KR20220031713A - 단일 제어식 스위치를 갖는 바이어스 공급부 - Google Patents

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히엔 민 응우옌
질 기디언 밴
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에이이에스 글로벌 홀딩스 피티이 리미티드
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Abstract

바이어스 공급부들, 플라즈마 프로세싱 시스템들 및 연관된 방법들이 개시된다. 하나의 바이어스 공급부는 스위치의 제 1 노드와 출력 노드 사이에 커플링된 제 1 인덕터를 포함하고, 여기서, 제 2 인덕터의 제 1 노드는 스위치의 제 1 노드 또는 출력 노드 중 하나에 커플링된다. 전압 소스는, 스위치의 제 2 노드와 제 2 인덕터의 제 2 노드 사이에 커플링된다. 스위치의 제 2 노드 및 제 2 인덕터의 제 2 노드 중 하나와 리턴 노드 사이에 연결이 이루어진다. 바이어스 공급부는 또한, 스위치를 통한 전류가 전체 사이클을 완료하도록 스위치를 반복적으로 폐쇄함으로써 출력 노드와 리턴 노드 사이에 주기적 전압의 인가를 야기하도록 구성된 제어기를 포함한다.

Description

단일 제어식 스위치를 갖는 바이어스 공급부
35 U.S.C.§119 하의 우선권 주장
본 특허출원은 "A SINGLE CONTROLLED SWITCH, SINGLE SUPPLY EV SOURCE WITH ION CURRENT COMPENSATION" 의 명칭으로 2019년 7월 12일자로 출원된 가출원 제62/873,680호를 우선권 주장하고, 이 출원은 본원의 양수인에게 양도되고 본 명세서에 참조로 명백히 통합된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 전력 공급부들에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 플라즈마 프로세싱용 전압을 인가하기 위한 전력 공급부들에 관한 것이다.
다수의 타입들의 반도체 디바이스들이 플라즈마 기반 에칭 기법들을 사용하여 제조된다. 그 디바이스가 에칭되는 전도체이면, 접지에 대한 음의 전압이 전도성 기판에 인가되어 기판 전도체의 표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 음의 전압을 생성할 수도 있으며, 이는 전도체를 향해 양으로 하전된 이온들을 끌어당기고, 결과적으로, 전도체에 영향을 미치는 양이온들은 실질적으로 동일한 에너지를 갖는다.
하지만, 기판이 유전체이면, 기판의 표면에 걸쳐 전압을 배치하는데 비가변 전압은 비효과적이다. 그러나, 교류 (AC) 전압 (예컨대, 고 주파수 AC 또는 무선 주파수 (RF)) 이 전도성 플레이트 (또는 척) 에 인가될 수도 있어서, AC 필드가 기판의 표면 상에 전압을 유도한다. AC 사이클의 양의 피크 동안, 기판은 양이온들의 질량에 비해 가벼운 전자들을 끌어당기고; 따라서, 다수의 전자들이 그 사이클의 양의 피크 동안 기판의 표면으로 끌어당겨질 것이다. 결과적으로, 기판의 표면은 음으로 하전될 것이고, 이는 이온들로 하여금 AC 사이클의 나머지 동안 음으로 하전된 표면을 향해 끌어당겨지게 한다. 그리고 이온들이 기판의 표면에 충돌할 때, 충돌은 기판의 표면으로부터 재료를 이탈시켜, 에칭을 실시한다.
다수의 사례들에 있어서, 좁은 이온 에너지 분포를 갖는 것이 바람직하지만, 정현파 파형을 기판에 인가하는 것은 이온 에너지들의 넓은 분포를 유도하고, 이는, 원하는 에칭 프로파일을 수행하기 위한 플라즈마 프로세스의 능력을 제한한다. 좁은 이온 에너지 분포를 달성하기 위한 공지된 기법들은 고비용이고, 비효율적이고, 제어하기 어려우며, 플라즈마 밀도에 악영향을 미칠 수도 있다. 결과적으로, 이들 공지된 기법들은 상업적으로 채택되지 않았다. 이에 따라, 현재 기술의 단점들을 해결하고 다른 새롭고 혁신적인 특징들을 제공하기 위한 시스템 및 방법이 필요하다.
본 명세서에서 개시된 일부 구현들의 일 양태는, 원하는 좁은 에너지 분포를 제공하기 위해 크게 단순화된 회로를 가능케 하기 위해 오직 하나의 가변 전압 공급부만을 요구하는 공진 회로에서 단일 제어식 스위치와 함께 제어의 수단으로서 스위칭 주파수를 활용함으로써 상기 서술된 필요성들을 해결한다.
다른 양태는 출력 노드, 리턴 노드, 스위치, 제 1 인덕터, 제 2 인덕터, 및 전압 소스를 포함하는 전력 공급부로서 특징지어질 수도 있다. 제 1 인덕터는 스위치의 제 1 노드와 출력 노드 사이에 커플링되고, 제 2 인덕터의 제 1 노드는 스위치의 제 1 노드 또는 출력 노드 중 하나에 커플링된다. 전압 소스는 스위치의 제 2 노드와 제 2 인덕터의 제 2 노드 사이에 커플링되고, 스위치의 제 2 노드 및 제 2 인덕터의 제 2 노드 중 하나와 리턴 노드 사이에 연결이 이루어진다. 제어기는, 스위치를 통한 전류가 제로로부터 피크 값으로, 다시 제로로, 반대 방향으로 피크 값으로, 그리고 다시 제로로의 전체 사이클을 완료하기에 충분히 긴 시간 동안 스위치를 반복적으로 폐쇄함으로써 출력 노드와 리턴 노드 사이에 주기적 전압의 인가를 야기하도록 구성된다.
또다른 양태는 출력 노드, 리턴 노드, 스위치, 변압기, 및 전압 소스를 포함하는 전력 공급부로서 특징지어질 수도 있다. 변압기의 일차 권선의 제 1 노드는 스위치의 제 1 노드에 커플링되고, 변압기의 이차 권선의 제 1 노드는 출력 노드에 커플링되고, 변압기의 이차 권선의 제 2 노드는 리턴 노드에 커플링된다. 전압 소스는 스위치의 제 2 노드와 변압기의 일차 권선의 제 2 노드 사이에 커플링된다. 전력 공급부는 또한, 스위치를 통한 전류가 제로로부터 피크 값으로, 다시 제로로, 반대 방향으로 피크 값으로, 그리고 다시 제로로의 전체 사이클을 완료하기에 충분히 긴 시간 동안 스위치를 반복적으로 폐쇄함으로써 출력 노드와 리턴 노드 사이에 주기적 전압의 인가를 야기하도록 구성된 제어기를 포함한다.
본 명세서에서 개시된 다른 양태는 플라즈마 챔버 및 바이어스 공급부를 포함하는 플라즈마 프로세싱 시스템이다. 플라즈마 챔버는 플라즈마를 포함하기 위한 볼륨, 입력 노드, 및 리턴 노드를 포함한다. 바이어스 공급부는 스위치, 제 1 인덕터, 제 2 인덕터, 및 전압 소스를 포함한다. 제 1 인덕터는 스위치의 제 1 노드와 플라즈마 챔버의 입력 노드 사이에 커플링되고, 제 2 인덕터의 제 1 노드는 스위치의 제 1 노드 또는 챔버의 입력 노드 중 하나에 커플링된다. 전압 소스는 스위치의 제 2 노드와 제 2 인덕터의 제 2 노드 사이에 커플링된다. 스위치의 제 2 노드 또는 제 2 인덕터의 제 2 노드 중 하나와 리턴 노드 사이에 연결이 이루어진다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 또한, 플라즈마가 플라즈마 챔버에 있을 때 플라즈마 부하의 전압의 원하는 파형을 달성하기 위해 스위치 및 전압 소스를 제어하는 수단을 포함한다.
