KR20220017496A - ㎑ rf 생성기의 동작 사이클 내에서 ㎒ rf 생성기를 튜닝하기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

Abstract

킬로헤르츠 (㎑) RF (radio frequency) 생성기의 동작의 사이클 내에서 메가헤르츠 (㎒) RF 생성기를 튜닝하기 위한 시스템들 및 방법들이 기술된다. 방법들 중 하나에서, 미리 결정된 주기적인 파형이 프로세서에 제공된다. 프로세서는 미리 결정된 주기적인 파형에 대한 복수의 주파수 파라미터들을 결정하기 위해 컴퓨터-기반 모델을 사용한다. 주파수 파라미터들은 킬로헤르츠 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들 동안 주파수 파라미터들을 갖는 RF 신호를 생성하도록 메가헤르츠 RF 생성기에 인가된다.

Description

㎑ RF 생성기의 동작 사이클 내에서 ㎒ RF 생성기를 튜닝하기 위한 시스템들 및 방법들

본 실시 예들은 킬로헤르츠 (㎑) RF (radio frequency) 생성기의 동작의 사이클 동안 메가헤르츠 (㎒) RF 생성기를 튜닝하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적을 위한 것이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.

플라즈마 툴에서, 하나 이상의 RF (radio frequency) 생성기들이 임피던스 매칭 회로에 커플링된다. 임피던스 매칭 회로는 플라즈마 챔버에 커플링된다. RF 신호들은 RF 생성기들로부터 임피던스 매칭 회로로 공급된다. 임피던스 매칭 회로는 RF 신호들을 수신할 때 RF 신호를 출력한다. RF 신호는 플라즈마 챔버 내에서 웨이퍼를 프로세싱하기 위해 임피던스 매칭 회로로부터 플라즈마 챔버로 공급된다. 웨이퍼의 프로세싱 동안, 전력의 양은 플라즈마 챔버의 플라즈마로부터 임피던스 매칭 회로를 통해 하나 이상의 RF 생성기들을 향해 반사된다. 반사된 전력은 웨이퍼를 프로세싱할 때 효율을 감소시키고 또한 하나 이상의 RF 생성기들에 손상을 유발한다.

이러한 맥락에서 본 개시에 기술된 실시 예들이 발생한다.

본 개시의 실시 예들은 킬로헤르츠 (㎑) RF (radio frequency) 생성기의 동작의 사이클 동안 메가헤르츠 (㎒) RF 생성기를 튜닝하기 위한 장치, 방법들 및 컴퓨터 프로그램들에 관한 것이다. 본 실시 예들은 다수의 방식들, 예를 들어, 프로세스, 장치, 시스템, 하드웨어 부품 (a piece of hardware), 또는 컴퓨터 판독 가능 매체 상의 방법으로 구현될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 몇몇 실시 예들이 이하에 기술된다.

몇몇 플라즈마 에칭 시스템들은 2 개의 상이한 RF 주파수들, 하나는 400 ㎑와 같이 보다 낮고 하나는 100 배 이상, 예를 들어 60 ㎒ (megahertz) 주파수로 동작한다. 보다 높은 RF 주파수에 대한 부하 임피던스는 보다 낮은 RF 주파수에 의해 강하게 변조될 수도 있다. RF 주파수 각각에 대한 매칭 네트워크는 하나의 가변 커패시터와 가변 RF 주파수를 사용하여 튜닝된다. 예를 들어, 보다 높은 RF 주파수는 57 ㎒ 내지 63 ㎒ 범위의 값으로 튜닝된다. 부하 임피던스의 단일 값은 0에 가까운 전압 반사 계수 Γ를 갖도록 튜닝될 수 있지만, 보다 높은 RF 주파수의 임피던스는 저 주파수 RF의 위상과 함께 가변하기 때문에, 보다 낮은 RF 주파수의 사이클의 모든 부분들에 대해 작용하는 가변 커패시터 및 보다 높은 RF 주파수의 단일 조합을 결정하기 어렵다. 단일 조합 없이, 시간 평균 전력 반사 계수 Γ²는 50 ％만큼 높을 수 있다.

일 실시 예에서, 보다 높은 RF 주파수가 평균 값 + 평균 값 근방 (around) 의 변동을 갖는 방법이 제공된다. 변동은 보다 낮은 RF 주파수로 주기적이고 미리 결정된 기능적 형태를 갖는다. 예를 들어, 변동은 보다 낮은 RF 주파수에 상대적인 진폭 및 위상을 갖는 구형파이다. 또 다른 예로서, 변동은 사인 함수 또는 구형 함수이다. 또 다른 예로서, 변동은 주파수 램프들에 의해 연결된 고 주파수 세그먼트 및 저 주파수 세그먼트를 갖는 사다리꼴 함수이다.

제 1 실시 예에서, 보다 높은 주파수의 RF 생성기를 제어하기 위해 주파수 파라미터들 및 매칭 네트워크 파라미터들을 결정하기 위한 방법이 제공된다. 제 1 실시 예에서, 다음의 동작들이 수행된다:

1. 플라즈마 툴은 보다 낮은 주파수의 파형의 주파수 및 위상을 검출한다. 예로서, 보다 낮은 주파수는 보다 낮은 주파수의 RF 생성기에 질의함으로써 (query) 검출되고 보다 낮은 주파수의 위상은 보다 낮은 주파수의 전압 영점 교차들 (zero crossings) 을 검출하는 것으로부터 추론된다.

2. 플라즈마 툴은 보다 낮은 주파수의 1 사이클 또는 수 사이클의 시간 기간에 걸쳐 보다 높은 주파수의 RF 생성기와 매칭 네트워크 사이에서 측정된 보다 높은 주파수의 파형들을 저장하기 위해 센서 및 고속 데이터 획득을 사용한다. 예를 들어, 센서는 복소 전압 및 전류를 측정한다.

3. 컴퓨터는 짧은, 예를 들어, 약 0.1 마이크로 초, 시간 간격들의 순시 복소 전압 반사 계수 (instantaneous complex voltage reflection coefficient) Γ를 계산한다. 컴퓨터는 또한 보다 낮은 주파수의 기간에 걸쳐 보다 높은 주파수의 RF 생성기와 연관된 평균 전력 반사 계수 Γ²를 계산한다.

4. 컴퓨터는 평균 전력 반사 계수의 예측된 값을 최소화하기 위해 최적의 파라미터들의 세트를 계산한다. 예를 들어, 컴퓨터는,

ａ. 보다 낮은 주파수의 기간 당 대략 25 개의 짧은 세그먼트들을 생성하도록 보다 낮은 주파수의 측정된 전압 파형을 각각 약 0.1 마이크로 초의 짧은 세그먼트들로 분할한다.

ｂ. 세그먼트 각각에 대해 보다 높은 주파수의 복소 전압 반사 계수 Γ를 계산한다.

ｃ. 복소 전압 반사 계수 Γ로부터 세그먼트 각각에 대한 부하 임피던스를 계산하도록 플라즈마 툴의 RF 경로의 컴퓨터-기반 모델을 적용한다. 계산에 대한 입력들은 공지된 RF 주파수 및 가변 커패시터 값들을 포함한다.

ｄ. 보다 높은 주파수의 미리 결정된 함수 형태에 대해, 보다 높은 주파수의 RF 생성기와 연관된 기간-평균 반사 계수를 최소화하는 주파수 파라미터들의 세트를 계산한다. 예를 들어, 주파수 파라미터들은 다음을 포함한다:

ⅰ. 보다 높은 주파수의 RF 생성기의 일정한 평균 주파수.

ⅱ. 사다리꼴 주파수 변동의 진폭.

ⅲ. 사다리꼴 주파수 변동의 높은 섹션 및 낮은 섹션의 지속 기간. 및

ⅳ. 보다 낮은 주파수의 위상에 대한 사다리꼴 주파수 변동의 위상.

5. 평균 전력 반사 계수를 최소화하기 위한 최적화는 보다 높은 주파수뿐만 아니라 가변 커패시터의 값을 포함한다.

6. 컴퓨터는 주파수 변동을 적용한다.

7. 컴퓨터는 동작 2 내지 동작 5를 반복한다. 방법을 적용한 후, 보다 높은 주파수의 RF 생성기에서 전력 반사 계수는 약 35 ％에서 약 3 ％로 감소한다.

제 2 실시 예에서, 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 전압 반사 계수 및 전력 반사 계수를 감소시키기 위한 방법이 제공된다. 방법은 동작 파라미터들을 결정하기 위해 레시피 전개 (recipe development) 동안 실행되고, 동작 파라미터들은 기판의 프로세싱 동안 적용된다. 방법에서, 다음 동작들이 수행된다:

1. 고속 데이터 획득 디바이스 및 센서는 레시피 전개 동안 설치되고 고속 데이터 획득 디바이스 및 센서를 사용하는 것과 연관된 어려움들 및 시간을 감소시키기 위해 프로세싱 동안 생산 툴들에 사용되지 않는다. 고속 데이터 획득 디바이스의 예는 오실로스코프를 포함한다.

2. 레시피 전개 동안, 두 가지 동작들이 수행된다:

ａ. 보다 높은 주파수의 RF 생성기에 적용될 평균 주파수의 값을 결정하는 튜닝 동작.

ｂ. 평균 주파수의 주파수 변동을 결정하는 고속 데이터 센싱, 획득 및 컴퓨터 분석 동작. 예로서, 두 동작들은 양수 값 및 음수 값은 0으로 평균될 수 있는, 평균 전압 반사 계수를 최소화하도록 실행된다. 이는 평균 전력 반사 계수가 클 수도 있지만 평균 전압 반사 계수가 0일 수 있다는 것을 의미한다. 더 예시하기 위해, 주파수 변동을 선택하는 동작은 평균 주파수를 결정하기 위한 동작과 일치한다. 평균 주파수 근방의 주파수 변동은 평균 주파수를 결정하기 위한 동작과 동시에 결정된다. 복수의 RF 생성기들에 대해, 평균 주파수는 반사된 전력의 하나 이상의 변조된 측대역 주파수들에서 반사된 전력의 나머지 부분을 무시하면서 기본 주파수에서 반사된 전력의 일부를 최소화함으로써 결정된다. 이는 기본 주파수에서 반사된 전력의 푸리에 (Fourier) 피크를 최소화하는 것, 또는 양수 부분과 음수 부분이 서로 상쇄되는 복소수인 평균 전압 반사 계수를 최소화하는 것과 동일하다.

3. 레시피 전개 동안, 평균 주파수 및 주파수 변동은 제 1 실시 예에서 상기 기술된 방식과 동일한 방식으로, 평균 전압 반사 계수가 동시에 최소화된다는 부가적인 제약 조건으로 결정된다.

4. 컴퓨터는 주파수 파라미터들을 저장한다.

5. 프로세싱 동안, 주어진 레시피에 대해, 툴-투-툴 (tool-to-tool) 변동 또는 웨이퍼-투-웨이퍼 (wafer-to-wafer) 변동은 보다 높은 주파수의 평균 값이다. 레시피 전개 동안 결정된 평균 주파수는 평균 전압 반사 계수를 최소화하도록 프로세싱 동안 적용된다. 이어서, 평균 주파수 외에, 해당 레시피에 대해 이전에 결정된 주파수 변동이 툴-투-툴 또는 웨이퍼-투-웨이퍼에 적용된다. 주파수 변동의 타이밍 및 지속 기간은 보다 낮은 주파수의 RF 생성기의 영점 교차 및 기간과 동기화된다. 제 2 실시 예에서, 프로세싱 동안 고속 데이터 획득 디바이스 및/또는 센서의 사용이 없다.

일 실시 예에서, 보다 높은 RF 주파수가 두 부분으로 튜닝되는 방법이 제공된다. 제 1 부분은 보다 낮은 RF 주파수의 많은 사이클들 동안 일정하게 유지 될 보다 높은 RF 주파수의 평균 값을 결정한다. 제 2 부분은 보다 낮은 RF 주파수의 사이클 내에 적용될 평균 값 근방의 고속 변동들을 결정한다.

제 3 실시 예에서, 보다 낮은 RF 주파수의 사이클 내에서 빈 각각에 대한 전력 반사 계수를 감소시키기 위한 방법이 기술된다. 보다 낮은 RF 주파수는 복수의 빈들 (bins) 로 분할된다. 제 3 실시 예에서 사용된 미리 결정된 함수 형태는 없다. 다음의 동작들은 제 3 실시 예에서 수행된다:

1. 레시피 전개 동안, 컴퓨터는 보다 낮은 RF 주파수의 기간 또는 사이클을 다수의 보다 짧은 시간 빈들로 세분화함으로써 고속 주파수 변동 동작을 실행한다. 예를 들어, 보다 낮은 RF 주파수의 기간은 16 개의 빈들로 분할된다. 빈 각각의 길이 또는 시간 기간은 보다 낮은 RF 주파수의 값에 종속된다. 보다 낮은 RF 주파수의 예는 340 ㎑ 내지 440 ㎑ 범위의 주파수이다.

2. 레시피 전개 동안, 컴퓨터는 다음을 가변시킴으로써 빈들에 대한 평균 전력 반사 계수를 최소화하도록 컴퓨터-기반 모델을 적용한다:

ａ. 커패시턴스를 결정하기 위한 가변 커패시터,

ｂ. 보다 높은 RF 주파수의 평균 주파수,

ｃ. 평균 주파수로부터의 주파수 변동, 및

ｄ. 평균 전압 반사 계수도 최소화된다는 제약을 받는다.

3. 기판이 프로세싱되는 툴 동작 동안, 주어진 레시피에 대해, 툴-투-툴 또는 웨이퍼-투-웨이퍼 변동들이 보다 높은 RF 주파수의 평균 값에 있다는 가정이 이루어진다.

4. 또한, 툴 동작 동안, 보다 높은 RF 주파수의 평균 주파수 외에, 레시피에 대해 이전에 결정된 주파수 변동이 빈으로부터 빈으로 (from bin to bin) 컴퓨터에 의해 적용된다. 주파수 변동의 타이밍 및 지속 기간은 영점 교차 및보다 낮은 RF 주파수의 기간으로 컴퓨터에 의해 동기화된다. 또한, 툴 동작 동안, 레시피 전개 동안 결정된 커패시턴스는 보다 낮은 RF 주파수의 모든 빈들에 적용된다.

일 실시 예에서, 튜닝 방법이 기술된다. 튜닝 방법은 제 1 무선 주파수 생성기 (radio frequency (RF) generator) 의 동작의 하나 이상의 사이클들의 제 1 세트에 대해, 제 2 RF 생성기와 연관된 복수의 반사 파라미터 값들에 액세스하는 단계를 포함한다. 튜닝 방법은 RF 경로의 적어도 일부의 컴퓨터-기반 모델에 복수의 반사 파라미터 값들을 적용함으로써 복수의 반사 파라미터 값들로부터 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계를 더 포함한다. RF 경로는 제 2 RF 생성기와 플라즈마 챔버의 전극 사이에 있다. 튜닝 방법은 또한 제 2 RF 생성기에 의해 생성될 RF 신호의 복수의 주파수 변조 파라미터들을 수신하는 단계를 포함한다. 튜닝 방법은 컴퓨터-기반 모델에 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 적용함으로써 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계를 더 포함한다. 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들은 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 반사 계수 파라미터를 최소화하도록 결정된다. 튜닝 방법은 제 1 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 제 2 세트 동안 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 상기 값들에 따라 상기 제 2 RF 생성기를 제어하는 단계를 포함한다.

일 실시 예에서, 튜닝 방법이 기술된다. 튜닝 방법의 일부는 레시피 전개 동안 실행되고 튜닝 방법의 또 다른 부분은 프로세싱 동안 실행된다. 레시피 전개 동안 실행되는 부분은 제 1 무선 주파수 생성기 (radio frequency (RF) generator) 의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트에 대해, 제 2 RF 생성기와 연관된 복수의 반사 파라미터 값들에 액세스하는 단계를 포함한다. 게다가, 레시피 전개 동안 실행되는 부분은 RF 경로의 적어도 일부의 컴퓨터-기반 모델에 복수의 반사 파라미터 값들을 적용함으로써 복수의 반사 파라미터 값들로부터 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계를 더 포함한다. RF 경로는 제 2 RF 생성기와 플라즈마 챔버의 전극 사이에 있다. 레시피 전개 동안 실행되는 부분은 또한 제 2 RF 생성기에 의해 생성될 RF 신호의 복수의 주파수 변조 파라미터들을 수신하는 단계를 포함한다. 레시피 전개 동안 실행되는 부분은 컴퓨터-기반 모델에 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 적용함으로써 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계를 더 포함한다. 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들은 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 하나 이상의 반사 계수 파라미터들을 최소화하도록 결정된다. 방법의 다른 부분은 또 다른 플라즈마 챔버 내에서 기판의 프로세싱 동안 실행된다. 방법의 다른 부분은 레시피 전개 동안 결정된 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들에 따라 제 3 RF 생성기를 제어하는 단계를 포함한다. 제 3 RF 생성기를 제어하는 동작은 제 4 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트 동안 수행된다.

일 실시 예에서, 튜닝 방법이 기술된다. 튜닝 방법의 일부는 레시피 전개 동안 실행되고 튜닝 방법의 또 다른 부분은 프로세싱 동안 실행된다. 레시피 전개 동안 실행되는 부분은 제 1 무선 주파수 생성기 (radio frequency (RF) generator) 의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트에 대해, 제 2 RF 생성기와 연관된 복수의 반사 파라미터 값들에 액세스하는 단계를 포함한다. 레시피 전개 동안 실행되는 부분은 제 2 RF 생성기와 플라즈마 챔버의 전극 사이의 RF 경로의 적어도 일부의 컴퓨터-기반 모델에 복수의 반사 파라미터 값들을 적용함으로써 상기 복수의 반사 파라미터 값들로부터 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계를 더 포함한다. 레시피 전개 동안 실행되는 부분은 또한 제 2 RF 생성기에 의해 생성될 RF 신호의 복수의 주파수 변조 파라미터들을 수신하는 단계로서, 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들은 상기 RF 신호의 주파수 변동들을 포함한다. 레시피 전개 동안 실행되는 부분은 컴퓨터-기반 모델에 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 적용함으로써 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계를 더 포함한다. 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들은 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 하나 이상의 반사 계수 파라미터들을 최소화하도록 결정된다. 방법의 다른 부분은 또 다른 플라즈마 챔버 내에서 기판의 프로세싱 동안 실행된다. 방법의 다른 부분은 레시피 전개 동안 결정된 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들에 따라 제 3 RF 생성기를 제어하는 단계를 포함한다. 제 3 RF 생성기를 제어하는 동작은 제 3 RF 생성기의 동작의 기준 주파수에 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 적용하는 것을 포함한다.

일 실시 예에서, 튜닝 방법이 기술된다. 튜닝 방법의 일부는 레시피 전개 동안 실행되고 튜닝 방법의 또 다른 부분은 프로세싱 동안 실행된다. 레시피 전개 동안 실행되는 부분은 제 1 무선 주파수 생성기 (radio frequency (RF) generator) 의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트에 대해, 제 2 RF 생성기와 연관된 복수의 반사 파라미터 값들에 액세스하는 단계를 포함한다. 복수의 반사 파라미터 값들 각각은 제 1 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들 각각의 빈에 대응한다. 레시피 전개 동안 실행되는 부분은 RF 경로의 적어도 일부의 컴퓨터-기반 모델에 복수의 반사 파라미터 값들을 적용함으로써 복수의 반사 파라미터 값들로부터 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계를 더 포함한다. RF 경로는 제 2 RF 생성기와 플라즈마 챔버의 전극 사이에 있다. 레시피 전개 동안 실행되는 부분은 또한 컴퓨터-기반 모델에 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 적용함으로써 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계를 포함한다. 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들은 빈들 각각에 대한 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 복수의 반사 계수 파라미터의 값들을 최소화하도록 결정된다. 방법의 다른 부분은 또 다른 플라즈마 챔버 내에서 기판의 프로세싱 동안 실행된다. 방법의 다른 부분은 레시피 전개 동안 결정된 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들에 따라 제 3 RF 생성기를 제어하는 단계를 포함한다. 제 3 주파수 생성기를 제어하는 동작은 제 4 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트 동안 수행된다.

본 명세서에 기술된 시스템들 및 방법들의 일부 장점들은 킬로헤르츠 RF 생성기의 동작의 사이클의 각각 동안 메가헤르츠 RF 생성기를 향해 반사되는 전력 및/또는 전압을 감소시키는 가변 커패시터의 값들 및 보다 높은 RF 주파수의 값들을 구하는 것을 포함한다. 부가적인 이점들은 기판의 프로세싱 동안 센서들 및 고속 데이터 획득 디바이스들의 수를 감소시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 제 2 실시 예 및 제 3 실시 예에서, 레시피 전개 후 고속 데이터 획득 디바이스들 및 센서들을 사용할 필요가 없다. 일단 보다 높은 RF 주파수의 값들 및 가변 커패시터의 값들을 갖는 레시피가 결정되면, 레시피는 기판의 프로세싱 동안 적용된다. 기판의 프로세싱 동안 복소 전압 및 전류를 다시 측정할 필요가 없다.

