KR20220062292A - 전자 가변 커패시터를 사용한 상호변조 왜곡 완화 - Google Patents

전자 가변 커패시터를 사용한 상호변조 왜곡 완화 Download PDF

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KR20220062292A
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허진
애런 티. 라돔스키
두이 응우옌
김수한
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엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은, 비선형 부하를 가지고 제1 주파수에서 동작하는 제1 RF 전력 공급 장치 및 제2 주파수에서 동작하는 제2 RF 전력 공급 장치에 의해 전력이 공급되는 시스템을 위한 매칭 네트워크에 관한 것이다. 상기 매칭 네트워크는 제1 전력 공급 장치와 부하 사이의 임피던스 매치를 제공하기 위한 제1 매칭 네트워크 섹션을 포함한다. 상기 매칭 네트워크는 또한 제2 전력 공급 장치와 부하 사이의 임피던스 매치를 제공하기 위한 제2 매칭 네트워크 섹션을 포함한다. 제1 매칭 네트워크 섹션은 제1 가변 리액턴스를 포함하고, 상기 가변 리액턴스는 제1 RF 전력 공급 장치에 의해 부하에 인가되는 신호에서 감지되는 IMD에 따라 제어된다. 상기 가변 리액턴스는 검출된 IMD를 감소시키도록 IMD에 따라 조정된다.

Description

전자 가변 커패시터를 사용한 상호변조 왜곡 완화
관련출원의 상호 참조
본 출원은 2020년 10월 19일 출원된 US 실용 특허 출원 No. 17/073,709와 2019년 10월 21일 출원된 US 가출원 No. 62/923,959의 우선권을 청구하며, 그 문헌들의 전체 내용은 참조로서 여기에 통합된다.
기술분야
본 개시는 비선형 부하를 구동하는 전력 공급 시스템의 동작을 개선함과 아울러 반사된 상호변조 왜곡(IMD)에 대한 전력 공급 시스템 응답의 동작을 개선하는 것에 관한 것이다.
플라즈마 제조는 반도체 제조에 빈번하게 사용된다. 플라즈마 제조 에칭에서, 기판 표면으로부터 재료를 에칭하고 기판 표면에 재료를 증착하기 하기 위해 이온들이 전기장에 의해 가속된다. 하나의 기본적인 구현에서, 전력 전달 시스템의 각각의 RF 또는 DC 발생기에 의해 발생된 무선 주파수(RF) 또는 직류(DC) 전력 신호에 기초하여 전기장이 발생된다. 발생기에 의해 발생된 전력 신호들은 플라즈마 에칭을 효과적으로 수행하기 위해서 정밀하게 제어되어야 한다.
여기에 제공된 배경 기술의 설명은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시하는데 목적을 두고 있다. 현재 명명된 발명자들의 작업은 이 배경기술 섹션에 설명되어 있는 범위 내에서 출원 당시 선행 기술로서 적격하지 않은 설명의 양상들은 명시적으로든 묵시적으로든 선행 기술로서 인정되지 않는다.
매칭 네트워크는 제1 가변 리액턴스 섹션을 포함한다. 제1 가변 리액턴스 섹션은 매칭 네트워크와 부하 사이의 임피던스에 응답하여 조정을 수행하도록 구성된다. 제1 가변 리액턴스 섹션은 제1 주파수에서 동작하는 제1 RF 신호를 발생하는 제1 RF 전력 공급 장치 사이의 임피던스를 조정한다. 매칭 네트워크는 제2 가변 리액턴스 섹션을 포함한다. 제2 가변 리액턴스 섹션은 매칭 네트워크와 부하 사이의 임피던스에 응답하여 조정을 행하도록 구성된다. 제2 가변 리액턴스 섹션은 제2 주파수에서 동작하는 제2 RF 신호를 발생하는 제2 RF 전력 공급 장치 사이의 임피던스를 조정한다. 매칭 네트워크는 제3 가변 리액턴스 섹션을 포함한다. 제3 가변 리액턴스 섹션은 제1 RF 신호와 제2 RF 신호 사이의 상호작용에 의해 발생된 반사된 상호변조 왜곡(IMD)에 응답하여 조정을 행하도록 구성된다. 제3 가변 리액턴스 섹션의 조정은 반사된 IMD를 감소시킨다.
매칭 네트워크는 또한, 제1 주파수에서 동작하는 제1 RF 신호를 발생하는 제1 RF 전력 소스와 부하 사이의 임피던스를 제어하기 위해 제1 리액턴스를 제공하도록 구성된 제1 리액턴스 섹션을 포함한다. 매칭 네트워크는 또한, 상기 제1 RF 신호와 상기 임피던스 상의 제2 RF 신호 간의 상호작용으로부터의 상호변조 왜곡(IMD)에 응답하여 임피던스를 제어하기 위해 제2 리액턴스를 조정하도록 구성된 제2 가변 리액턴스 섹션을 포함한다.
무선 주파수(RF) 전력 공급부는, RF 전력 소스를 포함한다. RF 전력 공급부는 또한, RF 전력 소스와 부하 사이에 배치되는 매칭 네트워크를 포함한다. 상기 매칭 네트워크는, 제1 주파수에서 동작하는 제1 RF 신호를 발생하는 제1 RF 전력 소스와 부하 사이의 임피던스를 제어하기 위해 제1 리액턴스를 제공하도록 구성된 제1 리액턴스 섹션을 포함한다. 상기 제1 리액턴스는 고정적 또는 가변적 중 하나이다. 제2 가변 리액턴스 섹션은 상기 제1 RF 신호와 임피던스 상의 제2 주파수에서 동작하는 제2 RF 신호 간의 상호 동작으로부터의 상호변조 왜곡(IMD)에 응답하여 상기 임피던스를 제어하기 위해서 리액턴스 오프셋을 도입하게 제 2 리액턴스를 조정하도록 구성된다. 무선 주파수 시스템은 또한, 상기 제2 가변 리액턴스 섹션과 통신하고, 상기 임피던스를 제어하기 위해 트리거 신호에 응답하여 상기 제2 리액턴스를 조정하기 위한 제어 신호를 발생하도록 구성된 제어기를 포함한다. 상기 리액턴스 오프셋은 상기 제 2 RF 신호에 따라 변화한다.
임피던스 미스매칭 감소 방법은, 제1 주파수에서 동작하는 제1 RF 신호를 발생하는 제1 RF 전력 소스와 부하 사이의 임피던스를 제어하기 위해 제1 리액턴스를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 임피던스에 대한 상기 제1 RF 신호와 제2 RF 신호 간의 상호작용으로부터의 상호변조 왜곡(IMD)에 응답하여 상기 임피던스를 제어하기 위해 제2 리액턴스를 조정하도록 제2 가변 리액턴스를 제공하는 단계를 포함한다.
비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 트리거 신호의 검출을 포함하는 명령어들을 포함한다. 상기 명령어들은, 상기 트리거 신호에 응답하여, 제1 RF 전력 소스에 의해 출력되는 제1 RF 신호와 제2 RF 신호 사이의 상호 동작으로부터의 상호변조 왜곡(IMD)에 따라 변하는 상기 제1 RF 전력 소스와 부하 간의 임피던스를 제어하기 위해 가변 리액턴스를 조정하도록 하는 것을 포함한다.
본 발명의 추가적인 적용 분야는 하기의 상세한 설명, 청구항, 도면에 의하여 더욱 명확해질 것이다. 상세한 설명 및 구체적인 실시예는 단지 예시를 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다.
본 발명을 상세한 설명과 첨부된 도면을 통하여 더 자세히 설명한다.
도 1은 유도 결합 플라즈마 시스템의 표현을 도시한다.
도 2는 용량 결합 플라즈마 시스템의 표현을 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시예에 따라 배열된 플라즈마 시스템의 일반화된 표현을 도시한다.
도 4는 비선형 리액터에 서로 다른 주파수의 2개의 신호를 인가함으로써 발생하는 상호변조 왜곡(IMD)의 예시적인 플롯이다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시예에 따라 배열된 다수의 전력 공급 장치를 갖는 전력 전달 시스템의 개략도이다.
도 6은 바랙터(varator)에 대한 역방향 바이어스 전압과 관련한 커패시턴스를 나타내는 파형을 도시한다.
도 7은 가변 커패시턴스를 갖는 매칭 네트워크 및 가변 커패시턴스에 대한 제어 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 8은 절연 회로를 포함하는 매칭 네트워크의 일부의 개략도이다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 애노드 연결 다이오드 및 구동 회로를 갖는 백투백 다이오드 바랙터의 개략도이다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 애노드 연결 다이오드를 갖는 백투백 다이오드 바랙터의 개략도이다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 캐소드 연결 다이오드를 갖는 백투백 다이오드 바랙터의 개략도이다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 동작을 설명하는 시간 영역의 파형을 도시한다.
도 13은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 동작을 설명하는 주파수 영역의 파형을 도시한다.
도 14는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 예시적인 제어 모듈의 기능 블록도이다.
도 15는 다양한 실시 예에 따른 상호변조 왜곡(IMD)에 따른 가변 커패시턴스를 제어하기 위한 흐름도이다.
상기 도면에서, 유사하거나 및/또는 동일한 요소들에 대해서는 동일한 참조번호가 사용될 수 있다.
전력 시스템은 DC 또는 RF 전력 발생기, 매칭 네트워크, 및 부하(비선형 부하, 프로세스 챔버, 플라즈마 챔버, 또는 고정 또는 가변 임피던스를 갖는 리액터 등)를 포함할 수 있다. 전력 발생기는 매칭 네트워크 또는 임피던스 최적화 제어기 또는 회로에 의해 수신되는 DC 또는 RF 전력 신호를 발생한다. 매칭 네트워크 또는 임피던스 최적화 제어기 또는 회로는 매칭 네트워크의 입력 임피던스를 전력 발생기와 매칭 네트워크 사이의 전송 라인의 특성 임피던스에 매칭시킨다. 임피던스 매칭은 매칭 네트워크로 전달되는 전력("순방향 전력")의 양을 최대화하고 매칭 네트워크에서 발생기로 다시 반사되는 전력("역방향 전력")의 양을 최소화하는 데 도움이 된다. 매칭 네트워크의 입력 임피던스가 전송 라인의 특성 임피던스와 정합할 때 순방향 전력은 최대화되고 역방향 전력은 최소화될 수 있다.
전력 소스 또는 전력 공급 장치 분야에서는 일반적으로 부하에 전력 신호를 인가하는 두 가지 방식이 있다. 제1의 보다 전통적인 방식은 부하에 지속적인 전력 신호를 인가하는 것이다. 연속 모드 또는 연속파 모드에서 연속적인 전력 신호는 일반적으로 전력 소스에 의해 부하에 연속적으로 출력되는 일정한 DC 또는 사인파 RF 전력 신호이다. 연속 모드 방식에서 전력 신호는 일정한 DC 또는 사인파 출력으으로 여겨지며 전력 신호의 진폭 및/또는 (RF 전력 신호의) 주파수는 부하에 인가되는 출력 전력을 변화시키도록 변경될 수 있다.
부하에 전력 신호를 인가하기 위한 제2 방식은 부하에 연속적인 RF 신호를 인가하기 보다는 RF 신호를 펄싱하는 것을 포함한다. 펄스 동작 모드에서 RF 신호는 변조된 전력 신호에 대한 포락선을 정의하기 위해 변조 신호에 의해 변조된다. RF 신호는 예를 들어 사인파 RF 신호 또는 다른 시변 신호일 수 있다. 부하에 전달되는 전력은 일반적으로 변조 신호를 변화시킴으로써 변경된다. 변조 신호는, 구형파, 서로 다른 진폭의 다중 상태를 가지는 구형파, 또는 하나 또는 다중 상태 또는 부분들을 가지는 다른 파형을 포함하는 임의의 수의 형태를 가질 수 있다.
일반적인 전력 공급 장치 구성에서, 부하에 인가되는 출력 전력은 순방향 및 반사 전력 또는 부하에 인가되는 RF 신호의 전압 및 전류를 측정하는 센서를 사용하여 결정된다. 이러한 신호들의 세트는 제어 루프에서 분석된다. 이 분석은 일반적으로 부하에 인가되는 전력을 변화시키기 위해 전력 공급 장치의 출력을 조정하는 데 사용되는 전력 값을 결정한다. 부하가 프로세스 챔버 또는 기타 비선형 또는 시변 부하인 전력 전달 시스템에서, 부하의 가변 임피던스는 부하에 인가되는 전력의 대응하는 변화를 야기하는데, 이는 인가된 전력이 부분적으로 부하의 임피던스의 함수이기 때문이다.