또다른 양태는 플라즈마 챔버 및 바이어스 공급부를 포함하는 플라즈마 프로세싱 시스템으로서 특징지어질 수도 있다. 플라즈마 프로세싱 챔버는 플라즈마를 포함하기 위한 볼륨, 입력 노드, 및 리턴 노드를 포함하고, 바이어스 공급부는 스위치, 변압기, 및 전압 소스를 포함한다. 변압기의 일차 권선의 제 1 노드는 스위치의 제 1 노드에 커플링되고, 변압기의 이차 권선의 제 1 노드는 플라즈마 챔버의 입력 노드에 커플링되고, 변압기의 이차 권선의 제 2 노드는 리턴 노드에 커플링된다. 전압 소스는 스위치의 제 2 노드와 변압기의 일차 권선의 제 2 노드 사이에 커플링된다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 또한, 플라즈마가 플라즈마 챔버에 있을 때 플라즈마 부하의 전압의 원하는 파형을 달성하기 위해 스위치 및 전압 소스를 제어하는 수단을 포함한다.
도 1 은, 본 명세서에서 개시된 바이어스 공급부들이 활용될 수도 있는 예시적인 플라즈마 프로세싱 환경을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2 는 예시적인 바이어스 공급부를 도시한 개략 다이어그램이다.
도 3 은 플라즈마 프로세싱 챔버의 양태들을 전기적으로 나타낸 개략 다이어그램이다.
도 4 는 도 3 에서의 플라즈마 프로세싱 챔버와 동작될 때 도 2 에서의 바이어스 공급부의 전기적 양태들의 타이밍을 도시한 타이밍 다이어그램이다.
도 5a 는 시스 전압 대 시간 및 결과적인 이온 플럭스 대 이온 에너지의 그래픽 도식이다.
도 5b 는 도 5a 에 도시된 시스 전압을 생성할 수도 있는 주기적 전압 파형의 그래프이다.
도 6a 는 다른 시스 전압 및 결과적인 이온 플럭스 대 이온 에너지를 도시한다.
도 6b 는 도 6a 에 도시된 시스 전압을 생성할 수도 있는 주기적 전압 파형의 그래프이다.
도 7a 는 또다른 시스 전압 및 결과적인 이온 플럭스 대 이온 에너지를 도시한다.
도 7b 는 도 7a 에 도시된 시스 전압을 생성할 수도 있는 주기적 전압 파형의 그래프이다.
도 8 은 도 2 의 바이어스 공급부에 의해 인가될 수도 있는 주기적 전압 파형 및 대응하는 시스 전압을 도시한 그래프들을 포함한다.
도 9 는 도 2 의 바이어스 공급부에 의해 인가될 수도 있는 다른 주기적 전압 파형 및 대응하는 시스 전압을 도시한 그래프들을 포함한다.
도 10 은 도 2 의 바이어스 공급부에 의해 인가될 수도 있는 다른 주기적 전압 파형 및 대응하는 시스 전압을 도시한 그래프들을 포함한다.
도 11 은 다른 예시적인 바이어스 공급부를 도시한 개략 다이어그램이다.
도 12 는 도 11 의 바이어스 공급부에 의해 인가될 수도 있는 주기적 전압 파형 및 대응하는 시스 전압을 도시한 그래프들을 포함한다.
도 13 은 도 11 의 바이어스 공급부에 의해 인가될 수도 있는 다른 주기적 전압 파형 및 대응하는 시스 전압을 도시한 그래프들을 포함한다.
도 14 는 도 11 의 바이어스 공급부에 의해 인가될 수도 있는 또다른 주기적 전압 파형 및 대응하는 시스 전압을 도시한 그래프들을 포함한다.
도 15a 는 수개의 실시형태들과 관련하여 고찰될 수도 있는 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 15b 는 수개의 실시형태들과 관련하여 고찰될 수도 있는 다른 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 16a 는 예시적인 바이어스 공급부를 도시한 개략 다이어그램이다.
도 16b 는 다른 예시적인 바이어스 공급부를 도시한 개략 다이어그램이다.
도 16c 는 다른 예시적인 바이어스 공급부를 도시한 개략 다이어그램이다.
도 16d 는 다른 예시적인 바이어스 공급부를 도시한 개략 다이어그램이다.
도 16e 는 다른 예시적인 바이어스 공급부를 도시한 개략 다이어그램이다.
도 16f 는 다른 예시적인 바이어스 공급부를 도시한 개략 다이어그램이다.
도 17 은 본 명세서에서 개시된 제어 양태들을 구현하기 위해 활용될 수도 있는 컴포넌트들을 도시한 블록 다이어그램이다.
단어 "예시적인" 은 "예, 사례, 또는 예시로서 기능함" 을 의미하도록 본 명세서에서 사용된다. "예시적인" 것으로서 본 명세서에서 설명된 임의의 실시형태가 다른 실시형태들에 비해 반드시 선호되거나 유리한 것으로서 해석될 필요는 없다.
예비적 주의: 다음의 도면들에서의 플로우차트들 및 블록 다이어그램들은 다양한 실시형태들에 따른 시스템들, 방법들 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 가능한 구현들의 아키텍처, 기능, 및 동작을 예시한다. 이와 관련하여, 이들 플로우차트들 또는 블록 다이어그램들에서의 일부 블록들은, 명시된 논리 기능(들)을 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능 명령들을 포함하는 모듈, 세그먼트, 또는 코드 부분을 나타낼 수도 있다. 일부 대안적인 구현들에 있어서, 블록에서 언급된 기능들은 도면들에서 언급된 순서에서 벗어나 발생할 수도 있음이 또한 주목되어야 한다. 예를 들어, 관련된 기능에 의존하여, 연속적으로 도시된 2개의 블록들은, 사실, 실질적으로 동시에 실행될 수도 있거나, 또는 그 블록들은 때때로 역순으로 실행될 수도 있다. 블록 다이어그램들 및/또는 플로우차트 예시들의 각각의 블록, 및 그 블록 다이어그램들 및/또는 플로우차트 예시들에서의 블록들의 조합들은 명시된 기능들 또는 액트들을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 시스템들, 또는 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령들의 조합들에 의해 구현될 수 있음이 또한 주목될 것이다.
본 개시의 목적들을 위해, 소스 생성기들은 그 에너지가 주로 플라즈마를 생성 및 유지하는 것으로 지향되는 것들인 반면, "바이어스 공급부들" 은, 그 에너지가 주로 플라즈마로부터 이온들 및 전자들을 끌어당기기 위한 표면 전위를 생성하는 것으로 지향되는 것들이다.
플라즈마 프로세싱 챔버에서 기판 지지체에 주기적 전압 함수를 인가하는데 사용될 수도 있는 신규한 바이어스 공급부들의 수개의 실시형태들이 본 명세서에서 설명된다.