추가 장점들은 미리 결정된 함수 형태를 적용하는 것을 포함한다. 미리 결정된 함수 형태의 적용은 주파수 파라미터들의 결정 및 동작 파라미터들의 적용을 단순화한다. 미리 결정된 함수 형태를 따르도록 보다 높은 주파수의 RF 생성기를 제어하는 것은 쉽다.

게다가, 컴퓨터-기반 모델이 사용될 때, RF 경로 상에서 센서를 사용할 필요가 없다. 예를 들어, 센서는 RF 송신 라인 또는 임피던스 매칭 네트워크의 출력부에 커플링되지 않는다. 오히려, 복소 전압 및 전류는 메가헤르츠 RF 생성기의 출력부에 커플링된 센서에 의해 측정되고 보다 높은 주파수 및 가변 커패시터의 값들의 결정을 용이하게 하도록 컴퓨터-기반 모델을 통해 전파된다. 컴퓨터-기반 모델을 사용하는 것보다 RF 경로 상의 센서를 사용하는 것이 보다 어렵고 시간 소모적이다.

다른 양태들은 첨부된 도면들과 함께 취해진, 이하의 상세한 기술로부터 자명해질 것이다.

실시 예들은 첨부된 도면들과 함께 취해진 이하의 기술을 참조하여 이해된다.
도 1a는 X 킬로헤르츠 RF (radio frequency) 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들에 걸친 전압 반사 계수의 값들의 결정을 예시하기 위한 시스템의 실시 예의 도면이다.
도 1ba는 전압 반사 계수의 값들이 X 킬로헤르츠 RF 생성기의 동작의 사이클에 걸쳐 주기적인 시간 간격들에서 획득되는 복소 전압 및 전류에 기초하여 결정된다는 것을 예시하기 위한 표의 실시 예이다.
도 1bb는 X 킬로헤르츠 RF 생성기에 의해 생성된 RF 신호의 사이클 동안 전압 반사 계수의 값들과 시간 간격들 사이의 대응 관계를 예시하기 위한 그래프의 실시 예이다.
도 1c는 전압 반사 계수의 값들로부터 부하 임피던스 값들의 계산을 예시하기 위한 RF 경로 모델의 실시 예의 도면이다.
도 1da는 RF 경로 모델의 입력에서 평균 전력 반사 계수를 최소화하기 위해 RF 경로 모델의 출력에서 부하 임피던스 값들의 적용에 기초하여, 주파수 파라미터들 및 매칭 네트워크 파라미터들을 포함하는 동작 파라미터들의 결정을 예시하기 위한 RF 경로 모델의 실시 예의 도면이다.
도 1db는 X 킬로헤르츠 RF 생성기에 의해 생성되는 RF 신호의 복수의 사이클들을 예시하기 위한 그래프의 실시 예이다.
도 1dc는 기판의 프로세싱 동안 도 1의 X 킬로헤르츠 RF 생성기의 동작의 사이클들의 세트 동안 동작 파라미터들의 값들을 적용하기 위한 시스템의 실시 예의 도면이다.
도 2a는 RF 신호의 사이클을 예시하기 위한 그래프의 실시 예이다.
도 2b는 Y ㎒ (megahertz) RF 생성기에 의해 공급되는 RF 신호의 순방향 전압 파형을 예시하기 위한 그래프의 실시 예이다.
도 2c는 Y ㎒ RF 생성기에 의해 공급되는 RF 신호의 역 전압 파형을 예시하기 위한 그래프의 실시 예이다.
도 2d는 일 그래프에서 순방향 전압 파형 및 역방향 전압 파형을 예시하기 위한 그래프의 실시 예의 도면이다.
도 2e는 본 명세서에 기술된 방법들을 적용하기 전에 Y ㎒ RF 생성기의 출력부에서 전압 반사 계수의 값들을 예시하기 위한 Smith 차트의 실시 예이다.
도 3a는 본 명세서에 기술된 방법들을 적용한 후 Y ㎒ RF 생성기로부터 출력되는 RF 신호의 주파수와 방법을 적용하기 전에 Y ㎒ RF 생성기로부터 출력되는 RF 신호 사이의 비교를 예시하기 위한 그래프의 실시 예의 도면이다.
도 3b는 본 명세서에 기술된 방법들을 적용한 후 Y ㎒ RF 생성기의 출력부에서 전압 반사 계수의 값들을 예시하기 위한 Smith 차트의 실시 예이다.
도 4a는 도 1a에 대해 상기 기술된 방법들이 기판의 프로세싱 동안 대신 레시피 전개 동안 도 4a의 시스템에 적용 가능하다는 것을 예시하기 위한 시스템의 실시 예의 도면이다.
도 4b는 도 1ba의 표가 기판의 프로세싱 동안 프로세서에 의해 생성되는 동일한 방식으로 레시피 전개 동안 프로세서에 의해 생성되는 표의 실시 예의 도면이다.
도 4c는 레시피 전개 동안 또는 레시피 전개를 위한 전압 반사 계수의 값들로부터 부하 임피던스 값들의 생성을 예시하기 위한 RF 경로 모델의 실시 예의 도면이다.
도 4d는 레시피 전개 동안 또는 레시피 전개를 위한 동작 파라미터들의 값들의 결정을 예시하기 위한 실시 예의 도면이다.
도 4e는 레시피 전개 동안 결정되는 동작 파라미터들의 값들의 프로세싱 동안 적용을 예시하기 위한 시스템의 실시 예의 도면이다.
도 5a는 X 킬로헤르츠 RF 생성기의 동작의 사이클의 빈 (bin) 각각에 대한 레시피 전개 동안 프로세서에 의한 전압 반사 계수의 값들의 생성을 예시하기 위한 시스템의 실시 예의 도면이다.
도 5b는 X 킬로헤르츠 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 빈 각각에 대해 레시피 전개를 위해 프로세서에 의해 생성되는 표의 실시 예의 도면이다.
도 5c는 레시피 전개 동안 전압 반사 계수의 값들로부터 X 킬로헤르츠 RF 생성기의 동작의 사이클의 빈 각각에 대한 부하 임피던스 값들의 생성을 예시하기 위한 RF 경로 모델의 실시 예의 도면이다.
도 5d는 레시피 전개 동안 X 킬로헤르츠 RF 생성기의 동작의 사이클의 빈들에 대한 전력 반사 계수의 값들이 최소화되는 동작 파라미터들의 값들의 결정을 예시하기 위한 RF 경로 모델의 실시 예의 도면이다.
도 5e는 기판의 프로세싱 동안 빈 각각에 대한 동작 파라미터들의 사용을 예시하기 위한 시스템의 실시 예의 도면이다.

이하의 실시 예들은 킬로헤르츠 (㎑) RF (radio frequency) 생성기의 동작의 사이클 동안 메가헤르츠 (㎒) RF 생성기를 튜닝하기 위한 시스템들 및 방법들을 기술한다. 본 실시 예들은 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부가 없이 실시될 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 동작들은 본 실시 예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다.

도 1a는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 하나 이상의 사이클들에 걸쳐 전압 반사 계수의 값들의 결정을 예시하기 위한, 플라즈마 툴과 같은 시스템 (100) 의 실시 예의 도면이다. 시스템 (100) 은 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112), Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114), 컴퓨터 (118), 및 플라즈마 챔버 (108) 를 포함한다. 시스템 (100) 은 또한 임피던스 매칭 네트워크 (110), 센서 (120), 및 고속 데이터 획득 디바이스 (121) 를 포함한다. 센서 (120) 의 예는 전압 센서이고 고속 데이터 획득 디바이스의 예는 디지털 저장 오실로스코프 (digital storage oscilloscope) 이다. 고속 데이터 획득 디바이스의 또 다른 예는 고속 데이터 획득 회로 기판이다. 센서 (120) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (121) 는 함께 순방향 전압 및 역방향 전압을 측정한다. 예시를 위해, 센서 (120) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (121) 는 순방향 전압 진폭, 역방향 전압 진폭, 및 순방향 전압 진폭과 역방향 전압 진폭 사이의 위상을 측정한다. 용어 역방향 전압 및 반사 전압은 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다는 것을 주의해야 한다.

본 명세서에 기술된 바와 같이, X 킬로헤르츠 RF 생성기의 예는 400 ㎑ RF 생성기 또는 킬로헤르츠 주파수들로 동작하는 또 다른 RF 생성기를 포함한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, Y 메가헤르츠 RF 생성기의 예는 2 ㎒ RF 생성기 또는 13.56 ㎒ RF 생성기 또는 27 ㎒ RF 생성기 또는 60 ㎒ RF 생성기를 포함한다. 본 명세서에 기술된 컴퓨터의 예들은 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰, 및 태블릿을 포함한다.

컴퓨터 (118) 는 프로세서 (126) 및 메모리 디바이스 (128) 를 포함한다. 프로세서 (126) 는 메모리 디바이스 (128) 에 커플링되고 또한 RF 전력 공급부들 (122 및 124) 에 커플링된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 프로세서 대신, CPU (central processing unit), 제어기, ASIC (application specific integrated circuit), 또는 PLD (programmable logic device) 가 사용되고, 이들 용어들은 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다. 메모리 디바이스의 예들은 ROM (read-only memory), RAM (random access memory), 하드 디스크, 휘발성 메모리, 비 휘발성 메모리, 저장 디스크들의 리던던트 어레이, 플래시 메모리, 등을 포함한다. 프로세서 (126) 는 직렬 전송 케이블, 병렬 전송 케이블, 또는 USB (universal serial bus) 케이블과 같은 케이블을 통해 센서 (120) 에 커플링되는 고속 데이터 획득 디바이스 (121) 에 커플링된다.

본 명세서에 기술된 고속 데이터 획득 디바이스의 예는 RF 생성기의 출력 단자에서 출력되는 RF 신호의 전압 또는 전력의 오실레이션들 또는 오실레이션들의 주파수들에 관한 데이터를 획득하기 위한 디바이스이다. 센서 (120) 는 지향성 커플러를 통해 X 메가헤르츠 RF 생성기 (112) 의 출력부 O1에 커플링된다. Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 는 센서 (131), 예컨대 복소 전압 및 전류 프로브 또는 복소 전압 센서를 포함한다. 센서 (131) 는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 출력 단자 O2에 커플링된다. 센서 (131) 는 또한 케이블을 통해 프로세서 (126) 에 커플링되는 고속 데이터 획득 디바이스 (123) 에 커플링된다. 케이블의 예들은 상기 제공되었다.

임피던스 매칭 네트워크 (110) 는 서로 커플링된 하나 이상의 회로 컴포넌트들, 예를 들어, 하나 이상의 인덕터들, 또는 하나 이상의 커패시터들, 또는 하나 이상의 레지스터들, 또는 이들의 둘 이상의 조합 등을 포함한다. 예를 들어, 임피던스 매칭 네트워크 (110) 는 2 개의 브랜치들을 포함한다. 2 개의 브랜치들 각각은 직렬 또는 병렬 방식으로 서로 커플링되는 복수의 회로 컴포넌트들을 포함한다. 2 개의 브랜치들 중 하나는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 에 커플링되고 그리고 2 개의 브랜치들 중 또 다른 하나는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 에 커플링되고 브랜치들은 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부에 커플링된다. 용어들 임피던스 매칭 네트워크, 매칭부, 임피던스 매칭 회로, 매칭 회로, 및 매칭 네트워크는 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다는 것을 주의해야 한다.

플라즈마 챔버 (108) 의 예는 상부 전극 (106) 및 플라즈마 여기 전극 (104) 의 하단 전극이 서로 용량성으로 커플링되는 방식으로 배치되는 CCP (capacitively coupled plasma) 챔버이다. 예를 들어, 상부 전극 (106) 은 상부 전극 (106) 과 플라즈마 여기 전극 (104) 사이에 갭을 형성하도록 플라즈마 여기 전극 (104) 위에 배치된다. 상부 전극 (106) 은 접지 전위에 커플링된다. RF 전력은 갭을 통해 상부 전극 (106) 과 플라즈마 여기 전극 (104) 사이에 용량성으로 커플링된다. 하부 전극 및 상부 전극 (106) 각각은 금속, 예를 들어, 양극 산화된 알루미늄, 알루미늄의 합금, 등으로 이루어진다.

X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 출력 단자 O1은 RF 케이블 RFC1을 통해 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 입력 단자 I1에 커플링되고 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 출력 단자 O2는 또 다른 RF 케이블 RFC2를 통해 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 다른 입력 단자 I2에 커플링된다. 또한, 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부는 RF 송신 라인 RFT1을 통해 플라즈마 여기 전극 (104) 의 하단 전극에 커플링된다.

X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 는 RF 오실레이터인 RF 전력 공급부 (122) 를 포함한다. 유사하게 Y 킬로헤르츠 RF 생성기 (114) 는 또한 RF 오실레이터인 RF 전력 공급부 (124) 를 포함한다. RF 오실레이터 (122) 는 출력 단자 O1에 커플링되고 RF 오실레이터 (124) 는 출력 단자 O2에 커플링된다. RF 케이블 RFC2, 입력부 I2와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부 사이에 커플링된 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 브랜치, RF 송신 라인 RFT1, 및 플라즈마 여기 전극 (104) 의 조합은 본 명세서에서 RF 경로 (102) 로 지칭된다. 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 또 다른 브랜치는 입력부 I1과 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부 사이에 커플링된다.

반도체 웨이퍼와 같은 기판 S는 프로세싱될 플라즈마 여기 전극 (104) 의 상단 표면 상에 배치되고, 이는 기판 S의 층을 에칭하는 것, 또는 기판 S 상의 재료의 증착, 또는 기판 S의 스퍼터링, 또는 기판 S의 세정, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 기판 S의 프로세싱 동안, 프로세서 (126) 는 하나 이상의 전력 값들 및 하나 이상의 주파수 값들을 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 RF 전력 공급부 (122) 로 제공하고 하나 이상의 전력 값들 및 하나 이상의 주파수 값들을 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 RF 전력 공급부 (124) 로 제공한다.

전력 값들 및 주파수 값들을 수신하면, RF 전력 공급부 (122) 는 전력 값들 및 주파수 값들을 갖는 RF 신호 (130) 를 생성하고, RF 신호 (130) 를 출력부 O1 및 RF 케이블 RFC1을 통해 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 입력부 I1로 공급한다. 유사하게, 전력 값들 및 주파수 값들을 수신하면, RF 전력 공급부 (124) 는 전력 값들 및 주파수 값들을 갖는 RF 신호 (132) 를 생성하고, RF 신호 (132) 를 출력부 O2 및 RF 케이블 RFC2를 통해 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 입력부 I2로 공급한다.

임피던스 매칭 네트워크 (110) 는 RF 신호들 (130 및 132) 을 수신하고 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부에 커플링된 부하의 임피던스와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 입력부들 (I1 및 I2) 에 커플링된 소스의 임피던스를 매칭시키고, 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부에서 수정된 RF 신호 (134) 를 출력하도록 RF 신호들 (130 및 132) 을 결합한다. 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부에 커플링된 부하의 예는 플라즈마 챔버 (108) 및 RF 송신 라인 RFT1을 포함한다. 입력부들 (I11 및 I21) 에 커플링된 소스의 예는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112), Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114), 및 RF 케이블들 (RFC1 및 RFC2) 을 포함한다. 수정된 RF 신호 (134) 는 플라즈마 챔버 (108) 의 상부 전극 (106) 과 플라즈마 여기 전극 (104) 사이에 형성된 갭에서 플라즈마를 스트라이킹하거나 (strike) 유지하도록 RF 송신 라인 RFT1을 통해 플라즈마 여기 전극 (104) 의 하부 전극에 공급된다. 플라즈마 챔버 (108) 의 플라즈마는 기판 S를 프로세싱하는 RF 전력을 갖는다.

기판 S의 프로세싱 동안, 센서 (120) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (121) 는 전압 파형 또는 전력 파형과 같은 파형을 출력하도록 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 로부터 출력되는 RF 신호 (130) 의 전압 또는 전력을 측정한다. 센서 (120) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (121) 에 의해 측정되는 파형은 RF 신호 (130) 의 위상 φ를 갖는다. RF 신호 (130) 의 위상 φ는 RF 신호 (130) 의 파형이 0 값의 전압 또는 전력과 교차하는 교차점들 또는 시간들을 제공한다. RF 신호 (130) 의 파형은 사인파 또는 실질적으로 사인파이고 주기적인 시간 인터벌에서 전압 또는 전력의 0 값과 교차한다.

프로세서 (126) 는 RF 신호 (130) 의 파형의 위상 φ를 결정하도록 케이블을 통해 센서 (120) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (121) 에 의해 측정되는 파형의 값들을 수신한다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 RF 신호 (130) 의 파형이 양의 교차점들 (positive crossings) 에서 0이 되는 시간들을 결정하고 시간들은 위상 φ를 규정한다 (define). 양의 교차점들에서, RF 신호 (130) 의 파형은 음의 값으로부터 양의 값으로 전이한다 (transition).

또한, 기판 S의 프로세싱 동안, 센서 (131) 및 고속 데이터 획득 디바이스는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 출력부 O2에서 순방향 전압 진폭, 역방향 전압 진폭, 및 순방향 전압 진폭과 역방향 전압 진폭 사이의 위상을 측정하고, 케이블을 통해 프로세서 (126) 에 진폭들 및 위상을 제공한다. 프로세서 (126) 는 순방향 전압 진폭, 역방향 전압 진폭, 및 위상에 기초하여, RF 신호 (130) 의 일 사이클, 예컨대 일 시간 기간에 걸친 전압 반사 계수의 복수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 을 결정하고, 여기서 n은 2보다 큰 정수이다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 를 향하여 출력부 O2에서 반사되는 전압 대 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 로부터 출력부 O2에서 공급되는 전압의 비로서 전압 반사 계수의 값들을 결정한다. 반사된 전압은 진폭 및 위상을 갖는 복소수이고 공급된 전압은 또한 진폭 및 위상을 갖는 복소수이다. 용어 공급된 전압 및 순방향 전압은 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다. Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 를 향해 반사되는 전압은 RF 경로 (102) 를 통해 플라즈마 챔버 (108) 로부터 반사된다. 반사되는 전압 및 출력부 O2에 공급되는 전압은 순방향 전압 진폭, 역방향 전압 진폭, 및 센서 (131) 에 의해 측정된 진폭들과 고속 데이터 획득 디바이스 (123) 사이의 위상으로부터 프로세서 (126) 에 의해 식별된다. 프로세서 (126) 는 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 을 메모리 디바이스 (128) 에 저장하고, 메모리 디바이스 (128) 로부터 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 을 획득하거나 판독하는 것과 같이 액세스한다. 전압 반사 계수는 반사 파라미터 또는 반사 계수 파라미터의 예이다. 반사 파라미터의 또 다른 예는 복소 전압 및 전류 또는 복소 값을 갖는 또 다른 파라미터이다.

일 실시 예에서, 프로세서 (126) 는 RF 생성기의 디지털 신호 프로세서 및 RF 생성기의 하나 이상의 전력 제어기들 및 RF 생성기의 하나 이상의 주파수 튜너들을 통해 RF 생성기의 RF 전력 공급부에 커플링된다. 디지털 신호 프로세서는 프로세서 (126) 및 하나 이상의 전력 제어기들 및 하나 이상의 주파수 튜너들에 커플링된다. 전력 제어기들은 상이한 상태들, 예컨대 고 논리 상태 및 저 논리 상태 동안 RF 생성기의 RF 전력 공급부로부터 출력되는 전력 값들을 제어하고, 주파수 튜너들은 상이한 상태들 동안 RF 생성기의 전력 공급부로부터 출력되는 주파수 값들을 제어하는 제어기들이다.

일 실시 예에서, 센서 (120) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (121) 는 출력부 O1에서 RF 신호 (130) 의 전압을 측정한다. 측정된 전압은 전압 센서를 프로세서 (126) 에 커플링하는 케이블을 통해 전압 센서로부터 프로세서 (126) 로 제공된다. 프로세서 (126) 는 RF 신호 (130) 의 전압의 위상 φ를 결정하기 위해 양의 교차점에 교차하는 동안 측정된 전압이 0인 시간들을 결정한다.

