KR20200104940A

KR20200104940A - 적응성 주기적 파형 제어기

Info

Publication number: KR20200104940A
Application number: KR1020207024943A
Authority: KR
Inventors: Ii 래리 제이. 피스크; 애런 티. 라돔스키; 조나단 스미카
Original assignee: 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2020-09-04
Also published as: SG10202002400WA; EP3227903A4; US11367592B2; EP3561852A1; JP6454417B2; CN107004559B; US20210013007A1; SG11201701889SA; US10049857B2; KR101965251B1; EP3227903B1; KR20190037358A; KR20170093109A; JP2018504869A; KR102265722B1; EP3876259A1; EP3227903A1; WO2016089992A1; CN110299277A; US20190214231A1

Abstract

반복 설정값 생성기 모듈(repeating setpoint generator module)은 연속적인 시간 간격들 동안 반복하는 사전결정된 패턴에 따라 출력 파라미터에 대한 설정값(setpoint)을 선택적으로 변화시킨다. 폐-루프 모듈(closed-loop module)은 각각, (i) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여서 N 개의 폐-루프 값들을, 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 생성한다. 조정 모듈(adjustment module)은 각각, (i) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여서 N 개의 조정치들(adjustement values)을, 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 생성한다.

Description

적응성 주기적 파형 제어기{ADAPTIVE PERIODIC WAVEFORM CONTROLLER}

관련 출원에 대한 교차 참조

본원은 2015년 11월 30일자에 출원된 미국 특허 출원 번호 14/953,917에 대한 우선권을 주장하며 또한 2014년 12월 4일자에 출원된 미국 가출원 번호 62/087,290의 이점을 주장하며, 이러한 문헌들의 모든 개시 내용들은 본 명세서에서 참조로서 인용된다.

본 발명은 플라즈마 챔버 및 무선 주파수(RF) 생성 시스템 및 방법, 및 특히 RF 발생기에 관한 것이다.

본 명세서에서 제공되는 배경 설명은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제시하기위한 것이다. 이 배경 부분에서 기술된 정도의 본 발명자의 연구 및 그렇지 않으면 출원 시에 선행 기술로 인정되지 않을 수도 있는 설명의 양태들은 본 발명에 대한 선행 기술로서 명시적으로도 또는 암시적으로도 인정되지 않는다.

무선 주파수(RF) 발생기는 교류(AC) 입력 전력을 수신하고 RF 출력을 생성한다. RF 출력은 예를 들어, 플라즈마 챔버의 플라즈마 전극에 인가될 수 있다. 플라즈마 챔버는 박막 제조 시스템 및 다른 유형의 시스템에서 사용될 수 있다.

일부 상황에서, 플라즈마 챔버는 복수의 플라즈마 전극을 포함할 수 있다. 오직 예를 들자면, 처리되는 표면적이 단일 플라즈마 전극이 다룰 수 있는 면적보다 큰 경우에 2 개 이상의 플라즈마 전극이 구현될 수 있다.

따라서, 몇몇 상황에서는 다수의 RF 발생기가 사용될 수 있다. 각 RF 발생기는 RF 출력을 생성하고 RF 출력을 플라즈마 전극 중 하나에 인가한다. RF 발생기들은 동일한 RF 출력을 생성하기 위해 전기적으로 연결될 수 있다.

일 특징에서, 출력 전력 생성 시스템이 개시된다. 반복 설정값 생성기 모듈(repeating setpoint generator module)은 연속적인 시간 간격들 동안 반복하는 사전결정된 패턴에 따라 출력 파라미터에 대한 설정값(setpoint)을 선택적으로 변화시킨다. 폐-루프 모듈(closed-loop module)은 각각, (i) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여서 N 개의 폐-루프 값들을, 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 생성한다. 조정 모듈(adjustment module)은 각각, (i) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여서 N 개의 조정치들(adjustement values)을, 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 생성한다. 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격은 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 바로 이전에 있는 시간 간격이다. 전력 증폭기는 부하에 출력 전력을 인가한다. 믹서 모듈(mixer module)은 각각 상기 N 개의 폐-루프 값들 및 상기 N 개의 조정치들에 기초하여 N 개의 출력값들을 생성하며 상기 N 개의 출력값들에 기초하여 상기 전력 증폭기로 입력되는 전력을 제어한다.

다른 특징들에서, 상기 N 개의 시점들은 등 간격으로 배치된다.

다른 특징들에서, 상기 N 개의 시점들은 등 간격으로 배치되지 않는다.

다른 특징들에서, 상기 폐-루프 모듈은 비례-적분(PI) 제어를 사용하여 상기 N 개의 폐-루프 값들을 생성한다.

다른 특징들에서, 상기 조정 모듈은 비례-적분(PI) 제어를 사용하여 상기 N 개의 조정치들을 생성한다.

다른 특징들에서, 상기 믹서 모듈은 믹싱 비에 더 기초하여 상기 N 개의 출력값들을 생성하고, 상기 믹서 모듈은 상기 믹싱 비를 선택적으로 변화시킨다.

다른 특징들에서, 주파수 제어 모듈은 상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 선택적으로 조정한다.

다른 특징들에서, 상기 주파수 제어 모듈은 반사 전력에 기초하여 상기 전력 증폭기의 주파수를 선택적으로 조정한다.

다른 특징들에서, 상기 주파수 제어 모듈은 반사 계수에 기초하여 상기 전력 증폭기의 주파수를 선택적으로 조정한다.

다른 특징들에서, 상기 전력 증폭기는 상기 출력을 플라즈마 전극에 인가한다.

다른 특징들에서, 구동기 제어 모듈은 상기 출력의 왜곡치(distortion)를 결정하고 상기 왜곡치에 기초하여 상기 전력 증폭기의 주파수를 선택적으로 조정한다.

다른 특징들에서, 상기 구동기 제어 모듈은, 상기 출력의 왜곡치 및 상기 출력의 적어도 하나의 이전의 왜곡치에 기초하여 제 1 주파수 조정치를 결정하고, 상기 출력의 적어도 하나의 이전의 왜곡치에 기초하여 제 2 주파수 조정치를 결정하고, 상기 전력 증폭기의 이전 주파수, 상기 제 1 주파수 조정치 및 상기 제 2 주파수 조정치에 기초하여 상기 전력 증폭기의 주파수를 설정한다.

다른 특징들에서, 상기 구동기 제어 모듈은 상기 제 2 주파수 조정치의 적어도 하나의 이전 값에 기초하여 상기 제 2 주파수 조정치를 결정한다.

일 특징에서, 출력 전력을 생성하는 방법이 개시된다. 이 방법은 연속적인 시간 간격들 동안 반복하는 사전결정된 패턴에 따라 출력 파라미터에 대한 설정값을 선택적으로 변화시키는 단계; 각각, (i) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여서 N 개의 폐-루프 값들을, 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 생성하는 단계; 각각, (i) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여서 N 개의 조정치들을, 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 생성하는 단계로서, 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격은 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 바로 이전에 있는 시간 간격인, 상기 생성하는 단계; 전력 증폭기를 사용하여 출력 전력을 부하에 인가하는 단계; 각각 상기 N 개의 폐-루프 값들 및 상기 N 개의 조정치들에 기초하여 N 개의 출력값들을 생성하는 단계; 및 상기 N 개의 출력값들에 기초하여 상기 전력 증폭기로 입력되는 전력을 제어하는 단계를 포함한다.

다른 특징들에서, 상기 N 개의 폐-루프 값들을 생성하는 단계는 비례-적분(PI) 제어를 사용하여 상기 N 개의 폐-루프 값들을 생성하는 단계를 포함한다.