먼저, 도 1 을 참조하면, 바이어스 공급부들이 활용될 수도 있는 예시적인 플라즈마 프로세싱 환경 (예컨대, 퇴적 또는 에칭 시스템) 이 도시된다. 플라즈마 프로세싱 환경은 플라즈마 챔버 (101) 에 직접적으로 그리고 간접적으로 커플링된 다수 피스들의 장비를 포함할 수도 있으며, 그 챔버 내부에는, 플라즈마 (102) 및 워크피스 (103) (예컨대, 웨이퍼) 를 포함하는 볼륨이 포함된다. 그 장비는 진공 처리 및 가스 전달 장비 (도시 안됨), 하나 이상의 바이어스 공급부들 (108), 하나 이상의 소스 생성기들(112), 및 하나 이상의 소스 정합 네트워크들 (113) 을 포함할 수도 있다. 다수의 어플리케이션들에서, 단일의 소스 생성기 (112) 로부터의 전력은 하나 또는 다중의 소스 전극들 (105) 에 연결된다. 소스 생성기 (112) 는 상위 주파수 RF 생성기 (예컨대, 13.56 MHz 내지 120 MHz) 일 수도 있다. 전극 (105) 은 일반적으로, 유도성 커플링 플라즈마 (ICP) 소스, 다른 RF 주파수에서 바이어싱된 이차 상부 전극을 갖는 이중 용량성 커플링 플라즈마 소스 (CCP), 헬리콘 플라즈마 소스, 마이크로파 플라즈마 소스, 마그네트론, 또는 기타 다른 독립적으로 동작되는 플라즈마 에너지 소스로 구현될 수도 있는 것을 나타낸다.
도 1 에 도시된 시스템의 변형예들에서, 소스 생성기 (112) 및 소스 정합 네트워크 (113) 는 원격 플라즈마 소스에 의해 대체되거나 또는 원격 플라즈마 소스로 증강될 수도 있다. 그리고, 시스템의 다른 변형예들은 오직 단일의 바이어스 공급부 (108) 만을 포함할 수도 있다.
다음의 개시가 일반적으로 플라즈마 기반 웨이퍼 프로세싱을 지칭하지만, 구현들은 플라즈마 챔버 내의 임의의 기판 프로세싱을 포함할 수 있다. 일부 사례들에 있어서, 기판 이외의 오브젝트들이 본 명세서에서 개시된 시스템들, 방법들, 및 장치를 사용하여 프로세싱될 수 있다. 즉, 본 개시는 물리적 또는 화학적 수단에 의한 표면 변화, 서브표면 (subsurface) 변화, 퇴적 또는 제거에 영향을 주기 위한 부압 플라즈마 프로세싱 챔버 내의 임의의 오브젝트의 플라즈마 프로세싱에 적용된다.
도 2 를 참조하면, 주기적 전압 함수를 인가하기 위한 예시적인 바이어스 공급부 (208) 가 도시된다. 도시된 바와 같이, 바이어스 공급부 (208) 는 출력 (210) (출력 노드 (210) 로서 또한 지칭됨), 스위치 (220) 및 전압 소스 (230) 를 포함한다. 부가적으로, 제 1 인덕터 (240) 는 스위치와 출력 사이에 커플링되고, 제 2 인덕터 (250) 는 전압 소스와 출력 사이에 커플링된다. 또한, 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이 출력에서 전압을 생성하기 위해 스위치 (220) 를 개방 및 폐쇄하도록 구성되는 제어기 (260) 가 도시된다. 예를 들어, 제어기 (260) 는, 스위치를 통한 전류가 제로로부터 피크 값으로, 다시 제로로, 반대 방향으로 피크 값으로, 그리고 다시 제로로의 전체 사이클을 완료하기에 충분히 긴 시간 동안 스위치를 반복적으로 폐쇄함으로써 출력 (210) (출력 노드 (210) 로서 또한 지칭됨) 과 접지 연결부 (270) (리턴 노드 (270) 로서 또한 지칭됨) 사이에 주기적 전압의 인가를 야기하도록 구성될 수도 있다. 출력 (210) 을 통해 부하에 전달되는 전류는, 부하와 공통인 접지 연결부 (270) 를 통해 바이어스 공급부 (208) 로 리턴된다.
도 3 을 간단히 참조하면, 플라즈마 챔버 (101) 내의 플라즈마 부하의 양태들을 전기적으로 도시한 개략도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 플라즈마 챔버 (101) 는 플라즈마 챔버 (101) 에 대한 입력 (310) (입력 노드 (310) 로서 또한 지칭됨) 과 기판의 표면에서의 전압 (Vs) (본 명세서에서 시스 전압으로서 또한 지칭됨) 을 나타내는 노드 사이에 포지셔닝되는 척 커패시턴스 (Cch) (이는 척 및 워크피스 (103) 의 커패시턴스를 포함함) 에 의해 표현될 수도 있다. 부가적으로, (접지로의 연결부일 수도 있는) 리턴 노드 (307) 가 도시된다. 프로세싱 챔버에서의 플라즈마 (102) 는 시스 커패시턴스 (CS), 다이오드, 및 전류 소스의 병렬 조합에 의해 표현된다. 다이오드는, 직류 (DC) 전압 강하가 워크피스 (103) 와 플라즈마 (102) 사이에 나타나도록, 인가된 AC 필드의 정류를 발생시키는 플라즈마 시스의 비선형, 다이오드형 성질을 나타낸다.
다시 도 2 를 참조하면, (대부분의 전계 효과 스위치들과 같은) 스위치 (220) 는 스위치가 온 (on) 상태에 있도록 제어되지 않더라도 역전류 플로우를 허용하는 보디 다이오드를 포함한다. 출원인은 (보디 다이오드에 의해) 스위치 (220) 가 스위치를 통한 전류의 제 1 반전 동안 임의의 시간에 턴 오프될 수 있고; 따라서, 제어의 타이밍 임계성을 감소시킬 수 있다는 점에서 보디 다이오드가 이점으로서 사용될 수도 있음을 발견하였다. 다른 타입들의 스위치들이 사용될 수도 있지만, 스위치는 실리콘 카바이드 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터들 (SiC MOSFET들) 에 의해 실현될 수도 있다. 제어기로부터의 구동 신호 (211) 는 전기적 또는 광학적일 수도 있음이 인식되어야 한다. 본 명세서에서 개시된 다른 바이어스 공급부들에 (예컨대, 도 11 및 도 16a 내지 도 16f 에) 도시된 스위치들이 또한 보디 다이오드를 포함할 수 있고, 다른 바이어스 공급부의 이들 스위치들이 구동 신호 (211) 에 의해 구동될 수도 있음이 또한 이해되어야 한다.
도 4 를 참조하면, 제 2 인덕터 (L2) 를 통한 전류 (iL2) 가 이온 전류 (Iion) 와 동일한 경우에 발생하는, 이온 전류 (Iion) 가 적절히 보상될 때 바이어스 공급부 (208) 및 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 의 전기적 양태들을 도시한 파형들이 도시된다. 본 개시의 일 양태는 이온 전류 (Iion) 와 동일하게 되도록 L2 를 통한 전류 (iL2) 를 조정하는 방법의 문제를 해결한다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 스위치 (220) (본 명세서에서 스위치 (S) 로서 또한 지칭됨) 는, 제 1 인덕터 (240) 및 이에 따른 스위치 (220) 를 통한 전류가 제로로부터 피크 값으로, 다시 제로로, 반대 방향으로 피크 값으로, 그리고 다시 제로로의 전체 사이클을 완료하도록 제어될 수도 있다. 전류 (iL2) 가 전류 사이클의 제 1 절반인 피크 값이, 전류 사이클의 제 2 절반에서의 전류 (iL2) 의 피크 값과는 상이할 수도 있음이 인식되어야 한다. 제어기 (260) 는 또한, VO 에서 원하는 주기적 전압을 달성하기 위해 전압 소스 (230) 의 전압 및 반복된 스위치 폐쇄들 사이의 시간을 조정하도록 구성될 수도 있다.
