및 여자기로 하여금 조정된 주파수에서 오실레이팅하는 신호를 생성하게 하는 단계를 포함한다.
다른 양태는, 그 방법이 센서로부터 측정된 임피던스를 수신하는 것, 결정하는 것, 스케일링하는 것, 가산하는 것, 및 생성하게 하는 것을 반복적으로 반복하는 단계를 포함하고, 제 1 반복에 후속하는 각각의 반복에서의 초기 주파수는 직전의 반복 동안에 생성된 조정된 주파수인 것으로서 특성화될 수도 있다.
또다른 양태는, 그 방법이 측정 각도로부터 미리결정된 디튜닝 각도를 감산하고 그 차이를 미리결정된 상수에 의해 스케일링함으로써 주파수 스텝을 생성하는 단계를 포함하는 것으로서 특성화될 수도 있다.
도 1 은 본 개시의 일 실시형태에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2 는 본 개시의 일 실시형태에 따른 RF 생성기의 블록 다이어그램이다.
도 3 은 본 개시의 일 실시형태에 따른 복소 반사 계수 평면의 예시이다.
도 4 는 본 개시의 일 실시형태에 따른 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 5 는 본 개시의 다른 실시형태에 따른 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 6 은 본 개시의 또다른 실시형태에 따른 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 7 은 본 개시의 일 실시형태에 따른 복소 반사 계수 평면의 예시이다.
도 8 은 본 개시의 일 실시형태에 따른 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 9 는 본 개시의 다른 실시형태에 따른 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 10 은 본 개시의 또다른 실시형태에 따른 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 11 은 본 개시의 일 실시형태에 따른, 주파수 튜닝 서브시스템을 구현하기 위해 사용될 수도 있는 물리 컴포넌트들을 도시한 블록 다이어그램이다.
무선 주파수 (RF) 생성기에서 주파수 튜닝을 위한 장치는, (1) RF 생성기의 주파수가 각각의 주파수 조정 반복에서 정확한 방향 (상방 또는 하방) 으로 조정되면 그리고 (2) 현재 주파수가 타겟 주파수로부터 떨어져 있을 경우 큰 스텝이 적용 (신속한 튜닝을 증진) 되고 현재 주파수가 타겟 주파수에 가까이 있을 경우 작은 스텝이 적용 (안정성을 증진) 되도록, 주파수 스텝 (주파수에서의 조정치) 이 적응적이게 되면, 안정성 및 신속한 튜닝 양자를 제공할 수 있다. 하기에서 더 설명되는 바와 같이, 일부 실시형태들에 있어서, 타겟 주파수는 최소 Γ (복소 반사 계수) 에 대응하고, 다른 실시형태들 (디튜닝된 실시형태들) 에 있어서, 타겟 주파수는 최소 Γ 외에 의도적으로 선택된 Γ 에 대응한다.
이들 목적들을 달성하기 위한 하나의 열쇠는 생성기 주파수의 함수로서 플라즈마 부하의 임피던스를 사전에 특성화하는 것이다. 그러한 특성화는 회로 모델들의 분석을 통해, 예비 테스팅 (측정들) 을 통해, 또는 이들 기법들의 조합을 통해 달성될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 부하의 임피던스는 특정 범위 (예를 들어, 13 MHz 내지 14 MHz) 에 걸친 다수의 상이한 주파수들의 각각에서 측정될 수 있다. 그러한 예비 특성화는 생성기 주파수의 함수로서 부하에 대한 "임피던스 궤적" 을 생성할 수 있다. 이러한 임피던스 궤적은, 하기에서 더 논의되는 바와 같이, 복소 반사 계수 (Γ) 의 관점에서 표현될 수 있다. 일단 이러한 임피던스 궤적이 공지되면, 하기에서 더 설명되는 바와 같이, 각각의 주파수 조정 반복에서 정확한 주파수 스텝 방향 (포지티브 또는 네거티브) 및 적절한 주파수 스텝 사이즈를 산출하는 것이 가능하다.
이제, 동일한 또는 유사한 엘리먼트들이 수개의 도면들 전반에 걸쳐 동일한 참조 부호들로 지정되는 도면들을 참조하면, 그리고 특히 도 1 을 참조하면, 이는 본 개시의 일 실시형태에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템의 블록 다이어그램이다. 도 1 에 있어서, 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 은, 플라즈마 프로세싱 챔버 (115) 에서의 플라즈마 (도시 안됨) 에 직접적으로 또는 하나 이상의 정합 네트워크들 (110) 을 통해 간접적으로 전력을 출력하는 RF 생성기 (105) 를 포함한다. 본 명세서에서, 용어 "플라즈마 부하" 는, 특정 실시형태에 의존하여 존재할 수도 있는 임의의 정합 네트워크 (110) (일부 실시형태들은 정합 네트워크 (110) 를 포함하지 않음) 와 결합된 플라즈마 프로세싱 챔버 (115) 에서의 플라즈마를 의미하기 위해 사용된다. 즉, "플라즈마 부하" 는 RF 생성기 (105) 의 출력이 구동하는 전체 부하를 지칭한다.
도 2 는 본 개시의 일 실시형태에 따른 RF 생성기 (105) 의 블록 다이어그램이다. RF 생성기 (105) 는 여자기 (205), 전력 증폭기 (210), 필터 (215), 센서 (220), 및 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 을 포함한다. 여자기 (205) 는 RF 주파수들에서 오실레이팅 신호를, 통상적으로, 구형파의 형태로 생성한다. 전력 증폭기 (210) 는 증폭된 오실레이팅 신호를 생성하기 위해 여자기 (205) 에 의해 생성된 신호를 증폭한다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 전력 증폭기 (210) 는 1 mW 의 여자기 출력 신호를 3 kW 로 증폭한다. 필터 (215) 는 단일의 RF 주파수 (정현파) 로 구성된 신호를 생성하기 위해 증폭된 오실레이팅 신호를 필터링한다.
센서 (220) 는 플라즈마 프로세싱 챔버 (115) 에 있어서 플라즈마 부하의 하나 이상의 특성들을 측정한다. 일 실시형태에 있어서, 센서 (220) 는 플라즈마 부하의 임피던스 (Z) 를 측정한다. 특정 실시형태에 의존하여, 센서 (220) 는, 예를 들어 그리고 제한없이, VI 센서 또는 방향성 커플러일 수 있다. 그러한 임피던스는, 대안적으로, 당업자에 의해 "Γ" (감마) 로서 종종 표기되는 복소 반사 계수로서 표현될 수 있다. 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 은 센서 (220) 로부터 임피던스 측정치들을 수신하고, 그 측정치들을 프로세싱하여, 여자기 (205) 에 의해 생성된 주파수를 조정하기 위해 주파수 제어 라인 (230) 을 통해 여자기 (205) 에 제공되는 주파수 조정치들을 생성한다. 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 에 의해 수행되는 예시적인 주파수 튜닝 알고리즘들이 도 3 내지 도 10 과 관련하여 하기에서 상세히 논의된다.