일 실시 예에서, 센서 (120) 는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작 또는 RF 신호 (130) 의 미리 결정된 수의 초기 사이클들 동안 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 출력부 O1에 커플링된다. 미리 결정된 수의 초기 사이클들 후에, 센서 (120) 는 출력부 O1로부터 연결 해제된다 (disconnect). 프로세서 (126) 는 RF 신호 (130) 의 위상이 센서 (120) 로부터 수신된 RF 신호 (130) 의 전압의 측정된 값들로 결정된 것과 동일하게 계속될 것이라고 결정한다.

일 실시 예에서, 센서 (131) 는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 외부에 위치되고 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 출력부 O2에 커플링된다. 일 실시 예에서, 센서 (120) 는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 내에 위치된다.

일 실시 예에서, 수정된 RF 신호 (134) 를 플라즈마 여기 전극 (104) 의 하부 전극에 인가하고 상부 전극 (106) 을 접지 전위에 커플링하는 대신, 수정된 RF 신호 (134) 가 상부 전극 (106) 에 인가되고 플라즈마 여기 전극 (104) 의 하부 전극은 접지 전위에 커플링된다된다는 것을 주의해야 한다.

일 실시 예에서, 상부 전극 (106) 을 접지 전위에 커플링하는 대신, 상부 전극은 임피던스 매칭 네트워크를 통해 하나 이상의 RF 생성기에 커플링된다.

일 실시 예에서, 센서 (120) 대신, 복소 전압 및 전류를 측정하는 VI 프로브 (voltage and current probe) 가 사용된다. 복소 전압 및 전류는 전류 진폭, 전압 진폭, 및 전류 진폭과 전압 진폭 사이의 위상을 포함한다.

일 실시 예에서, RF 생성기의 동작의 사이클이 RF 신호의 사이클을 생성하도록 발생한다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 RF 생성기의 동작의 일 사이클 동안, RF 신호의 일 기간이 RF 생성기에 의해 생성된다.

일 실시 예에서, 센서 (131) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (123) 는 전압 진폭, 전류 진폭, 및 전압 진폭과 전류 진폭 사이의 위상을 포함하는 복소 전압 및 전류를 측정한다. 센서 (131) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (123) 는 케이블을 통해 프로세서 (126) 에 진폭들 및 위상을 제공한다. 프로세서 (126) 는 전압 진폭, 전류 진폭, 및 위상에 기초하여 RF 신호 (130) 의 일 사이클에 걸친 전압 반사 계수의 복수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 을 결정한다.

일 실시 예에서, 센서들 (120 및 131) 모두는 동일한 고속 데이터 획득 디바이스 (121 또는 123) 에 커플링된다.

일 실시 예에서, 용어 값들 (values) 및 양들 (amounts) 은 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다. 예를 들어, 용어들 주파수 변조 파라미터들의 값들 및 주파수 변조 파라미터들의 양들은 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다. 예시를 위해, 양은 주파수 변조 파라미터의 양 (quantity) 을 나타내고 값은 주파수 변조 파라미터의 또 다른 양을 나타낸다.

도 1ba는 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 이 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) (도 1) 의 동작의 사이클 동안 매 0.1 마이크로 초 (㎲) 또는 매 0.2 ㎲와 같은 주기적인 시간 간격들에서 획득되는 복소 전압 및 전류에 기초하여 결정된다는 것을 예시하기 위한 표 130의 실시 예이다. 예를 들어, 값 Γ11은 RF 신호 (130) (도 1) 의 사이클 동안 양의 교차 후 0.1 ㎲에서 측정되는 복소 전압 및 전류로부터 프로세서 (126) (도 1) 에 의해 계산되고 값 Γ12는 RF 신호 (130) 의 사이클 동안 양의 교차 후 0.2 ㎲에서 측정되는 복소 전압 및 전류로부터 프로세서 (126) (도 1) 에 의해 계산된다. 유사하게, 값 Γn1은 RF 신호 (130) 의 사이클의 양의 교차 후 0.n 마이크로 초에서 측정된 복소 전압 및 전류에 대응한다.

일 실시 예에서, 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 각각은 RF 신호 (130) 의 복수의 사이클들의 세트에 걸쳐 프로세서 (126) 에 의해 계산된 평균이다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 이 계산되는 동일한 방식으로 출력부 O2에서 측정된 복소 전압 및 전류로부터 전압 반사 계수의 복수의 값들 (Γ11A, Γ21A 내지 Γn1A) 을 계산한다. 값 Γ11A는 RF 신호 (130) 의 제 1 사이클이 시작되는 시간으로부터 0.1 ㎲에서 측정되는 복소 전압 및 전류로부터 계산되고, 값 Γ21A는 RF 신호 (130) 의 제 2 사이클이 시작되는 시간으로부터 0.1 ㎲에서 측정되는 복소 전압 및 전류로부터 계산되고, 값 Γn1A가 계산될 때까지 계속된다. RF 신호 (130) 의 제 2 사이클은 RF 신호 (130) 의 제 1 사이클에 연속적이다. 프로세서 (126) 는 값들 (Γ11A, Γ21A 내지 Γn1A) 의 평균으로서 값 Γ11을 계산한다. 유사하게, 값 Γn1은 전압 반사 계수의 복수의 값들의 평균이고 전압 반사 계수의 값들은 RF 신호 (130) 의 대응하는 사이클 각각이 시작되는 시간으로부터 0.n ㎲에서 측정된 복소 전압 및 전류로부터 계산된다.

일 실시 예에서, 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 을 계산하는 대신, RF 신호 (130) 의 일 사이클에 걸친 복소 전압 및 전류의 측정된 값들이 프로세서 (126) 에 의해 사용된다.

도 1bb는 RF 신호 (130) (도 1) 의 사이클 1 동안 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 과 시간 간격들 사이의 대응 관계를 예시하기 위한 그래프 (140) 의 실시 예이다. 그래프 (140) 는 시간 t 대 RF 신호 (130) 의 전압 파형 (142) 을 플롯팅한다. 전압 파형 (142) 은 사인형 또는 실질적으로 사인형이고 사이클 1 및 사이클 2와 같은 복수의 사이클에 걸쳐 오실레이팅한다. 사이클 2는 사이클 1에 연속적이다. 예를 들어, 사이클 1과 사이클 2 사이에 RF 신호 (130) 의 다른 사이클들이 없다.

값 Γ11은 0 ㎲와 0.1 ㎲ 사이의 시간 간격에 대응한다. 0.1 ㎲의 시간에, 전압 파형 (142) 은 양의 교차를 갖는다. 유사하게, 값 Γ21은 0.1 내지 0.2 ㎲ 사이의 시간 간격에 대응하고, 값 Γn1이 0.(n-1) ㎲ 및 0.n ㎲ 사이의 시간 간격에 대응할 때까지 계속된다.

도 1c는 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 로부터 부하 임피던스 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 의 계산을 예시하기 위한 RF 경로 모델 (150) 의 실시 예의 도면이다. RF 경로 모델 (150) 은 RF 경로 (102) 의 적어도 일부로부터 프로세서 (126) 에 의해 생성되거나 실행되거나 모두 생성되고 실행되는 컴퓨터-기반 모델이다. 예를 들어, RF 경로 모델 (150) 은 RF 경로 (102) 또는 RF 경로 (102) 의 일부의 회로 컴포넌트들과 동일한 방식으로 연결되는 복수의 회로 엘리먼트들을 포함한다. 회로 엘리먼트의 예들은 커패시터, 인덕터 및 레지스터를 포함한다. RF 경로 모델 (102) 의 임의의 2 개의 인접한 회로 엘리먼트들은 RF 경로 (102) 의 부분의 대응하는 2 개의 인접한 회로 컴포넌트들이 서로 커플링되는 동일한 방식으로 연결을 통해 서로 커플링된다. 예시를 위해, RF 경로 (102) 의 2 개의 커패시터들이 서로 직렬로 커플링될 때, RF 경로 모델 (150) 의 2 개의 커패시터들은 또한 서로 직렬로 커플링된다. RF 경로 모델 (150) 의 2 개의 커패시터들 각각은 RF 경로 (102) 의 2 개의 커패시터들 중 대응하는 커패시터의 커패시턴스와 동일한 커패시턴스를 갖거나 RF 경로 모델 (150) 의 2 개의 커패시터들은 RF 경로 (102) 의 2 개의 커패시터들의 총 커패시턴스 또는 결합된 커패시턴스와 동일한 총 커패시턴스 또는 결합된 커패시턴스를 갖는다. 또 다른 예시로서, RF 경로 (102) 의 2 개의 커패시터들이 서로 병렬로 커플링될 때, RF 경로 모델 (150) 의 2 개의 커패시터들은 또한 서로 병렬로 커플링되고 RF 경로 모델 (150) 의 2 개의 커패시터들은 RF 경로 (102) 의 2 개의 커패시터들의 총 커패시턴스 또는 결합된 커패시턴스와 동일한 커패시턴스 또는 결합된 커패시턴스를 갖는다.

또 다른 예시로서, RF 경로 모델 (150) 은 RF 경로 (102) 또는 RF 경로 (102) 의 부분의 회로 컴포넌트들의 결합된 임피던스와 동일한 임피던스 또는 실질적으로 동일한 임피던스를 갖는다. RF 경로 모델 (150) 의 임피던스가 결합된 임피던스로부터 미리 결정된 범위 내에 있을 때 RF 경로 모델 (150) 은 RF 경로 (102) 의 일부의 회로 컴포넌트들의 결합된 임피던스와 실질적으로 동일한 임피던스를 갖는다. 미리 결정된 범위는 메모리 디바이스 (128) 에 저장되고 프로세서 (126) 에 의해 액세스된다. 예로서, RF 경로 모델 (150) 은 프로세서 (126) 에 의해 입력 디바이스를 통해 수신되고 프로세서 (126) 에 의해 실행된다. RF 경로 모델 (150) 은 입력 디바이스 (150) 를 동작시키는 사용자에 의해 생성된다. RF 경로 모델 (150) 은 프로세서 (126) 에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램을 사용함으로써 사용자에 의해 생성된다. 또 다른 예로서, RF 경로 모델 (150) 은 프로세서 (126) 에 의해 생성되고 프로세서 (126) 에 의해 실행된다. 또 다른 예로서, RF 경로 모델 (150) 은 다수의 모듈들을 포함하고 모듈 각각은 하나 이상의 레지스터들, 또는 하나 이상의 커패시터들, 또는 하나 이상의 인덕터들, 또는 이들의 조합을 포함한다. 예시로서, 모듈 각각은 레지스턴스 (resistance) 및 리액턴스 (reactance) 를 포함하는 방정식으로 표현된다.

RF 경로 (102) 의 부분의 예들은 RF 케이블 RFC2 (도 1), 또는 임피던스 매칭 네트워크 (110) (도 1) 의 입력부 I2 (도 1) 와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부 사이에 커플링되는 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 브랜치, 또는 RF 송신 라인 RFT1 (도 1), 또는 플라즈마 여기 전극 (104) (도 1) 을 포함한다. RF 경로 (102) 의 부분의 부가적인 예들은 RF 케이블 RFC2와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 입력부 I2와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부 사이에 커플링된 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 브랜치의 조합, 또는 RF 케이블 RFC2, 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 브랜치 및 RF 송신 라인 RFT1의 조합, 또는 RF 케이블 RFC2, 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 브랜치, RF 송신 라인 RFT1 및 플라즈마 여기 전극 (104) 의 조합을 포함한다.

프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 출력부 Out에서 부하 임피던스 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 을 생성하도록 RF 경로 모델 (150) 의 입력부 In에 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 을 제공한다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 출력 Out에서 부하 임피던스 값 ZL11을 생성하도록 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들을 통해 입력부 In로부터 값 Γ11을 순방향으로 전파한다. 순방향 전파 전 및 전파 동안, RF 경로 모델 (150) 은 커패시턴스 Cknown1 및 RF RFknown을 갖도록 초기화된다. 커패시턴스 Cknown1은 기판 S (도 1a) 의 프로세싱 동안 입력부 I2와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부 사이의 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 브랜치의 커패시터의 커패시턴스이고 RF RFknown는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) (도 1a) 의 동작 주파수이다. 예시를 위해, RF RFknown는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 동작 주파수이다. Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 는 예로서 57 ㎒와 63 ㎒ 사이에서 동작한다. 더 예시하기 위해, RF RFknown는 시간 간격, 예컨대 0과 0.1 ㎲ 사이의 시간 간격, 0.1 ㎲과 0.2 ㎲ 사이의 시간 간격, 등 각각에 대해 상이하다. 값들 (Cknown1 및 RFknown) 은 입력/출력 인터페이스, 예를 들어, 직렬 인터페이스, 병렬 인터페이스, 범용 직렬 버스 (USB) 인터페이스 등을 통해 프로세서 (126) 에 연결되는 입력 디바이스를 통해 사용자에 의해 프로세서 (134) 로의 입력으로서 제공된다. 입력 장치의 예들은 마우스, 키보드, 스타일러스, 키패드, 버튼, 및 터치 스크린을 포함한다.

예를 계속하면, 프로세서 (126) 는 값들 Γ11, Γ21 내지 Γn1로부터 RF 경로 모델 (150) 의 입력부 In에서 임피던스 값들 (Z11, Z21 내지 Zn1) 을 결정한다. 예시를 위해, 프로세서 (126) 는 임피던스 값들 Z11을 식별하기 위해 임피던스 값 Z11과 값 Γ11 사이의 대응 관계, 예컨대 맵핑 또는 일대일 관계를 메모리 디바이스 (128) 로부터 액세스한다. 유사한 방식으로, RF 경로 모델 (150) 의 입력부 In에서 임피던스 값들 (Z21 내지 Zn1) 은 값들 (Γ21 내지 Γn1) 로부터 프로세서 (126) 에 의해 결정된다.

예를 더 계속하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 출력부 Out에서 값 ZL11을 계산하도록 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들을 통해 임피던스 값 Z11을 전파한다. 예시를 위해, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 출력부 Out에서 부하 임피던스 값 ZL11을 계산하기 위해 값 Z11과 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들의 임피던스 값들의 방향성 합을 계산한다. 회로 엘리먼트들의 임피던스 값들은 메모리 디바이스 (128) 에 저장된다. 유사한 방식으로, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부 In에서의 임피던스 값들 (Z21 내지 Zn1) 로부터 RF 경로 모델 (150) 의 출력부 Out에서 부하 임피던스 값들 (ZL21 내지 ZLn1) 을 결정한다.

일 실시 예에서, RF 경로 모델 (150) 의 입력부 In에서 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 을 수신하는 대신, 복소 전압 및 전류의 값들은 RF 경로 모델 (150) 에 의해 입력부 In에서 수신되고 센서 (131) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (123) (도 1a) 는 Y ㎒ RF 생성기 (114) (도 1a) 의 출력부에 커플링된다. 이 실시 예에서, 프로세서 (126) 는 복소 전압 및 전류의 값들로부터 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 을 계산할 필요가 없다. 부하 임피던스의 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 은 센서 (131) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (123) 에 의해 측정되는 복소 전압 및 전류의 값들을 RF 경로 모델 (150) 을 통해 전파함으로써 프로세서 (126) 에 의해 계산된다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 메모리 디바이스 (128) 로부터 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들 각각과 연관된 복소 전압 및 전류의 값들 또는 임피던스 값들에 액세스하고, RF 경로 모델 (150) 의 출력부 Out에서 부하 임피던스의 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 을 계산하기 위해 입력부 In에서 복소 전압 및 전류 값들 각각과 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들과 연관된 임피던스 또는 복소 전압 및 전류의 값들의 방향성 합을 계산한다.

도 1da는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 평균 전력 반사 계수 Γ1avmin²를 최소화하기 위해 RF 경로 모델 (150) 의 출력부에서 부하 임피던스의 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 의 적용에 기초하여, 주파수 파라미터들 또는 주파수 파라미터들 및 매칭 네트워크 파라미터들을 포함하는 동작 파라미터들의 결정을 예시하기 위한 RF 경로 모델 (150) 의 실시 예의 도면이다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 Y ㎒ RF 생성기 (114) (도 1a) 로부터 출력될 RF 신호 (132) 의 주기적인 파형의 타입을 나타내는 입력 디바이스를 통해 입력이 제공된다. 예시를 위해, 프로세서 (126) 에는 입력 디바이스를 통해 입력이 제공되고 입력은 이하에 기술된 동작 파라미터들의 초기 값들을 포함한다. 입력은 입력 디바이스를 동작시키는 사용자에 의해 제공된다. 또 다른 예시로서, 동작 파라미터들은 입력으로서 사용자에 의해 제공되고 프로세서 (126) 는 동작 파라미터들의 값들을 초기화한다. 주기적인 파형의 타입 또는 동작 파라미터들은 RF 신호 (132) 의 엔벨로프의 형상을 규정한다. 예를 들어, 주기적인 파형의 타입 또는 동작 파라미터들은 RF 신호 (132) 의 피크-투-피크 진폭의 형상을 제공한다. 주기적인 파형의 타입 또는 주기적인 파형의 형상의 예들은 사인 파형, 사다리꼴 파형, 톱니형 파형, 직사각형 파형 및 구형 파형을 포함한다. 이 예에서, 사인형, 사다리꼴, 직사각형, 톱니형, 및 사각형 형상은 RF 신호 (132) 의 엔벨로프의 형상들이다. 때때로, 용어 주기적인 파형 및 주기적인 함수는 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다. 전력 반사 계수는 반사 파라미터 또는 반사 계수 파라미터의 또 다른 예이다.

예를 계속하면, RF 경로 모델 (150) 의 출력부에서 부하 임피던스의 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 은 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 부하 임피던스의 복수의 값들 (ZL1a 내지 ZLna) 을 결정하도록 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들을 통해 역 전파된다. 프로세서 (126) 는 값 ZL1a를 결정하기 위해 값 ZL11과 RF 경로 모델의 회로 엘리먼트들의 임피던스 값들의 방향성 합을 계산하고 그리고 값 ZL2a를 결정하기 위해 값 ZL21과 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들의 임피던스 값들의 방향성 합을 계산한다. 유사한 방식으로, 값 ZLna는 값 ZLn1로부터 프로세서 (126) 에 의해 결정된다.

예를 계속하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 부하 임피던스의 값들 (ZL1a 내지 ZLna) 로부터 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값들 (Γ1a² 내지 Γna²) 를 결정한다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 전압 반사 계수의 값들 (Γ1a 내지 Γna) 을 식별하거나 결정하기 위해 전압 반사 계수의 값들 (Γ1a 내지 Γna) 와 부하 임피던스의 값들 (ZL1a 내지 ZLna) 사이의 대응 관계, 예컨대 맵핑 또는 연결에 액세스한다. 예시를 위해, 메모리 디바이스 (128) 는 값 Γ1a와 값 ZL1a 사이의 대응 관계를 저장하고 값 Γna와 값 ZLna 사이의 또 다른 대응 관계를 저장한다.

예를 더 계속하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전압 반사 계수의 값들 (Γ1a 내지 Γna) 각각의 제곱들을 계산하여 RF 경로 모델 (150) 의 입력부 In에서 전력 반사 계수의 값들 (Γ1a² 내지 Γna²) 을 결정한다. 프로세서 (126) 는 제 1 평균 값 ΓAavmin²를 생성하도록 전력 반사 계수의 값들 (Γ1a² 내지 Γna²) 의 평균을 더 계산한다. 프로세서 (126) 는 제 1 평균 값 ΓAavmin²가 계산되는 동작 파라미터들의 y㎒avfreqA, y㎒freqvariationA, thighA, tlowA, φrelativeA, 및 CA와 같은 값들을 결정하고, y㎒avfreqA는 Y ㎒ RF 생성기 (114) 가 동작하는 평균 동작 주파수이고, y㎒freqvariationA는 평균 주파수의 변동이고, thighA는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 전력 레벨 또는 전압 레벨이 하이 레벨로 유지되는 고 드웰 (dwell) 시간이고, tlowA는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 전력 레벨 또는 전압 레벨이 로우 레벨로 유지되는 저 드웰 시간이고, φrelativeA는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 에 의해 출력된 RF 신호 (130) (도 1a) 의 위상에 대한 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 에 의해 출력될 RF 신호 (132) (도 1a) 의 상대적인 위상이고, CA는 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 입력 I2와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력 사이에 커플링되는 임피던스 매칭 네트워크 (110) (도 1a) 의 브랜치에 인가될 총 커패시턴스이다. 로우 레벨은 하이 레벨에 대응하는 전압 또는 전력 레벨보다 낮은 전압 또는 전력 레벨이다. 하이 레벨은 본 명세서에서 때때로 하이 상태로 지칭되고 로우 레벨은 본 명세서에서 때때로 로우 상태로 지칭된다. 또한, 로우 레벨은 RF 신호의 복수의 값들의 하단 엔벨로프 또는 하단 경계이고, 하이 레벨은 RF 신호의 복수의 값들의 상단 엔벨로프 또는 상단 경계이다. RF 신호는 로우 레벨과 하이 레벨 사이에서 오실레이팅한다.