다양한 디바이스의 제조가 제조 프로세스를 제어하기 위해 부하에 대한 전력의 도입에 의존하는 시스템에서, 전력은 일반적으로 두 가지 구성 중 하나로 전달된다. 제1 구성에서, 전력은 부하에 용량 결합된다. 이러한 시스템은 용량 결합 플라즈마(CCP)시스템이라 칭한다. 제2 구성에서 전력은 부하에 유도 결합된다. 이러한 시스템은 일반적으로 유도 결합 플라즈마(ICP) 시스템이라 칭한다. 플라즈마에 대한 전력 결합은 또한 마이크로파 주파수에서 파동 결합을 통해 달성될 수도 있다. 이러한 방식은 일반적으로 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 또는 마이크로파 소스를 사용한다. 헬리콘 소스들은 파동 결합 소스의 또 다른 형태이며, 일반적으로 기존 ICP 및 CCP 시스템의 것과 유사한 RF 주파수에서 동작한다. 전력 전달 시스템은 부하의 하나 또는 복수의 전극에 인가되는 바이어스 전력 및/또는 소스 전력을 포함할 수 있다. 소스 전력은 일반적으로 플라스마를 발생하고 플라스마 밀도를 제어하며, 바이어스 전력은 플라즈마를 포함하는 쉬스의 공식화(formulation)에서 이온들을 변조한다. 바이어스와 소스는 다양한 설계 고려 사항에 따라 동일한 전극을 공유하거나 개별 전극들을 사용할 수 있다.
전력 전달 시스템이 프로세스 챔버, 플라즈마 챔버, 또는 리액터와 같은 시변 또는 비선형 부하를 구동할 때, 플라즈마 쉬스에 의해 흡수된 전력은 이온 에너지 범위를 갖는 이온 밀도를 가져온다. 이온 에너지의 한 가지 특징적인 측정은 이온 에너지 분포 함수(IEDF)이다. IEDF는 바이어스 전력으로 제어될 수 있다. 다수의 RF 전력 신호가 부하에 인가되는 시스템에 대한 IEDF를 제어하는 한 가지 방법은 주파수 및 위상에 의해 관련되는 다수의 RF 신호를 변화시킴으로써 발생한다. 다수의 RF 전력 신호 사이의 주파수는 고정될 수 있고, 다수의 RF 신호 사이의 상대 위상 역시 고정될 수 있다. 이러한 시스템들의 예는 모두 본 발명의 양수인에게 양도되고 본 출원에 그 전체가 참조로 포함된 미국 특허 번호 7,602,127, 미국 특허 번호 8,110,991, 및 미국 특허 번호 8,395,322에서 찾아볼 수 있다.
시변 또는 비선형 부하가 다양한 애플리케이션에 존재할 수 있다. 한 응용에서, 플라즈마 프로세싱 시스템은 또한 플라즈마 발생 및 제어를 위한 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이러한 컴포넌트들 중 하나는 플라즈마 챔버 또는 리액터와 같은 프로세스 챔버로 구현되는 비선형 부하이다. 예를 들어 박막 제조를 위한 플라즈마 프로세스 시스템에서 사용되는 일반적인 플라즈마 챔버 또는 리액터는 이중 전력 시스템을 사용할 수 있다. 하나의 전력 발생기(소스)는 플라즈마 발생을 제어하고, 전력 발생기(바이어스)는 이온 에너지를 제어한다. 이중 전원 시스템의 예들은 위에서 참조한 미국 특허 번호 7,602,127, 미국 특허 번호 8,110,991, 및 미국 특허 8,395,322에 설명된 시스템들을 포함한다. 위에 언급된 특허들에 설명된 이중 전원 시스템은 이온 밀도 및 이의 대응하는 IEDF를 제어할 목적으로 전력 공급 장치 동작을 조정하기 위한 폐쇄 루프 제어 시스템을 필요로 한다.
예를들어 플라즈마를 발생하기 위해 사용될 수 있는 것과 같은 프로세스 챔버를 제어하기 위한 다수의 방식이 존재한다. 예를 들어, RF 전력 전달 시스템에서, 동일하거나 거의 동일한 주파수에서 동작하는 다수의 구동 RF 신호의 위상 및 주파수가 플라즈마 발생을 제어하는데 사용될 수 있다. RF 구동 플라즈마 소스의 경우 플라즈마 쉬스 역학에 영향을 미치는 주기적 파형 및 이에 대응하는 이온 에너지는 일반적으로 알려져 있으며 주기적 파형의 주파수 및 관련 위상 상호 작용에 의해 제어된다. RF 전력 전달 시스템에서의 또 다른 방식은 이중 주파수 제어를 포함한다. 즉, 플라즈마 챔버에 전력을 공급하기 위해 서로 다른 주파수에서 동작하는 2개의 RF 주파수 소스가 사용되어, 이온 및 전자 밀도의 실질적으로 독립적인 제어를 제공한다.
다른 방식은 플라즈마 챔버를 구동하기 위해 광대역 RF 전력 소스를 사용한다. 광대역 방식은 일부 과제들을 제시한다. 한 가지 과제는 전력을 전극에 결합하는 것이다. 제2 과제는 원하는 IEDF에 대한 실제 쉬스 전압으로의 발생된 파형의 전달 함수가 재료 표면 상호 작용을 지원하기 위해 넓은 프로세스 공간에 대해 공식화되어야 한다는 것이다. 유도 결합 플라즈마 시스템에서 하나의 응답 방식에서, 소스 전극에 인가되는 전력을 제어하는 것은 플라즈마 밀도를 제어하는 반면 바이어스 전극에 인가되는 전력을 제어하는 것은 에칭 속도 제어를 제공하도록 IEDF를 제어하기 위해 이온들을 변조한다. 소스 전극과 바이어스 전극 제어를 사용함으로써 이온 밀도와 에너지를 통해 에칭 속도가 제어된다.
집적 회로 및 디바이스 제조가 계속 진화함에 따라 제조 프로세스를 제어하기 위한 전력 요구 사항도 진화한다. 예를 들어, 메모리 디바이스 제조와 함께 바이어스 전력에 대한 요구 사항이 계속 증가한다. 증가된 전력은 더 빠른 표면 상호작용을 위해 더 높은 에너지 이온을 발생하며, 그럼으로써 이온의 에칭 속도와 방향성을 증가시킨다. RF 시스템에서, 증가된 바이어스 전력은 때때로 플라즈마 챔버에서 생성된 플라즈마 쉬스에 결합된 바이어스 전력 소스의 수의 증가와 함께 더 낮은 바이어스 주파수 요구 사항에 의해 수반된다. 더 낮은 바이어스 주파수에서 증가된 전력과 증가된 바이어스 전력 소스의 수는 쉬스 변조로부터 상호 변조 왜곡(IMD) 방출을 초래한다. IMD 방출은 플라즈마 발생이 일어나는 소스에 의해 전달되는 전력을 크게 줄일 수 있다. 2013년 3월 15일자로 출원되고 명칭이 '다른 주파수 대역에서 전력을 모니터링함에 의한 펄스 동기화이며 본 출원의 양수인에게 양도되고 본 출원에 그 전체로서 참조로 포함된 미국 특허 출원 번호 13/834,786은 다른 주파수 대역에서 전력을 모니터링함으로써 펄스를 동기화하는 방법을 설명한다. 이 참조된 미국 특허 출원에서, 제2 RF 발생기의 펄싱은 제2 RF 발생기에서 제1 RF 발생기의 펄싱을 검출함에 따라 제어되고 그럼으로써 2개의 RF 발생기 사이의 펄싱을 동기화한다.
도 1은 유도 결합 플라즈마(ICP) 시스템(110)의 예시적인 표현을 도시한다. ICP 시스템(110)은 플라즈마(114)를 발생하기 위한 리액터, 플라즈마 리액터 또는 플라즈마 챔버(112)와 같은 비선형 부하를 포함하며, 이들은 본 명세서에서 상호교환적으로 지칭될 것이다. 전압 또는 전류 형태의 전력이 다양한 실시예에서 내부 코일(116) 및 외부 코일(118)을 포함하는 코일 어셈블리를 포함하는 한 쌍의 코일을 통해 플라즈마 챔버(112)에 인가된다. 전력이 RF 전력 발생기 또는 전력 공급 장치(120)를 통해 내부 코일(116)에 인가되고, 전력이 RF 전력 발생기 또는 전력 공급 장치(122)를 통해 외부 코일(118)에 인가된다. 코일(116, 118)은 플라즈마 챔버(112)에 전력을 결합하는 것을 돕는 유전체 창(124)에 장착된다. 기판(126)이 플라즈마 챔버(112)에 배치되며, 일반적으로 플라즈마 작업의 대상이 되는 공작물을 형성한다. RF 전력 발생기, 전력 소스 또는 전력 공급 장치(128)(이들 용어는 본 명세서에서 상호교환적으로 이용될 수 있음)는 기판(126)을 통해 플라즈마 챔버(112)에 전력을 인가한다. 다양한 구성에서, 전력 공급 장치(120, 122)는 플라즈마(114)를 점화 또는 발생하거나 플라즈마 밀도를 제어하기 위해 소스 전압 또는 전류를 제공한다. 또한, 다양한 구성에서, 전력 소스(128)는 플라즈마(114)의 이온 에너지 또는 이온 밀도를 제어하기 위해 이온을 변조하는 바이어스 전압 또는 전류를 제공한다. 다양한 실시예에서, 전력 소스(120, 122)는 동일한 주파수, 전압, 및 전류에서 고정 또는 가변의 상대 위상으로 동작하도록 고정(lock)된다. 다양한 다른 실시예에서, 전력 소스(120, 122)는 상이한 주파수, 전압 및 전류, 및 상대 위상들에서 동작할 수 있다.
도 2는 용량 결합 플라즈마(CCP) 시스템(210)의 예시적인 표현을 도시한다. CCP 시스템(210)은 플라즈마(214)를 발생하기 위한 플라즈마 챔버(212)를 포함한다. 플라즈마 챔버(212) 내에 배치된 한 쌍의 전극(216, 218)은 각각의 DC(ω=0) 또는 RF 전력 발생기 또는 전력 소스(220, 222)에 연결된다. 다양한 실시예에서, 전력 소스(220)는 플라즈마(214)를 점화 또는 발생하거나 플라즈마 밀도를 제어하기 위해 소스 전압 또는 전류를 제공한다. 다양한 실시예에서, 전력 소스(222)는 플라즈마(214)의 이온 에너지 및/또는 이온 밀도를 제어하기 위해 플라즈마 내의 이온들을 변조하는 바이어스 전압 또는 전류를 제공한다. 다양한 RF 실시예에서, 전력 소스(220, 222)는 이들 전력 소스가 조화롭게 관련될 때 상대적인 위상들에서 동작한다. 다양한 다른 실시예에서, 전력 소스(220, 222)는 고정되거나 변하는 상대 위상들로 상이한 주파수, 전압 및 전류들에서 동작한다. 또한, 다양한 실시예에서, 전력 소스(220, 222)는 동일한 전극에 연결될 수 있는 반면, 상대방의 전극은 접지 또는 제3 DC(ω=0) 또는 RF 전력 발생기(미도시)에 연결된다.
도 3은 이중 전력 입력 플라즈마 시스템(310)의 일반화된 표현의 단면도를 도시한다. 플라즈마 시스템(310)은 접지(314)에 연결된 제1 전극(312) 및 제1 전극(312)으로부터 이격된 제2 전극(316)을 포함한다. 제1 DC(ω=0) 또는 RF 전력 공급 장치(318)는 제1 주파수 f=ω1에서 제2 전극(316)에 인가되는 제1 RF 전력을 발생한다. 제2 전력 소스(320)는 제2 전극(316)에 인가되는 제2 DC(ω=0) 또는 RF 전력을 발생한다. 다양한 실시예에서, 제2 전력 소스(320)는 제2 주파수 f=ω2에서 동작하며, 여기서 ω2=nω로서 제1 전력 소스의 주파수의 n번째 조화 주파수(harmonic frequency)이다. 다양한 다른 실시예에서, 제2 전력 소스(320)는 주파수(제1 전력 소스(318)의 주파수의 배수가 아닌 주파수)에서 동작한다.