다른 특징들에서, 상기 N 개의 조정치들을 생성하는 단계는 비례-적분(PI) 제어를 사용하여 상기 N 개의 조정치들을 생성하는 단계를 포함한다.

다른 특징들에서, 상기 방법은 믹싱 비에 더 기초하여 상기 N 개의 출력값들을 생성하는 단계; 및 상기 믹싱 비를 선택적으로 변화시키는 단계를 더 포함한다.

다른 특징들에서, 상기 방법은 상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 선택적으로 조정하는 단계를 더 포함한다.

다른 특징들에서, 상기 방법은 반사 전력에 기초하여 상기 전력 증폭기의 주파수를 선택적으로 조정하는 단계를 더 포함한다.

다른 특징들에서, 상기 방법은 반사 계수에 기초하여 상기 전력 증폭기의 주파수를 선택적으로 조정하는 단계를 더 포함한다.

다른 특징들에서, 상기 방법은 상기 전력 증폭기를 사용하여, 상기 출력 전력을 플라즈마 전극에 인가하는 단계를 더 포함한다.

다른 특징들에서, 상기 방법은 상기 출력 전력의 왜곡치를 결정하는 단계; 및 상기 왜곡치에 기초하여 상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 선택적으로 조정하는 단계를 더 포함한다.

다른 특징들에서, 상기 방법은 상기 출력 전력의 왜곡치 및 상기 출력 전력의 적어도 하나의 이전의 왜곡치에 기초하여 제 1 주파수 조정치를 결정하는 단계; 상기 출력 전력의 적어도 하나의 이전의 왜곡치에 기초하여 제 2 주파수 조정치를 결정하는 단계; 및 상기 전력 증폭기의 이전 기본 주파수, 상기 제 1 주파수 조정치 및 상기 제 2 주파수 조정치에 기초하여 상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 설정하는 단계를 더 포함한다.

다른 특징들에서, 상기 방법은 상기 제 2 주파수 조정치의 적어도 하나의 이전 값에 기초하여 상기 제 2 주파수 조정치를 결정하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 적용가능한 분야들이 상세한 설명, 청구 범위 및 도면으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 특정 실례들은 예시적 설명의 목적만을 위한 것이며 본 개시의 범위를 한정하려는 것은 아니다.

본 발명은 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다.
도 1은 예시적인 무선 주파수(RF) 플라즈마 챔버 제어 시스템의 기능적 블록도이다.
도 2는 RF 플라즈마 챔버 제어 시스템의 예시적인 부분의 기능적 블록도이다.
도 3은 예시적인 피드백 제어 시스템의 기능적 블록도이다.
도 4는 예시적인 RF 발생기 시스템의 기능적 블록도이다.
도 5는 사이클들/주기들 내에서 반복될 수 있는 예시적인 패턴들의 그래프들을 포함한다.
도 6은 RF 발생기 시스템의 예시적인 폐쇄 루프 제어 모듈의 기능적 블록도를 포함한다.
도 7은 예시적인 조정 모듈의 기능적 블록도를 포함한다.
도 8 내지 도 13은 시간에 따른 설정값 및 측정값의 그래프들을 포함한다.
도 14는 RF 출력을 제어하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도를 포함한다.
도 15는 예시적인 RF 발생기 시스템의 기능적 블록도이다.
도 16은 예시적인 드라이버 제어 모듈의 기능적 블록도이다.
도면에서, 참조 번호는 유사한 및/또는 동일한 요소를 식별하기 위해 재사용 될 수 있다.

이제 도 1을 참조하면, 예시적인 무선 주파수(RF) 플라즈마 챔버 제어 시스템의 기능적 블록도가 제시된다. 무선 주파수(RF) 발생기 모듈(104)은 교류(AC) 입력 전력을 수신하고 AC 입력 전력을 사용하여 RF 출력을 생성한다. RF 출력은 플라즈마 챔버(112)의 플라즈마 전극(108)에 인가된다. 다른 유형의 시스템들에서는, RF 출력이 상이하게 사용될 수 있다. 플라즈마 전극(108)은 예를 들어, 박막 증착, 박막 에칭 및 다른 유형의 시스템에서 사용될 수 있다.

출력 제어 모듈(116)은 RF 발생기 모듈(104)에 의해 생성되고 플라즈마 전극 (108)에 전달되는 RF 출력에 대한 전력 설정값(P Set)을 수신한다. 전력 설정값은 예를 들어, 외부 인터페이스(120) 또는 다른 적절한 소스를 통해 제공될 수 있다. 외부 인터페이스(120)는 범용 표준(US) RS-232 접속을 통해, 이더넷 접속을 통해, 필드버스 접속(예를 들어, Profibus, Devicenet, Ethercat)을 통해, 무선 접속을 통해, 또는 프론트 패널 인터페이스를 통해 제공된 진단 또는 사용자 입력에 기초하여 출력 제어 모듈(116)에 출력 설정값을 제공할 수 있다. 설정값은 또한 플라즈마 요건들에 의존하는 전류 또는 전압 설정값일 수 있다.

RF 센서(124)는 RF 출력의 하나 이상의 파라미터를 측정하고 이 측정된 파라미터(들)에 기초하여 하나 이상의 센서 신호를 생성한다. RF 센서(124)는 전압-전류(VI) 센서, RF 프로브, 방향성 커플러, 감마 센서, 위상 크기 센서, 또는 다른 적절한 유형의 RF 센서를 포함할 수 있다.

측정치 제어 모듈(128)은 미리 결정된 샘플링 주파수로 센서 신호(들)를 샘플링한다. 다양한 실시형태들에서, 측정치 제어 모듈(128)은 (아날로그) 샘플들을 대응하는 디지털 값들로 변환한다. 측정치 제어 모듈(128)은 또한 처리된 값을 생성하기 위해 디지털 값에 하나 이상의 신호 처리 기능을 적용한다. 출력 제어 모듈(116)은 전력 설정값을 달성하도록 RF 발생기 모듈(104)을 제어한다. 다양한 실시형태들에서, 매칭을 제공하는 매칭 네트워크 모듈(132)이 포함될 수 있다. RF 센서(124)는 매칭 네크워크 모듈(132)의 상류에 존재하는 것으로 도시되어 있지만, 다양한 실시형태들에서, RF 센서(124)는 매칭 네트워크 모듈(132)과 부하 사이에 위치할 수 있다.

이제 도 2를 참조하면, RF 플라즈마 챔버 제어 시스템의 예시적인 부분을 포함하는 기능적 블록도가 제공된다. 출력 제어 모듈(116)은 전력 설정값에 기초하여 레일 전압 설정값(Rail Set) 및 구동기 제어 설정값(Driver Set)을 생성할 수 있다. 레일 전압 설정값에 기초하여, 전력 공급 모듈(304)은 AC 입력 전력으로부터 레일 전압을 생성한다. 전력 공급 모듈(304)은 레일 전력을 RF 전력 모듈(308)에 인가한다. RF 전력 모듈(308)은 예를 들어, 구동기 모듈 및 전력 증폭기를 포함한다. 다양한 구현예들에서, 출력 제어 모듈(116)은 아웃페이징 증폭기 토폴로지(outphasing amplifier topology)에 대한 다수의 위상-시프트된 구동기 신호들을 생성할 수 있다.

구동기 제어 모듈(312)은 구동기 제어 설정값에 기초하여 RF 전력 모듈 (308)을 구동한다. 구동기 제어 설정값은 목표 듀티 사이클(즉, 각 사전결정된 주기에 대한 ON 시간의 백분율)을 나타낼 수 있다. 필터(316)는 RF 출력이 플라즈마 전극(108)에 인가되기 전에 RF 전력 모듈(308)(예를 들어, 전력 증폭기)의 고조파 출력을 필터링하도록 구현될 수 있다. RF 시스템(예를 들어, 전력 공급 모듈(304), 구동기 제어 모듈(312))의 하나 이상의 액추에이터의 출력은 RF 센서(124)에 의해 측정된 RF 출력의 하나 이상의 파라미터에 기초하여 조정될 수 있다.