동작 파라미터들의 y㎒avfreqA, y㎒freqvariationA, thighA, tlowA, φrelativeA, 및 CA와 같은 값들의 결정을 예시하기 위해, 프로세서 (126) 는 동작 파라미터들의 값들을 RF 경로 모델 (150) 에 제공한다. 값들을 RF 경로 모델 (150) 에 제공함으로써, 프로세서 (126) 는 값들을 RF 경로 모델 (150) 에 이용 가능하게 한다. 일단 RF 경로 모델 (150) 이 값들에 의해 특성화될 프로세서 (126) 로부터 동작 파라미터들의 값들을 수신하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전압 반사 계수의 값들 (Γ1a 내지 Γna) 을 결정하도록 RF 경로 모델 (150) 의 출력부에서 부하 임피던스의 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 을 역 전파한다. 프로세서 (126) 는 메모리 디바이스 (128) 로부터 동작 파라미터들의 값들을 액세스하고 전압 반사 계수의 값들 (Γ1a 내지 Γna) 이 결정되는 RF 경로 모델 (150) 에 값들을 가용하게 하고, 예를 들어, 값들을 제공한다.

예를 계속하면, RF 경로 모델 (150) 의 출력부에서 부하 임피던스의 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 은 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 부하 임피던스의 복수의 값들 (ZL1x 내지 ZLnx) 을 결정하도록 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들을 통해 역 전파된다. 프로세서 (126) 는 값 ZL1x를 결정하기 위해 값 ZL11과 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들의 임피던스 값들의 방향성 합을 계산하고 그리고 값 ZL2x를 결정하기 위해 값 ZL21과 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들의 임피던스 값들의 방향성 합을 계산한다. 유사한 방식으로, 값 ZLnx는 값 ZLn1로부터 프로세서 (126) 에 의해 결정된다.

예를 계속하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 부하 임피던스의 값들 (ZL1x 내지 ZLnx) 로부터 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값들 (Γ11² 내지 Γn2²) 을 계산한다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 전압 반사 계수의 값들 (Γ11 내지 Γn1) 을 식별하거나 결정하기 위해 전압 반사 계수의 값들 (Γ11 내지 Γn1) 과 부하 임피던스의 값들 (ZL1x 내지 ZLnx) 사이의 대응 관계, 예컨대 맵핑 또는 연결에 액세스한다. 예시를 위해, 메모리 디바이스 (128) 는 값 Γ11과 값 ZL1x 사이의 대응 관계를 저장하고 값 Γn1과 값 ZLnx 사이의 또 다른 대응 관계를 저장한다.

예를 더 계속하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전압 반사 계수의 값들 (Γ11 내지 Γn1) 각각의 제곱들을 계산하여 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값들 (Γ11² 내지 Γn1²) 을 결정한다. 프로세서 (126) 는 제 2 평균 값 Γ1avmin²를 생성하도록 전력 반사 계수의 값들 (Γ11² 내지 Γn1²) 의 평균을 더 계산한다.

프로세서 (126) 는 제 1 평균 값 Γ1avmin²가 계산되는 동작 파라미터들의 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1와 같은 값들을 결정하고, y㎒avfreq1는 Y ㎒ RF 생성기 (114) 가 동작하는 평균 동작 주파수이고, y㎒freqvariation1는 평균 주파수의 변동이고, thigh1는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 전력 레벨 또는 전압 레벨이 하이 레벨로 유지되는 고 드웰 시간이고, tlow1는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 전력 레벨 또는 전압 레벨이 로우 레벨로 유지되는 저 드웰 시간이고, φrelative1는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 에 의해 출력된 RF 신호 (130) (도 1a) 의 위상에 대한 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 에 의해 출력될 RF 신호 (132) (도 1a) 의 상대적인 위상이고, C1은 임피던스 매칭 네트워크 (110) (도 1a) 의 입력 I2 (도 1a) 와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력 사이의 임피던스 매칭 네트워크 (110) (도 1a) 의 브랜치의 총, 예컨대 결합된 커패시턴스이다. 동작 파라미터들의 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1과 같은 값들의 결정을 예시하기 위해, 프로세서 (126) 는 동작 파라미터들의 값들을 RF 경로 모델 (150) 에 제공한다. 값들을 RF 경로 모델 (150) 에 제공함으로써, 프로세서 (126) 는 값들을 RF 경로 모델 (150) 에 이용 가능하게 한다. 일단 RF 경로 모델 (150) 이 값들에 의해 특성화될 프로세서 (126) 로부터 동작 파라미터들의 값들을 수신하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전압 반사 계수의 값들 (Γ11 내지 Γn1) 을 결정하도록 RF 경로 모델 (150) 의 출력부에서 부하 임피던스의 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 을 역 전파한다. 프로세서 (126) 는 메모리 디바이스 (128) 로부터 동작 파라미터들의 값들을 액세스하고 전압 반사 계수의 값들 (Γ11 내지 Γn1) 이 결정되는 RF 경로 모델 (150) 에 값들을 가용하게 하고, 예를 들어, 값들을 제공한다.

프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 제 2 평균 값 (Γ1avmin²) 이 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 제 1 평균 값 (ΓAavmin²) 보다 작거나 보다 낮다고 결정한다. 결정에 응답하여, 프로세서 (126) 는 y㎒avfreqA, y㎒freqvariationA, thighA, tlowA, φrelativeA를 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 에 적용하는 대신 주파수 파라미터들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1을 적용하도록 결정하고 임피던스 매칭 네트워크 (110) 에 매칭 네트워크 파라미터 CA를 적용하는 대신 매칭 네트워크 파라미터 C1을 적용하기로 결정한다. 일단 프로세서 (126) 가 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1을 결정하면, 프로세서 (126) 는 동작 파라미터들의 결정된 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1로 동작 파라미터들의 초기 값들을 업데이트한다.

동작 파라미터들의 결정된 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1은 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 하나 이상의 사이클들의 다음 세트 동안 적용되고 다음 세트는 적용될 동작 파라미터들이 프로세서 (126) 에 의해 결정되는, X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트에 후속, 예컨대 이어진다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 10 사이클들 동안 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 출력부 O2 (도 1a) 에서 측정된 복소 전압 및 전류를 수신하고, 복소 전압 및 전류로부터 동작 파라미터들을 결정하고, 그리고 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 후속 10 사이클들 동안 동작 파라미터들을 Y ㎒ RF 생성기 (114) 에 적용한다. 후속 10 사이클들은 동작 파라미터들을 결정하기 위해 프로세서 (126) 에 의해 걸린 시간량 후에 발생한다. 시간량의 예는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 10 사이클들의 일부 및 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 10 사이클들에 연속적인 하나 이상의 사이클들을 포함한다. 하나 이상의 연속적인 사이클들은 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작이다. 프로세서 (126) 는 동작 파라미터들의 값들, 예컨대 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1을 메모리 디바이스 (128) 에 저장한다.

일 실시 예에서, 프로세서 (126) 는 동작 파라미터들의 값들이 미리 결정된 범위 내에 있도록 수렴할 때까지 동작 파라미터들을 결정하는 동작들 또는 방법들을 반복한다. 예를 들어, 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1이 결정되는 10 사이클들에 후속하는 10 사이클들 동안, 프로세서 (126) 는 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1 값들을 적용하도록 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 를 제어하고, 값 C1을 적용하도록 입력부 I2 (도 1a) 와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부 사이의 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 브랜치의 하나 이상의 가변 커패시터들을 제어한다. 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1이 적용되는 10 사이클들에 후속하는 10 사이클들 동안 또는 동작 파라미터들의 값들 y㎒freqvariation1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1이 적용되는 동일한 10 사이클들 동안, 프로세서 (126) 가 값들 y㎒avfreq1 및 y㎒freqvariation1의 방향성 합인 RF를 갖고 커패시턴스 C1을 갖도록 RF 경로 모델 (150) 을 초기화하는 것을 제외하고 프로세서 (126) 는 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, C1이 결정되는 것과 동일한 방식으로 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreqVAL1, y㎒freqvariationVAL1, thighVAL1, tlowVAL1, φrelativeVAL1, 및 CVAL1을 결정한다. 프로세서 (126) 는 값 y㎒avfreqVAL1이 값 y㎒avfreq1로부터 미리 결정된 범위 내에 있는지, 또는 값 y㎒freqvariationVAL1이 값 y㎒freqvariation1로부터 미리 결정된 범위 내에 있는지 여부를 결정하고, 또는 나머지 값들 thighVAL1, tlowVAL1, φrelativeVAL1, 및 CVAL1 그리고 thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1에 대해 계속한다. 값 y㎒avfreqVAL1이 값 y㎒avfreq1로부터 미리 결정된 범위 내에 있고 값 y㎒freqvariationVAL1이 값 y㎒freqvariation1으로부터 미리 결정된 범위 내에 있고, 나머지 값들 thighVAL1, tlowVAL1, φrelativeVAL1, 및 CVAL1 그리고 thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1에 대해 미리 결정된 범위 내에 있다고 결정하면, 프로세서 (126) 는 동작 파라미터들의 값들의 수렴을 결정하고, 동작 파라미터들의 값들을 더 결정하지 않는다.

한편, 실시 예를 계속하면, 값 y㎒avfreqVAL1이 값 y㎒avfreq1로부터 미리 결정된 범위 내에 있지 않거나 값 y㎒freqvariationVAL1이 값 y㎒freqvariation1로부터 미리 결정된 범위 내에 있지 않거나, 나머지 값들 thighVAL1, tlowVAL1, φrelativeVAL1, 및 CVAL1 그리고 thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1에 대해 미리 결정된 범위 내에 있지 않다고 결정할 때, 프로세서 (126) 는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 추가 사이클들 동안 동작 파라미터들의 추가 값들을 결정하기 위해 동작들 및 방법들을 계속해서 적용한다. 도 1dc를 참조하여 이하에 기술된 바와 같이, 프로세서 (126) 가 동작 파라미터들의 값 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1을 적용하는 동일한 방식으로 값 y㎒avfreqVAL1, y㎒freqvariationVAL1, thighVAL1, tlowVAL1, φrelativeVAL1, 및 CVAL1이 결정되는 10 사이클들에 후속하는 다음 10 사이클들 동안 프로세서 (126) 가 값 y㎒avfreqVAL1, y㎒freqvariationVAL1, thighVAL1 φrelativeVAL1, 및 CVAL1을 적용한다.

동작 파라미터들의 값 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1은 사다리꼴 파형에 대한 것이라는 것을 주의해야 한다. 일 실시 예에서, 본 명세서에 기술된 방법들을 적용한 후, 본 명세서에 기술된 Y 메가헤르츠 RF 생성기에 의해 출력될 또 다른 타입의 파형에 대해 상이한 타입들의 값들이 계산된다. 예를 들어, 파형의 타입이 사인파일 때, 동작 파라미터들은, 평균 주파수, 평균 주파수로부터 주파수 진폭과 같은 주파수 변동, X ㎑ RF 생성기에 의해 생성된 RF 신호와 동일한 기간, 및 본 명세서에 기술된 X ㎑ RF 생성기에 의해 생성된 RF 신호의 위상에 상대적인 위상을 포함한다. 또 다른 예로서, 파형의 타입이 직사각형일 때, 동작 파라미터들은 고 주파수 값, 고 주파수 값이 유지되는 고 주파수 시간, 저 주파수 값, 저 주파수 값이 유지되는 저 주파수 시간, 본 명세서에 기술된 X ㎑ RF 생성기에 의해 생성된 RF 신호의 기간과 동일한 기간, 및 X ㎑ RF 생성기에 의해 생성된 RF 신호의 위상에 상대적인 위상을 포함한다. 고 주파수 값은 저 주파수 값보다 크다. 또 다른 예로서, 파형의 타입이 삼각형일 때, 동작 파라미터들은 고 주파수 값, 저 주파수 값, 제 1 램프 레이트 (ramp rate) 또는 고 주파수 값과 저 주파수 값 사이의 제 1 램프 시간, 제 2 램프 레이트 또는 저 주파수 값과 고 주파수 값 사이의 제 2 램프 시간, 본 명세서에 기술된 X ㎑ RF 생성기에 의해 생성된 RF 신호의 기간과 동일한 기간, 및 X ㎑ RF 생성기에 의해 생성된 RF 신호의 위상에 상대적인 위상을 포함한다. 고 주파수 값은 저 주파수 값보다 크다. 제 1 램프 레이트는 제 2 레이트보다 낮거나, 같거나, 보다 크다.

일 실시 예에서, 매칭 네트워크 파라미터 C1은 프로세서 (126) 에 의해 결정되지 않고 매칭 네트워크 파라미터 C1의 결정은 선택적이다 (optional).

일 실시 예에서, 용어들 주파수 파라미터들 및 주파수 변조 파라미터들은 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다.

도 1db는 본 명세서에 기술된, X 킬로헤르츠 RF 생성기에 의해 생성되는 RF 신호 (172) 의 복수의 사이클들을 예시하기 위한 그래프 (170) 의 실시 예이다. 예를 들어, RF 신호 (172) 는 도 1a의 RF 신호 (130) 의 예이다. 그래프 (170) 는 시간 t 대 RF 신호 (172) 의 전압을 플롯팅한다. RF 신호 (172) 는 X 킬로헤르츠 RF 생성기에 의해 출력되는 전압을 나타내는 전압 파형이다. RF 신호 (172) 는 사인형 또는 실질적으로 사인형이고 주기적인 방식으로 양의 값과 음의 값 사이에서 오실레이팅한다. 예를 들어, RF 신호 (172) 는 전압 파형의 값들이 음의 값으로부터 양의 값이 되는 시간인 양의 교차점 PC1을 갖는다. 유사하게, 시간 기간 후, RF 신호 (172) 는 전압 파형의 값들이 음의 값으로부터 양의 값이 되는 또 다른 시간인 또 다른 양의 교차점 PC2를 갖는다.

RF 신호 (172) 의 사이클 1은 전압 파형의 발생 시간 기간을 나타낸다. RF 신호 (172) 의 또 다른 사이클 2는 전압 파형의 발생 시간 기간의 또 다른 예를 나타낸다. 사이클 2는 사이클 1에 연속적이다. 예를 들어, 사이클 1과 사이클 2 사이에는 사이클들이 없다. 또한, RF 신호 (172) 의 부가적인 사이클 3 내지 사이클 (m-1) 은 사이클 2에 이어진다. 사이클 3은 사이클 2에 연속적이다. 사이클 1 내지 사이클 (m-1) 은 RF 신호 (172) 의 사이클들의 세트 1을 형성하고, 여기서 m은 2보다 큰 정수이다.

더욱이, 사이클 m, (m+1), 등은 (m+q) 가 RF 신호 (172) 의 사이클들의 세트 2를 형성할 때까지 계속되고, 여기서 q는 1보다 큰 정수이다. 세트 2는 세트 1에 연속적이다. 예를 들어, 세트 1과 세트 2 사이에 사이클들의 세트가 없다. m 내지 (m+q) 의 사이클들의 수는 세트 1의 1 내지 (m-1) 의 사이클들의 수와 동일하다. 예로서, 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1을 결정하기 위해 복소 전압 및 전류가 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) (도 1a) 의 출력부 O2에서 측정되는 상기에 기술된 10 사이클들은 세트 1의 사이클 1 내지 사이클 (m-1) 의 예이다. 또한, 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1이 적용되는 상기 기술된 10 사이클들에 이어지는 세트 2의 사이클 m 내지 사이클 (m+q) 의 예이다.

일 실시 예에서, 전압 파형 대신, RF 신호 (172) 의 전력 파형이 사용된다.

도 1dc는 기판 S의 프로세싱 동안 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 사이클들의 세트 2 동안 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1을 적용하기 위한, 플라즈마 툴과 같은 시스템 (180) 의 실시 예의 도면이다. 시스템 (180) 은 시스템 (180) 이 고속 데이터 획득 디바이스 (123), 센서 (131) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (121) 를 배제하고, 전압 센서 (182), 비교기 (184), 모터 시스템 (186) 및 드라이버 시스템 (188) 을 포함하는 것을 제외하고 구조 및 기능면에서 시스템 (100) 과 동일하다. 비교기 (184) 의 예는 프로세서 또는 주문형 집적 회로 (application specific integrated circuit; ASIC) 또는 프로그램 가능 로직 디바이스 (programmable logic device; PLD) 를 포함한다. 모터 시스템 (186) 의 예는 하나 이상의 전기 모터들을 포함하고, 전기 모터 각각은 고정자 및 회전자를 갖는다. 드라이버 시스템 (188) 의 예는 모터 시스템 (186) 으로부터 하나 이상의 신호들을 수신할 때 하나 이상의 전류 신호들을 출력하도록 서로 커플링되는 하나 이상의 트랜지스터들을 포함한다. 비교기 (184) 는 전압 센서 (182) 에 커플링되고 또한 프로세서 (126) 에 커플링된다. 전압 센서 (182) 는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 출력부 O1에 커플링된다.

드라이버 시스템 (188) 은 프로세서 (126) 에 커플링되고, 모터 시스템 (186) 은 드라이버 시스템 (188) 에 커플링된다. 모터 시스템 (186) 은 대응하는 하나 이상의 연결 컴포넌트들을 통해 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 하나 이상의 회로 컴포넌트들에 커플링된다. 연결 컴포넌트 각각의 예는 하나 이상의 로드들 (rods), 또는 하나 이상의 로드들과 하나 이상의 기어들의 조합을 포함한다.

RF 신호 (130) 는 도 1a를 참조하여 상기 기술된 방식과 유사한 방식으로 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 에 의해 생성되고 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 출력부 O1 및 RF 케이블 RFC 1을 통해 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 입력부 I1로 전송된다. 예를 들어, RF 신호 (130) 의 사이클들의 세트 2는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 로부터 출력된다. 전압 센서 (182) 는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 출력부 O1에서 RF 신호 (130) 의 전압을 측정한다. 비교기 (184) 는 비교 결과들을 출력하기 위해 전압 센서 (182) 에 의해 측정된 전압을 0의 값과 비교하고 비교 결과들을 프로세서 (126) 에 제공한다. 비교 결과들은 예를 들어 전압이 양의 값인지 음의 값인지 또는 0인지와 같이, 전압이 0 이상인지 이하인지 또는 0인지 여부를 제공한다. 프로세서 (126) 는 비교 결과들로부터 전압이 0이고 음의 값으로부터 곧 양의 값이 될 복수의 경우들 (instances) 을 결정한다. 프로세서 (126) 에 의해 결정되는 복수의 시간들 또는 복수의 경우들에 기초하여, RF 신호 (130) 의 위상은 프로세서 (126) 에 의해 결정된다.

게다가, 프로세서 (126) 는 메모리 디바이스 (128) 로부터 주파수 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1에 액세스하고 값들을 RF 전력 공급부 (124) 에 제공한다. 상대적인 위상 φrelative1은 기판 S의 프로세싱 동안 결정되는 RF 신호 (130) 의 위상으로부터 프로세서 (126) 에 의해 결정된다. 주파수 파라미터들을 수신할 때, RF 전력 공급부 (124) 는 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, 및 φrelative1을 갖는 RF 신호 (190) 를 생성한다. 예를 들어, RF 신호 (190) 는 사다리꼴 형상 또는 펄스 형상 또는 구형파 형상 또는 사인파 형상인 엔벨로프 또는 피크-투-피크 진폭을 갖는다. RF 신호 (190) 의 상대적인 위상 φrelative1은 전압 센서 (182), 비교기 (184) 및 프로세서 (126) 를 사용하여 결정되는 RF 신호 (130) 의 위상, 예컨대 지연에 상대적이다. RF 신호 (190) 는 그 자체가 사인파 신호 또는 실질적으로 사인파 신호이다. RF 신호 (190) 는 RF 전력 공급부 (124) 에 의해 출력부 O2 및 RF 케이블 RFC 2를 통해 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 입력부 I2로 공급된다.

게다가, 프로세서 (126) 는 메모리 디바이스 (128) 로부터 값 C1에 액세스하고, 인스트럭션 신호를 생성하고, 인스트럭션 신호를 드라이버 시스템 (188) 에 전송한다. 인스트럭션 신호의 예는 입력부 I2와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부 사이의 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 브랜치의 결합된 커패시턴스를 달성하도록 모터 시스템 (186) 을 제어하기 위해 드라이버 시스템 (188) 에 의해 출력될 하나 이상의 전류량을 포함하는 신호이다. 인스트럭션 신호를 수신하면, 드라이버 시스템 (188) 은 하나 이상의 전류 신호들을 생성하고 전류 신호들을 모터 시스템 (186) 에 전송한다.