각각의 전력 공급 장치(318, 320)의 조정 동작은 플라즈마(322)의 발생 및 제어를 초래한다. 도 3의 개략도에서 보인 바와 같이, 플라즈마(322)가 플라즈마 챔버(324)의 비대칭 쉬스(sheath)(330)내에 형성된다. 쉬스(330)는 접지(gound) 쉬스(332) 및 전력이 공급되는(powered) 쉬스(334)를 포함한다. 쉬스는 일반적으로 플라즈마(322)를 둘러싸는 표면 영역으로서 설명된다. 도 3의 개략도에서 보인 바와 같이, 접지되는 쉬스(332)는 상대적으로 큰 표면 영역(326)을 갖는다. 전력이 공급되는 쉬스(334)는 작은 표면 영역(328)이었다. 각각의 쉬스(332, 334)는 도전성 플라즈마(322)와 각각의 전극(312, 316)과의 사이에 유전체로서 기능하기 때문에, 각각의 쉬스(332, 334)는 플라즈마(322)와 각각의 전극(312, 316)과의 사이에 커패시턴스를 형성한다. 여기에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 제2 전력 소스(320)와 같은 고주파 전압 소스 및 제1 전력 소스(318)와 같은 저주파 전압 소스가 있는 시스템들에서, 상호 변조 왜곡(IMD) 산출물이 도입된다. IMD 산출물은 플라즈마 쉬스 두께의 변화로부터 기인하며, 그럼으로써 접지된 쉬스(334)를 통해 플라즈마(322)와 전극(312) 사이의 커패시턴스를 변화시키고, 전력이 공급되는 쉬스(334)를 통해 플라즈마(322)와 전극(316) 사이의 커패시턴스를 변화시킨다. 전력이 공급되는 쉬스(334)의 커패시턴스에서의 변화는 IMD를 발생한다. 전력이 공급되는 쉬스(330)에서의 변화는 플라즈마(322)와 전극(316) 사이의 커패시턴스에 더 큰 영향을 미치며, 그럼으로써 플라즈마 챔버(324)에서 방출되는 역 IMD에 더 큰 영향을 미친다. 일부 플라즈마 시스템들에서, 접지된 쉬스(332)는 단락 회로로서 작용하고, 역 IMD에 미치는 영향에 대해서는 고려되지 않는다.
도 4는 제1 전력 소스(318)와 같은 저주파 소스 및 제2 전력 소스(320)와 같은 고주파 소스를 갖는 예시적인 전력 전달 시스템에 대한 진폭 대 주파수의 플롯을 도시한다. 도 4는 주파수에 대한 반사 전력을 나타낸다. 도 4는 도 3의 제2 전력 소스(320)와 같은 고주파 전력 소스의 동작의 중심 주파수를 나타내는 중심 피크(410)를 포함한다. 발생기 피크(410)의 양쪽에서, 도 4는 또한 도 3의 제1 전력 소스(318)와 같은 저주파 전력 소스로부터의 전력 인가에 의해 도입된 IMD 컴포넌트을 나타내는 피크(412, 414)를 도시한다. 비제한적인 예로서, 만일 제2 전력 소스(320)가 60MHz의 주파수에서 동작하고 저주파 전력 소스(318)가 400kHz에서 동작한다면, IMD 컴포넌트가 60MHz +/- n*400kHz에서 발견될 수 있으며, 여기서 n은 임의의 정수이다. 따라서, 피크(412, 414)는 각각의 전력 공급 장치의 고주파수 +/- 저주파수를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 고조파에서 전극을 구동하는 것은 DC 자기 바이어스를 전기적으로 제어하고 이온 밀도의 에너지 레벨을 조정할 수 있는 기회를 제공한다
도 3의 제2 전극(316)에 각각의 제1 및 제2 전력 소스의 인가는 전자 밀도 ne를 갖는 플라즈마(322)를 발생한다. 플라즈마(322) 내에서, 보다 큰 양이온 밀도를 갖는 쉬스 층이 존재하며 따라서 플라즈마 내의 재료(미도시)의 표면(플라즈마와 접촉함)의 반대 음전하와 균형을 이루는 전체적 과잉(overall excess)의 양전하가 존재한다. 쉬스의 위치를 결정하는 것은 플라즈마 프로세스 작업과 관련이 있다. 시간에 따른 쉬스의 두께가 식(1)으로 나타내진다.
Figure pct00001
(1)
여기서:
ω=2πf는 이중 주파수 시스템의 저 주파수(f=ω1);
Φ는 주파수들 사이의 상대 위상이다.
용어 sn은 쉬스 발진의 진폭이며, 식 (2)로 정의된다.
Figure pct00002
(2)
여기서:
In은 ωn과 관련된 구동 전류:
ne는 전자 밀도;
A는 전극 방전 영역; 및
e는 전자 전하이다.
식(1)과 (2)는 식(1)의 경우에서의 Φ와 식(2)의 경우에서의 인가 전력 In 사이의 상대 위상에 따라 쉬스의 두께가 변함을 보여준다. IEDF와 관련하여, 인가된 전력 In은 때때로 상대 진폭 변수 또는 폭이라 칭해지며, 상대 위상 Φ는 때때로 상대 위상 변수 또는 스큐(skew)라 칭해지다.
쉬스를 특징화하는 유용한 속성은 식(3)과 관련하여 아래에 설명된 시간에 종속적인 쉬스 전압과 관련하여 찾을 수 있다.
Figure pct00003
(3)
여기서:
ε0은 자유 공간의 전자 전하 유전율이고, 및
e,ne, s2(t)는 위에서 설명한 바와 같다.
위의 식(1)-(3)에서 볼 수 있는 바와 같이, 쉬스의 두께는 바이어스 전력 공급 장치의 주파수에 따라 변화한다. 전력이 공급되는 쉬스(334)의 표면 영역(328)은 플라즈마(322)와 전극(316) 사이의 커패시턴스의 변화를 야기하기 때문에, 식(1)에 따른 쉬스 두께의 변화는 쉬스 커패시턴스의 변화를 야기한다. 쉬스 커패시턴스의 변화는 전력이 공급되는 쉬스(334)의 쉬스 두께에서의 변화에 의해 발생된 대응하는 IMD를 유발하여 이에 대응하는 임피던스 변동을 야기한다. 대응하는 임피던스 변동은 역방향 전력이 IMD를 동반하기 때문에 도 3의 제2 전력 소스(320)과 같은 소스 전력 공급 장치로부터 순방향 전력의 일관된 전달을 방해한다. 본 명세서에서 보다 상세하게 설명될 바와 같이, 전력 공급 장치와 플라즈마 챔버의 전극과의 사이에 가변 커패시턴스 또는 리액턴스를 삽입하고 저주파 소스 또는 바이어스 전력 소스의 주파수에 따라 커패시턴스 또는 리액턴스를 변화시킴으로써, 커패시턴스 쉬스 두께의 변화에 의해 야기되는 변화는 도 3의 제2 전력 소스(320)과 같은 전력 공급 장치와 도 3의 전극(316)과 같은 전극과의 사이에 도입되는 가변 커패시터의 적절한 튜닝에 의해 상쇄될 수 있다.
종래의 매칭 네트워크는 일반적으로 진공 가변 커패시터(vacuum variable capacitors: VVC)를 매칭 네트워크의 부하 및 튜닝 요소로서 활용하며, 따라서 위에서 설명한 IMD에 대처하도록 조정되지 않는다. 일반적인 VVC는 바이어스 또는 제2 전력 소스의 동작 주파수와 일치하는 속도로 응답하지 않는다. 일반적인 매칭 네트워크는 임피던스 정합에 영향을 미치는 역방향 전력의 평균에 대처하며, 이벤트를 유발하는 특정 IMD에는 대처하지 못한다. 반사된 IMD는 기껏해야 제거되는 측정된 평균 역방향 또는 반사 전력의 일부가 된다.
IMD에 의해 유도되는 임피던스 매칭 교란에 대처하는 한 가지 방법은 RF 순환기(circulator)를 포함한다. RF 순환기는 IMD에 의해 유도되는 임피던스 매칭 교란으로부터 전력 증폭기를 보호하기 위해 플라즈마로부터 반사된 전력을 흡수하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 60MHz 주파수에서 효과적이도록 적절한 크기로 된 RF 순환기는 상당한 물리적 볼륨을 필요로 하며 비용이 많이 드는 솔루션을 요한다. 더욱이, RF 순환기를 이용할 때, 플라즈마로부터 반사된 전력은 플라즈마가 아닌 덤프 저항(dump resistor)에서 소산되는 바, 이는 플라즈마를 동작시키기 위해 미리 정해진 전력 요건을 충족시키기 위해 보다 큰 RF 발생기를 필요로 한다. 순환기들은 또한 전력 공급 장치 설계자들로 하여금 소스 또는 제1 전력 공급 장치의 물리적 레이아웃을 위한 기계적 및 냉각 요건의 영향을 고려해야 함을 요한다.
IMD에 의해 유도되는 임피던스 매칭 교란에 대처하는 또 다른 방법은 바이어스 또는 제2 전력 공급 장치에서 부하로의 RF 신호 인가를 모니터링하는 것을 포함한다. 부하로의 바이어스 또는 제2 전력 소스 RF 신호의 인가를 모니터링함으로써, 소스 또는 제1 전력 소스 RF 신호는 바이어스 또는 제2 전력 소스에 의해 출력되는 RF 신호에 동기화된 주파수 오프셋을 인가하여 조정될 수 있다. 주파수 오프셋은 예상되는 IMD에 의해 유도되는 임피던스 매칭 교란을 보상하고 그럼으로써 반사 전력을 감소시킨다. 이러한 시스템의 일 예는 본 발명의 양수인에게 양도되고 본 출원에 그 전체가 참고로 포함되는 미국 특허 제9,947,514호와 관련하여 찾아볼 수 있다. 이러한 시스템은 바이어스 RF 전력 공급 장치와 소스 RF 전력 공급 장치와의 사이에서의 조정에 의존한다.
IMD에 의해 유도되는 임피던스 매칭 교란에 대처하는 또 다른 방법은 IMD 제거 주파수 컴포넌트을 제1 또는 소스 RF 전력 공급 장치에 의해 출력되는 RF 신호에 도입하는 것을 포함한다. 이러한 시스템의 일 예는 본 발명의 양수인에게 양도되고 본 출원에 그 전체가 참고로 포함되는 미국 특허 번호 10,269,546과 관련하여 찾아볼 수 있다. IMD 제거 주파수 컴포넌트은 제2 또는 바이어스 RF 전력 공급 장치에 의해 출력되는 RF 신호를 인가함으로 인해 도입되는 IMD를 완화한다. 소스 또는 제1 RF 전력 공급 장치에 의해 출력되는 RF 신호는 메인 또는 중심 주파수 컴포넌트과 IMD 제거 컴포넌트을 포함한다. 각각의 컴포넌트이 합산되어 소스 또는 제1 RF 전력 공급 장치의 전력 증폭기에 인가된다. 각각의 컴포넌트을 합산하는 것은 플라즈마 동작 컴포넌트을 충족하는 데 필요한 것보다 더 큰 증폭기를 필요로 한다. IMD 제거 컴포넌트은 바이어스 또는 제2 RF 전력 공급 장치에 의해 출력된 RF 신호에 의해 도입되는 IMD에 의해 제거되기 때문에, IMD 제거 컴포넌트에 의해 제공되는 전력은 플라즈마에 추가되지 않는다.