도 2 에 도시된 실시형태에 있어서, 주파수 튜닝 서브시스템은 부하 특성화 모듈 (226), 특성화 데이터 스토어 (227), 및 주파수 스텝 생성기 (228) 를 포함한다. 부하 특성화 모듈 (226) 은, 임피던스 궤적 (도 3 에서의 엘리먼트 305 참조) 을 생성하기 위해 특정 플라즈마 부하와 연관된 예비 부하 임피던스 특성화 데이터를 수신하거나 포착하는 것을 보조한다. 부하 특성화 동안 획득된 데이터는 특성화 데이터 스토어 (227) 에 저장될 수 있다. 주파수 스텝 생성기 (228) 는, 주파수 제어 라인 (230) 을 통해 여자기 (205) 에 제공되는 주파수 조정치들 (주파수 스텝들) 을 생성하기 위한 산출을 수행한다. 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 에 의해 수행되는 특정 예시적인 주파수 튜닝 알고리즘들이 도 3 내지 도 10 과 관련하여 하기에서 논의된다.
하기에서 더 논의되는 바와 같이, 일부 실시형태들에 있어서, 그 목적은 여자기 (205) 의 주파수를 조정하고, 이에 의해, 플라즈마 부하의 임피던스를, Γ 를 최소화하는 (즉, 가능한 한 제로와 가까운 Γ 를 달성하는) 방식으로 변경하는 것이다. 상기 언급된 바와 같이, 이러한 최소 Γ 를 달성하는 주파수는 타겟 주파수로 지칭될 수도 있다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 제로의 이상적인 복소 반사 계수는, 소스 및 플라즈마 부하 임피던스들이 완전히 정합되는 정합 조건에 대응한다. 다른 실시형태들에 있어서, 그 목적은 최소 Γ 가 아니다. 대신, 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 은, 최소 Γ 를 생성하는 주파수 이외의 주파수를 생성하기 위해 여자기 (205) 를 의도적으로 튜닝한다. 그러한 실시형태는 "디튜닝된" 구현으로 지칭될 수도 있다.
도 3 은 본 개시의 일 실시형태에 따른 복소 반사 계수 (Γ) 평면 (300) 의 예시이다. 도 3 은 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 에 의해 실행되는 알고리즘들과 관련된 개념들을 예시한다. 도 3 에 있어서, 복소 반사 계수들 (Γ) 은 단위 원 내에 플롯된다. 당업자가 인식할 바와 같이, Γ 는 또한 표준 스미스 차트 상에 플롯될 수 있다. 도 3 에 있어서, 수평 축은 Γ 의 실수부에 대응하고, 수직 축은 Γ 의 허수부에 대응한다. 도 3 은 Γ 의 관점에서 표현된 플라즈마 부하의 사전-특성화된 임피던스 궤적 (305) 을 도시한다. 상기 논의된 바와 같이, 임피던스 궤적 (305) 은 분석, 적절한 사용자 인터페이스를 통한 부하 특성화 모듈 (226) 의 도움으로 수행된 테스팅, 또는 이들의 조합을 통해 사전에 결정될 수 있다. 당업자는 임피던스 궤적 (305) 이, 도 3 에 도시된 바와 같이, 원점 (340) 을 항상 교차하지는 않을 것임을 인식할 것이다. 일부 실시형태들에 있어서, 임피던스 궤적은, 원점 (340) 을 통과하지 않도록 시프트되며, 이 경우, 최소 달성가능 Γ 는 제로보다 크다.
주파수 튜닝 서브시스템 (225) 의 주파수 스텝 생성기 (228) 는 또한, 적합한 사용자 인터페이스를 통해, Γ 평면 (300) 에서의 레퍼런스 포인트 (315) 를 수신한다. 일부 실시형태들에 있어서, 레퍼런스 포인트 (315) 는 레퍼런스 각도 (320) 및 크기 (원점 (340) 으로부터의 레퍼런스 포인트의 거리) 의 관점에서 명시된다. 당업자가 인식할 바와 같이, 원점 (340) 은 Γ 평면 (300) 에서의 단위 원의 중심에서 좌표들 (0, 0) 을 갖는 포인트에 대응한다. 당업자는 또한, 레퍼런스 포인트 (315) 에 대한 직교 좌표들, 소정의 레퍼런스 각도 (320) 및 크기 (M) 를 산출하는 것이 간단함을 이해한다. 구체적으로, 그 좌표들은 Real(Γ) = Mcos(θRef + π) 및 Imag(Γ) = Msin(θRef + π) 로서 산출될 수 있으며, 여기서, 레퍼런스 각도 (θRef) (320) 는 라디안 단위로 표현되고 M 은 1 과 작거나 같은 포지티브 실수이다. 다른 실시형태들에 있어서, 레퍼런스 포인트 (315) 는 직교 좌표들 (실수부 및 허수부) 의 관점에서 수신된다.
일단 레퍼런스 포인트가 수신되었으면, 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 의 주파수 스텝 생성기 (228) 는 레퍼런스 벡터 (310) 를 결정할 수 있다. 레퍼런스 벡터 (310) 는, 도 3 에 표시된 바와 같이, Γ 평면 (300) 의 레퍼런스 포인트 (315) 및 원점 (340) 을 통과하는 라인이다. 레퍼런스 벡터 (310) 의 하나의 중요한 기능은 Γ 평면 (300) 을 다음의 2개의 영역들로 분할하는 것이다: 측정 포인트 (325) 와 연관된 주파수가 최적의 주파수보다 높은 영역 (도 3 에서 레퍼런스 벡터 (310) 의 우측의 영역), 및 측정 포인트 (325) 와 연관된 주파수가 최적의 주파수보다 낮은 영역 (도 3 에서 레퍼런스 벡터 (310) 의 좌측의 영역). 2개의 영역들 중 어느 영역에 측정 포인트 (325) 가 놓여 있는지를 결정함으로써, 정확한 방향 (포지티브 또는 네거티브) 으로의 주파수 조정이 각각의 및 모든 주파수 조정 반복에서 행해질 수 있다 (하기의 도 5 - 도 6 및 도 9 - 도 10 참조).
당업자는 레퍼런스 벡터 (310) 가, Γ 의 관점에서 표현된 바와 같은 임피던스 궤적 (305) 에 관하여 대칭의 축일 필요는 없음을 인식할 것이다. 레퍼런스 포인트 (315) 를 어디에 배치할 지의 선택 (이는 차례로, 레퍼런스 벡터 (310) 를 결정함) 은 다소 임의적이지만, 효과적인 주파수 튜닝을 지원하는 유용한 측정 각도들 (330) 의 계산을 가능하게 하는 선택이 행해져야 한다. 그것은, 여자기 (205) 주파수가 타겟 주파수에 근접함에 따라 측정 각도 (330) 가 감소하도록 레퍼런스 포인트 (315) 를 선택하는 것을 의미하며, 제로의 측정 각도 (330) 는 타겟 주파수에 대응한다.