모터 시스템 (186) 은 하나 이상의 전류 신호들에 따라 동작되고 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 브랜치의 커패시턴스 C1을 달성하도록 입력부 I2와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부 사이의 브랜치의 하나 이상의 가변 커패시터들을 제어한다. 예를 들어, 모터 시스템 (186) 의 모터는 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 입력부 I2와 출력부 사이의 브랜치의 커패시턴스 C1을 달성하도록 커패시터의 커패시턴스를 변화시키기 위해 커패시터의 플레이트와 또 다른 플레이트 사이의 거리 또는 면적을 변화시키기 위해 임피던스 매칭 네트워크 (110) 내의 가변 커패시터의 플레이트를 회전시키거나 선형 방향으로 이동시키도록 동작한다.

커패시턴스 C1을 갖는 임피던스 매칭 네트워크 (110) 는 RF 신호들 (130 및 190) 을 수신하고, RF 신호들 (130 및 132) (도 1a) 에 대해 상기 기술된 방식으로 RF 신호들 (130 및 190) 을 프로세싱하여 수정된 RF 신호 (192) 를 출력한다. 예를 들어, 임피던스 매칭 네트워크 (110) 는 수정된 RF 신호 (192) 를 출력하기 위해 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부에 커플링된 부하의 임피던스와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 입력부들 (I1 및 I2) 에 커플링된 소스의 임피던스를 매칭시킨다. 하나 이상의 프로세스 가스들이 상부 전극 (106) 과 플라즈마 여기 전극 (104) 의 하부 전극 사이의 갭에 공급될 때, 플라즈마 여기 전극 (104) 의 하부 전극은 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부로부터 RF 송신 라인 RFT1을 통해 수정된 RF 신호 (192) 를 수신하고, 플라즈마는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 사이클들의 세트 2 동안 기판 S를 프로세싱하도록 플라즈마 챔버 (108) 내에서 스트라이킹되거나 유지된다. 프로세스 가스의 예는 O₂와 같은 산소-함유 가스를 포함한다. 프로세스 가스의 다른 예들은 불소-함유 가스, 예를 들어, 테트라플루오로메탄 (CF₄), 설퍼 헥사플루오라이드 (SF₆), 헥사플루오로에탄 (C₂F₆), 등을 포함한다.

일 실시 예에서, 비교기 (184) 는 프로세서 (126) 의 일부이고, 비교기 (184) 에 의해 수행되는 것으로 본 명세서에 기술된 기능들은 프로세서 (126) 에 의해 수행된다.

커패시턴스 C1이 결정되지 않은 실시 예에서, 프로세서 (126) 는 커패시턴스 C1을 달성하기 위해 임피던스 매칭 네트워크 (110) 를 제어하지 않는다.

일 실시 예에서, 센서 (120) (도 1a) 는 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1이 결정되거나 프로세서 (126) 에 의해 수렴이 결정된 후 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 출력부 O1로부터 디커플링된다. 또한, 센서 (131) 는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 출력부 O2로부터 디커플링된다.

도 2a는 RF 신호 (202) 의 동작의 사이클을 예시하기 위한 그래프 (200) 의 실시 예이다. RF 신호 (202) 는 도 1a의 RF 신호 (130) 의 예이다. 그래프 (200) 는 RF 신호 (130) 의 전압 대 시간 t (마이크로 초) 를 플롯팅한다.

도 2b는 본 명세서에 기술된 Y ㎒ RF 생성기에 의해 공급되는 RF 신호의 순방향 전압 파형 (208) 을 예시하기 위한 그래프 (206) 의 실시 예이다. 예를 들어, 순방향 전압 파형 (208) 은 도 1a의 RF 신호 (132) 의 순방향 전압의 예이다. 그래프 (206) 는 RF 신호 (202) (도 2a) 의 일 사이클 동안 마이크로 초 단위의 시간 t 대 순방향 전압 또는 Y ㎒ RF 생성기의 출력부에 공급된 전압을 플롯팅한다. 순방향 전압 파형 (208) 은 도 2a를 참조하여 상기 기술된, X 킬로헤르츠 RF 생성기에 의해 공급되는 RF 신호 (202) 의 일 사이클 동안 복수의 사이클들을 갖는다는 것을 주의해야 한다.

도 2c는 본 명세서에 기술된 Y ㎒ RF 생성기에 의해 공급되는 RF 신호의 역 전압 파형 (212) 을 예시하기 위한 그래프 (210) 의 실시 예이다. 예를 들어, 역 전압 파형 (212) 은 도 1a의 RF 신호 (132) 의 역 전압의 예이다. 그래프 (210) 는 RF 신호 (202) (도 2a) 의 일 사이클 동안 마이크로 초 단위의 시간 t 대 역 전압 또는 RF 생성기의 출력부를 향해 반사된 전압을 플롯팅한다. 역 전압 파형 (212) 은 도 2a를 참조하여 상기 기술된, X 킬로헤르츠 RF 생성기에 의해 공급되는 RF 신호 (202) 의 일 사이클 동안 복수의 사이클들을 갖는다는 것을 주의해야 한다.

도 2b의 순방향 전압 파형 (208) 및 도 2c의 역방향 전압 파형 (212) 으로부터, 전압 반사 계수는 진폭 및 위상을 갖는 복소수라는 것이 예시된다. 순방향 전압은 유사한 피크-투-피크 진폭들 또는 실질적으로 일정한 엔벨로프를 갖는다. 피크-투-피크 진폭 또는 역방향 전압의 엔벨로프는 주기적으로 낮아지고 주기적으로 높아진다. 순방향 전압 및 역방향 전압은 함께 전압 반사 계수의 복소수를 생성한다. 복소수는 진폭과 위상을 포함한다.

도 2d는 일 그래프의 순방향 전압 파형 (208) 및 역방향 전압 파형 (212) 을 예시하기 위한 그래프 (214) 의 실시 예의 도면이다. 다시, 순방향 전압 파형 (208) 및 역방향 전압 파형 (212) 의 피크-투-피크 진폭의 변화는 전압 반사 계수의 복소수를 생성한다.

도 2e는 본 명세서에 기술된 Y ㎒ RF 생성기의 출력부에서 전압 반사 계수의 값들을 예시하기 위한 Smith 차트 (220) 의 실시 예이다. 예를 들어, Smith 차트 (220) 는 본 명세서에 기술된 방법들이 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) (도 1a) 의 동작의 일 사이클 동안 적용되지 않을 때 Y ㎒ RF 생성기 (114) (도 1a) 의 출력부 O2에서 전압 반사 계수의 값들을 예시한다. 예를 들어, 도 2e에 도시된 바와 같이, 전압 반사 계수의 대부분의 값들은 Smith 차트 (220) 의 중심에 가깝지 않다. 따라서, 본 명세서에 기술된 방법들을 적용하지 않고, 높은 양의 전압이 Y 메가헤르츠 RF 생성기를 향해 반사된다.

도 3a는 본 명세서에 기술된 방법들을 적용한 후, 본 명세서에 기술된 Y 메가헤르츠 RF 생성기로부터 출력되는 RF 신호의 주파수와 방법들을 적용하기 전에 Y 메가헤르츠 RF 생성기로부터 출력되는 RF 신호의 주파수 사이의 비교를 예시하기 위한 그래프 (300) 의 실시 예의 도면이다. 그래프 (300) 는 RF 신호의 주파수 (302) 및 또 다른 RF 신호의 또 다른 주파수 (304) 대 시간 t (마이크로 초) 를 플롯팅한다. 주파수 (302) 는 본 명세서에 기술된 방법들을 적용하기 전에 Y 메가헤르츠 RF 생성기에 의해 출력되는 RF 신호의 주파수이고 주파수 (304) 는 방법을 적용한 후 Y 메가헤르츠 RF 생성기에 의해 출력되는 RF 신호의 주파수이다.

주파수 (304) 는 본 명세서에 기술된 방법들을 적용한 후 RF 신호 (190) (도 1dc) 의 주파수의 예이고 주파수 (302) 는 방법들을 적용하기 전에 RF 신호 (132) 의 주파수이다. 주파수 (302) 는 Y 메가헤르츠 RF 생성기로부터 출력되는 RF 신호의 피크-투-피크 진폭 또는 엔벨로프의 주파수이고 그리고 주파수 (304) 는 Y 메가헤르츠 RF 생성기로부터 출력된 RF 신호의 또 다른 엔벨로프 또는 주파수의 피크-투-피크 진폭의 주파수이다. 예시된 바와 같이, 주파수 (302) 로 예시된 RF 신호의 엔벨로프는 실질적으로 일정하거나 실질적으로 동일하다. 한편, 주파수 (304) 로 예시된 RF 신호의 엔벨로프는 사다리꼴 형상을 갖는다.

그래프 (300) 는 또한 본 명세서에 기술된 방법들을 적용한 후 Y 메가헤르츠 RF 생성기로부터 출력된 RF 신호의 주파수 파라미터들을 예시한다. 예를 들어, 주파수 파라미터 (306) 는 값 y㎒avfreq1의 예이다. 예시를 위해, 주파수 파라미터 (306) 는 X ㎒ RF 생성기 (112) 의 사이클 또는 사이클들의 세트 동안 RF 신호 (190) 의 평균 주파수이다. 또 다른 예로서, 주파수 파라미터 (308) 는 값 y㎒freqvariation1의 예이다. 예시를 위해, 주파수 파라미터 (308) 는 본 명세서에 기술된 방법들을 적용한 후 Y 메가헤르츠 RF 생성기로부터 출력된 RF 신호의 평균 주파수로부터 양의 방향 또는 음의 방향의 변동의 값이다. 양의 방향은 Y 메가헤르츠 RF 생성기로부터 출력된 RF 신호의 전압 값들이 평균 주파수 y㎒avfreq1에 비해 양의 값인 방향이고, 음의 방향은 Y 메가헤르츠 RF 생성기로부터 출력된 RF 신호의 전압 값들이 평균 주파수 y㎒avfreq1에 비해 음의 값인 방향이다. 또 다른 예로서, 주파수 파라미터 (310) 는 값 thigh1의 예이다. 예시를 위해, 주파수 파라미터 (310) 는 본 명세서에 기술된 방법들을 적용한 후 Y 메가헤르츠 RF 생성기로부터 출력되는 RF 신호의 주파수가 높은, 예컨대 미리 결정된 고 주파수 범위 내인 시간 기간이다. 또 다른 예로서, 주파수 파라미터 (312) 는 값 tlow1의 예이다. 예시를 위해, 주파수 파라미터 (312) 는 본 명세서에 기술된 방법들을 적용한 후 Y 메가헤르츠 RF 생성기로부터 출력되는 RF 신호의 주파수가 낮은, 예컨대 미리 결정된 저 주파수 범위 내인 시간 기간이다.

도 3b는 본 명세서에 기술된 방법들을 적용한 후 본 명세서에 기술된 Y 메가헤르츠 RF 생성기의 출력부에서 전압 반사 계수의 값들을 예시하기 위한 Smith 차트 (350) 의 실시 예의 도면이다. 예를 들어, Smith 차트 (350) 는 RF 신호 (190) (도 1dc) 가 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 에 의해 생성될 때 도 1dc의 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 출력부 O2에서 전압 반사 계수의 값들을 예시한다. Smith 차트 (350) 는 본 명세서에 기술된 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) (도 1a) 와 같은 X 킬로헤르츠 RF 생성기의 동작의 일 사이클에 대해 플롯팅된다. 도 3b에 예시된 바와 같이, 전압 반사 계수의 값들의 대부분은 도 2e의 Smith 차트 (220) 에 예시된 전압 반사 계수의 값들과 비교하여 Smith 차트 (350) 의 중심에 보다 가깝다.

도 4a는 도 1a에 대해 상기 기술된 방법들이 기판 S (도 1a) 의 프로세싱 동안 대신 레시피 전개 (recipe development) 동안 시스템 (400) 에 적용 가능하다는 것을 예시하기 위한, 플라즈마 툴과 같은 시스템 (400) 의 실시 예의 도면이다. 시스템 (400) 은 시스템 (400) 에서, 기판 S를 프로세싱하는 대신, 더미 기판 (402) 이 레시피 전개를 위해 사용되는 것을 제외하고 도 1a의 시스템 (100) 과 구조 및 기능이 동일하다. 예를 들어, 더미 기판 (402) 은 플라즈마 챔버 (108) 내의 플라즈마 여기 전극 (104) 의 상단 표면 상에 배치된다. X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 는 RF 신호 (130) 를 생성하고 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 는 RF 신호 (132) 를 생성한다. RF 신호들 (130 및 132) 은 수정된 RF 신호 (134) 를 생성하도록 상기 기술된 방식으로 임피던스 매칭 네트워크 (110) 에 의해 수정된다. 수정된 RF 신호 (134) 는 플라즈마 챔버 (108) 내에 플라즈마를 생성하도록 플라즈마 여기 전극 (104) 내에 임베딩된 하부 전극에 공급되지만 더미 기판 (402) 의 프로세싱은 없다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세스 가스들은 레시피 전개 동안 플라즈마 챔버 (108) 에 공급되지 않는다.

센서 (120) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (121) 는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 에 의해 공급된 RF 신호 (130) 의 위상을 결정하기 위해 도 1a를 참조하여 상기 기술된 방식으로 프로세서 (126) 에 의해 분석되는 전압 파형을 생성하도록 출력부 O1에서 전압을 측정한다. 또한, 센서 (131) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (123) 는 출력부 O2에서 복소 전압 및 전류를 측정하고, 이는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 일 사이클에 대한 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 을 결정하도록 프로세서 (126) 및 도 1a를 참조하여 상기 기술된 방식에 의해 분석된다.

도 4b는 도 1ba의 표 (130) 가 기판 S (도 1a) 의 프로세싱 동안 프로세서 (126) 에 의해 생성되는 것과 동일한 방식으로 레시피 전개 동안 프로세서 (126) (도 4a) 에 의해 생성되는 표 (130) 의 실시 예의 도면이다. 프로세서 (126) 는 레시피 전개 동안 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) (도 4a) 의 동작의 일 사이클에 대한 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 을 결정한다.

상기에 기술된 바와 같이, 일 실시 예에서, X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 일 사이클에 대해 값 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 각각을 결정하는 대신, 전압 반사 계수의 값 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 각각은 레시피 전개 동안 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 동작의 사이클들의 세트 동안 출력부 O2에서 측정된 복소 전압 및 전류로부터 프로세서 (126) 에 의해 결정되는 전압 반사 계수의 값들의 평균이다.

도 4c는 레시피 전개 동안 또는 레시피 전개를 위해 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 로부터 부하 임피던스 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 의 생성을 예시하기 위한 RF 경로 모델 (150) 의 실시 예의 도면이다. 부하 임피던스 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 은 부하 임피던스 값들이 기판 S (도 1a) 의 프로세싱 동안이 아니라 레시피 전개 동안 생성되는 것을 제외하고, 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 로부터 도 1c에 대해 상기 기술된 동일한 방식으로 프로세서 (126) (도 4a) 에 의해 생성된다.

도 4d는 레시피 전개 동안 또는 레시피 전개를 위해 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1의 결정을 예시하기 위한 실시 예의 도면이다. 레시피 전개 동안 또는 레시피 전개를 위해 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1은 평균 전력 반사 계수가 최소화되는 도 1da를 참조하여 상기 기술된 것과 동일한 방식으로 결정된다.

일 실시 예에서, 프로세서 (126) 는 평균 전력 반사 계수 및 평균 전압 반사 계수 모두를 최소화하도록 레시피 전개 동안 또는 레시피 전개를 위해 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1을 결정한다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 전압 반사 계수의 값들 (Γ1a 내지 Γna) 및 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값들 (Γ1a² 내지 Γna²) 를 도 1da을 참조하여 상기 기술된 것과 동일한 방식으로 RF 경로 모델 (150) 출력부에서 부하 임피던스의 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 로부터 결정한다. 전압 반사 계수의 값들 (Γ1a 내지 Γna) 및 전력 반사 계수의 값들 (Γ1a² 내지 Γna²) 을 결정하기 전에, RF 경로 모델 (150) 은 커패시턴스 Cknown1 및 RF RFknown을 갖도록 프로세서 (126) 에 의해 초기화된다. 커패시턴스 Cknown1은 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 입력부 I2와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부 사이의 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 브랜치의 커패시터의 커패시턴스이고, RF RFknown는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 가 레시피 전개 동안 동작되는 값이다.

프로세서 (126) 는 전력 반사 계수의 제 1 평균 값 ΓAavmin²를 생성하도록 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값들 (Γ1a² 내지 Γna²) 의 평균을 더 계산한다. 또한, 프로세서 (126) 는 전압 반사 계수의 제 1 평균 값 ΓAavmin을 생성하도록 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전압 반사 계수의 값들 (Γ1a 내지 Γna) 의 평균을 계산한다. 프로세서 (126) 는 제 1 평균 값 ΓAavmin² 및 ΓAavmin가 계산되는 동작 파라미터들의 y㎒avfreqA, y㎒freqvariationA, thighA, tlowA, φrelativeA, 및 CA와 같은 값들을 결정하고, y㎒avfreqA는 기판의 프로세싱 동안 Y ㎒ RF 생성기 (도 4e) 가 동작하는 평균 동작 주파수이고, y㎒freqvariationA는 평균 주파수의 변동이고, thighA는 Y 메가헤르츠 RF 생성기의 전력 레벨 또는 전압 레벨이 하이 레벨로 유지되는 고 드웰 시간이고, tlowA는 Y 메가헤르츠 RF 생성기의 전력 레벨 또는 전압 레벨이 로우 레벨로 유지되는 저 드웰 시간이고, φrelativeA는 기판을 프로세싱하기 위해 사용된 X 킬로헤르츠 RF 생성기에 의해 출력된 RF 신호의 위상에 대한 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 에 의해 출력될 RF 신호의 상대적인 위상이고, CA는 기판을 프로세싱하기 위해 사용된 임피던스 매칭 네트워크의 브랜치에 인가될 총 커패시턴스이다. 임피던스 매칭 네트워크의 브랜치는 Y 메가헤르츠 RF 생성기에 커플링된 임피던스 매칭 네트워크의 입력부와 임피던스 매칭 네트워크의 출력부 사이에 있다.

게다가, 프로세서 (126) 는 전압 반사 계수의 값들 (Γ11 내지 Γn1) 및 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값들 (Γ11² 내지 Γn1²) 을 도 1da을 참조하여 상기 기술된 것과 동일한 방식으로 RF 경로 모델 (150) 출력부에서 부하 임피던스의 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 로부터 결정한다. 전압 반사 계수의 값들 (Γ11 내지 Γn1) 및 전력 반사 계수의 값들 (Γ11² 내지 Γn1²) 을 결정하기 전에, RF 경로 모델 (150) 은 커패시턴스 Cknown1 및 RF RFknown을 갖도록 프로세서 (126) 에 의해 초기화된다.

프로세서 (126) 는 제 2 평균 값 Γ1avmin²를 생성하도록 전력 반사 계수의 값들 (Γ11² 내지 Γn1²) 의 평균을 더 계산하고 또한 전압 반사 계수의 값들 (Γ11 내지 Γn1) 의 평균을 계산하여 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전압 반사 계수의 제 2 평균 값 Γ1avmin을 생성한다. 프로세서 (126) 는 제 2 평균 값 Γ1avmin² 및 Γ1avmin가 계산되는 동작 파라미터들의 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1와 같은 값들을 결정하고, y㎒avfreq1는 기판을 프로세싱하기 위해 Y ㎒ RF 생성기가 동작하는 평균 동작 주파수이고, y㎒freqvariation1는 평균 주파수의 변동이고, thigh1는 Y 메가헤르츠 RF 생성기의 전력 레벨 또는 전압 레벨이 하이 레벨로 유지되는 고 드웰 시간이고, tlow1는 Y 메가헤르츠 RF 생성기의 전력 레벨 또는 전압 레벨이 로우 레벨로 유지되는 저 드웰 시간이고, φrelative1는 기판을 프로세싱하기 위해 X 킬로헤르츠 RF 생성기에 의해 출력될 RF 신호의 위상에 대한 Y 메가헤르츠 RF 생성기에 의해 출력될 RF 신호의 상대적인 위상이고, C1은 기판을 프로세싱하기 위해 사용된 임피던스 매칭 네트워크의 브랜치에 인가될 총 커패시턴스이다.