도 5는 RF 발생기 또는 전력 공급 시스템(510)을 도시한다. 전력 공급 시스템(510)은 한 쌍의 무선 주파수(RF) 발생기 또는 전력 소스(512a, 512b), 매칭 네트워크(518a, 518b), 및 비선형 부하와 같은 부하(532), 플라즈마 챔버, 프로세스 챔버 등을 포함한다. 다양한 실시예에서, RF 발생기(512a)는 소스 RF 발생기 또는 전력 공급 장치로 지칭되고, 매칭 네트워크(518a)는 소스 매칭 네트워크로 지칭된다. 또한 다양한 실시예에서, RF 발생기(512b)는 바이어스 RF 발생기 또는 전력 공급 장치로 지칭되고, 매칭 네트워크(518b)는 바이어스 매칭 네트워크로 지칭된다. 이 컴포넌트들은 문자 첨자 또는 프라임 심볼 없이 참조 번호를 이용하여 개별적으로 또는 집합적으로 지칭될 수 있음이 이해될 것이다. 바이어스 발생기(512b)는 주파수 f2에서 사인파형 파형, 또는 f2 및 f2의 다수의 고조파수를 포함하는 복소 주기 파형을 발생할 수 있다.
RF 발생기(512a, 512b)는 각각의 RF 전력 소스 또는 증폭기(514a, 514b), RF 센서(516a, 516b), 및 프로세서, 제어기 또는 제어 모듈(520a, 520b)을 포함한다. RF 전력 소스(514a, 514b)는 각각의 센서(516a, 516b)에 출력되는 각각의 RF 전력 신호(522a, 522b)를 발생한다. 센서(516a, 516b)는 RF 전력 소스(514a, 514b)의 출력을 수신하고, 각각의 RF 전력 신호 또는 RF 전력 신호 f1 및 f2를 발생한다. 센서(516a, 516b)는 또한 부하(532)로부터 감지된 다양한 파라미터에 따라 변하는 신호를 출력한다. 센서(516a, 516b)가 각각의 RF 발생기(512a, 512b) 내에 도시되어 있지만, RF 센서(516a, 516b)는 RF 전력 발생기(512a, 512b)의 외부에 위치될 수 있다. 이러한 외부 감지는 RF 발생기의 출력에서, RF 발생기와 부하 사이에 위치한 임피던스 매칭 디바이스의 입력에서, 또는 임피던스 매칭 디바이스의 출력(임피던스 매칭 디바이스 내에서를 포함됨)과 부하 사이에서 발생할 수 있다.
센서(516a, 516b)는 부하(532)의 동작 파라미터를 검출하고 신호 X 및 Y를 출력한다. 센서(516a, 516b)는 전압, 전류, 및/또는 방향성 커플러 센서를 포함할 수 있다. 센서(516a, 516b)는 (i) 전압 V 및 전류 I 및/또는 (ii) 각각의 전력 증폭기(514a, 514b) 및/또는 RF 발생기(512a, 512b)로부터 출력되는 순방향 전력 PFWD 및 각각의 매칭 네트워크(518a, 518b) 또는 각각의 센서(516a, 516b)에 연결된 부하(532)로부터 수신된 역방향 또는 반사 전력 PREV를 검출할 수 있다. 전압 V, 전류 I, 순방향 전력 PFWD, 및 역방향 전력 PREV는 각각의 전력 소스(514a, 514b)와 관련된 실제 전압, 전류, 순방향 전력 및 역방향 전력의 스케일링 및/또는 필터링된 버전일 수 있다. 센서(516a, 516b)는 아날로그 및/또는 디지털 센서일 수 있다. 디지털 구현에서, 센서(516a, 516b)는 아날로그-디지털(A/D) 변환기 및 대응하는 샘플링 레이트를 갖는 신호 샘플링 컴포넌트를 포함할 수 있다. 신호 X 및 Y는 전압 V 및 전류 I 또는 순방향(또는 소스) 전력 PFWD 역방향(또는 반사된) 전력 PREV 중 어느 것을 나타낼 수 있다.
센서(516a, 516b)는 각각의 제어기 또는 전력 제어 모듈(520a, 520b)에 의해 수신되는 센서 신호 X, Y를 발생한다. 전력 제어 모듈(520a, 520b)은 각각의 X, Y 신호(524a, 526a 및 524b, 526b)를 처리하고 각각의 전력 소스(514a, 514b)에 대한 하나 또는 복수의 피드백 제어 신호(528a, 528b)를 발생한다. 전력 소스(514a, 514b)는 수신된 피드백 제어 신호에 기초하여 RF 전력 신호(522a, 522b)를 조정한다. 다양한 실시예에서, 전력 제어 모듈(520a, 520b)은 각각의 제어 신호(521a, 521b)를 통해 매칭 네트워크(518a, 518b)를 각각 제어할 수 있다. 전력 제어 모듈(520a, 520b)은 적어도 PID(Proportional Integral Derivative) 피드백 제어기, 적응 피드포워드 제어기, 또는 이들의 서브세트 및/또는 DDS(Direct Digital Synthesis) 컴포넌트(들) 및/또는 이들 모듈과 관련하여 아래에 설명되는 다양한 컴포넌트들 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 전력 제어 모듈(520a, 520b)은 PID 제어기 또는 이의 서브세트이며, 기능, 프로세스, 프로세서, 또는 서브모듈을 포함할 수 있다. 피드백 제어 신호(528a, 528b)는 구동 신호일 수 있고, DC 오프셋 또는 레일 전압, 전압 또는 전류 크기, 주파수, 및 위상 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 피드백 제어 신호(528a, 528b)는 하나 또는 다수의 제어 루프에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 다수의 제어 루프는 RF 구동 및 레일 전압을 위한 PID(proportional-integral-derivative) 제어 루프를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 피드백 제어 신호(528a, 528b)는 다중 입력 다중 출력(MIMO) 제어 방식에서 사용될 수 있다. MIMO 제어 방식의 예는 2018년 5월 9일 출원되고 명칭이 펄스 양방향 무선 주파수 소스/부하이며 본 출원의 양수인에게 양도되고 본 출원에서 그 전체로서 참조로 포함된 미국 특허 출원 No. 15/974,947를 참조하여 찾아볼 수 있다.
다양한 실시예에서, 전력 공급 시스템(510)은 제어기(520')를 포함할 수 있다. 제어기(520')는 RF 발생기(512a, 512b) 중 하나 또는 둘 모두의 외부에 배치될 수 있고, 외부 또는 공통 제어기(520')로 지칭될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제어기(520')는 제어기(520a, 520b) 중 하나 또는 둘 모두에 대해 여기에 설명된 하나 또는 복수의 기능, 프로세스 또는 알고리즘을 구현할 수 있다. 따라서, 제어기(520')는 제어기(520')와 RF 발생기(512a, 512b) 사이에서 데이터 및 제어 신호의 적절한 교환을 가능하게 하는 한 쌍의 각각의 링크(530a, 530b)를 통해 각각의 RF 발생기(512a, 512b)와 통신한다. 다양한 실시예들에 있어서, 제어기(520a, 520b, 520')는 RF 발생기(512a, 512b)와 함께 분석 및 제어를 분배적으로 및 협력적으로 제공할 수 있다. 다양한 다른 실시예에서, 제어기(520')는 RF 발생기(512a, 512b)의 제어를 제공할 수 있어, 각각의 로컬 제어기(520a, 520b)에 대한 필요성을 제거한다.
다양한 실시예에서, RF 전력 소스(514a), 센서(516a), 제어기(520a), 및 매칭 네트워크(518a)는 소스 RF 전력 소스(514a), 소스 센서(516a), 소스 제어기(520a), 및 소스 매칭 네트워크(518a)로 지칭될 수 있다. 유사하게, 다양한 실시예에서, RF 전력 소스(514b), 센서(516b), 제어기(520b), 및 매칭 네트워크(518b)는 바이어스 RF 전력 소스(514b), 바이어스 센서(516b), 바이어스 제어기(520b), 및 바이어스 매칭 네트워크(518b)로 지칭될 수 있다. 다양한 실시예에서 그리고 위에서 설명된 바와 같이, 소스 용어는 플라즈마를 발생하는 RF 발생기를 지칭하고, 바이어스 용어는 바이어스 RF 전력 공급 장치에 대하여 플라즈마 IEDF(Ion Energy Distribution Function)를 튜닝하는 RF 발생기를 지칭한다. 다양한 실시예에서, 소스 및 바이어스 RF 전력 공급 장치는 상이한 주파수에서 동작한다. 다양한 실시예에서, 소스 RF 전력 공급 장치는 바이어스 RF 전력 공급 장치보다 더 높은 주파수에서 동작한다. 다양한 다른 실시예에서, 소스 및 바이어스 RF 전력 공급 장치는 동일한 주파수 또는 실질적으로 동일한 주파수에서 동작한다.
다양한 실시예에서, 매칭 네트워크(518a) 및 매칭 네트워크(518b)는 독립형 매칭 네트워크로서 동작할 수 있다. 다양한 다른 실시예에서, 매칭 네트워크(518a, 518b)는 이중 매칭 네트워크(518)로 집합적으로 지칭되는 결합된 매칭 네트워크로서 동작하도록 구성될 수 있다. 각각의 매칭 네트워크(518a, 518b)는 각각의 RF 발생기(512a, 512b)와 부하 또는 리액터(532)와의 사이의 임피던스를 변화시키도록 구성된다. 임피던스는 부하(532)에 전달되는 전력을 최대화하고 부하(532)로부터 반사되는 전력을 최소화하기 위해 각각의 RF 발생기(512a, 512b)와 부하(532)와의 사이의 임피던스 정합을 조정하도록 튜닝된다. 여기에서 보다 상세하게 설명될 바와 같이, 이중 매칭 네트워크(518)의 매칭 네트워크(518a)는 또한 도 5에서 가변 커패시턴스로서 표시된 가변 리액턴스를 포함한다. 가변 리액턴스는 가변 커패시턴스 또는 가변 인덕턴스로서 구현될 수 있으며, 참조 번호(534)는 일반적으로는 가변 리액턴스로 지칭되고, 구체적으로는 가변 커패시턴스 또는 가변 인덕턴스로 지칭될 수 있거나, 또는 가변 리액턴스로서 동작하는 커패시턴스와 인덕턴스의 어떤 조합으로서 지칭될 수 있다. 가변 커패시턴스는 가변 커패시터와 같은 다양한 커패시턴스 디바이스를 포함하여 커패시턴스를 제공하는 요소들의 조합으로 구현될 수 있다. 가변 인덕턴스는 가변 인덕터와 같은 다양한 인덕티브 디바이스를 포함하여 인덕턴스를 제공하는 요소들의 조합으로 구현될 수 있다. 가변 커패시턴스(534)는 RF 발생기(512a, 512b)의 출력 사이의 IMD로부터 기인하는 IMD 산출물을 감지하고 이에 응답하도록 구성되며, 따라서 도 3과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 전력이 제공되는 쉬스(334)의 표면 영역(328)에서의 변화에 의해 도입되는 가변 커패시턴스를 상쇄한다.
다양한 실시예에서, 가변 커패시턴스(534)가 구현되고, 바랙터 셀에 구성되는 하나의 바랙터 또는 복수의 바랙터를 포함하며, 여기서 복수의 바랙터들은 협력하여 단일의 가변 커패시턴스를 도입한다. 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 바랙터는 또한 베리캡 다이오드, 바랙터 다이오드, 가변 커패시턴스 다이오드, 가변 리액턴스 다이오드, 튜닝 다이오드, 전력 다이오드, 고전압 전력 다이오드, 또는 역바이어스 되는 때와 같은 가변 커패시턴스를 제공하는 다른 다이오드로도 지칭될 수 있다. 또한 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 바랙터는 전형적으로 역방향 바이어스 상태에서 동작되어, 디바이스를 통해 DC 전류가 흐르지 않는다. 바랙터에 적용되는 역방향 바이어스의 양은 바랙터 공핍 영역의 두께를 제어하며, 그럼으로써 바랙터의 접합 커패시턴스를 제어한다. 따라서, 바랙터의 커패시턴스는 바랙터에 인가되는 역방향 전압에 반비례한다.
도 6은 파형(610a)으로 바랙터에 인가되는 역방향 전압, 및 파형(610b)으로 보인 바와 같은 예시적인 바랙터에 걸친 결과적인 커패시턴스에 대응하는 한 쌍의 파형 또는 플롯(610a, 610b)을 도시한다. 파형(612a)은 예시적인 바랙터에 인가되는 일반적으로 낮은 진폭의 역방향 바이어스 전압을 나타낸다. 파형(612b)은 파형(612a)의 전압에 관련하여 변화하는 대응하는 커패시턴스를 나타낸다. 파형(612a)의 전압은 일반적으로 일정하기 때문에 예시적인 바랙터의 커패시턴스는 파형(612b)으로 보인 바와 같이 일반적으로 일정하다.