이제 도 3을 참조하면, 액추에이터(예를 들어, 플라즈마 전극(108))에 대한 예시적인 피드백 제어 시스템의 기능적 블록도가 제공된다. 도 3의 피드백 액추에이터 제어 시스템은, 예를 들어, 펄스형 RF 신호 출력, 제어 또는 구동 신호에 대한 엔벨로프(envelope), 또는 다른 적절한 RF 출력을 생성하는데 사용될 수 있다. 펄스형 RF 신호 출력은 등 간격으로 구획되거나 임의의 형상을 갖는 패턴들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 반복 패턴들을 갖는 출력을 지칭할 수 있다.

또한 이산 시간 제어 시스템이라고도 지칭되는 디지털 제어 시스템에서, 적절한 펄스형 RF 엔벨로프 출력을 생성할 수 있는 제어기의 요구된 폐-루프 대역폭은 사이클들 사이의(사이클들의 동일 부분들 사이의) 기간보다 10의 적어도 2 제곱만큼 더 커질 필요가 있을 것이다. 또한, 센서 및 액추에이터의 그룹 지연은 제어기 샘플링 시간의 크기 정도로 될 필요가 있을 것이다. 따라서, 적절한 제어 시스템은 복잡하고 비용이 들 수 있다.

도 3에서, 제어 모듈(350)은 오차 모듈(354), 비례(P) 모듈(358), 적분(I) 모듈(362), 합산 모듈(366), 및 클램핑 모듈(370)을 포함한다. 오차 모듈(354)은 파라미터에 대한 설정값(예를 들어, 전력 설정값)과 해당 파라미터의 측정치 사이의 차에 기초하여서 오차를 결정한다.

비례 모듈(358)은 비례 이득 및 오차 값에 기초하여 P 항 값을 결정한다. 적분 모듈(362)은 오차 및 적분 이득에 기초하여 I 항 값을 결정한다. 합산 모듈(366)은 P 항 값과 I 항 값을 합하여 출력을 결정한다. 클램핑 모듈(370)은 미리 결정된 범위 내로 출력을 제한할 수 있다. 액추에이터(예를 들어, 전원 공급 모듈, 구동기 진폭, 아웃페이징 드라이브(outphasing drive), 등)는 출력을 기반으로 제어된다. 그러나, 상기 제어 모듈을 포함하는 제어 시스템은 전술한 바와 같이 복잡하고 비용이 들 수 있다.

설정값에 기초하여 출력을 제어하는 또 다른 방법은 본 출원인에게 양도된 미국 특허 번호 6,700,092("Vona")에 개시되어 있으며, 그 전체 개시 내용은 본 명세서에 포함된다. Vona에서 "홀드오프 시간(holdoff time)" 또는 지연 기간은 한 펄스 상태에서 다른 펄스 상태로 불연속적으로 점프하는 데 사용된다. 홀드오프 시간 동안 제어기가 고정되어(frozen) 폐 루프 동작으로 천이하기 전에 펄스 진폭이 새로운 값에서 안정화되게 한다. 이러한 구성에서, 도 3과 관련하여 상술된 것보다 느린 제어 루프 대역폭이 사용될 수 있다. 그러나, 홀드오프 시간의 사용은 오버 슛(overshoot), 상승 시간 및 기타 응답사항들에 영향을 줄 수 있다.

Vona의 응답사항들은, 예를 들어, 홀드오프 시간 동안 진폭이 안정화될 값을 향해 개방-루프 내의 출력을 램핑(ramping)함으로써 개선 될 수 있다. 이러한 구성은 본 출원인에게 양도된 미국 특허 8,736,377("Rughoonundon")에 개시되어 있으며, 그 특허의 전체 개시 내용은 본 명세서에 포함된다. 이러한 램핑은 진폭, 주파수, 등과 같은 다수의 출력/액추에이터에 대해 수행될 수 있다. Rughoonundon은 직사각형 펄스에 대해 보다 양호한 응답사항들을 제공한다.

도 4는 RF 발생기 모듈(404), RF 전력 증폭기(408) 및 하나 이상의 센서 (412)를 포함하는 예시적인 RF 제어 시스템의 기능적 블록도를 포함한다. RF 발생기 모듈(404)은 RF 전력 증폭기(408)로부터 예를 들어, 플라즈마 전극 또는 다른 RF 장치로 출력된 RF 출력을 조정하도록 RF 전력 증폭기(408)를 제어한다. RF 전력 증폭기(408)는 도 2의 RF 전력 모듈(308)의 구성 요소일 수 있다.

반복 설정값 생성기 모듈(416)은 사이클들 또는 주기들 내의 반복 패턴에 따라 순방향 전력(PFwd) 설정값을 생성한다. 주파수 제어 모듈(420)은 구동기 제어 모듈(312)의 기본 RF 주파수를 제어한다. 주파수 제어 모듈(420)은 예를 들어, 복소 임피던스 정합을 개선하고 따라서 반사 전력 및 반사 계수를 감소시키기 위해 주파수를 변경할 수 있다. 엔벨로프는 사이클/주기 내에서 출력 신호의 일 또는 양 경계치(상한 및/또는 하한)을 규정할 수 있다.

반복 패턴은 예를 들어, 메모리 내에 저장될 수 있다. 도 5는 반복될 수 있는 패턴의 3 개의 실례들을 포함하지만, 다른 패턴들이 사용될 수도 있다. 다양한 구현예들에서, 사용되는 패턴은 비표준 주기형 패턴일 수 있다. 표준 주기형 패턴은 예를 들어, 사인파, 코사인파, 주기형 펄스, 삼각파, 등을 포함한다. 주파수는 그 내에서 반복 패턴이 1회 수행되는 기간에 대응한다. 반복 설정값 생성기 모듈 (416)은 각 주기/사이클 내의 패턴의 하나의 사이클에 따라 순방향 전력 설정값을 변경한다. 순방향 전력 설정값 및 순방향 전력 측정치의 실례가 논의될 것이지만, 본원은 다른 RF 설정값 및 이에 대응하는 측정치들에도 또한 적용 가능하다.

폐쇄 루프 제어 모듈(424)은 소정의 시간 동안의 순방향 전력 진폭 설정값(샘플)에 기초하여 이 시간에 폐-루프 출력을 생성하고, 이 시간 동안에 센서 (412)에 의해 측정된 순방향 전력 진폭(샘플)을 포워딩한다. 보다 구체적으로, 폐-루프 제어 모듈(424)은 순방향 전력 진폭을 순방향 전력 진폭 설정값 쪽으로 조정하기 위해 폐-루프 출력을 생성한다. 폐-루프 제어 모듈(424)의 일례의 기능적 블록도가 도 4에 도시된다. 전술한 바와 같이, 순방향 전력 진폭 설정값들 및 순방향 전력 진폭 측정치들의 실례가 논의될 것이지만, 본 출원은 다른 RF 설정값들 및 이에 대응하는 측정치들, 예를 들어, 전압 및/또는 전류 진폭에도 또한 적용 가능하다.

이제 도 6을 참조하면, 폐-루프 제어 모듈(424)은 오차 모듈(504), 비례(P) 모듈(508), 적분(I) 모듈(512) 및 합산 모듈을 포함한다. 오차 모듈(504)은 일 시간에서의 순방향 전력 설정값과 이 시간에서 센서(412)를 사용하여 측정된 순방향 전력값 사이의 차에 기초하여서 순방향 전력 오차를 결정한다.