도 5a 내지 도 7b 를 간략히 참조하면, 플라즈마 챔버 (101) 에서의 이온 에너지들의 분포에 대한 이온 전류 보상의 효과를 이해하는데 도움이 되는 배경 자료가 도시된다. 먼저, IL2 = IIon 인 동작 모드에 있는 도 5a 및 도 5b 를 참조한다. 도 5a 에 도시된 바와 같이, 시스 전압이 펄스들 사이에서 실질적으로 일정할 경우, 대응하는 이온 에너지들의 확산 (570) 은 상대적으로 좁아서, 실질적으로 단일 에너지의 이온 에너지 분포 함수를 생성한다. 비대칭 주기적 전압 함수가 도 5b 에 도시되며, 이는 도 5a 에서의 시스 전압을 생성하기 위해 바이어스 공급기 (108) 에 의해 인가될 수도 있다.
도 6a 및 도 6b 를 참조하면, 과소보상된 이온 전류와 연관된 시스 전압, 이온 플럭스, 및 주기적 비대칭 전압 파형 (바이어스 공급부에 의해 출력됨) 의 양태들이 도시된다. 도 6a 에 도시된 바와 같이, 이온 전류 (Iion) 가 과소보상된 경우, 시스 전압은 램프형 방식으로 덜 음이 되고, 이는 이온 에너지들의 더 넓은 확산 (672) 을 생성한다. 도 6a 에 도시된 시스 전압을 발생시키기 위해 기판 지지체에 인가될 수도 있는 주기적 전압이 도 6b 에 도시된다. 도시된 바와 같이, 주기적 전압 파형의 음의 램프형 부분은, 도 5b 의 주기적 전압 파형의 램프형 부분 (도 6b 에 점선으로서 도시됨) 보다 더 낮은 기울기로 강하한다. 이온 에너지들의 그러한 확산 (672) 은 의도적으로 행해질 수도 있음을 유의한다.
도 7a 및 도 7b 는, 과대보상된 이온 전류와 연관된 시스 전압, 이온 플럭스, 및 주기적 비대칭 전압 파형 (바이어스 공급부에 의해 출력됨) 의 양태들을 도시한다. 도 7a 에 도시된 바와 같이, 이온 전류가 과대보상된 경우, 시스 전압은 램프형 방식으로 더 음이 되고, 이는 또한 이온 에너지들의 더 넓은 확산 (774) 을 생성한다. 도 7a 에 도시된 시스 전압을 발생시키기 위해 기판 지지체에 인가될 수도 있는 주기적 전압 파형이 도 7b 에 도시된다. 도시된 바와 같이, 주기적 전압 함수의 음의 램프형 부분은 이온 전류를 보상하는 주기적 전압 파형의 램프형 부분 (점선으로 도시됨) 보다 더 큰 레이트로 강하한다. 이온 에너지들의 그러한 확산 (774) 은 의도적으로 행해질 수도 있고 바람직할 수도 있다.
다시 도 2, 도 3 및 도 4 를 참조하면, 출원인은, 바이어스 공급부의 출력에 인가된 주기적 전압 (VO) 의 펄스 반복 레이트를 제어함으로써, L2 를 통한 전류(i L2) 및 이에 따른 보상 전류가 제어될 수도 있음을 발견하였다. 그리고, 펄스 반복 레이트는 스위치의 개방 및 폐쇄 타이밍에 의해 제어될 수도 있다. 출원인은, 스위치의 한번의 턴온 이후, 다음번 턴온까지의 시간이 수정되었으면 무슨 일이 발생했는지를 조사하였다. 예를 들어, 출원인은, 스위치가 온인 시간 기간들 사이에서 VO 가 일정한 경우에 스위치 (S) 의 제 2 턴온이 약간 더 일찍 발생하면 인가된 전압 (VO) 에 무슨 일이 발생할 것인지를 고려하였다. 이 경우, 제 2 턴온은 동일한 초기 조건들로 시작하여, 인가된 전압 (VO) 의 제 2 전압 펄스의 형태가 동일해야 한다. 펄스들 사이의 시간이 이제 더 짧기 때문에, 인가된 전압 (VO) 의 평균은 더 높고; 따라서, L2 를 통한 전류는 증가해야 한다. i L2 에서의 증가는 인가된 전압 (VO) 의 하향 기울기를 증가시켜, 제 2 펄스의 크기를 더 증가시킨다. 따라서, 펄스 반복 레이트를 증가시키는 것은 이온 전류 보상을 증가시키기 위한 방법이다. 이는, 도 8 내지 도 10 이 도시하는 바와 같이 시뮬레이션을 통해 확인된다.
도 8 을 참조하면, 이는 도 3 에 도시된 바와 같이 부하에 연결된 도 2 의 회로에 대한 바이어스 공급부 출력 전압 (VO) 및 시스 전압 (Vs) 을 도시한 그래프이며, 여기서, 전압 소스 (230) (Vb) 가 5 kV 의 DC 전압을 제공하고 스위치가 300 kHz 에서 VO 의 펄스 반복 레이트를 제공하도록 개방 및 폐쇄되는 경우, L1=3μH, L2=4mH, Cch=1.5nF, CS=1nF, 및 Iion=3A 이다. 이들 파라미터들로 회로를 동작시키는 것은, 이온 전류가 과소보상되기 때문에, -5 kV 의 초기 시스 전압 (VS) 을 -2.6 kV 로 상승하게 한다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 스위치가 폐쇄되는 반복 레이트는 VO 의 펄스 반복 레이트와 동일할 수도 있다. 그리고, 스위치를 폐쇄하는 것은, 스위치를 통한 전류 (IL1) 가 제로로부터 피크 값으로, 다시 제로로, 반대 방향으로 피크 값으로, 그리고 다시 제로로의 전체 사이클을 완료하기에 충분히 긴 시간 동안에 될 수도 있다. 전류 (IL2) 는 Vo 에서의 주기적 전압의 사이클 동안 실질적으로 일정할 수도 있음이 또한 인식되어야 한다.
다음으로 도 9 를 참조하면, 전압 소스 (230) (Vb) 가 4.5 kV 의 DC 전압을 제공하고 스위치가 650 kHz 의 펄스 반복 레이트를 제공하도록 개방 및 폐쇄되는 경우를 제외하고, 도 8 에서와 동일한 파라미터들을 갖는 바이어스 공급부 출력 전압 (VO) 및 시스 전압 (Vs) 을 도시한 그래프가 도시된다. 이들 파라미터들로 바이어스 공급부를 동작시키는 것은, 이온 전류가 정확하게 보상되기 때문에, -5 kV 의 일정한 시스 전압을 발생시킨다.
도 10 을 참조하면, 전압 소스 (Vb) 가 4.25 kV 와 동일한 DC 전압을 제공하고 스위치가 800 kHz 의 펄스 반복 레이트를 VO 에 제공하도록 개방 및 폐쇄되는 경우를 제외하고, 도 8 에서와 동일한 파라미터들을 갖는 바이어스 공급부 출력 전압 (VO) 및 시스 전압 (Vs) 을 도시한 그래프가 도시된다. 이들 파라미터들로 회로를 동작시키는 것은, 이온 전류가 과대보상되기 때문에, -5 kV 의 초기 시스 전압을 -5.25 kV 로 감소하게 한다.