파형(614a)은 예시적인 바랙터에 인가되는 역방향 전압의 주기적 변화를 나타내는 사인파 신호이다. 파형(614b)은 파형(614a)에 따라 인가되는 역방향 바이어스 전압의 변화에 응답하는 예시적인 바랙터의 대응하는 커패시턴스 변화를 나타낸다. 플롯(610a, 610b)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 파형(614a)에서 전압이 감소함에 따라 예시적인 바랙터의 커패시턴스는 파형(614b)에서 보인 바와 같이 증가한다. 따라서, 커패시턴스는 인가된 역방향 전압에 반비례하여 변화한다. 유사하게, 파형(616a)은 예시적인 바랙터에 인가되는 역방향 바이어스 전압을 나타내고, 파형(616b)은 파형(616a)의 변화 및 전압에 따른 커패시턴스의 변화를 나타낸다. 파형(614a, 614b)과 관련하여 설명된 바와 같이, 파형(616a, 616b)은 마찬가지로 인가된 역방향 전압과 샘플 바랙터의 커패시턴스와의 사이의 반비례성을 나타낸다.
도 7은 일반적으로 도 5의 이중 매칭 네트워크(518)에 대응하는 이중 매칭 네트워크(718)를 도시한다. 이중 매칭 네트워크(718)는 도 3 내지 4와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 400kHz 신호와 같은 저주파 신호의 인가에 의해 도입되는 쉬스 커패시턴스 변화를 보상하도록 구성된다. 종래의 매칭 네트워크가 미리 결정된 임피던스로 튜닝하도록 구성되어 있는 반면, 도 7의 이중 매칭 네트워크(718)는 미리 결정된 임피던스로 튜닝할 뿐만 아니라 쉬스 커패시턴스 변화를 보상한다.
다양한 실시예에서, 여기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 직렬 커패시터는 쉬스 변조와 동일한 주파수(즉, RF 바이어스 소스의 주파수)에서 동작하여 커패시턴스가 쉬스 커패시턴스 변화를 보상하도록 변화한다. 비제한적인 예로서, 쉬스 캐패시턴스가 미리 결정된 값 ΔC만큼 감소할 때, 직렬 캐패시턴스는 동일한 대응 값 Δc만큼 감소하여, 도 3의 넓은 쉬스(330)에서 발생하는 것과 같은 쉬스 커패시터 및 직렬 커패시터의 총 캐패시턴스가 일정하게 유지된다. 쉬스 커패시턴스 변화를 보상함으로써 IMD가 효과적으로 감소되거나 제거될 수 있으며, 그럼으로써 IMD로 인한 역방향 전력을 감소시키거나 제거할 수 있다. 다양한 실시예에서, 커패시턴스는 바랙터 또는 바랙터 셀의 역방향 바이어스를 변화시킴으로써 변화된다.
도 7을 더 참조하면, 종래의 매칭 네트워크는 전형적으로 각각의 스텝퍼 모터에 의해 구동되는 2개의 VVC(진공 가변 커패시터)로 구성된다. 스텝퍼 모터의 속도는 수백 RPM 범위에 있는 반면 바이어스 RF 전력 소스의 일반적인 동작 주파수는 약 400kHz일 수 있다. 따라서 VVC를 제어하는 스텝퍼 모터는 충분한 주파수에서 동작할 수 없다. 그러므로, 다양한 실시예에서, VVC보다 더 큰 비율로 변할 수 있는 커패시턴스를 갖는 전자 가변 커패시터(eVC)를 이용하여 가변 커패시턴스가 제공된다. 다양한 실시예에서, 여기에 설명된 이중 매칭 네트워크는 도 5의 참조 번호(534)와 관련하여 위에서 설명된 것과 같은 가변 리액턴스를 구현하여 쉬스 커패시턴스 Δc의 변화를 보상한다. 다양한 실시예에서, 가변 리액턴스는 바랙터, 가변 인덕터, 스위치 커패시턴스 어레이, 스위치 인덕터 어레이, 포화 인덕터 등과 같은 가변 커패시턴스를 이용하여 도입될 수 있다. 다양한 실시예에서, 스위치 커패시터 어레이는 온 및 오프이거나 바이어스 전력 공급 장치의 동작 주파수와 같은 저주파수에서 동작할 수 있고 이산 값들로 커패시턴스를 제공한다.
도 7을 더 참조하면, 제1 가변 리액턴스 섹션 또는 제1 매칭 네트워크(718a)는 도 5의 가변 커패시턴스(534)와 같은 가변 리액턴스를 포함하도록 구성되고, 주파수 f1에서 RF 전력을 인가하는 소스 RF 전력 공급 장치에 연결된다. 제2 가변 리액턴스 섹션 또는 제2 매칭 네트워크(718b)는 도 5의 매칭 네트워크(518b)에 대응하며, 주파수 f2를 갖는 바이어스 RF 신호와 같은 RF 입력을 수신한다. 매칭 네트워크(718)는 각각의 소스 RF 신호 f1 및 바이어스 RF 신호 f2를 결합하는 RF 신호를 비선형 부하 또는 플라즈마 챔버 또는 리액터(732)에 출력한다. 각각의 매칭 네트워크(718a, 718b)는 각각의 부하 커패시터(740a, 740b), 튜닝 커패시터(742a, 742b) 및 출력 인덕터(744a, 744b)를 포함한다. 부하 커패시터(740b)가 부하 커패시터(740a)와 유사하게 인덕터(746b)를 통해 부하(732)와 병렬로 구성된다는 것을 당업자는 인식할 것이다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 부하 캐패시터(740a, 740b) 및 튜닝 캐패시터(742a, 742b)는 종래의 부하 및 튜닝 캐패시터로서 동작한다. 부하 커패시터(740a, 740b) 및 튜닝 커패시터(742a, 742b)는 다양한 실시예에서 VVC이지만 eVC를 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 부하 커패시터(740a, 740b) 및 튜닝 커패시터(742a, 742b)는 다른 가변 리액턴스 튜닝 요소, 회로, 및/또는 네트워크로 대체될 수 있음이 인식될 것이다. 매칭 네트워크(718b)는 또한 일 단자가 인덕터(748b, 744b)에 연결되고 타 단자가 접지에 연결된 커패시터(750b)를 포함한다. 커패시터(750b)는 저역 통과 필터로서 기능하고, 소스 RF 신호 f1을 출력하는 전력 공급 장치로부터 고주파 컴포넌트을 거부한다.
이중 매칭 네트워크(718a)는 또한 쉬스 커패시턴스 변화(ΔC)에 반응하기 위한 제3 가변 리액턴스 섹션 또는 가변 커패시턴스 회로(752a)를 포함한다. 가변 리액턴스 또는 가변 커패시턴스 회로(752a)는 가변 커패시터(754a)를 포함하며, 이는 위에서 설명된 바와 같이 바랙터 또는 다른 가변 커패시턴스 요소로서 구현될 수 있다. 가변 커패시턴스 회로(752a)는 또한 커패시터(756a)를 포함한다. 커패시터(756a)는 가변 커패시턴스 회로(752a)의 전압을 강하시킨다.
가변 커패시턴스 회로(752a)는 플레이백 모듈(760a), 오프셋 모듈(762a), 및 업데이트 모듈(764a)을 갖는 커패시턴스 제어기(758a)를 통해 제어된다. 커패시턴스 제어기는 RF 바이어스 신호 f2의 인가를 감지하고 RF 바이어스 신호 f2의 인가로 인한 IMD를 최소화하기 위해 가변 커패시턴스(754a)의 커패시턴스를 변경하는 제어 신호를 발생한다. 커패시턴스 제어기(758a)는 증폭기(766a)에 대해 입력 제어 신호를 발생한다. 증폭기(766a)는 일반적으로 도 3의 전력이 제공되는 쉬스(334)와 같은 플라즈마 쉬스의 변화로 인한 IMD를 제거하기 위해 가변 커패시터(754a) 양단의 커패시턴스를 제어하기에 충분한 값의 (역) 바이어스 전압을 발생하는 것으로 구현된다. 다양한 실시예에서, 증폭기(766a)는 여기에서 더 설명될 바와 같이 가변 커패시턴스 회로(752a)를 구현하는 바랙터를 구동하는 고전압 증폭기이다.
다양한 실시예에서, 커패시턴스 제어기(758a)는 증폭기(766a)에 인가되는 주기적 제어 신호의 위상 및 크기 모두를 변화시킨다. 주기적 신호의 위상과 크기를 변화시키면 가변 캐패시터(754a)에 입력되는 제어 신호의 소스가 변경되어 바이어스 또는 제2 RF 전력 소스의 출력에 따라 변하는 쉬스 캐패시턴스를 제거한다. 증폭기(766a)에 입력되는 제어 신호의 크기를 변화시킴은 이에 상응하여, 쉬스 커패시턴스(ΔCsheath)와 일치하도록 커패시턴스(ΔCeVC)의 변화를 변하게 하기 위해 가변 커패시터(754a)에 인가되는 역방향 바이어스 전압을 변화시킨다. 커패시턴스 제어기(758a)는 또한 바이어스 RF 신호(f2)의 위상과 상응되게 일치하도록 ΔCeVC의 위상을 변화시킨다. 다양한 실시예에서, 커패시턴스 제어기(758a)는 개방 루프 또는 폐쇄 루프 제어기로서 구현될 수 있다. 폐쇄 루프 동작 모드에서, RF 바이어스 전압 f2는 증폭기(766a)에 인가되는 제어 신호의 위상을 변화시키기 위해 감지될 수 있다. 커패시턴스 제어기(758a)는 매칭 네트워크 센서(755)로부터 신호를 수신한다. 매칭 네트워크 센서(755)는 센서(516a, 516b)와 관련하여 설명된 것과 유사하게 동작한다. 센서(755)는 커패시턴스 제어기(758a) 및 이중 매칭 네트워크(718)의 다른 제어 컴포넌트(미도시)에 대해 출력 신호를 발생한다.
위에서 설명한 바와 같이, 커패시턴스 제어기(758a)는 플레이백 모듈(760a), 커패시턴스 오프셋 모듈(762a), 및 업데이트 모듈(764a)을 포함한다. 각 모듈(760a, 762a, 764a)은 집합적으로 또는 개별적으로 프로세스, 프로세서, 모듈 또는 서브모듈로 구현될 수 있다. 또한, 각 모듈(760a, 762a, 764a)은 용어 모듈과 관련하여 아래에서 설명되는 다양한 컴포넌트들 중 임의의 것으로 구현될 수 있다. 플레이백 모듈(760a)은 리액턴스, 또는 커패시턴스 또는 인덕턴스, 오프셋 또는 매칭 네트워크(718a)에 대한 조정을 동기화하기 위한 트리거링 이벤트 또는 신호를 모니터링한다. 플레이백 모듈(760a)이 트리거링 이벤트 또는 신호를 검출하면, 플레이백 모듈(760a)은 가변 커패시터 또는 리액턴스(754a)에 대한 리액턴스 또는 커패시턴스의 조정을 개시한다. 플레이백 모듈(760a)은 각각의 커패시턴스 조정 또는 오프셋 모듈(762a)과 협력한다. 리액턴스 또는 커패시턴스 조정 모듈(762a)은 가변 커패시턴스(754a)에 대한 각각의 커패시턴스 조정 또는 오프셋의 적용을 조화시키는 업데이트 모듈(764a)에 커패시턴스 조정을 제공한다.
다양한 실시예에서, 커패시턴스 조정 모듈(762a)은 룩업 테이블(LUT)로서 구현될 수 있다. 각각의 리액턴스 또는 커패시턴스 조정(진폭 및 위상 모두)은 예를 들어 트리거링 이벤트 또는 신호에 대한 타이밍 또는 동기화에 따라 결정된다. 바이어스 RF 신호 f2의 주기적인 특성 및 부하(732)에 대한 RF 신호 f2의 인가에 응답하여 발생하는 예상 IMD이 주어지면, 가변 커패시턴스(754a)의 커패시턴스에 대한 조정 또는 오프셋의 LUT가 결정될 수 있다.