비례 모듈(508)은 소정의 비례 이득 및 순방향 전력 오차에 기초하여 비례 항 (값)을 결정한다. 적분 모듈(512)은 소정의 적분 이득 및 순방향 전력 오차에 기초하여 적분 항 (값)을 결정한다. 적분 모듈(512)은 적분 항을 미리 결정된 범위 내로 제한(즉, 클램핑)할 수 있다. 합산 모듈(516)은 폐-루프 출력을 생성하기 위해 P 항 및 I 항을 합산한다. PI 폐-루프 제어기의 실례가 제시되고 논의되지만, P (비례) 폐-루프 제어기, PID(비례-적분-미분) 폐-루프 제어기 또는 다른 적합한 유형의 폐-루프 제어기가 사용될 수 있다.

다시 도 4를 참조하면, RF 발생기 모듈(404)은 또한 트리거링(triggering) 모듈 (428), 설정값 저장 모듈(432) 및 측정치 저장 모듈(436)을 포함한다. 트리거링 모듈(428)은 각 사이클 동안에 트리거 신호를 N회 발생시킨다. N은 1보다 큰 정수이다. 일 실례에서, 트리거링 모듈(428)은 각 사이클 동안 트리거 신호를 86 회 발생시킬 수 있다.

트리거링 모듈(428)은 미리 결정된 (시간) 간격으로 트리거 신호를 생성할 수 있거나, 또는 트리거 신호가 생성되는 시간들 사이의 간격은 변할 수 있다. 트리거 신호들 사이의 간격들이 상이한 경우에, 트리거링 모듈(428)은 예를 들어, 순방향 전력 설정값(및 따라서 반복 패턴)이 변화하는 시간 및 이 부근의 시간에서 보다 빈번하게 트리거 신호를 생성할 수 있다. 순방향 전력 설정 값이 보다 안정적 일 때, 트리거 모듈(428)은 트리거 신호를 덜 빈번하게 생성할 수 있다. 트리거링 모듈(428)은 각 사이클 동안의 N 개의 시점들에서 트리거 신호를 생성하고, 각각의 사이클의 시작 사이클 및 마지막 사이클에 있어서도 해당 사이클 동안의 동일한 N 개의 시점들에서 트리거 신호를 생성한다. 폐-루프 제어 모듈(424)은 또한 트리거 신호가 생성될 때마다 폐-루프 출력을 업데이트할 수 있다.

설정값 저장 모듈(432)은 트리거 신호가 생성될 때마다 순방향 전력 설정값의 현재 값을 저장한다. 따라서, 일 사이클이 완료되면, 설정값 저장 모듈(432)은 해당 사이클 내의 N 개의 시점들에서의 N 개의 순방향 전력 설정값들을 저장하게 된다. 측정치 저장 모듈(436)은 트리거 신호가 생성될 때마다 순방향 전력의 현재 값을 저장한다. 따라서, 일 사이클이 완료되면, 측정치 저장 모듈(436)은 해당 사이클 내의 N 개의 시점들에서의 N 개의 순방향 전력값들을 저장하게 된다.

트리거 신호가 N 개의 시점들 중 1 개의 시점에서 생성될 때마다, 설정값 저장 모듈(432) 및 측정치 저장 모듈(436)은 각각 마지막 사이클 동안의 N 개의 시점들 중 상기 1 개의 시점에서 저장된, 순방향 전력 설정값 및 순방향 전력값을 출력한다. 마지막 사이클 동안의 해당 시점으로부터의 순방향 전력 설정값은 이전 순방향 전력 설정값으로 지칭될 것이다. 마지막 사이클 동안의 해당 시점에 측정된 순방향 전력을 이전 순방향 전력으로 지칭될 것이다. 다양한 구현예들에서, 이전 순방향 전력은 다수의 이전 사이클들에 기초하여 결정된 합성 값일 수 있다. 이러한 합성 값은 무한 임포즈 응답 (Infinite Impose Response:IIR) 필터를 사용하는 것과 같은 다양한 방법으로 결정될 수 있다. 이러한 합성 값을 사용하면 잡음 및 플라즈마 과도 현상의 영향을 줄일 수 있다.

조정 모듈(440)은 마지막 사이클 동안의 소정의 시간에 대한 이전 순방향 전력 설정값 및 상기 소정의 시간에 센서(412)에 의해 측정된 이전 순방향 전력에 기초하여 상기 소정의 시간에 출력 조정치를 생성한다. 이러한 조정 모듈(440)의 일례의 기능적 블록도가 도 7에 도시된다.

이제 도 7을 참조하면, 조정 모듈(440)은 오차 모듈(604), 비례(P) 모듈(608), 적분(I) 모듈(612) 및 합산 모듈(616)을 포함한다. 오차 모듈(604)은 일 시점에서의 이전 순방향 전력 설정 값과 이 시점에서의 이전 순방향 전력 값 사이의 차에 기초하여 이전 오차를 결정한다.

비례 모듈(608)은 사전결정된 비례 이득 및 이전 오차에 기초하여 비례 항 (값)을 결정한다. 적분 모듈(612)은 사전결정된 적분 이득 및 이전 오차에 기초하여 적분 항 (값)을 결정한다. 적분 모듈(612)은 적분 항을 사전결정된 범위 내로 제한(즉, 클램핑)할 수 있다. 합산 모듈(616)은 P 항 및 I 항을 합산하여 출력 조정치를 생성한다. 따라서, 일 시점에서의 출력 조정치는 이전 사이클 동안의 해당하는 시점에서의 폐-루프 출력을 반영한다.

PI 폐-루프 제어기의 실례가 도시되고 논의되었지만, P(비례) 폐-루프 제어기, PID(비례-적분-미분) 폐-루프 제어기 또는 다른 적합한 유형의 폐-루프 제어기가 사용될 수 있다. 또한, 이전 순방향 전력 설정값 및 이전 순방향 전력의 저장이 도시되고 논의되었지만, 일 사이클 동안의 N 개의 시점들에서 결정된 오차 값들(오차 모듈(504)에 의해 결정됨)은 다음 사이클 동안에도 각각 동일한 N 개의 시점들에서 저장 및 사용될 수 있다.

다시 도 4를 참조하면, 믹서(mixer) 모듈(444)은 폐-루프 출력을 출력 조정치와 믹싱(mixing)하여 최종 RF 출력을 생성한다. 믹서 모듈(444)은 예를 들어 믹싱 비에 기초하여 폐-루프 출력과 출력 조정치를 믹싱할 수 있다. 믹싱 비는 미리 결정된 값일 수 있거나 가변적일 수도 있다. 예를 들어, 믹서 모듈(444)은 부하 과도 민감도(load transient sensitivity) 또는 다른 규칙과 같은 목표 거동에 따라 믹싱 비를 변경할 수 있거나, 다른 (예를 들어, 상위 레벨) 제어기에 의해 설정될 수 있다. 폐-루프 출력 및 출력 조정치에 적용되는 이득치들이 적용된 값들이 합산되어 최종 RF 출력치가 생성되도록, 이러한 믹싱 비는 이러한 폐-루프 출력 및 출력 조정치에 적용되는 이득치들에 대응할 수 있다.

클램핑 모듈(448)은 최종 RF 출력을 사전결정된 범위 내로 제한(즉, 클램핑) 할 수 있다. 전력 증폭기/구동기(408)와 같은 RF 발생기의 액추에이터는 RF 출력을 생성하기 위해 이러한 최종 RF 출력에 기초하여 동작한다. 구동기 제어 모듈(312)은 전력 증폭기/구동기(408)의 기본 동작 주파수를 제어한다. 기본 동작 주파수는 또한 캐리어 주파수로서 지칭될 수 있다. 이러한 최종 RF 출력은 예를 들어, 플라즈마 전극(108) 또는 다른 RF 장치에 인가될 수 있다.