센서 (220) 는, 플라즈마 프로세싱 챔버 (115) 에 있어서 플라즈마 부하의 임피던스의 주파수 측정치들을 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 에 제공한다. 도 3 에서의 측정 포인트 (325) 는 Γ 평면 (300) 에서의 Γ (복소 반사 계수) 의 관점에서 표현된 바와 같은 임피던스 궤적 (305) 상의 하나의 예시적인 임피던스 측정치를 나타낸다. 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 의 주파수 스텝 생성기 (228) 는, 측정 포인트 (325) 에 대해, 레퍼런스 벡터 (310) 에 관한 측정 각도 (330) 를 결정한다. 이러한 측정 각도 (330) 는 미리결정된 비례 상수 (K) (루프 이득) 에 의해 스케일링되어, 주파수 스텝 (즉, 여자기 (205) 에 의해 생성된 주파수가 조정될 양) 을 생성한다. K 는 주파수 튜닝 알고리즘의 주파수 분해능 (예를 들어, 1 kHz 대 1 Hz), 측정 각도 계산들의 분해능, 및 플라즈마 부하의 특정 임피던스 특성들에 기초하여 선택된다. 루프 이득 (K) 은 레시피 단위로 상이할 수 있으며, 이는 부하 임피던스에서의 변경들에 따라 소정의 레시피 내에서 변경할 수 있고, 이 경우, 레시피에서 채용된 K 의 다중의 값들은 룩업 테이블에 저장될 수 있다. 계산된 주파수 스텝은 초기의 또는 현재의 여자기 주파수에 가산되어, 원하는 플라즈마 부하 임피던스에 대응하는 원하는 또는 타겟 주파수에 더 가까운 조정된 주파수를 생성한다. 그 후, 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 은 여자기 (205) 로 하여금 주파수 제어 라인 (230) 을 통해 조정된 주파수에서 RF 신호를 생성하게 한다.
또한 도 3 에 Γ 임계치 (335) 가 도시되고, 그 기능은 도 6 과 관련하여 하기에서 설명될 것이다.
도 4 는 본 개시의 일 실시형태에 따른 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 방법 (400) 의 플로우차트이다. 도 4 에 도시된 방법은 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 에 의해 수행된다. 블록 405 에서, 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 은, 부하 특성화 모듈 (226) 을 통해, 플라즈마 프로세싱 챔버 (115) 에 있어서 플라즈마 부하에 대한 임피던스 궤적 (305) 을 수신한다. 상기 설명된 바와 같이, 임피던스 궤적 (305) 은, 도 3 에 도시된 바와 같이, 복소 반사 계수 (Γ) 의 관점에서 표현될 수 있다. 블록 410 에서, 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 의 주파수 스텝 생성기 (228) 는 레퍼런스 포인트 (315) 를 수신한다. 블록 415 에서, 주파수 스텝 생성기 (228) 는 센서 (220) 로부터 플라즈마 부하에 대한 임피던스 측정치를 수신한다. 블록 420 에서, 주파수 스텝 생성기 (228) 는 수신된 임피던스 측정치에 대응하는 측정 포인트 (325) 에 대한 측정 각도 (330) 를 결정한다. 블록 425 에서, 그 후, 주파수 스텝 생성기 (228) 는 주파수 스텝을 산출하기 위해 미리결정된 상수 (K) 에 의해 측정 각도 (330) 를 스케일링한다. 방법 400 이 개시함에 따라, 여자기 (205) 는 오실레이팅 RF 신호를 초기 주파수에서 생성함을 유의한다. 블록 430 에서, 주파수 스텝 생성기 (228) 는 조정된 주파수를 생성하기 위해 여자기 (205) 에 의해 생성된 초기 주파수에 주파수 스텝을 가산한다. 블록 435 에서, 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 은, 주파수 제어 라인 (230) 을 통해, 오실레이팅 RF 신호를 조정된 주파수에서 생성하도록 여자기 (205) 를 시그널링하며, 이는 플라즈마 부하의 임피던스가 원하는 부하 임피던스에 더 가까운 값으로 변경하게 한다.
도 5 는 본 개시의 다른 실시형태에 따른 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 방법 (500) 의 플로우차트이다. 도 5 에 도시된 방법은 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 에 의해 수행된다. 방법 500 은, 방법 500 에서는 블록들 415, 420, 425, 430, 및 435 에서 수행된 동작들 (주파수 튜닝) 이 루프에서 반복적으로 반복된다는 것을 제외하면 방법 400 과 유사하다. 당업자는, 이 실시형태에 있어서, 제 1 반복에 후속하는 각각의 반복에서의 초기 여자기 (205) 주파수가 직전의 반복 동안에 생성된 조정된 주파수임을 인식할 것이다. 이는, 조정된 주파수 (또는 다음 주파수) = 현재 주파수 + 주파수 스텝으로서 수학적으로 표현될 수도 있다. 이 실시형태에 있어서, 제로에서의 또는 거의 제로에서의 최소 Γ 는 최적의 주파수로의 알고리즘 수렴으로서 달성될 수 있다.
도 6 은 본 개시의 또다른 실시형태에 따른 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 방법 (600) 의 플로우차트이다. 도 6 에 도시된 방법은 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 에 의해 수행된다. 방법 600 은, 방법 600 이 일단 여자기 (205) 에 의해 생성된 주파수가 원하는 값에 충분히 가까운 것으로 간주되는 플라즈마 부하 임피던스를 생성하는 값에 도달하였으면 주파수 조정을 종료하기 위해 Γ 임계치 (335) (0 과 1 사이의 값) 를 부가한다는 것을 제외하면 방법들 400 및 500 과 유사하다. 방법 600 은 블록 435 까지 방법 500 에서와 같이 진행한다. 판정 블록 605 에서, 주파수 스텝 생성기 (228) 는, 현재의 측정 포인트 (325) 에서의 Γ 가 (원점 (340) 을 둘러싸는 동일 크기의 원형 이웃으로서 도 3 에 도시된) 임계치 (335) 보다 크기가 작은지 여부를 결정한다. 그렇다면, 주파수 스텝 생성기 (228) 는 블록 610 에서 여자기 (205) 주파수 조정들을 종료한다. 이 상황에 있어서, 여자기 (205) 주파수는 그 현재 값으로 유지되고, 주파수에 대한 어떠한 추가 조정들도 행해지지 않는다. 그렇지 않고 현재의 측정 포인트 (325) 에서의 Γ 의 크기가 임계치 (335) 보다 크거나 같으면, 제어는 블록 415 로 리턴하고, 여자기 (205) 주파수 조정의 다른 반복이 수행된다.
도 7 내지 도 10 은, 목적이 최소 Γ 가 아닌 실시형태들의 다른 패밀리를 소개한다. 상기 언급된 바와 같이, 이들 실시형태들은 "디튜닝된" 구현으로 지칭될 수도 있다. 일부 구현들에 있어서, 디튜닝된 구성은, 그 특정 임피던스 특성들 (임피던스 궤적) 에 기인하여, 특정 플라즈마 부하로 더 큰 주파수 안정성을 달성하도록 선택된다.