커패시턴스 조정들은 발생기(512b)에 의해 도입된 부하(732)에 대한 동적 영향과 정렬되도록 발생되고 하나 또는 둘 모두는 부하(732)의 동작 효율을 개선하고 바이어스 IMD를 적어도 부분적으로 제거하며 그럼으로써 임피던스 변동을 감소시킨다. 다양한 실시예에서, LUT는 실험에 의해 정적으로 결정될 수 있거나, 업데이트 모듈(764a)과 같은 업데이트 프로세스에 의해 자동으로 조정될 수 있다. 다양한 다른 실시예에서, 커패시턴스 조정들은 동적으로 결정될 수 있다.
도 8은 도 5의 매칭 네트워크(518a) 또는 도 7의 매칭 네트워크(718a)에 대응하는 매칭 네트워크(818a)의 다양한 실시예를 도시한다. 매칭 네트워크(818a)는 가변 커패시턴스가 보다 높은 전력 RF 신호 f1 및 도 5의 부하(532) 또는 도 7의 부하(732)와 같은 부하로부터 격리되도록 구성된다. 매칭 네트워크(818a)는 입력 커패시터(820a), 부하 커패시터(840a), 및 튜닝 커패시터(842a)를 포함한다. 매칭 네트워크(818a)는 또한 위에서 설명된 바랙터 또는 다양한 바랙터 대안물들로서 구현될 수 있는 가변 커패시턴스 셀(854a)을 포함한다. 더욱이, 가변 커패시턴스 셀(854a)은 쉬스 커패시턴스의 변화에 따라 변할 수 있는 가변 리액턴스로서 구현될 수 있다. 매칭 네트워크(818a)는 또한 입력 권선(872a) 및 출력 권선(874a)을 갖는 변압기(870a)를 포함한다. 출력 권선(874a)은 소스 RF 신호 f1의 입력, 차단 커패시터(876a) 및 도 5의 부하(532) 또는 도 7의 부하(732)와 같은 부하 사이에 직렬로 배열된다. 변압기(870a)의 입력 권선(872a)은 접지에 연결되는 제1 단자와, 튜닝 커패시터(842a) 및 가변 커패시턴스 셀(854a)에 연결되는 제2 단자를 갖는다. 따라서, 가변 커패시턴스 셀(854a)은 소스 RF 신호 f1를 수신하는 매칭 네트워크(818a)에 대한 입력, 차단 커패시터(876a), 및 부하 사이에서 병렬 및 전기적으로 직렬이다. 권선(872a)에 대한 입력의 한 단자는 각각의 튜닝 커패시터(842a) 및 가변 커패시턴스 셀(854a)의 단자들이 접지 기준과 반대로 연결되는 노드(878a)를 정의한다. 다양한 실시예에서, 튜닝 커패시터(842a)는 가변 커패시턴스 셀(854a)에 연결된 입력 권선(872a)의 단자와 접지 사이에 튜닝 커패시터(842a)를 배치함으로써 가변 커패시턴스 셀(854a)과 유사하게 격리될 수 있다.
도 9는 도 8의 가변 커패시턴스 셀(854a)에 대응하는 가변 커패시턴스 셀(954a)을 도시한다. 가변 커패시턴스 셀(954a)은 예컨대 도 7의 커패시턴스 제어기(758a)로부터 제어 신호를 수신하는 증폭기(956a)를 포함한다. 증폭기(956a)는 제어 신호를 증폭하여 각각의 저항(980a, 980a')에 대한 출력 신호를 발생한다. 저항(980a, 980a')로부터의 저항의 출력은 각각의 인덕터(982a, 982a')에 입력된다. 인덕터(982a, 982a')는 애노드가 연결된 바랙터(984a, 984a')의 각 쌍에 각각의 바이어스 신호를 출력한다. 항목(984a, 984a')이 바랙터로 도시되어 있지만, 당업자는 위에서 설명된 다양한 바랙터 대안물이 이를 대체할 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 위에서 설명된 바와 같이, 바랙터(984a, 984a')는 역방향 바이어스 신호의 크기에 관하여 역으로 변하는 커패시턴스를 회로에 제공한다. 인덕터(982a, 982a')는 각각의 역방향 바이어스 신호(Bias a, Bias a')를 출력하여, 한 쌍의 역방향 바이어스 신호를 각각의 바랙터(984a, 984a')에 제공한다. 각각의 바랙터 다이오드(984a, 984a')의 애노드는 연결되고 또한 출력 저항(988)과 직렬로 인덕터(986)에 연결된다. 각 바랙터 다이오드(984a, 984a')의 캐소드는 각각의 DC 차단 커패시터(990a, 990a')에 연결된다. 차단 커패시터 990a'는 접지에 연결된다. 차단 커패시터(990a)는 노드(990)에 연결되고, 도 8의 노드(878a)에 연결된다. 다양한 구성에서 바랙터(984a, 984a')는 핀 다이오드로 대체될 수 있다. 다양한 다른 구성에서, 바랙터(984a, 984a') 및 인덕터(986)는 가변 리액턴스를 제공하기 위해 핀 다이오드 스위치형 커패시터 구성으로 대체될 수 있다.
도 10은 도 8의 가변 커패시턴스 셀(854a)에 대한 다양한 실시예를 도시한다. 다양한 커패시턴스 셀(1054a)에서, 예컨대 도 7의 커패시턴스 제어기(758a)로부터 제어 입력이 증폭기(1056a)에 입력되며, 이 증폭기는 역방향 바이어스 신호를 각각의 바랙터 다이오드(1084a, 1084a')에 제공하기 위해 상기 입력 신호를 증폭한다.
도 10에서, 가변 커패시턴스 셀(1054a)은 한 쌍의 바랙터 다이오드(1084a, 1084a'), 인덕터(1094a, 1094a') 및 커패시터(1096)를 포함하는 백투백 다이오드 바랙터를 갖는다. 인덕터(1094a, 1094a')는 바랙터 다이오드(1084a, 1084a')의 캐소드와 직렬로 연결된다. 바랙터 다이오드(1084a, 1084a')의 애노드는 서로 연결된다. RF 입력 신호는 인덕터(1094a')에 연결된 증폭기(1056a)로부터 단자 X에서 수신된다. 커패시터(1096)는 RF 전력의 통과를 허용하는 바이패스 커패시터이며, (i) 제1 단부가 인덕터(1094a) 및 다이오드(1084a)의 캐소드에 연결되고 (ii) 제2 단부가 접지에 연결된다. 인덕터(1094a, 1094a')는 RF 초크로 지칭될 수 있는데, 그 이유는 인덕터(1094a, 1094a')가 RF 전력의 통과를 방지하기 때문이다. 블리더 저항(1098)은 바이어스 전압의 보다 빠른 변화를 허용하기 위해 바랙터 다이오드(1084a)와 병렬로 연결될 수 있다. 저항(1098)은 또한 바랙터 다이오드(1084a, 1084a')와 접지와의 사이에 연결될 수 있다.
도 10의 백투백 다이오드 바랙터는 노드(878a)에서 도 8의 커패시터(842a)와 병렬로 연결될 수 있으며, 따라서 RF 소스 입력f1과 예컨대 도 5의 부하(532) 또는 도 8의 부하(732)와 같은 부하와의 사이에서 직렬로 연결될 수 있다. 비록 도 10은 애노드끼리 연결된 다이오드(1084a, 1084a')를 도시하지만, 이들 다이오드는 캐소드끼리 연결될 수 있으며, 여기서 도 11의 다이오드(1184a, 1184a')의 각각의 애노드는 (i) 인덕터(1194a) 및 커패시터(1196)와, (ii) RF 입력 단자 x 및 인덕터(1194a')에 연결된다. 이것은 도 11에 도시되어 있다.
도 12는 종래의 매칭 네트워크 방식을 이용하는 시스템의 동작과 종래의 매치 또는 매칭 네트워크 방식을 이용하는 시스템의 동작의 비교를 제공하고 또한 전술한 바와 같이 쉬스 커패시턴스의 변화에 따라 조정되는 가변 커패시턴스를 적용하는 파형(1210)을 도시한다. 파형(1212)은 파형(1212a)으로 표시되는 기존의 매칭 네트워크 방식과 전술한 IMD 완화에 대한 가변 리액턴스 또는 커패시턴스 방식과 결합한 기존의 매칭 네트워크 방식을 이용할 때 소스 RF 전력 발생기에서 순방향 전력을 보여주는 한 쌍의 순방향 전력 파형을 나타낸다. 위에서 설명한 파형(1212b)에 표시된다. 파형이 다소 유사하게 나타날 수 있지만, 당업자는 파형(1212a)의 약간 사인파 모양이 순방향 전력의 인가에서의 변화를 나타낸다는 것을 인식할 것이다. 이러한 변동은 순방향 전력의 안정적이고 일관되며 부드러운 적용이 필요한 리액터에서 불일치를 유발할 수 있다.
파형(1214)은 도 5의 RF 발생기(512a) 또는 도 7에 도시되지 않은 RF 발생기와 같은 소스 RF 발생기에서 검출되는 반사 전력을 나타낸다. 파형(1214a)은 기존 매칭 네트워크 방식을 이용할 때 소스 RF 발생기에서 측정되는 반사 전력을 나타낸다. 이에 비해, 파형(1214b)은 위에서 설명된 IMD 완화를 위해 기존의 매칭 네트워크 방식 및 가변 리액턴스 또는 커패시턴스 방식을 이용할 때 소스 RF 발생기에서 검출된 반사 전력을 나타낸다. 파형(1214)에서 볼 수 있는 바와 같이, 반사 전력은 파형(1214b)에서 상당히 감소된다.
파형(1216)은 소스 RF 발생기의 출력에서 검출된 순방향 전압을 나타낸다. 파형(1216a)은 기존의 매칭 네트워크 방식을 이용할 때 소스 RF 발생기에서 검출된 순방향 전압을 나타낸다. 파형(1216b)은 위에서 설명한 IMD 완화를 위해 기존의 매칭 네트워크 방식 및 가변 리액턴스 또는 커패시턴스 방식을 이용할 때 소스 RF 발생기에서 검출된 순방향 전압을 나타낸다. 순방향 전력 파형(1212)과 유사하게, 파형(1216)에서 볼 수 있는 바와 같이, 순방향 전압(1216a)은 기존의 매칭 네트워크 기술을 이용할 때 발진 컴포넌트을 갖는다. 한편으로, 순방향 전압 파형(1216b)은 순방향 전력의 일반적으로 부드러운 적용을 나타낸다.
파형(1218a)은 소스 RF 발생기에서 검출된 반사 전압을 나타낸다. 파형(1218)에서 볼 수 있는 바와 같이, 파형(1218a)은 기존의 매칭 네트워크 기술을 이용할 때 소스 RF 발생기로부터 반사된 전력을 나타내고, 파형(1218b)은 위에서 설명한 IMD 완화를 위해 기존의 매칭 네트워크 방식과 가변 리액턴스 또는 커패시턴스 방식을 이용할 때의 반사 전력을 나타낸다. 파형(1218a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 위에서 설명한 IMD 완화를 위한 기존의 매칭 네트워크 방식 및 가변 리액턴스 또는 커패시턴스 방식은 소스 RF 발생기에서 검출된 반사 전압을 상당히 감소시킨다.
도 13은 도 12에서와 유사하지만 주파수 영역에서 설명되는 비교의 선택된 파형(1310)을 도시한다. 따라서, 파형(1310)은 RF 소스 발생기의 주파수에 대한 데시벨 단위의 전력 플롯이다. 피크(1310a)는 다양한 주파수에서 역방향 전력 파형의 예시적인 피크이다. 유사하게, 피크(1310b)는 다양한 주파수에서 역방향 전력 파형의 예시적인 피크이다. 도 13에서 볼 수 있는 바와 같이, 역방향 전력 피크(1310b)는 여기에 개시된 기술을 이용하여 상당히 감소된다. 역방향 전압 피크(1310a)는 기존의 매칭 네트워크 기술을 이용한 역방향 전압을 나타내는 반면, 역방향 전압 피크(1310b)는 위에서 설명한 IMD 완화를 위한 기존의 매칭 네트워크 방식 및 가변 리액턴스 또는 커패시턴스 방식을 이용한 역방향 전력을 나타낸다.