조정 모듈(440)의 사용은 응답 특성을 향상시킨다. 예를 들어, 조정 모듈 (440)은 순방향 전력이 순방향 전력 설정값을 보다 근접하여 따르게 하게 하고, 보다 이른 시간에(예를 들어, 보다 적은 수의 사이클에서) 그렇게 할 수 있으며, 예를 들어서, 도 3의 시스템을 구현하는 RF 발생기 모듈보다 덜한 오버슈트 및/또는 언더슈트를 갖는다. RF 엔벨로프 출력 및 설정값의 실례가 제시되고 논의되었지만, 본원은 직류(DC) 출력(반복 DC 설정값을 수반함) 및 교류(AC) 출력(반복 AC 설정값을 수반함)과 같은 다른 비-RF 출력에도 적용될 수 있다. 이러한 방식은 비선형 전달 특성을 갖는 하나 이상의 구성요소 모듈을 포함하는 시스템들에서 점점 더 효과적일 수 있다. 그러한 시스템에서, 하나 이상의 서브시스템이 RF 전력 증폭기에서 발생할 수 있는 것과 같은, 이득 확장(gain expansion), 이득 압축(gain compression) 또는 클립핑(clipping)을 나타낼 때 종래의 선형 제어 기법을 사용하는 것이 어려울 수 있다. 플라즈마 부하는 인가된 전력에 따라 변화하는 부하 임피던스와 같은 비선형 거동을 나타낼 수도 있다.

도 8은 반복되는 미리 결정된 형상에 따른 설정값 세트에 대한 제 1 사이클 동안 시간에 따른 설정값 및 측정치의 예시적인 그래프를 포함한다. 도 8의 실례에서는, 형상은 직사각형 펄스 또는 구형파이다. 제 1 사이클 동안, 하나 이상의 이전 사이클로부터의 설정값이나 측정값이 저장되지 않았다. 따라서, 출력은 해당 사이클 동안의 설정값들과 측정값들 사이의 차들에 기초한 폐-루프 피드백만을 사용하여 제어된다. 측정된 파형과 목표 파형 사이의 차이는 전력 증폭기 서브시스템에 존재하는 비선형성 때문일 수 있다. 그러나, 제 1 사이클 이후에는, 이전의 설정값들 및 측정값들이 출력을 제어하는데 또한 사용될 수 있으며, 따라서 측정값들은 설정 값들을 더욱 근접하게 따를 수 있다(예를 들어, 도 9의 사이클들 1, 2, 10 및 100 참조).

도 9 내지 도 13은 이러한 특징을 도시하는 예시적인 그래프이며, 다양한 상이한 반복 형상을 갖는 설정값들을 포함한다. 도 9 내재 도 13에서 도시된 바와 같이, 측정값들은 이후 사이클들 동안 설정값들을 보다 근접하게 따른다. 도 9 내지 도 13으로부터, 본 명세서에서 설명된 제어 시스템은 정현파, 정사각형파 또는 임의 형상의 파형들을 생성하는 데 사용될 수 있음을 알 수 있다. 생성된 파형들은 주 신호를 규정할 수 있거나 또는 생성된 파형들은 그 내에서 구동 신호가 동작하는 엔벨로프 신호를 규정할 수 있다. 이러한 구동 신호 및 엔벨로프 신호는 연속파 또는 펄스형 신호일 수 있다.

도 14는 출력을 제어하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다. 본 제어 방법은 카운터 값(I)이 1로 설정된 704에서 시작한다. 708에서, 현재 사이클이 제 1 사이클인지의 여부가, 예를 들어, 상이한 반복 패턴이 선택되거나 해당 유닛이 턴 온된 후에 결정된다. 708이 참이면, 제어 방법은 712로 진행한다. 708이 거짓이면, 제어 방법은 730으로 진행하며, 이에 대해서는 더 후술한다.

712에서, 트리거 신호가 모니터링되고, 트리거 신호가 생성되었는지에 대한 여부가 결정된다. 트리거 신호가 생성되었으면, 제어 방법은 716으로 진행한다. 트리거 신호가 생성되지 않았으면, 제어 방법은 712에서 유지될 수 있다. 716에서, 설정값 저장 모듈(432)은 l 번째 설정값(예를 들어, 순방향 전력 설정값)을 저장하고, 측정치 저장 모듈(436)은 l 번째 측정값(예를 들어, 측정된 순방향 전력)을 저장한다. 폐-루프 제어 모듈(424)은 720에서 l 번째 설정값과 l 번째 측정값 사이의 차에 기초하여 폐-루프 출력을 결정한다. 722에서, 믹서 모듈(444)은 출력을 폐-루프 출력과 동일하게 설정한다. 전력 증폭기/구동기(408)와 같은 액추에이터는 상기 출력에 기초하여 제어된다.

724에서, 카운터 값(I)이 사전결정된 수(N)보다 작은 지에 대한 결정이 이루어진다. 상기 사전결정된 수는 트리거 신호가 각 사이클 동안 발생되는 경우(instances)의 수에 대응한다. 724가 참이면, 카운터 값(I)은 728에서 증분되고 (예를 들어, l = l + 1), 제어 방법은 712로 복귀된다. 724가 거짓이면, 제어 방법은 카운터 값(I)을 1로 리셋한다.

730에서, 제 1 사이클이 완료된 후에, 트리거 신호가 모니터링되고, 트리거 신호가 생성되는지에 대한 결정이 이루어진다. 트리거 신호가 생성되면, 제어 방법은 732로 진행한다. 트리거 신호가 생성되지 않으면, 제어 방법은 730에서 유지될 수있다. 732에서, 설정값 저장 모듈(432)은 l 번째 설정값(예를 들어, 순방향 전력 설정값)을 저장하고, 측정치 저장 모듈(436)은 l 번째 측정값(예를 들어, 측정된 순방향 전력)을 저장한다. 폐-루프 제어 모듈(424)은 736에서 l 번째 측정값과 l 번째 측정값 사이의 차에 기초하여 폐-루프 출력을 결정한다.

단계 740에서, 조정 모듈(440)은 최종 사이클로부터의 l 번째 설정값 및 최종 사이클로부터의 l 번째 측정값을 얻는다. 조정 모듈(440)은 최종 사이클로부터의 l 번째 설정값과 최종 사이클로부터의 l 번째 측정값 사이의 차에 기초하여 744에서 출력 조정치를 생성한다. 748에서, 믹서 모듈(444)은 폐-루프 출력(736에서 결정됨)과 상기 출력 조정치(744에서 결정됨)을 혼합하여 출력을 생성한다. 전술 한바와 같이, 전력 증폭기/구동기(408)와 같은 액추에이터는 이러한 출력에 기초하여 제어된다.

752에서, 카운터 값(I)이 사전결정된 수(N)보다 작은 지에 대한 결정이 이루어진다. 상기 사전결정된 수는 트리거 신호가 각 사이클 동안 발생되는 경우의 수에 대응한다. 752가 참이면, 카운터 값(I)은 756에서 증분되고(예를 들어, l = l + 1), 제어 방법은 730으로 복귀한다. 756이 거짓이면, 제어는 704로 복귀하여 카운터 값(I)을 1로 리셋한다.

도 15는 RF 발생 시스템의 기능적 블록도이다. RF 발생기 모듈(404)에 의해 제공되는 제어 이외에, 구동기 제어 모듈(312)은 센서(들)(412)에 의해 측정된 하나 이상의 파라미터에 기초하여 전력 증폭기/구동기(408)의 기본 RF 작동 주파수를 제어할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 부하에 대한 RF 전력 모듈(308)의 임피던스 정합을 개선하도록 주파수가 조정될 수 있다.