다음으로 도 11 을 참조하면, 주기적 전압 함수를 출력 (1110) (출력 노드 (1110) 로서 또한 지칭됨) 에 커플링하기 위한 변압기 (1160) 를 포함하는 바이어스 공급부의 회로의 개략도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 바이어스 공급부는 스위치 (1120) 및 변압기 (1160) 에 커플링되는 전압 소스 (1130) 및 인덕터 (1140) 를 포함한다. 제어기 (1150) 는 스위치에 커플링되고, 제어기는 출력에서 비대칭 전압을 생성하기 위해 스위치를 개방 및 폐쇄하도록 구성된다. 인덕터 (1140) 는 이산 인덕터일 수도 있거나 또는 변압기 (1160) 의 누설 인덕턴스의 부분일 수도 있다. 시뮬레이션 목적들을 위해, 변압기는 2개의 완벽하게 커플링된 인덕터들로서 모델링된다. 변압기 권선들 사이의 기생 커패시턴스는 CW 에 의해 모델링된다.
도 12 는, 도 3 에 도시된 바와 같이 부하에 연결된 도 11 의 회로에 대한 바이어스 공급부 출력 전압 (VO) 및 시스 전압 (Vs) 을 도시한 그래프이며, 여기서, 도 11 의 바이어스 공급부의 전압 소스가 422 VDC 를 인가하고 제어기가 300 kHz 의 펄스 반복 레이트를 갖는 출력에서 주기적 전압을 생성하도록 스위치를 개방 및 폐쇄하는 경우, L1=50nH, LP=56μH, LS=5.6mH, CW=1.26nF, Cch=1.5nF, CS=1nF, 및 Iion=3A 이다. 이들 파라미터들로 바이어스 공급부를 동작시키는 것은, 이온 전류가 과소보상되기 때문에, -5 kV 의 초기 시스 전압을 -2.8 kV 로 증가하게 한다.
도 13 은, 도 11 의 바이어스 공급부의 전압 소스가 281 VDC 를 인가하고 제어기가 775 kHz 의 펄스 반복 레이트를 갖는 출력에서 주기적 전압을 생성하도록 스위치를 개방 및 폐쇄하는 경우를 제외하고, 도 12 에서와 동일한 파라미터들을 갖는 바이어스 공급부 출력 전압 (VO) 및 시스 전압 (Vs) 을 도시한 그래프이다. 이들 파라미터들로 회로를 동작시키는 것은, 이온 전류가 정확하게 보상되기 때문에, -5 kV 의 일정한 시스 전압을 발생시킨다.
도 14 는, 도 11 의 바이어스 공급부의 전압 소스가 212 VDC 를 인가하고 제어기가 1 MHz 의 펄스 반복 레이트를 갖는 출력에서 주기적 전압을 생성하도록 스위치를 개방 및 폐쇄하는 경우를 제외하고, 도 12 에서와 동일한 파라미터들을 갖는 바이어스 공급부 출력 전압 (VO) 및 시스 전압 (Vs) 을 도시한 그래프이다. 이들 파라미터들로 회로를 동작시키는 것은, 이온 전류가 과대보상되기 때문에, -5 kV 의 초기 시스 전압을 -5.24 kV 로 감소하게 한다.
다음으로 도 15a 를 참조하면, 본 명세서에서 개시된 실시형태들과 관련하여 (예컨대, 도 16a 내지 도 16d 와 관련하여) 고찰될 수도 있는 방법을 도시한 플로우 차트가 도시된다. 도시된 바와 같이, 제 1 인덕터 (본 명세서에서 소형 유도성 엘리먼트로서 또한 지칭됨) 의 제 1 노드는 스위치의 제 1 노드에 연결되고, 소형 유도성 엘리먼트의 제 2 노드는 출력 노드와 리턴 노드 사이에 연결된 용량성으로 커플링된 플라즈마 부하를 갖는 출력 노드에 연결된다 (블록 1510). 제 1 인덕터 (대형 유도성 엘리먼트로 또한 지칭됨) 의 제 1 노드는 소형 유도성 엘리먼트의 어느 하나의 노드에 연결될 수도 있다 (블록 1520). 도시된 바와 같이, 전압 소스가 스위치의 제 2 노드와 대형 유도성 엘리먼트의 제 2 노드 사이에 연결되고, 전압 소스의 어느 하나의 노드는 리턴 노드에 연결된다 (블록 1530). 동작에 있어서, 스위치는, 스위치를 통한 전류가 제로로부터 피크 값으로, 다시 제로로, 반대 방향으로 피크 값으로, 그리고 다시 제로로의 전체 사이클을 완료하기에 충분히 긴 시간 동안 반복적으로 폐쇄된다 (블록 1540). 부가적으로, 전압 소스의 전압 및 반복된 스위치 폐쇄들 사이의 시간의 각각은 플라즈마 부하의 전압의 원하는 파형을 달성하기 위해 조정될 수도 있다 (블록 1550). 예를 들어, 원하는 파형은 (예컨대, 도 5a 에 도시된 바와 같이) 이온 에너지들의 좁은 분포 또는 (예컨대, 도 6a 및 도 7a 에 도시된 바와 같이) 이온 에너지들의 더 넓은 분포를 달성하기 위한 시스 전압일 수도 있다.
도 15b 는, 본 명세서에서 개시된 실시형태들과 관련하여 (예컨대, 도 16e 및 도 16f 와 관련하여) 고찰될 수도 있는 방법을 도시한 다른 플로우 차트이다. 도시된 바와 같이, 변압기의 일차 권선의 제 1 노드는 스위치의 제 1 노드에 연결되고, 변압기의 이차 권선의 제 1 노드는 출력 노드와 변압기의 이차 권선의 제 2 노드 사이에 연결된 용량성으로 커플링된 플라즈마 부하를 갖는 출력 노드에 연결된다 (블록 1511). 부가적으로, 전압 소스는 스위치의 제 2 노드와 변압기의 일차 권선의 제 2 노드 사이에 연결된다 (블록 1521). 동작에 있어서, 스위치는, 스위치를 통한 전류가 제로로부터 피크 값으로, 다시 제로로, 반대 방향으로 피크 값으로, 그리고 다시 제로로의 전체 사이클을 완료하기에 충분히 긴 시간 동안 폐쇄된다 (블록 1531). 부가적으로, 전압 소스의 전압 및 반복된 스위치 폐쇄들 사이의 시간의 각각은 플라즈마 부하의 전압의 원하는 파형을 달성하기 위해 조정될 수도 있다 (블록 1541). 예를 들어, 상기 논의된 바와 같이, 원하는 파형은 (예컨대, 도 5a 에 도시된 바와 같이) 이온 에너지들의 좁은 분포 또는 (예컨대, 도 6a 및 도 7a 에 도시된 바와 같이) 이온 에너지들의 더 넓은 분포를 달성하기 위한 시스 전압일 수도 있다.
도 16a 를 참조하면, (플라즈마 챔버, 예컨대, 플라즈마 챔버 (101) 와 함께 상주하는) 용량성으로 커플링된 플라즈마 부하 (1602) 에 주기적 전압 함수를 인가하기 위한 예시적인 바이어스 공급부 (1601) 가 도시된다. 바이어스 공급부 (1601) 의 출력 노드 (1604) 는 플라즈마 부하 (1602) 의 입력 노드 (1605) 에 연결되고, 바이어스 공급부 (1601) 의 리턴 노드 (1606) 는 플라즈마 챔버 (101) 의 리턴 노드 (1607) 에 연결된다. 리턴 노드들 (1606 및 1607) 은 바이어스 공급부 및 플라즈마 부하 양자 모두의 섀시 또는 인클로저를 통해 빈번히 행해지고, 이들은 통상적으로 접지 전위로 유지되기 때문에, 이는 또한 통상적으로 접지, 섀시 접지, 또는 어스 접지로 지칭된다. 도시된 바와 같이, 바이어스 공급부 (1601) 는, DC 공급부의 양의 출력 단자가 접지에 연결되고 대형 인덕터 (L2) 가 소형 인덕터 (L1) 의 부하측에 연결되는 전압 소스로서 DC 공급부 (1603) 를 활용한다.