도 14는 제어 모듈(1410)을 나타낸다. 제어 모듈(1410)은 도 3, 5, 및 7의 다양한 컴포넌트들을 포함한다. 제어 모듈(1410)은 커패시턴스 제어 모듈(1410) 및 임피던스 매칭 모듈(1414)을 포함할 수 있다. 커패시턴스 제어 모듈(1412)은, 플레이백 모듈(1416), 커패시턴스 조절 모듈(1418), 및 커패시턴스 업데이트 모듈(1420)을 포함하는 서브모듈들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제어 모듈(1412)은, 모듈들(1412, 1414, 1416, 1418, 1420)과 관련된 코드를 실행하는 하나 또는 다수의 프로세서들을 포함한다. 모듈들(1412, 1414, 1416, 1418, 1420)의 동작은 도 14 - 15의 방법과 관련하여 후술한다.
도 7 및 14의 제어기(758a)의 추가 정의된 구조에 대해서는 아래에 제공된 도 15 및 아래에 제공된 용어 "모듈"에 대한 정의를 참조하기 바란다. 여기에 개시된 시스템은 다양한 방법, 예시적 제어 시스템 방법을 사용하여 동작될 수 있으며, 이의 방법은 도 15에 예시된다. 다음의 동작들은 도 7 및 14의 구현과 관련하여 주로 설명되지만, 이 동작들은 본 개시의 다른 구현에 적용되도록 용이하게 수정될 수 있다. 동작은 반복적으로 수행될 수 있다. 다음의 동작들이 순차적으로 수행되는 것으로 주로 도시되고 설명되지만, 다음의 동작들 중 하나 이상이 다른 동작들 중 하나 이상이 수행되는 동안 수행될 수 있다.
도 15는 본 개시에서 설명된 바이어스 제거 방법(1510)의 흐름도를 도시한다. 다양한 파라미터가 초기화되는 블록(1512)에서 제어가 시작된다. 제어는 트리거 이벤트를 모니터링하는 블록(1514)으로 진행한다. 여기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 트리거 이벤트는 RF 발생기(512a)에 의해 출력되는 RF 신호 f_1에서 IMD의 존재를 나타내는 임의의 이벤트일 수 있다. 블록(1514)은 트리거 이벤트가 발생했는지 여부를 계속 모니터링하고 이러한 이벤트가 발생할 때까지 대기 상태에서 루프백한다. 트리거 이벤트의 검출 시, 제어는 트리거 이벤트의 발생에 동기화된 커패시턴스 오프셋 시퀀스의 플레이백을 시작하는 블록(1516)으로 진행한다.
플레이백이 시작되면 제어는 블록(1518)으로 진행한다. 블록(1518)에서, 트리거 이벤트에 대해 캐패시턴스 조정이 결정된다. 커패시턴스 오프셋은 다양한 실시예에서 바이어스 RF 발생기(512b)로부터 출력된 RF 신호의 시퀀싱과 같은 이벤트를 참조하는 예상되는 쉬스 커패시턴스 변동에 따라 결정된다. 일반적으로 트리거 이벤트와 관련하여 커패시턴스 오프셋이 결정되면 제어는 위에서 설명된 가변 커패시턴스 또는 리액턴스를 이용하여 RF 발생기(512a)로부터 출력된 RF 신호에 커패시턴스 오프셋이 추가되는 블록(1520)으로 진행한다. 커패시턴스 오프셋 또는 조정은 가변 커패시턴스를 조정하기 위한 크기 또는 위상 조정 중 적어도 하나를 포함한다. 조정은 쉬스 커패시턴스 ΔC의 변화를 추적하도록 구성된다. 제어는 플레이백 시퀀스가 완료되었는지를 결정하는 블록(1522)으로 진행한다. 즉, 결정 블록(1522)에서 플레이백 시퀀스가 완료되면 트리거 이벤트에 대한 모니터링이 계속되는 결정 블록(1514)으로 제어가 진행된다. 플레이백 시퀀스가 완료되지 않은 경우, 제어는 캐패시턴스 오프셋이 결정되는 블록(1518)으로 진행한다.
또한, 블록(1518)의 커패시턴스 오프셋을 업데이트하기 위한 흐름도(1530)가 도 15에 도시된다. 흐름도(1530)는 제어기(758a)의 업데이트 모듈(764a)에 의해 구현될 수 있다. 흐름도(1530)에서, 제어는 예를 들어 트리거 이벤트에 대해 선택된 위상에서 IMD를 검출하는 블록(1532)에서 시작된다. 제어는 IMD가 허용 가능한지 여부를 결정하는 결정 블록(1534)으로 진행한다. 즉, 결정 블록(1534)에서, 소스 RF 발생기(512a)에서의 IMD는 IMD가 허용가능한지 또는 주어진 커패시턴스 오프셋에 대한 임계치 이내인지를 결정하기 위해 임계치와 비교된다. IMD가 허용 가능한 경우 제어는 블록(1532)으로 진행한다. IMD가 미리 결정된 범위 또는 임계치를 벗어나면 제어는 IMD를 감소시키기 위해 선택된 위상에서 커패시턴스 오프셋을 업데이트하는 블록(1536)으로 진행한다. 선택된 위상에서 커패시턴스 오프셋이 결정되면, 제어는 업데이트된 커패시턴스 오프셋을 커패시턴스 오프셋을 결정하는 블록(1518)으로의 삽입을 진행하는 블록(1538)으로 진행한다.
다양한 실시예에서, 블록(1514)과 관련하여 논의된 것과 같은 트리거 이벤트는 커패시턴스 제어기(758a)를 소스 RF 발생기(512a)와 동기화하도록 의도되어, 커패시턴스 오프셋이 바이어스 RF 신호에 대해 적절하게 적용될 수 있도록 함으로써 IMD를 최소화할 수 있게 한다. 커패시턴스 제어기(758a)와 RF 발생기(512b) 간의 동기화는 부하(732)에서 IMD를 검출함으로써 발생할 수 있다. IMD는 자체 매칭 네트워크에 존재하는 센서를 이용하여 검출될 수 있다.
동기화는 IMD를 분석하고 IMD를 나타내는 신호에 대한 위상 고정을 통해 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 센서(755)로부터 출력된 신호 X, Y를 분석함으로써. 임피던스 변동을 나타내는 신호가 발생될 수 있다. 이 구성에서 커패시턴스 제어기(758a)는 외부 제어 연결 없이 독립형 유닛으로서 효과적으로 동작할 수 있다.
위의 다양한 실시예에서 설명된 트리거 이벤트들은 일반적으로 트리거 이벤트의 주기성과 관련된다. 예를 들어, IMD는 RF 발생기(512b)로부터 출력된 RF 신호에 따라 주기적으로 반복될 수 있다. 유사하게, IMD를 나타내는 위에서 논의된 신호 또한 그에 대한 주기성을 가질 수 있다. 다른 트리거 이벤트들은 주기적일 필요가 없다. 다양한 실시예에서, 트리거링 이벤트는 플라즈마 챔버(732) 내에서 검출된 아크와 같은 비주기적인 비동기식 이벤트일 수 있다.
다양한 실시예에서, 커패시턴스 오프셋을 결정하는 커패시턴스 오프셋 모듈(762a) 및 대응하는 블록(1518)은 룩업 테이블(LUT)에서 구현될 수 있다. LUT는 RF 발생기(512b)로부터 출력되고 플라즈마 챔버(732)에 인가되는 바이어스 RF 신호에 대한 커패시턴스 변동과 관련된 경험적 데이터를 획득함으로써 정적으로 결정될 수 있다. LUT가 정적으로 결정될 때 도 15의 흐름도(1530)는 적용되지 않을 수 있다. 다른 다양한 실시예에서, LUT는 흐름도(1530)와 관련하여 설명된 바와 같이 동적으로 결정될 수 있다.
다양한 실시예에서, 커패시턴스 오프셋은 바이어스 RF 발생기(512b)에 의해 출력된 RF 신호에 대해 동일한 증분으로 적용될 수 있어, 커패시턴스 오프셋의 범위에 걸쳐 일관된 분해능을 제공한다. 다양한 다른 실시예에서, 커패시턴스 오프셋의 분해능은 변할 수 있다. 즉, 커패시턴스 오프셋은 바이어스 RF 출력 신호의 주어진 기간 동안 더 많은 오프셋이 적용될 수 있고 바이어스 RF 출력 신호의 상이한 부분에서 동일한 기간 동안 더 적은 오프셋이 적용될 수 있도록, 가변적이게 시간적으로 이격될 수 있다. 따라서 여기에서의 상태 기반 방식은 IMD가 주어진 기간 동안 더 불안정한 경우와 같이 필요한 경우 커패시턴스 오프셋의 분해능을 증가시키고 IMD가 주어진 기간 동안 더 안정적인 경우와 같이 적절한 경우 커패시턴스 오프셋의 분해능을 감소시킨다. 상태 기반 방식은 적절한 경우 계산 또는 프로세싱오버헤드를 줄임으로써 보다 효율적인 구현을 제공할 수 있다. 다양한 실시예에서, 각각의 오프셋의 크기는 변할 수 있다.
다양한 다른 실시예에서, 커패시턴스 제어기(758a) 내의 피드백 제어 루프는 오프셋 커패시턴스를 적용하기 위한 정보를 제공할 수 있고 미리 결정된 오프셋을 참조하지 않고 커패시턴스를 동적으로 적용할 수 있다. 이러한 시스템을 구현하기 위해 서보 기반 튜닝 또는 동적 IMD 정보와 같은 기존의 커패시턴스 튜닝 방법이 활용된다. 이 IMD 정보는 쉬스 커패시턴스 변동을 상응되게 줄이기 위해 커패시턴스 오프셋을 앞으로를 생각하여 조정하는 데 이용할 수 있다.
다양한 실시예에서, RF 신호 또는 엔벨로프는 다수의 펄스 상태(1..n)로 펄싱되고, 여기에 설명된 가변 리액턴스 제어 방식은 다수의 펄스 상태들에 적용될 수 있다. 주어진 펄스 상태 j가 종료되면 가변 커패시턴스를 조정하는 관련 상태 변수가 저장되고 상태 j가 재개될 때 후속적으로 복원된다. 이러한 다중 펄스 상태 시스템의 예는 본 출원의 양수인에게 양도되고 그 전체가 본 출원에 참조로 포함되는 미국 특허 번호 8,952,765와 관련하여 찾아볼 수 있다.
펄싱된 RF 신호 또는 엔벨로프가 반복 패턴으로 변조되는 다양한 실시예에서, RF 엔벨로프는 p개의 시간 세그먼트 또는 "빈"으로 분할될 수 있다. 여기에 설명된 가변 리액턴스 제어 방식은 각 시간 세그먼트에 적용될 수 있다. 이러한 시스템의 예는 미국 특허 번호 10,049,357 및 10,217,609를 참조하여 찾아볼 수 있으며, 이 둘 다는 본 출원의 양수인에게 양도되었고 그 전체가 본 출원에 참고로 포함된다. 서브세트라는 용어는 정확한 서브세트를 필연적으로 요하지는 않는다. 다시 말해서, 제1 세트의 제1 서브세트는 제1 세트와 공존(동일)할 수 있다.
전술한 설명은 사실상 예시적인 것이며, 본 발명, 그의 용도, 또는 사용들을 제한하려는 의도는 아니다. 본 발명의 광범위한 교시들은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 특정 예들을 포함하지만, 본 발명의 진정한 범위는 도면들, 명세서, 및 하기 청구 범위들의 연구에 따라 다른 변형들이 명백해질 것이기 때문에 제한되지 않아야 한다. 방법 내의 하나 이상의 단계들은 본 발명의 원리들을 변경하지 않으면서 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 각각의 실시예들은 특정 특징들을 갖는 것으로 설명되었지만, 본 발명의 임의의 실시예와 관련하여 설명된 이러한 특징들 중 임의의 하나 이상은 조합이 명시적으로 설명되지 않더라도 다른 실시예들 중 임의의 것의 특징들로서 구현 및/또는 이와 결합될 수 있다. 다시 말해서, 설명된 실시예들은 상호배타적이지 않으며, 하나 이상의 실시예들의 서로 간의 순열들은 본 발명의 범위 내에 있다.