프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 제 2 평균 값 Γ1avmin²가 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 제 1 평균 값 Γ1avmin²보다 작거나 낮다고 결정하고 또한 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전압 반사 계수의 제 2 평균 값 Γ1avmin은 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전압 반사 계수의 제 1 평균 값 ΓAavmin보다 작거나 낮다고 결정한다. 결정에 응답하여, 프로세서 (126) 는 y㎒avfreqA, y㎒freqvariationA, thighA, tlowA, φrelativeA를 Y 메가헤르츠 RF 생성기에 적용하는 대신 주파수 파라미터들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1을 적용하도록 결정하고 기판을 프로세싱하기 위해 사용된 임피던스 매칭 네트워크에 매칭 네트워크 파라미터 CA를 적용하는 대신 매칭 네트워크 파라미터 C1을 적용하기로 결정한다. 프로세서 (126) 는 나중에 또 다른 메모리 디바이스 (468) (도 4e) 로부터 프로세서 (464) (도 4e) 에 의한 액세스를 위해 메모리 디바이스 (128) 내에 동작 파라미터들의 값들, 예컨대 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1을 저장한다.

도 4e는 레시피 전개 동안 결정되는 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1의 적용을 예시하기 위한, 플라즈마 툴과 같은 시스템 (450) 의 실시 예의 도면이다. 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1은 플라즈마 챔버 (458) 내에서 기판 SU의 프로세싱 동안 적용된다. 예로서, 기판 SU의 프로세싱은 레시피 전개를 수행하는 엔티티에 의해 행해지고 레시피 전개 후에 수행된다. 시스템 (450) 은 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452), Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454), 플라즈마 챔버 (458), 임피던스 매칭 네트워크 (456), 컴퓨터 (463), 드라이버 시스템 (470), 모터 시스템 (472), 비교기 (480), 및 전압 센서 (482) 를 포함한다.

X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) 는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) (도 4a) 의 구조 및 기능과 유사하고 RF 전력 공급부 (474) 를 포함한다. 예를 들어, X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) 는 400 ㎑ RF 생성기이다. RF 전력 공급부 (474) 는 또한 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 의 RF 전력 공급부 (122) (도 4a) 와 구조 및 기능이 유사하다. 예시를 위해, RF 전력 공급부 (474) 는 RF 오실레이터이다.

유사하게, Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) (도 4a) 의 구조 및 기능과 유사하고 RF 전력 공급부 (476) 를 포함한다. 예를 들어, Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 는 60 ㎒ RF 생성기이다. RF 전력 공급부 (476) 는 또한 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 의 RF 전력 공급부 (124) (도 4a) 와 구조 및 기능이 유사하다. 예시를 위해, RF 전력 공급부 (476) 는 RF 오실레이터이다.

비교기 (480) 는 도 1dc의 비교기 (184) 와 구조 및 기능이 유사하다. 예를 들어, 비교기 (480) 는 컴퓨터 (463) 의 프로세서 (464) 의 일부로서 구현될 수도 있다.

임피던스 매칭 네트워크 (456) 는 또한 도 4a의 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 구조 및 기능과 유사하다. 예를 들어, 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 입력부 I21와 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 출력부 사이의 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 브랜치는 입력부 I2와 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 출력부 사이의 브랜치의 결합된 임피던스로부터 미리 결정된 범위 내에 있는 결합된 임피던스를 갖는다. 예로서, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 임피던스 매칭 네트워크의 브랜치의 결합된 임피던스는 임피던스 매칭 네트워크의 브랜치의 모든 전기적 컴포넌트들의 임피던스들의 결합 또는 합이다.

모터 시스템 (472) 은 모터 시스템 (186) (도 1dc) 의 구조 및 기능과 유사하고 드라이버 시스템 (470) 은 또한 드라이버 시스템 (188) (도 1dc) 의 구조 및 기능과 유사하다. 예를 들어, 모터 시스템 (472) 은 하나 이상의 전기 모터들을 포함하고 드라이버 시스템 (470) 은 트랜지스터들의 네트워크를 포함한다.

컴퓨터 (463) 와 같은 컴퓨터의 예들이 상기에 제공되었다. 컴퓨터 (463) 는 프로세서 (464) 및 메모리 디바이스 (468) 를 포함한다. 프로세서 (464) 와 같은 프로세서의 예들이 상기에 제공되었다. 메모리 디바이스 (468) 와 같은 메모리 디바이스의 예들이 상기에 제공되었다. 프로세서 (464) 는 메모리 디바이스 (468) 에 커플링되고 또한 RF 전력 공급부들 (474 및 476) 에 커플링된다.

플라즈마 챔버 (458) 는 플라즈마 여기 전극 (462) 및 접지 전위에 커플링된 상부 전극 (460) 을 포함한다. 플라즈마 여기 전극 (462) 은 플라즈마 챔버 (108) (도 4a) 의 플라즈마 여기 전극 (104) 과 구조 및 기능이 유사하다. 예를 들어, 플라즈마 여기 전극 (462) 의 하부 전극은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된다. 또한, 상부 전극 (460) 은 도 4a의 상부 전극 (106) 의 구조 및 기능과 유사하고, 상부 전극 (460) 과 플라즈마 여기 전극 (462) 사이에 갭을 형성하도록 플라즈마 여기 전극 (462) 위에 배치된다. 예를 들어, 상부 전극 (460) 은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된다.

X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) 의 RF 전력 공급부 (474) 는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) 의 출력부 O11 및 RF 케이블 RFC11을 통해 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 입력부 I11에 커플링된다. 유사한 방식으로, Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 RF 전력 공급부 (476) 는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 출력부 O21 및 RF 케이블 RFC21을 통해 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 입력부 I21에 커플링된다.

임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 출력은 RF 송신 라인 RFT11을 통해 플라즈마 여기 전극 (462) 의 하부 전극에 커플링된다. 프로세서 (464) 는 드라이버 시스템 (470) 및 비교기 (480) 에 커플링된다. 드라이버 시스템 (470) 은 하나 이상의 연결 컴포넌트들을 통해 임피던스 매칭 네트워크 (456) 에 연결되는 모터 시스템 (472) 에 커플링되고, 이들의 예들은 상기에 제공되었다. 전압 센서 (482) 는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) 의 출력부 O11에 커플링되고 비교기 (480) 에 커플링된다.

X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) 의 RF 전력 공급부 (474) 는 하나 이상의 사이클들 동안 RF 신호 (484) 를 생성하고, RF 신호 (484) 를 출력부 O11 및 RF 케이블 RFC11을 통해 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 입력부 I11로 공급한다. 전압 센서 (482) 는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) 의 출력부 O11에서 RF 신호 (484) 의 전압을 측정한다. 비교기 (480) 는 비교 결과들을 출력하기 위해 전압 센서 (482) 에 의해 측정된 전압을 0의 값과 비교하고 비교 결과들을 프로세서 (464) 에 제공한다. 비교 결과들은 예를 들어 전압이 양의 값인지 음의 값인지 또는 0인지와 같이, 전압이 0 이상인지 이하인지 또는 0인지 여부를 제공한다. 프로세서 (464) 는 비교 결과들로부터 전압이 0이고 음의 값으로부터 곧 양의 값이 될 경우들을 결정한다. 프로세서 (464) 에 의해 결정되는 시간들 또는 경우들에 기초하여, RF 신호 (484) 의 위상은 프로세서 (464) 에 의해 결정된다.

컴퓨터 (463) 는 도 4a의 컴퓨터 (118) 로부터 동작 파라미터들의 값들을 수신한다. 예를 들어, 동작 파라미터들의 값들은 컴퓨터 (118) 의 프로세서 (126) 로부터 컴퓨터 네트워크, 예컨대 인터넷 또는 인트라넷 또는 이들의 조합을 통해 컴퓨터 (463) 의 프로세서 (464) 에 의해 수신된다. 프로세서 (464) 는 동작 파라미터들의 값들, 예컨대 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1, 및 C1을 컴퓨터 (463) 의 메모리 디바이스 (468) 에 저장한다.

게다가, 프로세서 (464) 는 주파수 파라미터들의 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, φrelative1을 RF 전력 공급부 (476) 에 제공한다. 상대적인 위상 φrelative1은 기판 SU의 프로세싱 동안 결정되는 RF 신호 (484) 의 위상으로부터 프로세서 (464) 에 의해 결정된다. 주파수 파라미터들을 수신하면, RF 전력 공급부 (476) 는 값들 y㎒avfreq1, y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, 및 φrelative1을 갖는 RF 신호 (486) 를 생성한다. 예를 들어, RF 신호 (486) 는 사다리꼴 형상 또는 펄스 형상 또는 구형파 형상 또는 사인파 형상인 엔벨로프 또는 피크-투-피크 진폭을 갖는다. RF 신호 (486) 는 그 자체가 사인파 신호 또는 실질적으로 사인파 신호이다. RF 신호 (486) 는 RF 전력 공급부 (476) 에 의해 출력부 O21 및 RF 케이블 RFC 21을 통해 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 입력부 I21로 공급된다. RF 신호 (486) 는 RF 신호 (484) 의 하나 이상의 사이클들 동안 생성된다.

더욱이, 프로세서 (464) 는 인스트럭션 신호를 생성하고 인스트럭션 신호를 드라이버 시스템 (470) 에 전송한다. 인스트럭션 신호의 예는 입력부 I21과 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 출력부 사이의 브랜치의 결합된 커패시턴스를 달성하도록 모터 시스템 (472) 을 제어하기 위해 드라이버 시스템 (470) 에 의해 출력될 하나 이상의 전류량을 포함하는 신호이다. 인스트럭션 신호를 수신하면, 드라이버 시스템 (470) 은 하나 이상의 전류 신호들을 생성하고 전류 신호들을 모터 시스템 (472) 에 전송한다.

모터 시스템 (472) 은 하나 이상의 전류 신호들에 따라 동작되고 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 커패시턴스 C1을 달성하도록 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 하나 이상의 가변 커패시터들을 제어한다. 예를 들어, 모터 시스템 (472) 의 모터는 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 커패시턴스 C1을 달성하도록 커패시터의 커패시턴스를 변화시키기 위해 커패시터의 플레이트와 또 다른 플레이트 사이의 거리 또는 면적을 변화시키기 위해 임피던스 매칭 네트워크 (456) 내의 커패시터의 플레이트를 회전시키거나 선형 방향으로 이동시키도록 동작한다.

커패시턴스 C1을 갖는 임피던스 매칭 네트워크 (456) 는 RF 신호들 (484 및 486) 을 수신하고, RF 신호들 (130 및 132) (도 4a) 에 대해 상기 기술된 방식으로 RF 신호들 (484 및 486) 을 프로세싱하여 수정된 RF 신호 (488) 를 출력한다. 예를 들어, 임피던스 매칭 네트워크 (456) 는 수정된 RF 신호 (488) 를 출력하기 위해 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 출력부에 커플링된 부하의 임피던스와 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 입력부들 (I11 및 I21) 에 커플링된 소스의 임피던스를 매칭시킨다. 임피던스 매칭 회로 (456) 의 출력부에 커플링된 부하의 예들은 플라즈마 챔버 (458) 및 RF 송신 라인 RFT11을 포함한다. 입력부들 (I11 및 I21) 에 커플링된 소스의 예는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452), Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454), 및 RF 케이블들 (RFC11 및 RFC21) 을 포함한다.

플라즈마 여기 전극 (462) 의 하부 전극은 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 출력부로부터 RF 송신 라인 RFT11을 통해 수정된 RF 신호 (488) 를 수신한다. 수정된 RF 신호 (488) 를 수신하는 것에 더하여, 하나 이상의 프로세스 가스들은 플라즈마 챔버 (458) 내에서 플라즈마를 스트라이킹하거나 유지하도록 플라즈마 챔버 (458) 에 의해 수용된다. 플라즈마는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) 의 동작의 하나 이상의 사이클들 동안 기판 SU의 프로세싱을 용이하게 한다.

일 실시 예에서, 도 4e를 참조하여 본 명세서에 기술된 방법은 플라즈마 챔버 (458) 내에서 많은 기판들을 프로세싱하도록 사용되거나 시스템 (450) 과 구조 및 기능이 유사한 상이한 시스템에 사용된다.

일 실시 예에서, Y 메가헤르츠 RF 생성기의 평균 주파수 대신, 기준 주파수가 사용되거나 결정된다. 기준 주파수의 예들은 평균 주파수 및 중간 주파수를 포함한다.

일 실시 예에서, 기판 SU의 프로세싱 동안, 프로세서 (126) 는 레시피 전개 동안 결정하는 주파수 파라미터들을 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 기준 주파수에 계속해서 적용한다. 예를 들어, 기판 S의 프로세싱 동안, 값들 y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, 및 φrelative1은 프로세서 (126) 에 의해 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 동작의 평균 주파수에 적용된다. 예시를 위해, 프로세서 (126) 는 Y ㎒ RF 생성기 (454) 에 의해 생성된 RF 신호 (486) 와 X ㎒ RF 생성기 (452) 에 의해 생성된 RF 신호 (484) 사이에서 상대적인 위상 φrelative1을 달성하면서 기판 SU의 프로세싱 동안 값들 y㎒freqvariation1, thigh1, 및 tlow1에 의해 Y ㎒ RF 생성기 (454) 의 평균 주파수를 수정한다.

이 실시 예에서, Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 기준 주파수는 많은 방법들 중 하나를 적용함으로써 프로세서 (464) 에 의해 결정된다. 예를 들어, 센서, 예컨대 복소 전압 및 전류 센서는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 출력부 O21에 커플링된다. 센서는 또한 프로세서 (464) 에 커플링된다. 프로세서 (464) 에 커플링된 센서는 복소 전압 및 전류를 측정하고, 복소 전압 및 전류를 프로세서 (464) 에 제공한다. 프로세서 (464) 는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 기본 동작 주파수에서 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 를 향해 반사된 평균 전력, 측대역들을 포함하는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) 및 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 기본 주파수들에서 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 를 향해 반사된 평균 전력, 측대역들, 평균 전력 반사 계수, 및 평균 전력 반사 계수 및 평균 전압 반사 계수를 갖지 않는 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) 및 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 기본 주파수들에서 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 를 향하여 반사되는 평균 전력과 같은 전력-기반 파라미터를 복소 전압 및 전류로부터 계산하거나 결정한다. 측대역들은 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) 및 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 기본 주파수들에 기초하여, 예를 들어, 생성된 고조파 주파수들을 포함한다. 예로서, 프로세서 (454) 는 프로세서 (454) 에 커플링된 센서에 의해 측정된 복소 전압 및 전류로부터 전력-기반 파라미터를 결정하도록 메모리 디바이스 (468) 에 저장된 룩업 테이블에 액세스한다.

실시 예를 계속하면, 프로세서 (464) 는 센서로부터 수신된 결정된 전력-기반 파라미터의 하나 이상의 값들이 메모리 디바이스 (468) 에 저장된 전력-기반 파라미터 값으로부터 미리 설정된 범위 내에 있는지 여부를 결정한다. 결정된 전력-기반 파라미터의 하나 이상의 값들이 메모리 디바이스 (468) 에 저장된 전력-기반 파라미터 값으로부터 미리 설정된 범위 내에 있지 않다고 결정할 때, 프로세서 (464) 는 Y ㎒ RF 생성기 (454) 의 동작 주파수를 변화시킨다. 프로세서 (464) 는 센서로부터 수신된 결정된 전력-기반 파라미터의 하나 이상의 값들이 메모리 디바이스 (468) 에 저장된 전력-기반 파라미터 값으로부터 미리 설정된 범위 내에 있을 때까지 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 동작 주파수를 변화시키도록 계속된다. 프로세서 (464) 는 기준 주파수를 결정하기 위해 센서로부터 수신된 결정된 전력-기반 파라미터의 하나 이상의 값들이 메모리 디바이스 (468) 에 저장된 전력-기반 파라미터 값으로부터 미리 설정된 범위 내에 있는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 동작 주파수의 값들의 평균을 결정한다. 또 다른 예로서, Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 동작 주파수의 값들의 평균 대신, Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 동작 주파수의 값들의 중간 값이 기준 주파수로 프로세서 (468) 에 의해 결정된다. 전력-기반 파라미터에 기초한 평균 주파수의 결정은 일 플라즈마 툴로부터 또 다른 플라즈마 툴로, 예를 들어, 일 플라즈마 툴의 RF 생성기로부터 또 다른 플라즈마 툴의 RF 생성기로 기준 주파수의 변동들을 허용한다. 플라즈마 툴의 RF 생성기는 또 다른 플라즈마 툴의 RF 생성기와 상이한 기준 주파수에서 동작한다. 값들 y㎒freqvariation1, thigh1, tlow1, 및 φrelative1을 플라즈마 툴들의 RF 생성기들의 상이한 기준 주파수들에 적용하는 것은 기준 주파수에서 툴-투-툴 변동 (tool-to-tool variation) 을 허용한다.

도 5a는 레시피 전개 동안 프로세서 (126) 에 의한 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 의 생성을 예시하기 위한, 플라즈마 툴과 같은 시스템 (500) 의 실시 예의 도면이다. 시스템 (500) 은, 시스템 (500) 에서 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 이 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (112) 에 의해 출력되는 RF 신호 (130) 의 사이클의 빈 (bin) 또는 세그먼트 또는 시간 기간의 부분 각각에 대해 결정되는 것을 제외하고 시스템 (100) (도 1a) 또는 시스템 (400) (도 4a) 과 동일하다. 시스템 (500) 은, 시스템 (500) 에서 값 Γ11이 RF 신호 (130) 의 사이클의 제 1 빈 동안 센서 (131) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (123) 에 의해 측정되는 복소 전압 및 전류의 값으로부터 생성되고, 값 Γ12이 RF 신호 (130) 의 사이클의 제 2 빈 동안 센서 (131) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (123) 에 의해 측정되는 복소 전압 및 전류의 값으로부터 생성되고, 값 Γn1이 RF 신호 (130) 의 사이클의 제 n 빈 동안 센서 (131) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (123) 에 의해 측정되는 복소 전압 및 전류의 값으로부터 생성될 때까지 계속되는 것을 제외하고 시스템 (100) 또는 시스템 (400) 과 동일한 구조 및 동일한 기능을 갖는다. 제 2 빈은 제 1 빈에 대해 연속적이고 그리고 RF 신호 (130) 의 사이클의 제 3 빈은 제 2 빈에 대해 연속적이고, 제 n 빈이 RF 신호 (130) 의 사이클의 제 (n-1) 빈에 연속적일 때까지 계속된다. 예로서, 0 내지 0.1 마이크로 초의 RF 신호 (142) (도 1bb) 의 시간 세그먼트는 제 1 빈의 예이고, 0.1 마이크로 초 내지 0.2 마이크로 초의 RF 신호 (142) 의 시간 세그먼트는 제 2 빈의 예이고, 0.2 마이크로 초 내지 0.3 마이크로 초의 RF 신호 (142) 의 시간 세그먼트는 제 3 빈의 예이고, 0.(n-1) 마이크로 초 내지 0.n 마이크로 초의 RF 신호 (142) 의 시간 세그먼트는 제 n 빈의 예이다. 시스템 (500) 은 시스템 (500) 에서 더미 기판 (402) 이 사용되고 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 이 RF 신호 (130) 의 사이클의 빈들에 대해 생성되는 것을 제외하고 시스템 (100 또는 400) 과 동일한 방식으로 동작한다. 시스템 (500) 에서, 기판 S의 프로세싱이 없다.

도 5b는 레시피 전개를 위해 프로세서 (126) (도 5a) 에 의해 생성되는 표 (510) 의 실시 예의 도면이다. 표 (510) 는 이 표에서 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 각각이 RF 신호 (130) (도 5a) 의 사이클의 상이한 빈에 대응하는 것을 제외하고 도 1ba 또는 도 4b의 표 (130) 와 동일하다. 예를 들어, 값 Γ11은 RF 신호 (130) 의 사이클의 빈 1, 예를 들어, 제 1 빈 동안 측정되는 복소 전압 및 전류의 값으로부터 프로세서 (126) 에 의해 결정되고 값 Γ21은 RF 신호 (130) 의 사이클의 빈 2, 예를 들어, 제 2 빈 동안 측정되는 복소 전압 및 전류의 값에 기초하여 프로세서 (126) 에 의해 결정된다. 표 (510) 는 프로세서 (126) 에 의해 메모리 디바이스 (128) (도 5a) 에 저장된다.

일 실시 예에서, 전압 반사 계수의 값 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 각각은 RF 신호 (130) 의 복수의 사이클들에 걸쳐 대응하는 빈에 대해 프로세서 (126) 에 의해 계산되는 평균이다. 예를 들어, 값 Γ11은 전압 반사 계수의 복수의 값들의 평균이고, 복수의 값들 각각은 RF 신호 (130) 의 대응하는 사이클 각각의 빈 1에 대해 프로세서 (126) 에 의해 결정된다. 예시를 위해, 값 Γ11은 제 1 값과 제 2 값의 평균이다. 제 1 값은 RF 신호 (130) 의 제 1 사이클의 빈 1 동안 센서 (131) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (123) (도 5a) 에 의해 측정되는 복소 전압 및 전류의 값에 기초하여 프로세서 (126) 에 의해 계산된다. 유사하게, 제 2 값은 RF 신호 (130) 의 제 2 사이클의 빈 1 동안 센서 (131) 및 고속 데이터 획득 디바이스 (123) 에 의해 측정되는 복소 전압 및 전류의 값에 기초하여 프로세서 (126) 에 의해 계산된다. 제 2 사이클은 제 1 사이클에 연속된다. 제 1 사이클 및 제 2 사이클 각각은 프로세서 (126) 에 의해 1 내지 n으로 n 개의 빈들로 분할된다.