도시된 바와 같이, 제 1 인덕터 (L1) 는 스위치 (S) 의 제 1 노드 (1670) 와 출력 노드 (1604) 사이에 커플링되고, 제 2 인덕터 (L2) 의 제 1 노드 (1672) 는 출력 노드 (1604) 에 커플링된다. 전압 소스는 스위치 (S) 의 제 2 노드 (1674) 와 제 2 인덕터 (L2) 의 제 2 노드 (1676) 사이에 커플링된다. 그리고, 스위치 (S) 의 제 2 노드 (1674) 와 리턴 노드 (1606) 사이에 연결이 이루어진다.
도 16b 를 참조하면, 주기적 전압 함수를 용량성으로 커플링된 플라즈마 부하 (1612) 에 인가하기 위한 예시적인 바이어스 공급부 (1611) 가 도시된다. 도시된 바와 같이, 바이어스 공급부 (1611) 는, DC 공급부 (1613) 의 음의 출력 단자가 접지에 연결되고 대형 인덕터 (L2) 가 소형 인덕터 (L1) 의 부하측에 연결되는 DC 공급부 (1613) 를 활용한다. 도시된 바와 같이, 제 1 인덕터 (L1) 는 스위치 (S) 의 제 1 노드 (1670) 와 출력 노드 (1604) 사이에 커플링되고, 제 2 인덕터 (L2) 의 제 1 노드 (1672) 는 출력 노드 (1604) 에 커플링된다. 전압 소스는 스위치 (S) 의 제 2 노드 (1674) 와 제 2 인덕터 (L2) 의 제 2 노드 (1676) 사이에 커플링되고, 제 2 인덕터 (L2) 의 제 2 노드 (1676) 와 리턴 노드 (1606) 사이에 연결이 이루어진다.
도 16c 를 참조하면, 주기적 전압 함수를 용량성으로 커플링된 플라즈마 부하 (1622) 에 인가하기 위한 예시적인 바이어스 공급부 (1621) 가 도시된다. 도시된 바와 같이, 바이어스 공급부 (1621) 는, DC 공급부 (1623) 의 양의 출력 단자가 접지에 연결되고 대형 인덕터 (L2) 가 소형 인덕터 (L1) 의 스위치측에 연결되는 DC 공급부 (1623) 를 활용한다. 도시된 바와 같이, 제 1 인덕터 (L1) 는 스위치 (S) 의 제 1 노드 (1670) 와 출력 노드 (1604) 사이에 커플링된다. 그리고, 제 2 인덕터 (L2) 의 제 1 노드 (1672) 는 스위치 (S) 의 제 1 노드 (1670) 에 커플링된다. 전압 소스는 스위치 (S) 의 제 2 노드 (1674) 와 제 2 인덕터 (L2) 의 제 2 노드 (1676) 사이에 커플링되고, 스위치 (S) 의 제 2 노드 (1674) 와 리턴 노드 (1606) 사이에 연결이 이루어진다.
도 16d 를 참조하면, 주기적 전압 함수를 용량성으로 커플링된 플라즈마 부하 (1632) 에 인가하기 위한 예시적인 바이어스 공급부 (1631) 가 도시된다. 도시된 바와 같이, 바이어스 공급부 (1631) 는, DC 공급부 (1633) 의 음의 출력 단자가 접지에 연결되고 대형 인덕터 (L2) 가 소형 인덕터 (L1) 의 스위치측에 연결되는 DC 공급부 (1633) 를 활용한다. 도시된 바와 같이, 제 1 인덕터 (L1) 는 스위치 (S) 의 제 1 노드 (1670) 와 출력 노드 (1604) 사이에 커플링된다. 그리고, 제 2 인덕터 (L2) 의 제 1 노드 (1672) 는 스위치 (S) 의 제 1 노드 (1670) 에 커플링된다. 전압 소스는 스위치 (S) 의 제 2 노드 (1674) 와 제 2 인덕터 (L2) 의 제 2 노드 (1676) 사이에 커플링된다. 도시된 바와 같이, 제 2 인덕터 (L2) 의 제 2 노드 (1676) 와 리턴 노드 (1606) 사이에 연결이 이루어진다.
도 16e 를 참조하면, 주기적 전압 함수를 용량성으로 커플링된 플라즈마 부하 (1642) 에 인가하기 위한 예시적인 바이어스 공급부 (1641) 가 도시된다. 도시된 바와 같이, 바이어스 공급부 (1641) 는, DC 공급부 (1643) 의 양의 출력 단자가 접지에 연결되고 변압기 (1644) 가 플라즈마 부하 (1642) 에 연결되도록 사용되는 (전압 소스로서) DC 공급부 (1643) 를 활용한다. 변압기는 일차 권선 (LLP 및 LP 에 의해 표현됨) 및 이차 권선 (LS 및 LLS 에 의해 표현됨) 을 포함한다. 변압기의 일차 권선의 제 1 노드 (1680) 는 스위치 (S) 의 제 1 노드 (1670) 에 커플링된다. 변압기의 이차 권선의 제 1 노드 (1682) 는 출력 노드 (1604) 에 커플링된다. 그리고, 변압기의 이차 권선의 제 2 노드 (1684) 는 리턴 노드 (1606) 에 커플링된다. DC 공급부 (1643) (전압 소스) 는 스위치 (S) 의 제 2 노드 (1674) 와 변압기의 일차 권선의 제 2 노드 (1686) 사이에 커플링된다.
도 16f 를 참조하면, 주기적 전압 함수를 용량성으로 커플링된 플라즈마 부하 (1652) 에 인가하기 위한 예시적인 바이어스 공급부 (1651) 가 도시된다. 도시된 바와 같이, 바이어스 공급부 (1651) 는, DC 공급부 (1653) 의 음의 출력 단자가 접지에 연결되고 변압기 (1654) 가 부하에 연결되도록 사용되는 전압 소스로서 DC 공급부 (1653) 를 활용한다. 도 16e 및 도 16f 양자 모두에서의 바이어스 공급부들 (1641, 1651) 은 변압기를 포함한다. 그리고 도시된 바와 같이, 변압기의 일차 권선의 제 1 노드는 스위치의 제 1 노드에 커플링되고, 변압기의 이차 권선의 제 1 노드는 출력 노드에 커플링되고, 변압기의 이차 권선의 제 2 노드는 리턴 노드에 커플링된다. 변압기는 일차 권선 (LLP 및 LP 에 의해 표현됨) 및 이차 권선 (LS 및 LLS 에 의해 표현됨) 을 포함한다. 변압기의 일차 권선의 제 1 노드 (1680) 는 스위치 (S) 의 제 1 노드 (1670) 에 커플링된다. 변압기의 이차 권선의 제 1 노드 (1682) 는 출력 노드 (1604) 에 커플링된다. 그리고, 변압기의 이차 권선의 제 2 노드 (1684) 는 리턴 노드 (1606) 에 커플링된다. DC 공급부 (1643) (전압 소스) 는 스위치 (S) 의 제 2 노드 (1674) 와 변압기의 일차 권선의 제 2 노드 (1686) 사이에 커플링된다. 도시된 바와 같이, 변압기의 일차 권선의 제 2 노드 (1686) 는 리턴 노드 (1607) 에 커플링하도록 구성된다.