도 7 은 본 개시의 일 실시형태에 따른 복소 반사 계수 (Γ) 평면 (700) 의 예시이다. 명확화를 위해, 도 3 에 도시된 일부 엘리먼트들은 도 7 에서 반복되지 않지만, 도 3 및 도 7 은 하기에서 논의되는 디튜닝된 실시형태들과 관련하여 함께 사용되도록 의도된다. 상기 논의된 Γ 평면 (300) 과 같은 감마 평면 (700) 은 Γ 의 관점에서 표현된 바와 같은 임피던스 궤적 (305), 레퍼런스 벡터 (310), 레퍼런스 포인트 (315), 및 레퍼런스 각도 (320) 를 포함한다. 레퍼런스 포인트 (315) 는 도 3 에서의 실시형태와 관련하여 상기 설명된 동일한 방식으로 수신된다. 도 7 에 도시된 것과 같은 디튜닝된 실시형태들은 추가적으로, 임피던스 궤적 (305) 상의 미리결정된 포인트인 디튜닝 포인트 (detune point) (710) 를 포함한다. 레퍼런스 포인트 (315) 및 디튜닝 포인트 (710) 를 통과하는 "디튜닝 벡터" (715) 와 레퍼런스 벡터 (310) 사이의 각도는 "디튜닝 각도" (705) 로 지칭될 수도 있다. 디튜닝된 실시형태들에 있어서, 주파수 튜닝 알고리즘의 타겟 주파수는 디튜닝 포인트 (710) 에 대응하는 주파수 (즉, Γ 평면 (700) 에 있어서 디튜닝 포인트 (710) 에 대응하는 부하 임피던스를 발생시키는 주파수) 이다. 디튜닝 포인트 (710) 는 원하는 주파수 안정성을 달성하기 위해 선택될 수 있다. 하기에서 더 설명되는 바와 같이, 이러한 디튜닝 각도 (705) 는 측정 각도 (330) (도 3 참조) 로부터 감산되고, 결과적인 차이는 미리결정된 상수 (K) 에 의해 스케일링된다. 이는 주파수 스텝 생성기 (228) 에 의해 실행된 주파수 튜닝 알고리즘으로 하여금 원점 (340) (도 3 참조) 인 최소 Γ 포인트 이외의 임피던스 궤적 (305) 상의 포인트 (즉, 디튜닝 포인트 (710)) 로 수렴하게 한다. 하기에서 더 설명될 바와 같이, 디튜닝된 실시형태들은 또한, Γ 임계치 (720) 를 이용할 수 있다.
도 8 은 본 개시의 일 실시형태에 따른 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 방법 (800) 의 플로우차트이다. 도 8 에 도시된 방법은 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 에 의해 수행된다. 방법 800 은, 방법 800 에서는 주파수 스텝 생성기 (228) 가 블록 805 에서 측정 각도 (330) 로부터 디튜닝 각도 (705) 를 감산한다는 것을 제외하면 방법 400 과 유사하다. 블록 810 에서, 주파수 스텝 생성기 (228) 는 결과적인 차이를 미리결정된 상수 (K) 에 의해 스케일링한다. 나머지 동작들 (블록들 430 및 435) 은 도 4 와 관련하여 상기 논의된 방법 400 에서와 동일하다.
도 9 는 본 개시의 다른 실시형태에 따른 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 방법 (900) 의 플로우차트이다. 도 9 에 도시된 방법은 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 에 의해 수행된다. 방법 900 은, 방법 900 에서는 블록들 415, 805, 810, 430, 및 435 에서 수행된 동작들 (주파수 튜닝) 이 루프에서 반복적으로 반복된다는 것을 제외하면 방법 800 과 유사하다. 이 실시형태에 있어서, 여자기 (205) 주파수는, Γ 의 관점에서 표현된 바와 같은 임피던스 궤적 (305) 상의 디튜닝 포인트 (710) 에 대응하는 플라즈마 부하 임피던스를 생성하는 주파수로 또는 그 주파수 가까이로 수렴한다.
도 10 은 본 개시의 또다른 실시형태에 따른 RF 생성기의 주파수를 튜닝하기 위한 방법 (1000) 의 플로우차트이다. 도 10 에 도시된 방법은 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 에 의해 수행된다. 방법 1000 은, 방법 1000 이 일단 여자기 (205) 주파수가 디튜닝 포인트 (710) 에 대응하는 것에 충분히 가까운 것으로 간주되는 플라즈마 부하 임피던스를 생성하는 값에 도달하였으면 주파수 조정을 종료하기 위해 Γ 임계치 (720) 를 부가한다는 것을 제외하면 방법들 800 및 900 과 유사하다. 방법 1000 은 블록 435 까지 방법 900 에서와 같이 진행한다. 판정 블록 1005 에서, 주파수 스텝 생성기 (228) 는, 현재의 측정 포인트 (325) (도 3 에 도시된 바와 같이 Γ 의 관점에서 표현됨) 와 디튜닝 포인트 (710) 사이의 차이의 크기가 임계치 (720) 보다 작은지 여부를 결정한다. 그렇다면, 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 은 블록 1010 에서 여자기 (205) 주파수 조정들을 종료한다. 그렇지 않으면, 제어는 블록 415 로 리턴하고, 여자기 (205) 주파수 조정의 다른 반복이 수행된다.
일부 실시형태들에 있어서, 주파수 스텝 생성기 (228) 는, 그 결과를 미리결정된 상수 (루프 이득) (K) 에 의해 스케일링하기 전에 측정 각도 (330) 를 1 보다 큰 전력으로 상승시킨다. 이 기법은, 측정 각도 (330) 가 작을 경우 상대적으로 작고 측정 각도 (330) 가 큰 경우 상대적으로 더 큰 주파수 스텝을 제공하는 하나의 방법이다. 즉, 측정 각도 (330) 로 비선형적으로 변하는 주파수 스텝은 도 4 내지 도 6 및 도 8 내지 도 10 과 관련하여 설명된 것들과 같은 주파수 튜닝 알고리즘들의 수행을 더 개선시킬 수 있다.
본 명세서에서 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법들은 하드웨어에서, 비일시적인 머신 판독가능 매체에서 인코딩된 프로세서 실행가능 명령들에서, 또는 이들 양자의 조합으로서 직접 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 11 을 참조하면, 본 개시의 예시적인 실시형태에 따른, 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 및 그 컴포넌트 모듈들을 실현하기 위해 활용될 수도 있는 물리 컴포넌트들을 도시한 블록 다이어그램이 도시된다. 도시된 바와 같이, 이 실시형태에 있어서, 디스플레이부 (1112) 및 비휘발성 메모리 (1120) 는 버스 (1122) 에 커플링되고, 이 버스 (1122) 는 또한 랜덤 액세스 메모리 ("RAM") (1124), 프로세싱부 (N개의 프로세싱 컴포넌트들을 포함) (1126), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) (1127), 및 N개의 트랜시버들을 포함하는 트랜시버 컴포넌트 (1128) 에 커플링된다. 비록 도 11 에 도시된 컴포넌트들이 물리 컴포넌트들을 나타내지만, 도 11 은 상세 하드웨어 다이어그램인 것으로 의도되지 않고; 따라서, 도 11 에 도시된 컴포넌트들의 다수는 공통 구성물들에 의해 실현되거나 추가적인 물리 컴포넌트들 사이에 분포될 수도 있다. 더욱이, 다른 기존의 및 아직 개발예정 물리 컴포넌트들 및 아키텍처들이 도 11 을 참조하여 설명된 기능 컴포넌트들을 구현하기 위해 활용될 수도 있음이 고려된다.