도 5c는 레시피 전개 동안 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 로부터 RF 신호 (130) (도 5a) 의 사이클의 빈 각각에 대한 부하 임피던스 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 의 생성을 예시하기 위한 RF 경로 모델 (150) 의 실시 예의 도면이다. 예를 들어, 빈 1에 대한 부하 임피던스 값 ZL11은 값 Γ11로부터 프로세서 (126) 에 의해 결정되고, 빈 2에 대한 부하 임피던스 값 ZL21은 값 Γ21로부터 프로세서 (126) 에 의해 결정되고, 빈 n에 대한 부하 임피던스 값 ZLn1이 값 Γn1로부터 프로세서 (126) 에 의해 결정될 때까지 계속된다. RF 신호 (130) 의 사이클의 빈 각각에 대한 부하 임피던스 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 은 도 1c에 대해 상기 기술된 것과 동일한 방식으로 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 로부터 결정된다는 것을 주의해야 한다.

일 실시 예에서, 전압 반사 계수의 값들 (Γ11, Γ21 내지 Γn1) 대신에, 복소 전압 및 전류의 측정된 값들은 RF 신호 (130) 의 사이클의 빈 각각에 대한 부하 임피던스 값들 (ZL11 내지 ZLn1) 을 결정하도록 프로세서 (126) 에 의해 적용된다.

도 5d는 레시피 전개 동안 RF 신호 (130) (도 5a) 의 사이클의 빈들에 대한 전력 반사 계수의 값들이 최소화되는 동작 파라미터들의 값들의 결정을 예시하기 위한 RF 경로 모델 (150) 의 실시 예의 도면이다. 프로세서 (126) (도 5a) 에 제공된 동작 파라미터들의 미리 결정된 파형 또는 초기 값들이 없다. 예를 들어, Y ㎒ RF 생성기 (114) 로부터 출력될 RF 신호 (132) 의 주기적인 파형의 타입은 RF 경로 모델 (150) 에 제공되지 않는다.

빈 각각에 대한 동작 파라미터들의 값들은 부하 임피던스의 값이 RF 경로 모델 (150) 의 출력부에 적용될 때 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값이 최소화되는 프로세서 (126) 에 의해 결정된다. 예를 들어, RF 경로 모델 (150) 은 커패시턴스 Cknown1 및 RF RFknown을 갖도록 초기화된다. 커패시턴스 Cknown1은 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 입력부 I2와 출력부 사이의 임피던스 매칭 네트워크 (110) 의 브랜치의 회로 컴포넌트들의 커패시터의 커패시턴스이고, RF RFknown는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (114) 가 레시피 전개 동안 동작되는 값이다. RF 경로 모델 (150) 의 출력부에서 부하 임피던스의 값 ZL11은 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 부하 임피던스의 값 ZL1a를 결정하도록 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들을 통해 역 전파된다. 프로세서 (126) 는 값 ZL1a를 결정하기 위해 값 ZL11과 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들의 임피던스 값들의 방향성 합을 계산한다.

예를 계속하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 부하 임피던스의 값 ZL1a로부터 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값들 Γ1a²를 계산한다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 전압 반사 계수의 값 Γ1a를 식별하거나 결정하기 위해 전압 반사 계수의 값 Γ1a와 부하 임피던스의 값 ZL1a 사이의 대응 관계, 예컨대 맵핑 또는 연결에 액세스한다.

예를 더 계속하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전압 반사 계수의 값들 Γ1a의 제곱을 계산하여 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값 Γ1a²를 결정한다. 프로세서 (126) 는 전력 반사 계수의 값 Γ1a²가 계산되는 동작 파라미터들의 값들, 예컨대 y㎒avfreq1A 및 y㎒freqvariation1A, 및 C1A를 결정하고, y㎒avfreq1A는 X ㎑ RF 생성기 (452) (도 5e) 로부터 출력된 RF 신호의 사이클의 빈 1 동안 Y ㎒ RF 생성기 (454) (도 5e) 가 동작하는 평균 주파수이고, y㎒freqvariation1A는 빈 1 동안 평균 주파수 y㎒avfreq1A의 변동이고, C1A는 임피던스 매칭 네트워크 (456) (도 5e) 의 출력부와 입력부 I21 사이의 브랜치에 인가될 총 커패시턴스이다.

동작 파라미터들의 y㎒avfreq1A, y㎒freqvariation1A,및 C1A과 같은 값들의 결정을 예시하기 위해, 프로세서 (126) 는 동작 파라미터들의 값들을 RF 경로 모델 (150) 에 제공한다. 값들을 RF 경로 모델 (150) 에 제공함으로써, 프로세서 (126) 는 값들을 RF 경로 모델 (150) 에 이용 가능하게 한다. 일단 RF 경로 모델 (150) 이 값들에 의해 특성화될 프로세서 (126) 로부터 동작 파라미터들의 값들을 수신하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전압 반사 계수의 값 Γ1a를 결정하도록 RF 경로 모델 (150) 의 출력부에서 부하 임피던스의 값 ZL11을 역 전파한다. 프로세서 (126) 는 메모리 디바이스 (128) 로부터 동작 파라미터들의 값들을 액세스하고 전압 반사 계수의 값 Γ1a가 결정되는 RF 경로 모델 (150) 에 값들을 가용하게 하고, 예를 들어, 값들을 제공한다.

예를 계속하면, RF 경로 모델 (150) 의 출력부에서 부하 임피던스의 값 ZL11은 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 부하 임피던스의 값 ZL1x를 결정하도록 RF 경로 모델 (150) 의 회로 엘리먼트들을 통해 프로세서 (126) 에 의해 역 전파된다. 프로세서 (126) 는 값 ZL1x를 결정하기 위해 값 ZL11과 RF 경로 모델의 회로 엘리먼트들의 임피던스 값들의 방향성 합을 계산한다.

예를 계속하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 부하 임피던스의 값 ZL1x로부터 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값들 Γ11²를 계산한다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 전압 반사 계수의 값 Γ11을 식별하거나 결정하기 위해 전압 반사 계수의 값 Γ11과 부하 임피던스의 값 ZL1x 사이의 대응 관계, 예컨대 맵핑 또는 연결에 액세스한다.

예를 더 계속하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전압 반사 계수의 값들 Γ11의 제곱을 계산하여 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값 Γ11²를 결정한다. 프로세서 (126) 는 전력 반사 계수의 값 Γ11²가 계산되는 동작 파라미터들의 값들, 예컨대 y㎒avfreqn1 및 y㎒freqvariationn1, 및 Cn1를 결정하고, y㎒avfreqn1은 Y ㎒ RF 생성기 (454) (도 5e) 가 동작하는 평균 주파수이고, y㎒freqvariationn1은 평균 주파수의 변동이고, Cn1은 임피던스 매칭 네트워크 (456) (도 5e) 의 출력부와 입력부 I21 사이의 브랜치에 인가될 총 커패시턴스이다.

동작 파라미터들의 y㎒avfreqn1, y㎒freqvariationn1, 및 Cn1과 같은 값들의 결정을 예시하기 위해, 프로세서 (126) 는 동작 파라미터들의 값들을 RF 경로 모델 (150) 에 제공한다. 값들을 RF 경로 모델 (150) 에 제공함으로써, 프로세서 (126) 는 값들을 RF 경로 모델 (150) 에 이용 가능하게 한다. 일단 RF 경로 모델 (150) 이 값들에 의해 특성화될 프로세서 (126) 로부터 동작 파라미터들의 값들을 수신하면, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전압 반사 계수의 값 Γ11을 결정하도록 RF 경로 모델 (150) 의 출력부에서 부하 임피던스의 값 ZL11을 역 전파한다. 프로세서 (126) 는 메모리 디바이스 (128) 로부터 동작 파라미터들의 값들을 액세스하고 전압 반사 계수의 값 Γ11이 결정되는 RF 경로 모델 (150) 에 값들을 가용하게 하고, 예를 들어, 값들을 제공한다.

프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값 Γ11²이 빈 1에 대한 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값 Γ1a²보다 작거나 보다 낮다고 결정한다. 결정에 응답하여, 프로세서 (126) 는 주파수 파라미터들 y㎒avfreq1A 및 y㎒freqvariation1A를 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) (도 5e) 에 적용하는 대신 주파수 파라미터들 y㎒avfreqn1 및 y㎒freqvariationn1을 적용하도록 결정하고 매칭 네트워크 파라미터 C1A를 임피던스 매칭 네트워크 (456) (도 5e) 에 적용하는 대신 매칭 네트워크 파라미터 Cn1을 적용하도록 결정한다.

유사한 방식으로, 빈 2에 대해, 프로세서 (126) 가 값 y㎒avfreqn2를 빈 1에 대해 계산된 값 y㎒avfreqn1과 값 y㎒freqvariationn1의 방향성 합이 되도록 결정하는 것을 제외하고, 동작 파라미터들의 값들 y㎒freqvariationn2, 및 Cn1은 X ㎑ RF 생성기 (452) (도 5e) 에 의해 생성될 RF 신호 (484) (도 5e) 의 빈 2에 대해 프로세서 (126) 에 의해 결정된다. 또한, 빈 2에 대해, 프로세서 (126) 는 y㎒avfreqn2 값이 되도록 RF 경로 모델 (150) 을 초기화한다. 또한, 유사하게, 값들 y㎒avfreqnn, y㎒freqvariationnn, 및 Cn1은 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) (도 5e) 에 의해 생성될 RF 신호 (484) 의 빈 n에 대해 프로세서 (126) 에 의해 결정된다. 프로세서 (126) 는 빈 1 내지 빈 n에 대한 동작 파라미터들의 값들, 예컨대 y㎒avfreqn1, y㎒freqvariationn1, y㎒freqvariationn2, y㎒freqvariationnn, 및 Cn1을 메모리 디바이스 (128) 에 저장한다.

일 실시 예에서, RF 경로 모델 (150) 의 매칭 네트워크 파라미터의 값 Cn1은 빈 1 내지 빈 n에 대한 RF 경로 모델 (150) 의 주파수 파라미터들의 값들을 결정한 후 결정된다. 예를 들어, 프로세서 (126) 는 프로세서 (126) 가 값들 (Cn1 및 C1A) 을 결정하지 않는 것을 제외하고, 도 5d를 참조하여 상기 기술된 방식과 유사한 방식으로 값들 y㎒avfreqn1, y㎒freqvariationn1, y㎒freqvariationn2로부터 y㎒freqvariationnn까지 결정한다. 값들 y㎒freqvariationn1, y㎒freqvariationn1, y㎒freqvariationn2, 후에 y㎒freqvariationnn 값이 결정될 때까지, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값들의 평균이 최소 값인 값 Cn1을 결정한다. 예시를 위해, 프로세서 (126) 는 RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값들 (Γ1a², Γ2a², 및 Γna²) 의 제 1 평균을 계산하고 제 1 평균을 달성하기 위해 RF 경로 모델 (150) 이 값 C1A를 갖는다고 결정하고, RF 경로 모델 (150) 의 입력부에서 전력 반사 계수의 값들 (Γ11², Γ21², 및 Γn1²) 의 제 2 평균 값 Γ1avmin²를 계산하고 제 2 평균 값 Γ1avmin²를 달성하기 위해 RF 경로 모델 (150) 이 값 Cn1을 갖는다고 결정한다. 프로세서 (126) 는 또한 제 2 평균 값 Γ1avmin²이 제 1 평균보다 낮다고 결정한다. 제 2 평균 값 Γ1avmin²가 제 1 평균보다 낮다는 결정시, 프로세서 (126) 는 제 2 평균 값 Γ1avmin²가 계산되는 매칭 네트워크 파라미터의 값 Cn1이 도 5e의 임피던스 매칭 네트워크 (456) 에 적용될 것이라고 결정한다. 프로세서 (126) 는 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreqn1, y㎒freqvariationn1, y㎒freqvariationn2 및 y㎒freqvariationnn, 및 값 Cn1을 메모리 디바이스 (128) (도 5a) 에 저장한다.

도 5e는 기판 SU의 프로세싱 동안 값 y㎒avfreqn1, y㎒freqvariationn1, y㎒freqvariationn2, 및 y㎒freqvariationnn, 및 값 Cn1의 사용을 예시하기 위한 시스템 (450) 의 실시 예의 도면이다. 시스템 (450) 에서, 컴퓨터 (463) 는 도 5a의 컴퓨터 (118) 로부터 동작 파라미터들의 값들을 수신한다. 예를 들어, 동작 파라미터들의 값들 y㎒avfreqn1, y㎒freqvariationn1, y㎒freqvariationn2, 및 y㎒freqvariationnn, 및 값 Cn1은 컴퓨터 (118) 의 프로세서 (126) 로부터 컴퓨터 네트워크를 통해 컴퓨터 (463) 의 프로세서 (464) 에 의해 수신된다. 프로세서 (464) 는 컴퓨터 (463) 의 메모리 디바이스 (468) 에 동작 파라미터들의 값들, 예컨대 y㎒avfreqn1, y㎒freqvariationn1, y㎒freqvariationn2, 및 y㎒freqvariationnn, 및 값 Cn1을 저장한다.

플라즈마 챔버 (458) 내에서 기판 SU를 프로세싱하는 동안, RF 신호 (484) 의 위상이 음의 전압 또는 전력 값으로부터 양의 전압 또는 전력 값을 달성하기 위해 RF 신호 (484) 가 영점 교차와 교차한다는 결정에 응답하여 프로세서 (464) 는 RF 신호 (484) 의 빈 1에 대한 주파수 파라미터들의 값들 y㎒avfreqn1 및 y㎒freqvariationn1을 RF 전력 공급부 (476) 로 전송한다. 값들 y㎒avfreqn1 및 y㎒freqvariationn1의 수신시, RF 전력 공급부 (476) 는 RF 신호 (484) 의 제 1 사이클의 빈 1의 시간 기간 동안 값들 y㎒avfreqn1 및 y㎒freqvariationn1의 방향성 합인 주파수를 갖는 RF 신호 (550) 를 생성한다.

프로세서 (464) 는 RF 신호 (484) 의 제 1 사이클의 빈 2에 대한 시간 기간이 곧 시작될 것이라고 결정한다. 그렇게 결정하면, 프로세서 (464) 는 메모리 디바이스 (468) 로부터 값 y㎒freqvariationn2에 액세스하고 값 y㎒freqvariationn2를 RF 전력 공급부 (476) 에 제공한다. RF 신호 (484) 의 제 1 사이클의 빈 2의 시간 기간 동안, RF 전력 공급부 (476) 는 주파수 파라미터의 평균 값과 값 y㎒freqvariationn2의 방향성 합을 갖는 RF 신호 (550) 를 출력한다. RF 신호 (484) 의 빈 2에 대한 주파수 파라미터의 평균 값은 값 y㎒avfreqn1 및 y㎒freqvariationn1의 방향성 합이다. 유사한 방식으로, 프로세서 (464) 는 RF 신호 (550) 를 출력하도록 X 킬로헤르츠 RF 생성기 (452) 에 의해 생성된 RF 신호 (484) 의 제 1 사이클의 나머지 빈들 동안 빈 3 내지 빈 n의 나머지 빈들에 대한 주파수 파라미터들의 나머지 값들을 RF 전력 공급부 (476) 로 제공한다.

RF 신호 (484) 의 후속하는 사이클들 동안, 후속하는 사이클들 각각의 빈 1 내지 빈 n에 대한 주파수 파라미터들은 제 1 사이클의 빈 1 내지 빈 n 동안과 동일하다. 예를 들어, RF 신호 (550) 는 RF 신호 (484) 의 제 2 사이클의 빈 1 동안 값들 y㎒avfreqn1 및 y㎒freqvariationn1을 갖는다. RF 신호 (550) 는 RF 신호 (484) 의 제 2 사이클의 빈 2 동안 주파수 파라미터의 평균 값과 값 y㎒freqvariationn2의 방향성 합을 갖는다. RF 신호 (484) 의 제 2 사이클의 빈 2에 대한 주파수 파라미터의 평균 값은 값 y㎒avfreqn1 및 y㎒freqvariationn1의 방향성 합이다.

게다가, 프로세서 (464) 는 도 4e를 참조하여 상기 기술된 것과 동일한 방식으로 모터 시스템 (472) 을 제어함으로써 입력부 I21과 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 출력부 사이의 브랜치의 결합된 커패시턴스를 제어한다. 예를 들어, 프로세서 (464) 는 기판 SU의 프로세싱 동안 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 입력부 I21과 출력부 사이의 브랜치의 커패시턴스 Cn1을 달성하도록 드라이버 시스템 (470) 및 모터 시스템 (472) 을 통해 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 하나 이상의 커패시터들을 제어한다.

RF 전력 공급부 (476) 는 Y 메가헤르츠 RF 생성기 (454) 의 출력부 O21 및 RF 케이블 RFC 21을 통해 결합된 커패시턴스 Cn1을 갖는 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 입력부 I21로 RF 신호 (550) 를 공급한다. RF 신호들 (484 및 550) 을 수신하면, 임피던스 매칭 네트워크 (456) 는 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 출력부에서 수정된 RF 신호 (552) 를 출력하기 위해 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 출력부에 커플링된 부하의 임피던스와 임피던스 매칭 네트워크 (456) 의 입력부들 (I11 및 I21) 에 커플링된 소스의 임피던스를 매칭시킨다. 일단 플라즈마 챔버 (458) 의 하부 전극이 수정된 RF 신호 (552) 를 수신하고 하나 이상의 프로세스 가스들이 플라즈마 챔버 (458) 의 상부 전극 (460) 과 플라즈마 여기 전극 (462) 의 하부 전극 사이의 갭에 공급되면, 플라즈마는 플라즈마 챔버 (458) 내에서 기판 SU를 프로세싱하기 위해 플라즈마 챔버 (458) 내에서 스트라이킹되거나 유지된다.

일 실시 예에서, 본 명세서에 사용된 바와 같은 방향성 합은 벡터 합이다.

일 실시 예에서, 도 5e를 참조하여 본 명세서에 기술된 방법은 플라즈마 챔버 (458) 내에서 많은 기판들을 프로세싱하도록 사용되거나 시스템 (450) 과 구조 및 기능이 유사한 상이한 시스템에 사용된다.

일 실시 예에서, RF 신호를 플라즈마 여기 전극 (462) 의 하부 전극에 인가하고 상부 전극 (460) 을 접지 전위에 커플링하는 대신, RF 신호가 상부 전극 (460) 에 인가되고 플라즈마 여기 전극 (462) 의 하부 전극은 접지 전위에 커플링된다는 것을 주의해야 한다.

본 명세서에 기술된 실시 예들은 휴대형 하드웨어 유닛들, 마이크로프로세서 시스템들, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램가능한 가전제품들, 미니컴퓨터들, 메인프레임 컴퓨터들 등을 포함하는 다양한 컴퓨터 시스템 구성들로 실시될 수도 있다. 본 명세서에 기술된 실시 예들은 또한 컴퓨터 네트워크를 통해 링크된 원격 프로세싱 하드웨어 유닛들에 의해 태스크들이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경들에서 실시될 수 있다.

일부 실시 예들에서, 제어기는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 시스템은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함한다. 시스템은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치와 통합된다. 전자장치는 시스템의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭된다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세스 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, RF 생성기 설정사항들, RF 매칭부 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 임의의 프로세스를 제어하도록 프로그래밍된다.

일반적으로 말하면, 다양한 실시 예들에서, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 논리, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정된다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), ASICs, PLDs로서 규정되는 칩들,프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함한다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 프로세스를 수행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 전달되는 인스트럭션들이다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부이다.

제어기는, 일부 실시 예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 그렇지 않으면 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합인 컴퓨터에 커플링되거나 일부이다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱을 위해 원격 액세스를 가능하게 하는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있다. 제어기는 제조 동작들의 현재 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 메트릭들을 조사하고, 현재 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현재 프로세싱에 후속하는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스 시작하도록 시스템에 대한 원격 액세스를 인에이블한다.

일부 실시 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함하는 컴퓨터 네트워크를 통해 시스템에 프로세스 레시피들을 제공한다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함한다. 일부 예들에서, 제어기는 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 설정들의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 설정들은 웨이퍼 상에서 수행될 프로세스의 타입 및 제어기가 인터페이싱하거나 제어하는 툴의 타입에 특정된다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들을 이행하는 것과 같은, 공동의 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동되는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산된다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버의 프로세스를 제어하도록 조합되는 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들을 포함한다.