도 16은 구동기 제어 모듈(312)의 예시적인 구현예의 기능적 블록도이다. 왜곡 모듈(804)은 센서(들)(412)에 의해 측정된 하나 이상의 파라미터에 기초하여 RF 출력에서의 왜곡량(amount of distortion)을 결정한다. 이러한 왜곡량은 반사 전력의 양에 대응할 수 있으며, 예를 들어, 반사 계수 또는 역방향 전력으로 표시될 수 있다.

제 1 및 제 2 주파수 조정 모듈들(808, 812)은 왜곡을 최소화하고 이로써 반사 전력을 최소화하기 위해서 제 1 및 제 2 주파수 조정치들 생성한다. 제 1 주파수 조정 모듈(808)은 현재의 왜곡량, 각각 이전 시간들로부터의 하나 이상의 이전의 왜곡량 및 하나 이상의 사전결정된 이득 값들에 기초하여 제 1 주파수 조정치를 생성한다. 제 1 주파수 조정치의 예들은 본 출원인에게 양도된 미국 특허 8,576,013 및 6,020,794에 기재되어 있으며, 이들 모두는 전체가 본 명세서에 포함된다. 제 2 주파수 조정 모듈(812)은 각각 이전 시간들로부터의 하나 이상의 이전의 왜곡량, 제 2 주파수 조정치의 하나 이상의 이전 값들 및 하나 이상의 사전결정된 이득 값들에 기초하여서 제 2 주파수 조정치를 생성한다.

믹서 모듈(816)은 전력 증폭기/구동기(408)의 이전 기본 동작 주파수, 제 1 주파수 조정치 및 제 2 주파수 조정치에 기초하여 전력 증폭기/구동기(408)의 기본 동작 주파수를 결정한다. 예를 들어, 믹서 모듈(816)은 전력 증폭기/구동기(408)의 기본 동작 주파수를 이전의 기본 동작 주파수에서 제 1 및 제 2 주파수 조정치들을 감산한 값으로 설정할 수 있다. 지연 모듈(820)은 이전 기본 동작 주파수가 저장된 후에 사전결정된 기간(예를 들어, 일 샘플링 기간) 동안 상기 이전 기본 동작 주파수를 제공한다. 믹서 모듈(816)은 다양한 구현예들에서 상기 감산 전에 제 1 및 제 2 주파수 조정치들에 적용된 이득 값들을 선택적으로 변경시킬 수 있다.

전술한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 어떠한 방식으로도 본 개시, 그 적용 또는 사용을 제한하려는 것은 아니다. 본 발명의 폭넓은 교시사항들은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시는 특정 실례들을 포함하지만, 도면, 명세서, 및 하기 청구 범위의 연구 시에 다른 수정사항들이 명백해질 것이므로, 본 발명의 진정한 범위는 이러한 특정 실례들로 한정되지 않아야 한다. 일 방법 내의 하나 이상의 단계는 본 개시의 원리를 변경하지 않고서 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 각 실시형태가 특정 특징들을 갖는 것으로 상술되었지만, 본 개시의 임의의 실시형태와 관련하여 설명된 특징들 중 임의의 하나 이상의 특징은 다른 실시형태의 임의의 특징으로 구현되고/되거나 그러한 조합이 명시적으로 기술되지 않을지라도 다른 실시형태의 임의의 특징과 조합될 수 있다. 다시 말해서, 설명된 실시형태들은 상호 배타적인 것이 아니며, 하나 이상의 실시형태들의 서로 사이의 치환은 본 개시의 범위 내에 있다.

요소들 사이의(예를 들어, 모듈들 사이의) 공간적 및 기능적 관계는 "연결된", "체결된", "인터페이싱된" 및 "결합된"을 포함하는 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. 명시적으로 "직접적"인 것으로 기술되지 않는 한, 제 1 요소와 제 2 요소 사이의 관계가 상기 설명에서 기술될 때, 이러한 관계는 제 1 요소와 제 2 요소 사이에 다른 개재 요소가 존재하지 않은 직접적인 관계, 및 하나 이상의 개재 요소가 제 1 요소와 제 2 요소 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 존재하는 간접적 관계를 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, A, B 및 C 중 적어도 하나라는 구는 비배타적 논리 OR을 사용하여 논리 (A OR B OR C)를 의미하는 것으로 해석되어야하며, "A 중 적어도 하나, B 중 적어도 하나, 및 C 중 적어도 하나"를 의미하는 것으로 해석되지 말아야 한다.

이하의 정의를 포함하는 본원에서, '모듈' 또는 '제어기'라는 용어는 '회로'라는 용어로 대체될 수 있다. '모듈'이라는 용어는 프로세서 하드웨어에서 실행되는 코드를 저장하는 메모리 하드웨어(공유, 전용 또는 그룹) 및 코드를 실행하는 프로세서 하드웨어(공유, 전용 또는 그룹)를 말하거나 이들의 일부이거나 이들을 포함할 수 있다.

모듈은 하나 이상의 인터페이스 회로를 포함할 수 있다. 일부 실례에서, 인터페이스 회로는 근거리 통신망(LAN), 인터넷, 광역 통신망(WAN) 또는 이들의 조합에 연결된 유선 또는 무선 인터페이스를 포함할 수 있다. 본 개시의 임의의 소정의 모듈의 기능들은 인터페이스 회로들을 통해 연결된 다수의 모듈들 간에 분산될 수 있다. 예를 들어, 다수의 모듈은 부하 균형 유지를 가능하게 할 수 있다. 또 다른 실례에서, 서버(원격 또는 클라우드라고도 함) 모듈은 클라이언트 모듈을 대신하여 일부 기능들을 수행 할 수 있다.

위에서 사용된 코드라는 용어는 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 마이크로코드를 포함할 수 있으며, 프로그램, 루틴, 함수, 클래스, 데이터 구조 및/또는 객체를 말할 수 있다. 공유 프로세서 하드웨어는 다수의 모듈로부터의 일부 또는 모든 코드를 실행하는 단일 마이크로 프로세서를 포함한다. 그룹 프로세서 하드웨어는 추가 마이크로프로세서와 함께, 하나 이상의 모듈로부터의 일부 또는 모든 코드를 실행하는 마이크로프로세서를 포함한다. 다수의 마이크로프로세서들에 대한 언급은 개별 다이들 상의 다수의 마이크로프로세서들, 단일 다이 상의 다수의 마이크로프로세서들, 단일 마이크로프로세서의 다수의 코어들, 단일 마이크로프로세서의 다수의 스레드들 또는 이들의 조합을 포함한다.

공유 메모리 하드웨어는 다수의 모듈로부터의 일부 또는 모든 코드를 저장하는 단일 메모리 디바이스를 포함한다. 그룹 메모리 하드웨어는 다른 메모리 디바이스와 함께, 하나 이상의 모듈로부터의 일부 또는 모든 코드를 저장하는 메모리 디바이스를 포함한다.

용어 "메모리 하드웨어"는 컴퓨터 판독 가능 매체라는 용어의 하위집합이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 용어 "컴퓨터 판독 가능 매체"는 매체(예를 들어, 반송파 (carrier wave))를 통해 전파되는 일시적인 전기 또는 전자기 신호를 포함하지는 않는다; 따라서 컴퓨터 판독 가능 매체라는 용어는 유형적이고 비일시적인 것으로 간주된다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체의 비제한적인 실례들은 비 휘발성 메모리 디바이스들(예를 들어, 플래시 메모리 디바이스, 소거가능 프로그램가능한 판독 전용 메모리 디바이스 또는 마스크 판독 전용 메모리 디바이스), 휘발성 메모리 디바이스들(예를 들어, 정적 랜덤 액세스 메모리 디바이스 또는 동적 랜덤 액세스 메모리 디바이스), 자기 저장 매체(예를 들어, 아날로그 또는 디지털 자기 테이프 또는 하드 디스크 드라이브), 광학 저장 매체(예를 들어, CD, DVD 또는 Blu-ray 디스크)이다.