본 명세서에서 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법들은 하드웨어에서, 비일시적인 유형의 프로세서 판독가능 저장 매체에서 인코딩된 프로세서 실행가능 코드에서, 또는 이들 양자의 조합에서 직접 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 17 을 참조하면, 본 명세서에서 개시된 제어 양태들을 실현하기 위해 활용될 수도 있는 물리 컴포넌트들을 도시한 블록 다이어그램이 도시된다. 도시된 바와 같이, 이 실시형태에 있어서, 디스플레이 (1312) 및 비휘발성 메모리 (1320) 는 버스 (1322) 에 커플링되고, 이 버스 (1322) 는 또한 랜덤 액세스 메모리 ("RAM") (1324), 프로세싱부 (N개의 프로세싱 컴포넌트들을 포함) (1326), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) (1327), 및 N개의 트랜시버들을 포함하는 트랜시버 컴포넌트 (1328) 에 커플링된다. 비록 도 17 에 도시된 컴포넌트들이 물리 컴포넌트들을 나타내지만, 도 17 은 상세 하드웨어 다이어그램인 것으로 의도되지 않고; 따라서, 도 17 에 도시된 컴포넌트들의 다수는 공통 구성물들에 의해 실현되거나 추가적인 물리 컴포넌트들 사이에 분산될 수도 있다. 더욱이, 다른 기존의 또는 아직 개발예정 물리 컴포넌트들 및 아키텍처들이 도 17 을 참조하여 설명된 기능 컴포넌트들을 구현하기 위해 활용될 수도 있음이 고려된다.
디스플레이 (1312) 는 일반적으로, 사용자에게 사용자 인터페이스를 제공하도록 동작하고, 수개의 구현들에 있어서, 디스플레이는 터치스크린 디스플레이에 의해 실현된다. 일반적으로, 비휘발성 메모리 (1320) 는 데이터 및 프로세서 실행가능 코드 (본 명세서에서 설명된 방법들을 실시하는 것과 연관되는 실행가능 코드를 포함) 를 저장 (예컨대, 지속적으로 저장) 하도록 기능하는 비일시적인 메모리이다. 일부 실시형태들에 있어서, 예를 들어, 비휘발성 메모리 (1320) 는 부트로더 코드, 오퍼레이팅 시스템 코드, 파일 시스템 코드, 및 단일 제어식 스위치로 기판을 바이어싱하는 방법의 실행을 용이하게 하는 비일시적인 프로세서 실행가능 코드를 포함한다.
다수의 구현들에 있어서, 비휘발성 메모리 (1320) 는 플래시 메모리 (예컨대, NAND 또는 ONENAND 메모리) 에 의해 실현되지만, 다른 메모리 타입들이 물론 활용될 수도 있음이 고려된다. 비록 비휘발성 메모리 (1320) 로부터 코드를 실행하는 것이 가능할 수도 있지만, 비휘발성 메모리 내의 실행가능 코드는 통상적으로, RAM (1324) 에 로딩되고, 프로세싱부 (1326) 에서의 N개의 프로세싱 컴포넌트들 중 하나 이상에 의해 실행된다.
RAM (1324) 과 관련된 N개의 프로세싱 컴포넌트들은 일반적으로, 비휘발성 메모리 (1320) 에 저장된 명령들을 실행하여, 본 명세서에서 개시된 알고리즘들 및 기능들의 실행을 가능케 하도록 동작한다. 수개의 알고리즘들이 본 명세서에서 개시되지만, 이들 알고리즘들 중 일부는 플로우차트들에서 표현되지 않음이 인식되어야 한다. 본 명세서에서 설명된 방법들을 실시하기 위한 프로세서 실행가능 코드는 비휘발성 메모리 (1320) 에 지속적으로 저장되고 RAM (1324) 과 관련된 N개의 프로세싱 컴포넌트들에 의해 실행될 수도 있다. 당업자가 인식할 바와 같이, 프로세싱부 (1326) 는 비디오 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 마이크로 제어기, 그래픽스 프로세싱 유닛 (GPU), 또는 다른 하드웨어 프로세싱 컴포넌트들 또는 하드웨어와 소프트웨어 프로세싱 컴포넌트들의 조합들 (예컨대, FPGA 또는 디지털 로직 프로세싱부들을 포함한 FPGA) 을 포함할 수도 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 비일시적인 FPGA 구성 명령들은 비휘발성 메모리 (1320) 에 지속적으로 저장되고, 본 명세서에서 개시된 알고리즘들 (예컨대, 도 15a 및 도 15b 를 참조하여 설명된 알고리즘들을 포함하지만 이에 한정되지 않음) 을 구현하기 위해 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) 를 구성하도록 (예컨대, 부트 업 동안) 액세스될 수도 있다.
입력 컴포넌트 (1330) 는 신호들 (예컨대, 개시된 바이어스 공급부들의 출력에서 획득된 전류 및 전압을 나타내는 신호들) 을 수신할 수도 있다. 부가적으로, 입력 컴포넌트 (1330) 는, 소스 생성기와 단일 스위치 바이어스 공급부 사이의 동기화된 제어 및/또는 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 내의 환경의 하나 이상의 양태들을 나타내는, 바이어스 공급부들 (108) 과 소스 생성기 (112) 사이의 위상 정보 및/또는 동기화 신호를 수신할 수도 있다. 입력 컴포넌트에서 수신된 신호들은, 예를 들어, 동기화 신호들, 다양한 생성기들 및 전력 공급 유닛들에 대한 전력 제어 신호들, 또는 사용자 인터페이스로부터의 제어 신호들을 포함할 수도 있다. 당업자는, 제한없이, 지향성 커플러들 및 전압-전류 (VI) 센서들과 같은 다양한 타입들의 센서들 중 임의의 것이 전압 및 전류와 같은 전력 파라미터들을 샘플링하는데 사용될 수도 있고, 전력 파라미터들을 나타내는 신호들이 아날로그 도메인에서 생성되고 디지털 도메인으로 변환될 수 있음을 용이하게 인식할 것이다.
출력 컴포넌트는 일반적으로, 스위치의 개방 및 폐쇄 그리고 본 명세서에서 개시된 전압 소스들의 제어를 실시하기 위해 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 신호들을 제공하도록 동작한다.
도시된 트랜시버 컴포넌트 (1328) 는, 무선 또는 유선 네트워크들을 통해 외부 디바이스들과 통신하기 위해 사용될 수도 있는 N개의 트랜시버 체인들을 포함한다. N개의 트랜시버 체인들의 각각은 특정 통신 방식 (예컨대, WiFi, 이더넷, Profibus 등) 과 연관된 트랜시버를 나타낼 수도 있다.
당업자에 의해 인식될 바와 같이, 본 개시의 양태들은 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수도 있다. 이에 따라, 본 개시의 양태들은 완전히 하드웨어 실시형태, 완전히 소프트웨어 실시형태 (펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로 코드 등을 포함함) 또는 소프트웨어 및 하드웨어 양태들을 조합한 실시형태의 형태를 취할 수도 있으며, 이들 모두는 일반적으로 본 명세서에서 "회로", "모듈" 또는 "시스템" 으로서 지칭될 수도 있다. 더욱이, 본 개시의 양태들은, 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드가 수록된 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체(들)에 수록된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "A, B 또는 C 중 적어도 하나" 의 기재는 "A, B, C 또는 A, B 및 C 의 임의의 조합 중 어느 하나" 를 의미하도록 의도된다. 개시된 실시형태들의 상기 설명은 당업자로 하여금 본 개시를 제조 또는 이용하게 할 수 있도록 제공된다. 이들 실시형태들에 대한 다양한 수정들은 당업자에게 용이하게 자명할 것이며, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 사상 또는 범위로부터 일탈함없이 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시는 본 명세서에서 설명된 실시형태들에 한정되도록 의도되지 않으며, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 부합하는 최광의 범위를 부여받아야 한다.