디스플레이부 (1112) 는 일반적으로, 사용자에게 사용자 인터페이스를 제공하도록 동작하고, 수개의 구현들에 있어서, 디스플레이는 터치스크린 디스플레이에 의해 실현된다. 예를 들어, 디스플레이부 (1112) 는, 연관된 임피던스 궤적 (305) 을 생성하기 위해 플라즈마 부하를 특성화하는 것과 관련하여 부하 특성화 모듈 (226) 을 제어하고 그 모듈과 상호작용하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 사용자 인터페이스는 또한, 레퍼런스 포인트 (315) 를 입력하기 위해 사용될 수도 있다. 일반적으로, 비휘발성 메모리 (1120) 는 데이터 및 머신 판독가능 (예를 들어, 프로세서 실행가능) 코드 (본 명세서에서 설명된 방법들을 실시하는 것과 연관되는 실행가능 코드를 포함) 를 저장 (예를 들어, 지속적으로 저장) 하도록 기능하는 비일시적인 메모리이다. 일부 실시형태들에 있어서, 예를 들어, 비휘발성 메모리 (1120) 는 부트로더 코드, 오퍼레이팅 시스템 코드, 파일 시스템 코드, 및 상기 설명된 도 4 내지 도 6 및 도 8 내지 도 10 을 참조하여 설명된 방법들의 실행을 용이하게 하는 비일시적인 프로세서 실행가능 코드를 포함한다.
다수의 구현들에 있어서, 비휘발성 메모리 (1120) 는 플래시 메모리 (예를 들어, NAND 또는 ONENAND 메모리) 에 의해 실현되지만, 다른 메모리 타입들이 물론 활용될 수도 있음이 고려된다. 비록 비휘발성 메모리 (1120) 로부터 코드를 실행하는 것이 가능할 수도 있지만, 비휘발성 메모리 내의 실행가능 코드는 통상적으로, RAM (1124) 에 로딩되고, 프로세싱부 (1126) 에서의 N개의 프로세싱 컴포넌트들 중 하나 이상에 의해 실행된다.
동작에 있어서, RAM (1124) 과 관련된 N개의 프로세싱 컴포넌트들은 일반적으로, 비휘발성 메모리 (1120) 에 저장된 명령들을 실행하여 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 의 기능을 실현하도록 동작할 수도 있다. 예를 들어, 도 4 내지 도 6 및 도 8 내지 도 10 을 참조하여 설명된 방법들을 실시하기 위한 비일시적인 프로세서 실행가능 명령들은 비휘발성 메모리 (1120) 에 지속적으로 저장되고, RAM (1124) 과 관련된 N개의 프로세싱 컴포넌트들에 의해 실행될 수도 있다. 당업자가 인식할 바와 같이, 프로세싱부 (1126) 는 비디오 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 그래픽스 프로세싱 유닛 (GPU), 및 다른 프로세싱 컴포넌트들을 포함할 수도 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) (1127) 는 본 명세서에서 설명된 방법들 (예를 들어, 도 4 내지 도 6 및 도 8 내지 도 10 을 참조하여 설명된 방법들) 의 하나 이상의 양태들을 실시하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 비일시적인 FPGA 구성 명령들은 비휘발성 메모리 (1120) 에 지속적으로 저장되고 (예를 들어, 부팅-업 동안) FPGA (1127) 에 의해 액세스되어, 주파수 튜닝 서브시스템 (225) 의 기능들을 실시하도록 FPGA (1127) 를 구성할 수도 있다.
입력 컴포넌트는, 플라즈마 프로세싱 챔버 (115) 에 있어서 플라즈마 부하 및 출력 생성기 전력의 하나 이상의 특성들을 나타내는 신호들을 (예를 들어, 센서 (220) 로부터) 수신하도록 동작할 수도 있다. 입력 컴포넌트에서 수신된 신호들은, 예를 들어, 전압, 전류, 순방향 전력, 반사된 전력 및 플라즈마 부하 임피던스를 포함할 수도 있다. 출력 컴포넌트는 일반적으로, 생성기의 동작 양태를 실시하기 위해 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 신호들을 제공하도록 동작한다. 예를 들어, 출력부는 조정된 주파수를 주파수 튜닝 동안 주파수 제어 라인 (230) 을 통해 여자기 (205) 로 송신할 수도 있다.
도시된 트랜시버 컴포넌트 (1128) 는, 무선 또는 유선 네트워크들을 통해 외부 디바이스들과 통신하기 위해 사용될 수도 있는 N개의 트랜시버 체인들을 포함한다. N개의 트랜시버 체인들의 각각은 특정 통신 방식 (예를 들어, WiFi, 이더넷, Profibus 등) 과 연관된 트랜시버를 나타낼 수도 있다.
개시된 실시형태들의 상기 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 제조 또는 이용하게 할 수 있도록 제공된다. 이들 실시형태들에 대한 다양한 수정들은 당업자에게 용이하게 자명할 것이며, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 일탈함없이 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서 설명된 실시형태들로 한정되도록 의도되지 않으며, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 부합하는 최광의 범위를 부여받아야 한다.