본원에서 설명된 장치 및 방법은 컴퓨터 프로그램으로 구현된 하나 이상의 특정 기능을 실행하도록 범용 컴퓨터를 구성함으로써 생성된 특정 목적용 컴퓨터에 의해 부분적으로 또는 전적으로 구현될 수 있다. 위에서 설명된 기능적 블록도 및 흐름도 요소들은 숙련된 기술자 또는 프로그래머의 일상적인 작업에 의해 컴퓨터 프로그램으로 번역될 수 있는 소프트웨어 명세서 역할을 한다.

컴퓨터 프로그램은 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장되는 프로세서-실행가능 인스트럭션을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 저장된 데이터를 포함하거나 의존할 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 특수 목적용 컴퓨터의 하드웨어와 상호 작용하는 기본 입/출력 시스템(BIOS), 특수 목적용 컴퓨터의 특정 장치와 상호 작용하는 장치 드라이버, 하나 이상의 운영 체제, 사용자 애플리케이션, 배경 서비스, 배경 응용 프로그램 등을 포함할 수 있다.

컴퓨터 프로그램은 (i) HTML (HyperText Markup Language) 또는 XML (Extensible Markup Language)와 같은, 파싱될 기술형 텍스트, (ii) 어셈블리 코드, (iii) 컴파일러에 의해 소스 코드로부터 생성된 오브젝트 코드, (iv) 인터프리터에 의해 실행될 소스 코드, (v) 저스트-인-타임 컴파일러에 의해 실행될 소스 코드 등을 포함할 수 있다. 오직 예를 들자면, 소스 코드는 C, C++, C#, Objective-C, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5, Ada, ASP (active server pages), PHP, Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, 및 Python®을 포함하는 언어들로부터 신택스를 사용하여 기록될 수 있다.

해당 요소가 장치 청구항의 경우에 "하기 위한 수단"을 사용하여서 또는 방법 청구항의 경우에는 "하는 동작" 또는 "하는 단계"를 사용하여서 명시적으로 인용되지 않은 이상, 청구항에서 인용된 해당 요소는 35 U.S.C. §112(f)의 취지에 부합하는 기능식 청구항 해석을 불러일으키지 않는다.