개시된 실시형태들의 상기 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 제조 또는 사용하게 할 수 있도록 제공된다. 이들 실시형태들에 대한 다양한 수정들은 당업자에게 용이하게 자명할 것이며, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 일탈함없이 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서 설명된 실시형태들로 한정되도록 의도되지 않으며, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 부합하는 최광의 범위를 부여받아야 한다.

Claims (17)

  1. 주기적 전압을 인가하기 위한 바이어스 공급부로서,
    출력 노드;
    리턴 노드;
    스위치;
    상기 스위치의 제 1 노드와 상기 출력 노드 사이에 커플링된 제 1 인덕터;
    상기 스위치의 상기 제 1 노드 또는 상기 출력 노드 중 하나에 커플링된 제 2 인덕터의 제 1 노드;
    상기 스위치의 제 2 노드와 상기 제 2 인덕터의 제 2 노드 사이에 커플링된 전압 소스;
    상기 스위치의 상기 제 2 노드 및 상기 제 2 인덕터의 상기 제 2 노드 중 하나와 상기 리턴 노드 사이의 연결부; 및
    상기 스위치를 통한 전류가 제로로부터 피크 값으로, 다시 제로로, 반대 방향으로 피크 값으로, 그리고 다시 제로로의 전체 사이클을 완료하기에 충분히 긴 시간 동안 상기 스위치를 반복적으로 폐쇄함으로써 상기 출력 노드와 상기 리턴 노드 사이에 상기 주기적 전압의 인가를 야기하도록 구성된 제어기를 포함하는, 바이어스 공급부.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는, 원하는 주기적 전압을 달성하기 위해 상기 전압 소스의 전압 및 반복된 스위치 폐쇄들 사이의 시간을 조정하도록 구성되는, 바이어스 공급부.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 프로세서 또는 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 스위치의 동작을 제어하도록, 상기 프로세서에 의한 실행을 위해 또는 상기 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이를 구성하기 위해 저장된 명령들을 포함하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는, 바이어스 공급부.
  4. 주기적 전압을 인가하기 위한 바이어스 공급부로서,
    출력 노드;
    리턴 노드;
    스위치;
    변압기로서, 상기 변압기의 일차 권선의 제 1 노드는 상기 스위치의 제 1 노드에 커플링되고, 상기 변압기의 이차 권선의 제 1 노드는 상기 출력 노드에 커플링되고, 상기 변압기의 상기 이차 권선의 제 2 노드는 상기 리턴 노드에 커플링되는, 상기 변압기;
    상기 스위치의 제 2 노드와 상기 변압기의 상기 일차 권선의 제 2 노드 사이에 커플링된 전압 소스; 및
    제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 스위치를 통한 전류가 제로로부터 피크 값으로, 다시 제로로, 반대 방향으로 피크 값으로, 그리고 다시 제로로의 전체 사이클을 완료하기에 충분히 긴 시간 동안 상기 스위치를 반복적으로 폐쇄함으로써 상기 출력 노드와 상기 리턴 노드 사이에 상기 주기적 전압의 인가를 야기하도록 구성되는, 바이어스 공급부.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위치의 상기 제 2 노드는 상기 리턴 노드에 커플링되는, 바이어스 공급부.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 변압기의 상기 일차 권선의 상기 제 2 노드는 상기 리턴 노드에 커플링되는, 바이어스 공급부.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어기는 프로세서 또는 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 스위치의 동작을 제어하도록, 상기 프로세서에 의한 실행을 위해 또는 상기 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이를 구성하기 위해 저장된 명령들을 포함하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는, 바이어스 공급부.
  8. 플라즈마 프로세싱 시스템으로서,
    플라즈마를 포함하기 위한 볼륨; 입력 노드; 및 리턴 노드를 포함하는, 플라즈마 챔버; 및
    바이어스 공급부를 포함하고,
    상기 바이어스 공급부는,
    스위치;
    상기 스위치의 제 1 노드와 상기 플라즈마 챔버의 상기 입력 노드 사이에 커플링된 제 1 인덕터;
    상기 챔버의 상기 입력 노드 또는 상기 스위치의 상기 제 1 노드 중 하나에 커플링된 제 2 인덕터의 제 1 노드;
    상기 스위치의 제 2 노드와 상기 제 2 인덕터의 제 2 노드 사이에 커플링된 전압 소스;
    상기 스위치의 상기 제 2 노드 또는 상기 제 2 인덕터의 상기 제 2 노드 중 하나와 상기 리턴 노드 사이의 연결부; 및
    상기 플라즈마가 상기 플라즈마 챔버에 있을 때 플라즈마 부하의 전압의 원하는 파형을 달성하기 위해 상기 스위치 및 전압 소스를 제어하는 수단을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어하는 수단은 상기 플라즈마 부하의 상기 전압의 상기 원하는 파형을 달성하기 위해 상기 전압 소스의 전압 및 반복된 스위치 폐쇄들 사이의 시간을 조정하는 수단을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어하는 수단은, 상기 스위치의 각각의 폐쇄에 대해, 상기 스위치를 통한 전류가 제로로부터 피크 값으로, 다시 제로로, 반대 방향으로 피크 값으로, 그리고 다시 제로로의 전체 사이클을 완료하기에 충분히 긴 시간 동안 상기 스위치를 폐쇄하는 수단을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 리턴 노드는 접지 리턴을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  12. 플라즈마 프로세싱 시스템으로서,
    플라즈마를 포함하기 위한 볼륨; 입력 노드; 및 리턴 노드를 포함하는, 플라즈마 챔버; 및
    바이어스 공급부를 포함하고,
    상기 바이어스 공급부는,
    스위치;
    변압기로서, 상기 변압기의 일차 권선의 제 1 노드는 상기 스위치의 제 1 노드에 커플링되고, 상기 변압기의 이차 권선의 제 1 노드는 상기 플라즈마 챔버의 상기 입력 노드에 커플링되고, 상기 변압기의 상기 이차 권선의 제 2 노드는 상기 리턴 노드에 커플링되는, 상기 변압기;
    상기 스위치의 제 2 노드와 상기 변압기의 상기 일차 권선의 제 2 노드 사이에 커플링된 전압 소스; 및
    상기 플라즈마가 상기 플라즈마 챔버에 있을 때 플라즈마 부하의 전압의 원하는 파형을 달성하기 위해 상기 스위치 및 전압 소스를 제어하는 수단을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어하는 수단은 상기 플라즈마 부하의 상기 전압의 상기 원하는 파형을 달성하기 위해 상기 전압 소스의 전압 및 반복된 스위치 폐쇄들 사이의 시간을 조정하는 수단을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어하는 수단은, 상기 스위치의 각각의 폐쇄에 대해, 상기 스위치를 통한 전류가 제로로부터 피크 값으로, 다시 제로로, 반대 방향으로 피크 값으로, 그리고 다시 제로로의 전체 사이클을 완료하기에 충분히 긴 시간 동안 상기 스위치를 폐쇄하는 수단을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 스위치의 상기 제 2 노드는 상기 리턴 노드에 커플링되는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 변압기의 상기 일차 권선의 상기 제 2 노드는 상기 리턴 노드에 커플링되는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 리턴 노드는 접지 리턴을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
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