Claims (18)

  1. 무선 주파수 (RF) 생성기로서,
    초기 주파수에서 오실레이팅하는 신호를 생성하는 여자기;
    증폭된 오실레이팅 신호를 생성하기 위해 상기 신호를 증폭하는 전력 증폭기;
    플라즈마 프로세싱 챔버에 있어서 플라즈마 부하에 전력을 공급하는 출력 신호를 생성하기 위해 상기 증폭된 오실레이팅 신호를 필터링하는 필터;
    상기 플라즈마 부하의 적어도 하나의 특성을 감지하는 센서; 및
    주파수 튜닝 서브시스템을 포함하고,
    상기 주파수 튜닝 서브시스템은,
    여자기 주파수의 함수로서 상기 플라즈마 부하의 임피던스 궤적을 생성하고;
    복소 반사 계수 평면에서 레퍼런스 포인트를 수신하는 것으로서, 상기 레퍼런스 포인트는 상기 복소 반사 계수 평면의 원점 및 상기 레퍼런스 포인트를 통과하는 레퍼런스 벡터 상에 놓여 있는, 상기 레퍼런스 포인트를 수신하고;
    상기 센서로부터, 상기 플라즈마 부하의 임피던스의 측정치를 수신하는 것으로서, 측정된 상기 임피던스는 상기 임피던스 궤적을 따라 놓여 있는, 상기 플라즈마 부하의 임피던스의 측정치를 수신하고;
    복소 반사 계수의 관점에서 표현되는 바와 같은 상기 측정된 임피던스에 대응하는 상기 복소 반사 계수 평면에서의 포인트 및 상기 레퍼런스 포인트를 통과하는 라인과 상기 레퍼런스 벡터 사이의 측정 각도를 결정하고;
    주파수 스텝을 생성하기 위해 미리결정된 상수에 의해 상기 측정 각도를 스케일링하고;
    조정된 주파수를 생성하기 위해 상기 초기 주파수에 상기 주파수 스텝을 가산하고; 그리고
    상기 여자기로 하여금 상기 조정된 주파수에서 오실레이팅하는 신호를 생성하게 하도록
    구성되는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 생성기는 하나 이상의 정합 네트워크들을 통해 상기 플라즈마 부하에 전력을 공급하도록 구성되는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝 서브시스템은, 반복적으로,
    상기 센서로부터, 상기 플라즈마 부하의 상기 측정된 임피던스를 수신하고;
    상기 측정된 임피던스에 대응하는 상기 복소 반사 계수 평면에서의 상기 포인트 및 상기 레퍼런스 포인트를 통과하는 상기 라인과 상기 레퍼런스 벡터 사이의 상기 측정 각도를 결정하고;
    상기 주파수 스텝을 생성하기 위해 상기 미리결정된 상수에 의해 상기 측정 각도를 스케일링하고;
    상기 조정된 주파수를 생성하기 위해 상기 초기 주파수에 상기 주파수 스텝을 가산하고; 그리고
    상기 여자기로 하여금 상기 조정된 주파수에서 오실레이팅하는 상기 신호를 생성하게 하도록
    구성되는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝 서브시스템은, 상기 측정된 임피던스에 대응하는 복소 반사 계수의 크기가 미리결정된 임계치보다 작을 때까지, 반복적으로,
    상기 센서로부터, 상기 플라즈마 부하의 상기 측정된 임피던스를 수신하고;
    상기 측정된 임피던스에 대응하는 상기 복소 반사 계수 평면에서의 상기 포인트 및 상기 레퍼런스 포인트를 통과하는 상기 라인과 상기 레퍼런스 벡터 사이의 상기 측정 각도를 결정하고;
    상기 주파수 스텝을 생성하기 위해 상기 미리결정된 상수에 의해 상기 측정 각도를 스케일링하고;
    상기 조정된 주파수를 생성하기 위해 상기 초기 주파수에 상기 주파수 스텝을 가산하고; 그리고
    상기 여자기로 하여금 상기 조정된 주파수에서 오실레이팅하는 상기 신호를 생성하게 하도록
    구성되는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝 서브시스템은, 상기 측정 각도로부터 미리결정된 디튜닝 각도를 감산하고 그 차이를 상기 미리결정된 상수에 의해 스케일링함으로써 상기 주파수 스텝을 생성하도록 구성되는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝 서브시스템은, 각각의 반복에서, 상기 측정 각도로부터 미리결정된 디튜닝 각도를 감산하고 그 차이를 상기 미리결정된 상수에 의해 스케일링함으로써 상기 주파수 스텝을 생성하도록 구성되는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝 서브시스템은, 상기 복소 반사 계수 평면에서의 복소 반사 계수의 관점에서 표현되는 바와 같은 상기 임피던스 궤적 상의 미리결정된 디튜닝 포인트와 상기 측정된 임피던스에 대응하는 복소 반사 계수의 사이의 차이의 크기가 미리결정된 임계치보다 작을 경우 반복적인 주파수 조정을 종료하도록 구성되는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝 서브시스템은, 상기 측정 각도를 1 보다 큰 전력으로 상승시키고 그 결과를 상기 미리결정된 상수에 의해 스케일링함으로써 상기 주파수 스텝을 생성하도록 구성되는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝 서브시스템은, 상기 임피던스 궤적을 생성하고; 상기 레퍼런스 포인트를 수신하고; 상기 측정된 임피던스를 수신하고; 상기 측정 각도를 결정하고; 상기 측정 각도를 스케일링하고; 상기 주파수 스텝을 가산하고; 그리고 상기 여자기로 하여금 상기 신호를 생성하게 하기 위한 명령들로 인코딩된 비일시적인 유형의 머신 판독가능 매체를 포함하는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  10. 무선 주파수 (RF) 생성기로서,
    초기 주파수에서 오실레이팅하는 신호를 생성하는 수단;
    증폭된 오실레이팅 신호를 생성하기 위해 상기 신호를 증폭하는 수단;
    플라즈마 프로세싱 챔버에 있어서 플라즈마 부하에 전력을 공급하는 출력 신호를 생성하기 위해 상기 증폭된 오실레이팅 신호를 필터링하는 수단;
    상기 플라즈마 부하의 적어도 하나의 특성을 감지하는 수단; 및
    주파수 튜닝을 위한 수단을 포함하고,
    상기 주파수 튜닝을 위한 수단은,
    주파수의 함수로서 상기 플라즈마 부하의 임피던스 궤적을 생성하는 수단;
    복소 반사 계수 평면에서 레퍼런스 포인트를 수신하는 수단으로서, 상기 레퍼런스 포인트는 상기 복소 반사 계수 평면의 원점 및 상기 레퍼런스 포인트를 통과하는 레퍼런스 벡터 상에 놓여 있는, 상기 레퍼런스 포인트를 수신하는 수단;
    상기 감지하는 수단으로부터, 상기 플라즈마 부하의 임피던스의 측정치를 수신하는 수단으로서, 측정된 상기 임피던스는 수신된 상기 임피던스 궤적을 따라 놓여 있는, 상기 플라즈마 부하의 임피던스의 측정치를 수신하는 수단;
    복소 반사 계수의 관점에서 표현되는 바와 같은 상기 측정된 임피던스에 대응하는 상기 복소 반사 계수 평면에서의 포인트 및 상기 레퍼런스 포인트를 통과하는 라인과 상기 레퍼런스 벡터 사이의 측정 각도를 결정하는 수단;
    주파수 스텝을 생성하기 위해 미리결정된 상수에 의해 상기 측정 각도를 스케일링하는 수단;
    조정된 주파수를 생성하기 위해 상기 초기 주파수에 상기 주파수 스텝을 가산하는 수단; 및
    상기 신호를 생성하는 수단으로 하여금 상기 조정된 주파수에서 오실레이팅하는 신호를 생성하게 하는 수단을 포함하는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 RF 생성기는 하나 이상의 정합 네트워크들을 통해 상기 플라즈마 부하에 전력을 공급하도록 구성되는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝을 위한 수단은, 반복적으로,
    센서로부터, 상기 플라즈마 부하의 상기 측정된 임피던스를 수신하고;
    상기 측정된 임피던스에 대응하는 상기 복소 반사 계수 평면에서의 상기 포인트 및 상기 레퍼런스 포인트를 통과하는 상기 라인과 상기 레퍼런스 벡터 사이의 상기 측정 각도를 결정하고;
    상기 주파수 스텝을 생성하기 위해 상기 미리결정된 상수에 의해 상기 측정 각도를 스케일링하고;
    상기 조정된 주파수를 생성하기 위해 상기 초기 주파수에 상기 주파수 스텝을 가산하고; 그리고
    여자기로 하여금 상기 조정된 주파수에서 오실레이팅하는 상기 신호를 생성하게 하는
    수단을 포함하는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝을 위한 수단은, 상기 측정된 임피던스에 대응하는 복소 반사 계수의 크기가 미리결정된 임계치보다 작을 때까지, 반복적으로,
    상기 센서로부터, 상기 플라즈마 부하의 상기 측정된 임피던스를 수신하고;
    상기 측정된 임피던스에 대응하는 상기 복소 반사 계수 평면에서의 상기 포인트 및 상기 레퍼런스 포인트를 통과하는 상기 라인과 상기 레퍼런스 벡터 사이의 상기 측정 각도를 결정하고;
    상기 주파수 스텝을 생성하기 위해 상기 미리결정된 상수에 의해 상기 측정 각도를 스케일링하고;
    상기 조정된 주파수를 생성하기 위해 상기 초기 주파수에 상기 주파수 스텝을 가산하고; 그리고
    상기 여자기로 하여금 상기 조정된 주파수에서 오실레이팅하는 상기 신호를 생성하게 하는