Claims

출력 전력 생성 시스템으로서,
연속적인 시간 간격들 동안 반복되는 사전결정된 패턴에 따라 출력 파라미터에 대한 설정값(setpoint)을 선택적으로 변화시키는 반복 설정값 생성기 모듈(repeating setpoint generator module);
상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 각각 (i) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여 N 개의 폐-루프 값들을 생성하는 폐-루프 모듈(closed-loop module);
상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 각각 (i) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여서 N 개의 조정치들(adjustement values)을, 생성하는 조정 모듈(adjustment module)로서, 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격은 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 바로 이전에 있는 시간 간격인, 상기 조정 모듈;
부하에 출력을 인가하는 전력 증폭기; 및
각각 상기 N 개의 폐-루프 값들 및 상기 N 개의 조정치들에 기초하여 N 개의 출력값들을 생성하며, 상기 N 개의 출력값들에 기초하여 상기 전력 증폭기로 입력되는 전력을 제어하는 믹서 모듈(mixer module);을 포함하는 출력 전력 생성 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 N 개의 시점들은 등 간격으로 배치되는, 출력 전력 생성 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 N 개의 시점들은 등 간격으로 배치되지 않는, 출력 전력 생성 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 폐-루프 모듈은 비례-적분(PI) 제어를 사용하여 상기 N 개의 폐-루프 값들을 생성하는, 출력 전력 생성 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 조정 모듈은 비례-적분(PI) 제어를 사용하여 상기 N 개의 조정치들을 생성하는, 출력 전력 생성 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 믹서 모듈은 믹싱 비에 더 기초하여 상기 N 개의 출력값들을 생성하고,
상기 믹서 모듈은 상기 믹싱 비를 선택적으로 변화시키는, 출력 전력 생성 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 선택적으로 조정하는 주파수 제어 모듈을 더 포함하는, 출력 전력 생성 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 주파수 제어 모듈은 반사 전력에 기초하여 상기 전력 증폭기의 주파수를 선택적으로 조정하는, 출력 전력 생성 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 주파수 제어 모듈은 반사 계수에 기초하여 상기 전력 증폭기의 주파수를 선택적으로 조정하는, 출력 전력 생성 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전력 증폭기는 상기 출력을 플라즈마 전극에 인가하는, 출력 전력 생성 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 출력의 왜곡치(distortion)를 결정하고 상기 왜곡치에 기초하여 상기 전력 증폭기의 주파수를 선택적으로 조정하는 구동기 제어 모듈을 더 포함하는, 출력 전력 생성 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 구동기 제어 모듈은,
상기 출력의 왜곡치 및 상기 출력의 적어도 하나의 이전의 왜곡치에 기초하여 제 1 주파수 조정치를 결정하고,
RF 출력의 적어도 하나의 이전의 왜곡치에 기초하여 제 2 주파수 조정치를 결정하고,
상기 전력 증폭기의 이전 주파수, 상기 제 1 주파수 조정치 및 상기 제 2 주파수 조정치에 기초하여 상기 전력 증폭기의 주파수를 설정하는, 출력 전력 생성 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 구동기 제어 모듈은 상기 제 2 주파수 조정치의 적어도 하나의 이전 값에 기초하여 상기 제 2 주파수 조정치를 결정하는, 출력 전력 생성 시스템.
출력 전력을 생성하는 방법으로서,
연속적인 시간 간격들 동안 반복되는 사전결정된 패턴에 따라 출력 파라미터에 대한 설정값을 선택적으로 변화시키는 단계;
상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 각각 (i) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여 N 개의 폐-루프 값들을 생성하는 단계;
상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 각각 (i) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여 N 개의 조정치들을 생성하는 단계로서, 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격은 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 바로 이전에 있는 시간 간격인, 상기 N 개의 조정치들을 생성하는 단계;
전력 증폭기를 사용하여 출력 전력을 부하에 인가하는 단계;
각각 상기 N 개의 폐-루프 값들 및 상기 N 개의 조정치들에 기초하여 N 개의 출력값들을 생성하는 단계; 및
상기 N 개의 출력값들에 기초하여 상기 전력 증폭기로 입력되는 전력을 제어하는 단계;를 포함하는 출력 전력 생성 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 N 개의 시점들은 등 간격으로 배치되는, 출력 전력 생성 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 N 개의 시점들은 등 간격으로 배치되지 않는, 출력 전력 생성 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 N 개의 폐-루프 값들을 생성하는 단계는 비례-적분(PI) 제어를 사용하여 상기 N 개의 폐-루프 값들을 생성하는 것을 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 N 개의 조정치들을 생성하는 단계는 비례-적분(PI) 제어를 사용하여 상기 N 개의 조정치들을 생성하는 것을 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 14 항에 있어서,
믹싱 비에 더 기초하여 상기 N 개의 출력값들을 생성하는 단계; 및
상기 믹싱 비를 선택적으로 변화시키는 단계;를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 선택적으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 20 항에 있어서,
반사 전력에 기초하여 상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 선택적으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 20 항에 있어서,
반사 계수에 기초하여 상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 선택적으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 전력 증폭기를 사용하여, 상기 출력 전력을 플라즈마 전극에 인가하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 출력 전력의 왜곡치를 결정하는 단계; 및
상기 왜곡치에 기초하여 상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 선택적으로 조정하는 단계;를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 24 항에 있어서,
상기 출력 전력의 왜곡치 및 상기 출력 전력의 적어도 하나의 이전의 왜곡치에 기초하여 제 1 주파수 조정치를 결정하는 단계;
상기 출력 전력의 적어도 하나의 이전의 왜곡치에 기초하여 제 2 주파수 조정치를 결정하는 단계; 및
상기 전력 증폭기의 이전 기본 주파수, 상기 제 1 주파수 조정치 및 상기 제 2 주파수 조정치에 기초하여 상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 설정하는 단계;를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 제 2 주파수 조정치의 적어도 하나의 이전 값에 기초하여 상기 제 2 주파수 조정치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
부하에 출력 전력을 인가하는 전력 증폭기를 제어하기 위한 출력 전력 생성 제어 시스템으로서,
연속적인 시간 간격들 동안 반복되는 사전결정된 패턴에 따라 출력 파라미터에 대한 설정값을 선택적으로 변화시키는 반복 설정값 생성기 모듈;
상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 각각 (i) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여 N 개의 조정치들을 생성하는 조정 모듈로서, 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격은 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 바로 이전에 있는 시간 간격인, 상기 조정 모듈; 및
각각 N 개의 폐-루프 값들 및 상기 N 개의 조정치들에 기초하여 N 개의 출력값들을 생성하며 상기 N 개의 출력값들에 기초하여 전력 증폭기로 입력되는 전력을 제어하는 믹서 모듈;을 포함하는 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 27 항에 있어서,
상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 각각 (i) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여 N 개의 폐-루프 값들을 생성하는 폐-루프 모듈을 더 포함하는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 28 항에 있어서,
상기 출력 전력을 부하에 인가하는 전력 증폭기를 더 포함하는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 27 항에 있어서,
상기 출력 전력을 부하에 인가하는 전력 증폭기를 더 포함하는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 27 항에 있어서,
상기 N 개의 시점들은 등 간격으로 배치되는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 27 항에 있어서,
상기 N 개의 시점들은 등 간격으로 배치되지 않는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 27 항에 있어서,
상기 조정 모듈은 비례 제어, 적분 제어 또는 미분 제어 중 적어도 하나를 사용하여 상기 N 개의 조정치들을 생성하는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 27 항에 있어서,
상기 믹서 모듈은 믹싱 비에 더 기초하여 상기 N 개의 출력값들을 생성하고,
상기 믹서 모듈은 상기 믹싱 비를 선택적으로 변화시키는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 27 항에 있어서,
상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 선택적으로 조정하는 주파수 제어 모듈을 더 포함하는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 35 항에 있어서,
상기 주파수 제어 모듈은 반사 전력에 기초하여 상기 전력 증폭기의 주파수를 선택적으로 조정하는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 35 항에 있어서,
상기 주파수 제어 모듈은 반사 계수에 기초하여 상기 전력 증폭기의 주파수를 선택적으로 조정하는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 27 항에 있어서,
상기 부하는 플라즈마 전극인, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 27 항에 있어서,
상기 출력 전력의 왜곡치를 결정하고 상기 왜곡치에 기초하여 상기 출력 전력의 주파수를 선택적으로 조정하는 구동기 제어 모듈을 더 포함하는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 39 항에 있어서,
상기 구동기 제어 모듈은,
상기 출력 전력의 왜곡치 및 상기 출력 전력의 적어도 하나의 이전의 왜곡치에 기초하여 제 1 주파수 조정치를 결정하고,
RF 출력의 적어도 하나의 이전의 왜곡치에 기초하여 제 2 주파수 조정치를 결정하고,
상기 출력 전력의 이전 주파수, 상기 제 1 주파수 조정치 및 상기 제 2 주파수 조정치에 기초하여 상기 출력 전력의 주파수를 설정하는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
제 40 항에 있어서,
상기 구동기 제어 모듈은 상기 제 2 주파수 조정치의 적어도 하나의 이전 값에 기초하여 상기 제 2 주파수 조정치를 결정하는, 출력 전력 생성 제어 시스템.
출력 전력을 생성하는 방법으로서,
연속적인 시간 간격들 동안 반복되는 사전결정된 패턴에 따라 출력 파라미터에 대한 설정값을 선택적으로 변화시키는 단계;
상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 각각 (i) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여 N 개의 조정치들을 생성하는 단계로서, 상기 시간 간격들 중 제 2 시간 간격은 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 바로 이전에 있는 시간 간격인, 상기 생성하는 단계;
각각 N 개의 폐-루프 값들 및 상기 N 개의 조정치들에 기초하여 N 개의 출력값들을 생성하는 단계; 및
상기 N 개의 출력값들에 기초하여 전력 증폭기로 입력되는 전력을 제어하는 단계;를 포함하는 출력 전력 생성 방법.
제 42 항에 있어서,
상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안에, 각각 (i) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 N 개의 시점들에서의 N 개의 설정값들과, (ii) 상기 시간 간격들 중 제 1 시간 간격 동안의 상기 N 개의 시점들에서의 N 개의 출력 파라미터 측정치들 사이의 N 개의 차들에 기초하여 N 개의 폐-루프 값들을 생성하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 43 항에 있어서,
전력 증폭기를 사용하여 상기 출력 전력을 부하에 인가하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 42 항에 있어서,
전력 증폭기를 사용하여 상기 출력 전력을 부하에 인가하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 42 항에 있어서,
상기 N 개의 시점들은 등 간격으로 배치되는, 출력 전력 생성 방법.
제 42 항에 있어서,
상기 N 개의 시점들은 등 간격으로 배치되지 않는, 출력 전력 생성 방법.
제 42 항에 있어서,
상기 N 개의 조정치들을 생성하는 단계는 비례 제어, 적분 제어 또는 미분 제어 중 적어도 하나를 사용하여 상기 N 개의 조정치들을 생성하는 단계를 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 42 항에 있어서,
믹싱 비에 더 기초하여 상기 N 개의 출력값들을 생성하는 단계; 및
상기 믹싱 비를 선택적으로 변화시키는 단계;를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 42 항에 있어서,
상기 출력 전력의 기본 주파수를 선택적으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 50 항에 있어서,
반사 전력에 기초하여 상기 출력 전력의 기본 주파수를 선택적으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 50 항에 있어서,
반사 계수에 기초하여 상기 출력 전력의 기본 주파수를 선택적으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 42 항에 있어서,
전력 증폭기를 사용하여 상기 출력 전력을 플라즈마 전극에 인가하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 42 항에 있어서,
상기 출력 전력의 왜곡치를 결정하는 단계; 및
상기 왜곡치에 기초하여 상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 선택적으로 조정하는 단계;를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 54 항에 있어서,
상기 출력 전력의 왜곡치 및 상기 출력 전력의 적어도 하나의 이전의 왜곡치에 기초하여 제 1 주파수 조정치를 결정하는 단계;
상기 출력 전력의 적어도 하나의 이전의 왜곡치에 기초하여 제 2 주파수 조정치를 결정하는 단계; 및
상기 전력 증폭기의 이전의 기본 주파수, 상기 제 1 주파수 조정치 및 상기 제 2 주파수 조정치에 기초하여 상기 전력 증폭기의 기본 주파수를 설정하는 단계;를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.
제 55 항에 있어서,
상기 제 2 주파수 조정치의 적어도 하나의 이전 값에 기초하여 상기 제 2 주파수 조정치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 출력 전력 생성 방법.