비한정적으로, 다양한 실시 예들에서, 시스템은 플라즈마 에칭 챔버, 증착 챔버, 스핀-린스 챔버, 금속 도금 챔버, 세정 챔버, 베벨 에지 에칭 챔버, PVD (physical vapor deposition) 챔버, CVD (chemical vapor deposition) 챔버, ALD (atomic layer deposition) 챔버, ALE (atomic layer etch) 챔버, 이온 주입 챔버, 트랙 챔버, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작에 연관되거나 사용되는 임의의 다른 반도체 프로세싱 챔버를 포함한다.

상기 기술된 동작들이 병렬 플레이트 플라즈마 챔버, 예를 들어, 용량 결합 플라즈마 챔버, 등을 참조하여 기술되었지만, 일부 실시 예들에서, 상기 기술된 동작들은 다른 타입들의 플라즈마 챔버들, 예를 들어, 유도 결합 플라즈마 (inductively coupled plasma; ICP) 반응기, TCP (transformer coupled plasma) 반응기를 포함하는 플라즈마 챔버, 전도체 툴들, 유전체 툴들, ECR (electron cyclotron reson-Ance) 반응기, 등을 포함하는 플라즈마 챔버, 등에 적용된다는 것을 또한 주의한다. 예를 들어, X ㎒ RF 생성기, Y ㎒ RF 생성기, 및 Z ㎒ RF 생성기는 ICP 플라즈마 챔버 내에서 인덕터에 커플링된다.

상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 동작에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로드 포트들로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기, 또는 툴들 중 하나 이상과 통신한다.

상기 실시 예들을 염두에 두고, 일부 실시 예들은 컴퓨터 시스템들에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터-구현된 동작들을 채용한다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 컴퓨터로 구현된 동작들은 물리량들을 조작하는 동작들이다.

실시 예들 중 일부는 또한 이들 동작들을 수행하기 위한 하드웨어 유닛 또는 장치와 관련된다. 장치는 특수 목적 컴퓨터를 위해 특별히 구성된다. 특수 목적 컴퓨터로서 규정될 때, 컴퓨터는 특수 목적의 일부가 아닌 다른 프로세싱, 프로그램 실행 또는 루틴들을 수행하지만, 여전히 특수 목적을 위해 동작할 수 있다.

일부 실시 예들에서, 본 명세서에 기술된 동작들은 선택적으로 활성화된 컴퓨터에 의해 수행되거나 컴퓨터 메모리에 저장되거나 컴퓨터 네트워크를 통해 획득되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들에 의해 구성된다. 데이터가 컴퓨터 네트워크를 통해 획득될 때, 데이터는 컴퓨터 네트워크 상의 다른 컴퓨터들, 예를 들어, 컴퓨팅 리소스들의 클라우드에 의해 프로세싱될 수도 있다.

본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시 예들은 또한 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체 상의 컴퓨터 판독 가능 코드로서 제조될 수 있다. 비 일시적 컴퓨터-판독 가능 매체는 데이터를 저장하는 임의의 데이터 저장 하드웨어 유닛, 예를 들어, 메모리 디바이스, 등이고, 그 후 컴퓨터 시스템에 의해 판독된다. 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체의 예들은 하드 드라이브들, NAS(network attached storage), ROM, RAM, CD-ROM들, CD-Rs (CD-recordables), CD RWs (CD-rewritables), 자기 테이프들 및 기타 광학 및 비광학 데이터 저장 하드웨어 유닛들을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 비일시적인 컴퓨터-판독 가능 매체는 컴퓨터-판독 가능 코드가 분산된 방식으로 저장되고 실행되도록 네트워크-커플링된 컴퓨터 시스템을 통해 분산된 컴퓨터-판독 가능 유형의 매체를 포함한다.

상기 기술된 일부 방법 동작들이 특정한 순서로 제시되었지만, 다양한 실시 예들에서, 다른 하우스 키핑 동작들이 방법 동작들 사이에 수행되거나, 방법 동작들이 약간 상이한 시간들에 발생하도록 조정되거나, 다양한 인터벌들로 방법 동작들의 발생을 허용하거나 상기 기술된 것과 상이한 순서로 수행되는 시스템에 분산된다는 것이 이해되어야 한다.

일 실시 예에서, 상기 기술된 임의의 실시 예로부터의 하나 이상의 특징들은 본 개시에 기술된 다양한 실시 예들에서 기술된 범위로부터 벗어나지 않고 임의의 다른 실시 예의 하나 이상의 특징들과 결합된다는 것을 또한 주의해야 한다.

전술한 실시 예들이 이해의 명확성의 목적들을 위해 다소 상세히 기술되었지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 따라서, 본 실시 예들은 제한적이지 않고 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 실시 예들은 본 명세서에 제공된 상세들로 제한되지 않고, 첨부된 청구항들의 범위 및 등가물 내에서 수정될 수도 있다.

Claims (32)

1. 제 1 무선 주파수 생성기 (radio frequency (RF) generator) 의 동작의 하나 이상의 사이클들의 제 1 세트에 대해, 제 2 RF 생성기와 연관된 복수의 반사 파라미터 값들에 액세스하는 단계;
   RF 경로의 적어도 일부의 컴퓨터-기반 모델에 복수의 반사 파라미터 값들을 적용함으로써 상기 복수의 반사 파라미터 값들로부터 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계로서, 상기 RF 경로는 상기 제 2 RF 생성기와 플라즈마 챔버의 전극 사이에 있는, 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계;
   상기 제 2 RF 생성기에 의해 생성될 RF 신호의 복수의 주파수 변조 파라미터들을 수신하는 단계;
   상기 컴퓨터-기반 모델에 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 적용함으로써 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계로서, 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 상기 값들은 상기 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 반사 계수 파라미터를 최소화하도록 결정되는, 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계; 및
   상기 제 1 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 제 2 세트 동안 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 상기 값들에 따라 상기 제 2 RF 생성기를 제어하는 단계를 포함하는, 튜닝 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 반사 파라미터 값들에 액세스하는 단계, 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계, 상기 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계, 및 상기 제 2 RF 생성기를 제어하는 단계는 상기 플라즈마 챔버에서 기판의 프로세싱 동안 실행되는, 튜닝 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 반사 파라미터 값들은 복수의 전압 반사 계수 값들을 포함하고, 그리고 상기 반사 계수 파라미터는 평균 전력 반사 계수인, 튜닝 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 동작의 하나 이상의 사이클들의 상기 제 2 세트는 상기 동작의 하나 이상의 사이클들의 상기 제 1 세트에 후속하는, 튜닝 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 세트는 상기 제 1 RF 생성기의 동작의 2 이상의 사이클들을 포함하고, 그리고 상기 복수의 반사 파라미터 값들 각각은 상기 제 1 세트의 상기 2 개 이상 사이클의 반사 계수 값들에 대해 계산된 복수의 반사 계수 값들의 평균인, 튜닝 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 제 3 세트에 대해 상기 복수의 반사 파라미터 값들에 액세스하는 단계, 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계, 및 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계를 반복하는 단계; 및
   상기 제 1 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 제 4 세트 동안 상기 제 2 RF 생성기를 제어하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하고,
   상기 제 3 세트는 상기 제 2 세트에 후속하고 상기 제 4 세트는 상기 제 3 세트에 후속하는, 튜닝 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 반사 파라미터 값들은 복수의 복소 전압 및 전류 값들을 포함하는, 튜닝 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 컴퓨터-기반 모델은 복수의 회로 엘리먼트들을 포함하고, 상기 복수의 회로 엘리먼트들 중 2 개의 인접한 회로 엘리먼트들은 연결을 통해 서로 커플링되고, 그리고 상기 컴퓨터-기반 모델은 상기 RF 경로와 실질적으로 동일한 임피던스를 갖는, 튜닝 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 컴퓨터-기반 모델은 복수의 회로 엘리먼트들을 포함하고, 상기 복수의 회로 엘리먼트들 중 2 개의 인접한 엘리먼트들은 연결을 통해 서로 커플링되고, 그리고 상기 복수의 회로 엘리먼트들은 상기 RF 경로의 복수의 회로 컴포넌트들을 나타내고 상기 RF 경로의 상기 복수의 회로 컴포넌트들과 동일한 방식으로 연결되는, 튜닝 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 경로는,
    상기 제 2 RF 생성기를 매칭 네트워크의 브랜치와 커플링하는 RF 케이블,
    상기 브랜치,
    상기 매칭 네트워크를 상기 플라즈마 챔버와 커플링하는 RF 송신 라인, 및
    상기 플라즈마 챔버의 전극을 포함하는, 튜닝 방법.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 상기 컴퓨터-기반 모델에 적용함으로써 매칭 네트워크에 대한 커패시턴스를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 매칭 네트워크는 상기 제 2 RF 생성기와 상기 플라즈마 챔버 사이에 그리고 상기 제 1 RF 생성기와 상기 플라즈마 챔버 사이에 커플링되는, 튜닝 방법.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 상기 컴퓨터-기반 모델에 적용하는 단계는,
    상기 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 제 1 복수의 반사 파라미터 입력 값들의 계산을 용이하게 하도록 상기 컴퓨터-기반 모델의 출력으로부터 상기 컴퓨터-기반 모델을 통해 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 역 전파하는 (backpropagating) 단계로서, 상기 제 1 복수의 반사 파라미터 입력 값들은 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 양들이 상기 컴퓨터-기반 모델에 이용 가능할 때 결정되는, 상기 역 전파 단계;
    상기 제 1 복수의 반사 파라미터 입력 값들의 제 1 평균을 계산하는 단계;
    상기 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 제 2 복수의 반사 파라미터 입력 값들의 계산을 용이하게 하도록 상기 컴퓨터-기반 모델의 상기 출력으로부터 상기 컴퓨터-기반 모델을 통해 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 역 전파하는 단계로서, 상기 제 2 복수의 반사 파라미터 입력 값들은 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들이 상기 컴퓨터-기반 모델에 이용 가능할 때 결정되는, 상기 역 전파 단계;
    상기 제 2 복수의 반사 파라미터 입력 값들의 제 2 평균을 계산하는 단계; 및
    상기 제 2 평균이 상기 제 1 평균보다 낮은지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 튜닝 방법.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신된 복수의 주파수 변조 파라미터들은 상기 제 1 RF 생성기의 동작의 상기 하나 이상의 사이클들 중 하나와 연관된 주기 함수를 기술하는, 튜닝 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 주기 함수는 사다리꼴 함수, 사인 함수, 펄스 함수, 및 톱니 함수 중 하나인, 튜닝 방법.
15. 레시피 전개 (recipe development) 동안,
    제 1 무선 주파수 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트에 대해, 제 2 RF 생성기와 연관된 복수의 반사 파라미터 값들에 액세스하는 단계;
    RF 경로의 적어도 일부의 컴퓨터-기반 모델에 복수의 반사 파라미터 값들을 적용함으로써 상기 복수의 반사 파라미터 값들로부터 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계로서, 상기 RF 경로는 상기 제 2 RF 생성기와 플라즈마 챔버의 전극 사이에 있는, 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계;
    상기 제 2 RF 생성기에 의해 생성될 RF 신호의 복수의 주파수 변조 파라미터들을 수신하는 단계;
    상기 컴퓨터-기반 모델에 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 적용함으로써 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계로서, 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 상기 값들은 상기 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 하나 이상의 반사 계수 파라미터들을 최소화하도록 결정되는, 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계;
    또 다른 플라즈마 챔버 내에서 기판의 프로세싱 동안,
    상기 레시피 전개 동안 결정된 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들에 따라 제 3 RF 생성기를 제어하는 단계로서, 상기 제 3 RF 생성기를 제어하는 단계는 제 4 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트 동안 수행되는, 상기 제 3 RF 생성기를 제어하는 단계를 포함하는, 튜닝 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 레시피 전개 동안 최소화되는 상기 하나 이상의 반사 계수 파라미터들은 평균 전력 반사 계수를 포함하고, 그리고 상기 복수의 반사 파라미터 값들은 전압 반사 계수의 복수의 값들을 포함하는, 튜닝 방법.
17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 3 RF 생성기는 상기 제 2 RF 생성기의 동작 주파수와 동일한 동작 주파수를 갖도록 지정되고 그리고 상기 제 4 RF 생성기는 상기 제 1 RF 생성기의 동작 주파수와 동일한 동작 주파수를 갖도록 지정되는, 튜닝 방법.
18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트는 상기 제 1 RF 생성기의 동작의 2 이상의 사이클들을 포함하고, 그리고 상기 복수의 반사 파라미터 값들 각각은 상기 제 1 RF 생성기의 동작의 2 이상의 사이클들에 걸쳐 결정되는 복수의 반사 계수 값들의 평균인, 튜닝 방법.
19. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 반사 파라미터 값들은 복수의 복소 전압 및 전류 값들을 포함하는, 튜닝 방법.
20. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 변조 파라미터들은 사다리꼴 함수, 또는 사인 함수, 또는 구형 함수 (rectangular function), 또는 삼각 함수를 규정하는, 튜닝 방법.
21. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 상기 컴퓨터-기반 모델에 적용함으로써 매칭 네트워크에 대한 커패시턴스를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 매칭 네트워크는 상기 제 3 RF 생성기와 다른 플라즈마 챔버 사이에 그리고 상기 제 4 RF 생성기와 다른 플라즈마 챔버 사이에 커플링되는, 튜닝 방법.
22. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 상기 컴퓨터-기반 모델에 적용하는 단계는,
    상기 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 제 1 복수의 반사 파라미터 입력 값들을 계산하도록 상기 컴퓨터-기반 모델의 출력으로부터 상기 컴퓨터-기반 모델을 통해 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 역 전파하는 단계로서, 상기 제 1 복수의 반사 파라미터 입력 값들은 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 양들이 상기 컴퓨터-기반 모델에 이용 가능할 때 결정되는, 상기 역 전파 단계;
    상기 제 1 복수의 반사 파라미터 입력 값들의 제 1 평균을 계산하는 단계;
    상기 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 제 2 복수의 반사 파라미터 입력 값들을 계산하도록 상기 컴퓨터-기반 모델의 상기 출력으로부터 상기 컴퓨터-기반 모델을 통해 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 역 전파하는 단계로서, 상기 제 2 복수의 반사 파라미터 입력 값들은 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 상기 값들이 상기 컴퓨터-기반 모델에 이용 가능할 때 결정되는, 상기 역 전파 단계;
    상기 제 2 복수의 파라미터 입력 값들의 제 2 평균을 계산하는 단계; 및
    상기 제 2 평균이 상기 제 1 평균보다 낮다고 결정하는 단계를 포함하는, 튜닝 방법.
23. 레시피 전개 (recipe development) 동안,
    제 1 무선 주파수 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트에 대해, 제 2 RF 생성기와 연관된 복수의 반사 파라미터 값들에 액세스하는 단계;
    상기 제 2 RF 생성기와 플라즈마 챔버의 전극 사이의 RF 경로의 적어도 일부의 컴퓨터-기반 모델에 복수의 반사 파라미터 값들을 적용함으로써 상기 복수의 반사 파라미터 값들로부터 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계;
    상기 제 2 RF 생성기에 의해 생성될 RF 신호의 복수의 주파수 변조 파라미터들을 수신하는 단계로서, 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들은 상기 RF 신호의 주파수 변동들을 포함하는, 상기 수신 단계;
    상기 컴퓨터-기반 모델에 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 적용함으로써 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계로서, 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 상기 값들은 상기 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 하나 이상의 반사 계수 파라미터들을 최소화하도록 결정되는, 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계;
    또 다른 플라즈마 챔버 내에서 기판의 프로세싱 동안,
    상기 레시피 전개 동안 결정된 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들에 따라 제 3 RF 생성기를 제어하는 단계로서, 상기 제 3 RF 생성기를 제어하는 단계는 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 상기 값들을 상기 제 3 RF 생성기의 동작의 기준 주파수에 적용하는 것을 포함하는, 상기 제 3 RF 생성기를 제어하는 단계를 포함하는, 튜닝 방법.
24. 제 23 항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 변조 파라미터들은 사다리꼴 함수, 또는 사인 함수, 또는 구형 함수, 또는 삼각 함수를 규정하는, 튜닝 방법.
25. 제 23 항에 있어서,
    상기 레시피 전개 동안 최소화되는 상기 하나 이상의 반사 계수 파라미터들은 평균 전력 반사 계수를 포함하고, 그리고 상기 복수의 반사 파라미터 값들은 전압 반사 계수의 복수의 값들을 포함하는, 튜닝 방법.
26. 제 23 항에 있어서,
    상기 기준 주파수는 상기 제 3 RF 생성기와 연관된 전력-기반 파라미터를 최소화하도록 사용되는, 튜닝 방법.
27. 레시피 전개 (recipe development) 동안,
    제 1 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트에 대해, 제 2 RF 생성기와 연관된 복수의 반사 파라미터 값들에 액세스하는 단계로서, 상기 복수의 반사 파라미터 값들 각각은 상기 제 1 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들 각각의 빈 (bin) 에 대응하는, 상기 액세스 단계;
    RF 경로의 적어도 일부의 컴퓨터-기반 모델에 상기 복수의 반사 파라미터 값들을 적용함으로써 상기 복수의 반사 파라미터 값들로부터 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계로서, 상기 RF 경로는 상기 제 2 RF 생성기와 플라즈마 챔버의 전극 사이에 있는, 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 계산하는 단계;
    상기 컴퓨터-기반 모델에 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 적용함으로써 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계로서, 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 상기 값들은 상기 빈들 각각에 대해 상기 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 반사 계수 파라미터의 복수의 값들을 최소화하도록 결정되는, 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들을 결정하는 단계;
    또 다른 플라즈마 챔버 내에서 기판의 프로세싱 동안,
    상기 레시피 전개 동안 결정된 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 값들에 따라 제 3 RF 생성기를 제어하는 단계로서, 상기 제 3 RF 생성기를 제어하는 단계는 제 4 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트 동안 수행되는, 상기 제 3 RF 생성기를 제어하는 단계를 포함하는, 튜닝 방법.
28. 제 27 항에 있어서,
    상기 반사 계수 파라미터는 전력 반사 계수 파라미터를 포함하는, 튜닝 방법.
29. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 RF 생성기의 동작의 하나 이상의 사이클들의 세트는 상기 제 1 RF 생성기의 동작의 2 이상의 사이클들을 포함하고, 그리고 상기 복수의 반사 파라미터 값들 각각은 제 1 RF 생성기의 동작의 2 이상의 사이클들에 걸쳐 결정되는 복수의 반사 계수 값들의 평균인, 튜닝 방법.
30. 제 27 항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 변조 파라미터들은 상기 제 3 RF 생성기에 의해 출력될 RF 신호의 평균 주파수 및 상기 제 3 RF 생성기에 의해 출력될 상기 RF 신호의 주파수 변동을 포함하고, 그리고 상기 주파수 변동은 상기 제 4 RF 생성기에 의해 생성될 RF 신호의 빈 각각에 대한 변동인, 튜닝 방법.
31. 제 27 항에 있어서,
    상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들은 매칭 네트워크에 대한 커패시턴스를 결정하기 위해 상기 컴퓨터-기반 모델에 적용되고, 그리고 상기 매칭 네트워크는 상기 제 3 RF 생성기와 다른 플라즈마 챔버 사이에 그리고 상기 제 4 RF 생성기와 다른 플라즈마 챔버 사이에 커플링되는, 튜닝 방법.
32. 제 27 항에 있어서,
    상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들을 상기 컴퓨터-기반 모델에 적용하는 단계는,
    상기 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 제 1 반사 파라미터 입력 값의 계산을 용이하게 하도록 상기 컴퓨터-기반 모델의 출력으로부터 상기 컴퓨터-기반 모델을 통해 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들 중 제 1 파라미터 값을 역 전파하는 단계로서, 상기 제 1 반사 파라미터 입력 값은 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 양들이 상기 컴퓨터-기반 모델에 이용 가능할 때 결정되는, 상기 역 전파 단계;
    상기 컴퓨터-기반 모델의 입력에서 제 2 반사 파라미터 입력 값을 계산하도록 상기 컴퓨터-기반 모델의 상기 출력으로부터 상기 컴퓨터-기반 모델을 통해 상기 복수의 부하 임피던스 파라미터 값들 중 제 1 파라미터 값을 역 전파하는 단계로서, 상기 제 2 반사 파라미터 입력 값은 상기 복수의 주파수 변조 파라미터들의 상기 값들이 상기 컴퓨터-기반 모델에 이용 가능할 때 결정되는, 상기 역 전파 단계;
    상기 제 2 반사 파라미터 입력 값이 상기 제 1 반사 파라미터 입력 값보다 작은 지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 튜닝 방법.

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