    수단을 포함하는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝을 위한 수단은, 상기 측정 각도로부터 미리결정된 디튜닝 각도를 감산하고 그 차이를 상기 미리결정된 상수에 의해 스케일링함으로써 상기 주파수 스텝을 생성하는 수단을 포함하는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝을 위한 수단은, 각각의 반복에서, 상기 측정 각도로부터 미리결정된 디튜닝 각도를 감산하고 그 차이를 상기 미리결정된 상수에 의해 스케일링함으로써 상기 주파수 스텝을 생성하는 수단을 포함하는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝을 위한 수단은, 상기 복소 반사 계수 평면에서의 복소 반사 계수의 관점에서 표현되는 바와 같은 상기 임피던스 궤적 상의 미리결정된 디튜닝 포인트와 상기 측정된 임피던스에 대응하는 복소 반사 계수의 사이의 차이의 크기가 미리결정된 임계치보다 작을 경우 반복적인 주파수 조정을 종료하는 수단을 포함하는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 주파수 튜닝을 위한 수단은, 상기 측정 각도를 1 보다 큰 전력으로 상승시키고 그 결과를 상기 미리결정된 상수에 의해 스케일링함으로써 상기 주파수 스텝을 생성하는 수단을 포함하는, 무선 주파수 (RF) 생성기.
  18. RF 생성기를 주파수 튜닝하기 위한 명령들로 인코딩된 비일시적인 유형의 머신 판독가능 매체로서,
    상기 명령들은,
    여자기 주파수의 함수로서 플라즈마 부하의 임피던스 궤적을 수신하고;
    복소 반사 계수 평면에서 레퍼런스 포인트를 수신하는 것으로서, 상기 레퍼런스 포인트는 상기 복소 반사 계수 평면의 원점 및 상기 레퍼런스 포인트를 통과하는 레퍼런스 벡터 상에 놓여 있는, 상기 레퍼런스 포인트를 수신하고;
    센서로부터, 상기 플라즈마 부하의 임피던스의 측정치를 수신하는 것으로서, 측정된 상기 임피던스는 수신된 상기 임피던스 궤적을 따라 놓여 있는, 상기 플라즈마 부하의 임피던스의 측정치를 수신하고;
    복소 반사 계수의 관점에서 표현되는 바와 같은 상기 측정된 임피던스에 대응하는 상기 복소 반사 계수 평면에서의 포인트 및 상기 레퍼런스 포인트를 통과하는 라인과 상기 레퍼런스 벡터 사이의 측정 각도를 결정하고;
    주파수 스텝을 생성하기 위해 미리결정된 상수에 의해 상기 측정 각도를 스케일링하고;
    조정된 주파수를 생성하기 위해 초기 주파수에 상기 주파수 스텝을 가산하고; 그리고
    여자기로 하여금 상기 조정된 주파수에서 오실레이팅하는 신호를 생성하게 하기 위한
    명령들을 포함하는, 비일시적인 유형의 머신 판독가능 매체.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111699542B (zh) 2017-11-29 2023-05-16 康姆艾德技术美国分公司 用于阻抗匹配网络控制的重新调谐
CN108761246A (zh) * 2018-06-28 2018-11-06 中国人民解放军空军工程大学 一种聚合物基介质阻挡放电等离子体激励器老化状态监测电路及监测方法
WO2020036803A1 (en) * 2018-08-17 2020-02-20 Lam Research Corporation Direct frequency tuning for matchless plasma source in substrate processing systems
CN111293022B (zh) * 2018-12-07 2023-01-24 中微半导体设备(上海)股份有限公司 脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法和装置
CN109819577B (zh) * 2019-04-01 2021-03-19 北京航天广通科技有限公司 基于二次谐波的同步加速器控制方法和系统
US10886104B2 (en) * 2019-06-10 2021-01-05 Advanced Energy Industries, Inc. Adaptive plasma ignition
US11527385B2 (en) 2021-04-29 2022-12-13 COMET Technologies USA, Inc. Systems and methods for calibrating capacitors of matching networks
US11114279B2 (en) 2019-06-28 2021-09-07 COMET Technologies USA, Inc. Arc suppression device for plasma processing equipment
US11596309B2 (en) 2019-07-09 2023-03-07 COMET Technologies USA, Inc. Hybrid matching network topology
US11107661B2 (en) 2019-07-09 2021-08-31 COMET Technologies USA, Inc. Hybrid matching network topology
US11295937B2 (en) * 2019-09-17 2022-04-05 Tokyo Electron Limited Broadband plasma processing systems and methods
US11170981B2 (en) * 2019-09-17 2021-11-09 Tokyo Electron Limited Broadband plasma processing systems and methods
US10741363B1 (en) * 2019-10-08 2020-08-11 Mks Instruments, Inc. Extremum seeking control apparatus and method for automatic frequency tuning for RF impedance matching
US11521832B2 (en) 2020-01-10 2022-12-06 COMET Technologies USA, Inc. Uniformity control for radio frequency plasma processing systems
US11670488B2 (en) 2020-01-10 2023-06-06 COMET Technologies USA, Inc. Fast arc detecting match network
US11887820B2 (en) 2020-01-10 2024-01-30 COMET Technologies USA, Inc. Sector shunts for plasma-based wafer processing systems
US11830708B2 (en) 2020-01-10 2023-11-28 COMET Technologies USA, Inc. Inductive broad-band sensors for electromagnetic waves
US11961711B2 (en) 2020-01-20 2024-04-16 COMET Technologies USA, Inc. Radio frequency match network and generator
US11605527B2 (en) 2020-01-20 2023-03-14 COMET Technologies USA, Inc. Pulsing control match network
US11688584B2 (en) 2020-04-29 2023-06-27 Advanced Energy Industries, Inc. Programmable ignition profiles for enhanced plasma ignition
CN114188204B (zh) * 2020-09-14 2023-10-31 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种等离子体处理方法、射频发生器以及装置
US11373844B2 (en) 2020-09-28 2022-06-28 COMET Technologies USA, Inc. Systems and methods for repetitive tuning of matching networks
US11923175B2 (en) 2021-07-28 2024-03-05 COMET Technologies USA, Inc. Systems and methods for variable gain tuning of matching networks
CN113472319B (zh) 2021-09-01 2021-11-23 四川英杰电气股份有限公司 一种射频电源的调谐方法
CN115015657A (zh) * 2022-04-26 2022-09-06 深圳市拓大医疗科技有限公司 一种射频美容仪可靠性测试方法和存储介质
US11657980B1 (en) 2022-05-09 2023-05-23 COMET Technologies USA, Inc. Dielectric fluid variable capacitor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0686464A (ja) * 1992-01-23 1994-03-25 Applied Materials Inc 発電機のインピーダンスを未知の負荷インピーダンスに整合する方法及び装置
US6020794A (en) * 1998-02-09 2000-02-01 Eni Technologies, Inc. Ratiometric autotuning algorithm for RF plasma generator
US20140028398A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Mks Instruments, Inc. Wideband AFT Power Amplifier Systems With Frequency-Based Output Transformer Impedance Balancing
US20140361690A1 (en) * 2011-12-27 2014-12-11 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
US20160276138A1 (en) * 2012-12-04 2016-09-22 Advanced Energy Industries, Inc. Power generator with frequency tuning for use with plasma loads

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2884605B2 (ja) 1989-07-19 1999-04-19 井関農機株式会社 脱穀機のフレーム構造
JPH07191764A (ja) 1993-12-27 1995-07-28 Fujitsu Ltd 高周波電源装置及びプラズマ発生装置
JP2884056B2 (ja) 1995-12-07 1999-04-19 パール工業株式会社 放電プラズマ発生用高周波電源装置及び半導体製造装置
US6027601A (en) 1997-07-01 2000-02-22 Applied Materials, Inc Automatic frequency tuning of an RF plasma source of an inductively coupled plasma reactor
US6472822B1 (en) 2000-04-28 2002-10-29 Applied Materials, Inc. Pulsed RF power delivery for plasma processing
US6383554B1 (en) 2000-09-05 2002-05-07 National Science Council Process for fabricating plasma with feedback control on plasma density
US7476233B1 (en) 2000-10-20 2009-01-13 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Ultrasonic surgical system within digital control
JP3778842B2 (ja) 2001-10-30 2006-05-24 パール工業株式会社 高周波検出方法および高周波検出回路
US6707255B2 (en) 2002-07-10 2004-03-16 Eni Technology, Inc. Multirate processing for metrology of plasma RF source
US6791274B1 (en) 2003-07-15 2004-09-14 Advanced Energy Industries, Inc. RF power control device for RF plasma applications
US7145398B2 (en) 2003-07-28 2006-12-05 Analog Devices, Inc. Coarse frequency detector system and method thereof
US6902646B2 (en) 2003-08-14 2005-06-07 Advanced Energy Industries, Inc. Sensor array for measuring plasma characteristics in plasma processing environments
US7988816B2 (en) 2004-06-21 2011-08-02 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method
JP4695362B2 (ja) 2004-08-16 2011-06-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP4739793B2 (ja) * 2005-03-31 2011-08-03 株式会社ダイヘン 高周波電源装置
US7477711B2 (en) 2005-05-19 2009-01-13 Mks Instruments, Inc. Synchronous undersampling for high-frequency voltage and current measurements
FR2895169B1 (fr) 2005-12-15 2008-08-01 Renault Sas Optimisation de la frequence d'excitation d'un resonateur
JP5426811B2 (ja) * 2006-11-22 2014-02-26 パール工業株式会社 高周波電源装置
CN101287327B (zh) * 2007-04-13 2011-07-20 中微半导体设备(上海)有限公司 射频功率源系统及使用该射频功率源系统的等离子体反应腔室
US7839223B2 (en) 2008-03-23 2010-11-23 Advanced Energy Industries, Inc. Method and apparatus for advanced frequency tuning
CN102027810B (zh) * 2008-05-14 2014-08-13 应用材料公司 使用rf功率传递的时间分解调频方案以用于脉冲等离子体工艺的方法及设备
US8040068B2 (en) 2009-02-05 2011-10-18 Mks Instruments, Inc. Radio frequency power control system
US8674606B2 (en) 2009-04-27 2014-03-18 Advanced Energy Industries, Inc. Detecting and preventing instabilities in plasma processes
US8330432B2 (en) 2009-12-22 2012-12-11 Advanced Energy Industries, Inc Efficient active source impedance modification of a power amplifier
JP5709505B2 (ja) 2010-12-15 2015-04-30 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、および記憶媒体
US8723423B2 (en) * 2011-01-25 2014-05-13 Advanced Energy Industries, Inc. Electrostatic remote plasma source
US8897607B2 (en) * 2011-07-25 2014-11-25 Harris Corporation Tunable RF filter device using optical waveguides with dispersion slopes of opposite signs and related methods
US8576013B2 (en) * 2011-12-29 2013-11-05 Mks Instruments, Inc. Power distortion-based servo control systems for frequency tuning RF power sources
US9171699B2 (en) 2012-02-22 2015-10-27 Lam Research Corporation Impedance-based adjustment of power and frequency
US8773019B2 (en) 2012-02-23 2014-07-08 Mks Instruments, Inc. Feedback control and coherency of multiple power supplies in radio frequency power delivery systems for pulsed mode schemes in thin film processing
JP6045118B2 (ja) * 2012-03-06 2016-12-14 株式会社日立国際電気 高周波電源装置およびその整合方法
US8952765B2 (en) 2012-03-23 2015-02-10 Mks Instruments, Inc. System and methods of bimodal automatic power and frequency tuning of RF generators
US9316675B2 (en) 2012-09-06 2016-04-19 Mks Instruments, Inc. Secondary plasma detection systems and methods
US8781415B1 (en) * 2013-02-07 2014-07-15 Mks Instruments, Inc. Distortion correction based feedforward control systems and methods for radio frequency power sources
US9536713B2 (en) * 2013-02-27 2017-01-03 Advanced Energy Industries, Inc. Reliable plasma ignition and reignition
KR101907375B1 (ko) 2014-03-24 2018-10-12 어드밴스드 에너지 인더스트리즈 인코포레이티드 고효율 제너레이터 소스 임피던스의 제어를 위한 시스템 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0686464A (ja) * 1992-01-23 1994-03-25 Applied Materials Inc 発電機のインピーダンスを未知の負荷インピーダンスに整合する方法及び装置
US6020794A (en) * 1998-02-09 2000-02-01 Eni Technologies, Inc. Ratiometric autotuning algorithm for RF plasma generator
US20140361690A1 (en) * 2011-12-27 2014-12-11 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
US20140028398A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Mks Instruments, Inc. Wideband AFT Power Amplifier Systems With Frequency-Based Output Transformer Impedance Balancing
US20160276138A1 (en) * 2012-12-04 2016-09-22 Advanced Energy Industries, Inc. Power generator with frequency tuning for use with plasma loads

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