요소들(예를 들어, 모듈들, 회로 요소들, 반도체 층들 등) 간의 공간적 및 기능적 관계들은 "연결된", "체결된", "결합된", "인접한", "옆에", "상단에", "위에", "아래에", "배치된"을 포함하는 다양한 용어들을 사용하여 설명된다. "직접적인" 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 및 제 2 요소들 간의 관계가 상기 개시에서 설명될 때, 그 관계는 다른 중간 요소들이 제 1 및 제 2 요소들 사이에 존재하지 않는 직접적인 관계 일 수 있으나, 또한 하나 이상의 개재 요소들이 제 1 요소와 제 2 요소 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 존재하는 간접적인 관계일 수도 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 문구 A, B, 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR을 사용하여 논리(A OR B OR C)를 의미하는 것으로 해석되어야 하며, "A 중 하나 이상, B 중 하나 이상 및 C 중 하나 이상”를 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 서브세트라는 용어는 필연적으로 적절한 서브세트를 필요로하는 것은 아니다. 다시 말해, 제1 세트의 제1 서브세트는 제1 세트와 같은 선상(동일)일 수 있다.
도면들에서, 화살촉으로 표시되는 화살표의 방향은 일반적으로 예시 대상인 (데이터 또는 명령과 같은) 정보의 흐름을 나타낸다. 예를 들어, 요소 A 및 요소 B가 다양한 정보를 교환하지만 요소 A에서 요소 B로 전송된 정보가 예시와 관련될 때, 화살표는 요소 A에서 요소 B를 가리킬 수 있다. 이러한 단방향 화살표는 다른 정보가 요소 B에서 요소 A로 전송되지 않음을 의미하지는 않는다. 또한, 요소 A로부터 요소 B로 전송된 정보에 대해, 요소 B는 요소 A에 정보의 요청 또는 수신 확인들을 전송할 수 있다.
이하의 정의들을 포함하는 본 출원에서 "모듈" 또는 "제어기"라는 용어는 "회로"라는 용어로 대체될 수 있다. "모듈"이라는 용어는 다음을 지칭하거나, 그 일부이거나, 이를 포함할 수 있다: 주문형 집적 회로(ASIC); 디지털, 아날로그, 또는 혼합 아날로그/디지털 이산 회로; 디지털, 아날로그, 또는 혼합 아날로그/디지털 집적회로; 조합 논리 회로; FPGA(Field Programmable Gate Array); 코드를 실행하는 (공유, 전용, 또는 그룹) 프로세서 회로; 프로세서 회로에 의해 실행되는 코드를 저장하는 (공유, 전용, 또는 그룹) 메모리 회로; 설명된 기능을 제공하는 다른 적합한 하드웨어 컴포넌트들; 또는 시스템-온-칩(system-on-chip)에서와 같은, 상기 일부 또는 전부의 조합.
모듈은 하나 이상의 인터페이스 회로를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 인터페이스 회로(들)는 근거리 통신망(LAN) 또는 무선 개인 통신망(WPAN)에 연결하는 유선 또는 무선 인터페이스를 구현할 수 있다. LAN의 예로는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 표준 802.11-2016(WIFI 무선 네트워킹 표준이라고도 함) 및 IEEE 표준 802.3-2015(이더넷 유선 네트워킹 표준이라고도 함)가 있다. WPAN의 예로는 IEEE 표준 802.15.4(ZigBee Alliance의 ZIGBEE 표준을 포함함) 및 Bluetooth SIG(Special Interest Group)의 BLUETOOTH 무선 네트워킹 표준(Bluetooth SIG로부터의 Core Specification 버전 3.0, 4.0, 4.1, 4.2, 5.0)이 있다.
모듈은 인터페이스 회로(들)를 이용하여 다른 모듈과 통신할 수 있다. 모듈이 다른 모듈과 논리적으로 직접 통신하는 것으로 본 개시에서 설명될 수도 있지만, 다양한 구현에서 모듈은 실제로 통신 시스템을 통해 통신할 수 있다. 통신 시스템에는 허브, 스위치, 라우터 및 게이트웨이와 같은 물리적 및/또는 가상 네트워킹 장비가 포함된다. 일부 구현에서, 통신 시스템은 인터넷과 같은 광역 네트워크(WAN)에 연결하거나 이를 통과한다. 예를 들어, 통신 시스템에는 MPLS(Multiprotocol Label Switching) 및 VPN(가상 사설망)을 비롯한 기술을 이용하여 인터넷 또는 점대점 전용선을 통해 서로 연결된 여러 LAN이 포함될 수 있다.
다양한 구현들에서, 모듈의 기능은 통신 시스템을 통해 연결된 다수의 모듈들 사이에 분산될 수 있다. 예를 들어, 여러 모듈이 로드 밸런싱 시스템에 의해 분산된 동일한 기능을 구현할 수 있다. 추가의 예에서, 모듈의 기능은 서버(원격 또는 클라우드라고도 함) 모듈과 클라이언트(또는 이용자) 모듈 간에 분할될 수 있다.
모듈의 일부 또는 모든 하드웨어 기능은 IEEE 표준 1364-2005(일반적으로 "Verilog"라고 함) 및 IEEE 표준 1076-2008(일반적으로 "VHDL"이라고 함)과 같은 하드웨어 기술 언어를 이용하여 정의될 수 있다. 하드웨어 기술 언어는 하드웨어 회로를 제조 및/또는 프로그래밍하는 데 이용될 수 있다. 일부 구현에서 모듈의 일부 또는 모든 기능은 IEEE 1666-2005(일반적으로 "SystemC"라고 함)와 같은 언어에 의해 정의될 수 있으며, 이는 아래에서 설명하는 코드와 하드웨어 설명을 모두 포함한다.
상기에서 사용된 용어, 코드는 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 마이크로코드를 포함할 수 있으며, 프로그램들, 루틴들, 기능들, 클래스들, 데이터 구조들, 및/또는 객체들을 지칭할 수 있다. 공유 프로세서 회로라는 용어는 다수의 모듈들로부터 일부 또는 모든 코드를 실행하는 단일 프로세서 회로를 포함한다. 그룹 프로세서 회로라는 용어는 추가적인 프로세서 회로들과 결합하여 하나 이상의 모듈들로부터 일부 또는 모든 코드를 실행하는 프로세서 회로를 포함한다. 다중 프로세서 회로들에 대한 언급들은 개별 다이들 상의 다중 프로세서 회로들, 단일 다이 상의 다중 프로세서 회로들, 단일 프로세서 회로의 다중 코어들, 단일 프로세서 회로의 다중 스레드들, 또는 이들의 조합을 포함한다. 공유 메모리 회로라는 용어는 다수의 모듈들로부터 일부 또는 모든 코드를 저장하는 단일 메모리 회로를 포함한다. 그룹 메모리 회로라는 용어는 추가 메모리들과 결합하여 하나 이상의 모듈들로부터의 일부 또는 모든 코드를 저장하는 메모리 회로를 포함한다.
메모리 회로라는 용어는 컴퓨터-판독가능 매체라는 요엉의 서브세트이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 컴퓨터-판독가능 매체라는 용어는 매체를 통해 (예를 들어, 반송 파 상에서) 전파되는 일시적인 전기 또는 전자기 신호들을 포함하지 않으며; 따라서 컴퓨터-판독가능 매체라는 용어는 유형 및 비일시적인 것으로 간주될 수 있다. 비일시적, 컴퓨터-판독가능 매체들의 비제한적인 예들은 (플래시 메모리 회로, 소거가능한 프로그램가능 판독-전용 메모리 회로, 또는 마스크 판독-전용 메모리 회로와 같은) 비휘발성 메모리 회로들, (정적 랜덤 액세스 메모리 회로 또는 동적 랜덤 액세스 메모리 회로와 같은) 휘발성 메모리 회로들, (아날로그 또는 디지털 자기 테이프 또는 하드 디스크 드라이브와 같은) 자기 저장 매체, 및 (CD, DVD, 또는 Blu-ray 디스크와 같은) 광학 저장 매체이다.
본 출원에 설명된 장치들 및 방법들은 컴퓨터 프로그램들로 구현된 하나 이상의 특정 기능들을 실행하도록 범용컴퓨터를 구성함으로써 생성된 특수 목적 컴퓨터에 의해 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있다. 전술된 기능블록들, 및 흐름도 요소들은 숙련된 기술자 또는 프로그래머의 일상적인 작업에 의해 컴퓨터 프로그램들로 변환될 수 있는 소프트웨어 사양들로서 기능한다.
컴퓨터 프로그램들은 적어도 하나의 비일시적, 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 프로세서-실행가능 명령어들을 포함한다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 저장된 데이터를 포함하거나 의존할 수 있다. 컴퓨터 프로그램들은 특수 목적 컴퓨터의 하드웨어와 상호작용하는 Basic Input/Output System(BIOS), 특수 목적 컴퓨터의 특정 장치들과 상호작용하는 장치 드라이버들, 하나 이상의 운영 체제들, 사용자 애플리케이션들, 배경 서비스들, 배경 애플리케이션들 등을 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램들은 다음을 포함할 수 있다: (i) HTML(hypertext markup language), XML(extensible markup language), 또는 JSON(JavaScript Object Notation)와 같은 파싱될 설명 텍스트, (ii) 조립 코드, (iii) 컴파일러에 의해 소스 코드로부터 생성된 객체 코드, (iv) 해석 프로그램에 의한 실행을 위한 소스 코드, (v) justin-time 컴파일러 등에 의한 컴파일 및 실행을 위한 소스 코드 등. 단지 예들로서, 소스 코드는 C, C++, C#, ObjectiveC, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, JavaScript®, HTML5(Hypertext Markup Language 5th revision), Ada, ASP(Active Server Pages), PHP(Hypertext Preprocessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK, Python®을 포함하는 언어들로부터 문법을 사용해 작성될 수 있다.

Claims (40)

  1. 매칭 네트워크로서,
    제1 주파수에서 동작하는 제1 RF 신호를 발생하는 제1 RF 전력 소스와 부하 사이의 임피던스를 제어하기 위해 제1 리액턴스를 제공하도록 구성되는 제1 리액턴스 섹션; 및
    상기 제1 RF 신호와 상기 임피던스 상의 제2 RF 신호 간의 상호작용으로부터의 상호변조 왜곡(IMD)에 응답하여 임피던스를 제어하기 위해 제2 리액턴스를 조정하도록 구성되는 제2 가변 리액턴스 섹션;을 포함하는, 매칭 네트워크.
  2. 제1항에 있어서,
    커패시턴스 제어기를 더 포함하고,
    상기 커패시턴스 제어기는,
    상기 IMD에 따라 변화하는 트리거 신호에 응답하도록 구성되어, 상기 트리거 신호에 응답하여 상기 제2 가변 리액턴스 섹션을 제어하도록 구성되는, 플레이백 모듈; 및,
    상기 제2 가변 리액턴스 섹션에 대한 조정을 결정하도록 구성되는 리액턴스 조정 모듈;을 포함하는, 매칭 네트워크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 IMD는 상기 부하의 전극에 대한 플라즈마 쉬스의 위치에 따라 변화하고, 상기 임피던스는 상기 IMD에 따라 변화하는, 매칭 네트워크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 리액턴스는 커패시턴스 또는 인덕턴스 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 커패시턴스 또는 인덕턴스 중 적어도 하나는 다이오드 또는 바랙터 중 적어도 하나를 제어함에 따라 변화하는, 매칭 네트워크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다이오드 또는 바랙터 중 적어도 하나는, 상기 다이오드 또는 바랙터 중 적어도 하나의 단자에 인가되는 바이어스 전압에 따라 제어되는, 매칭 네트워크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 가변 리액턴스 섹션은 제어 신호를 출력하도록 구성되는 제어기를 포함하고, 상기 제어 신호는 상기 다이오드 또는 바랙터 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 변화시키는, 매칭 네트워크.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 가변 리액턴스 섹션은, 상기 다이오드 또는 바랙터 중 적어도 하나에 인가되는 바이어스 전압을 변화시키는 제어 신호를 출력하도록 구성되는 제어기를 포함하는, 매칭 네트워크.
  8. 제1항에 있어서,
    제2 주파수에서 상기 제2 RF 신호를 발생하는 제2 RF 전력 소스와 상기 부하 사이의 임피던스를 제어하기 위해 제3 리액턴스를 제공하도록 구성되는 제3 리액턴스 섹션을 더 포함하는, 매칭 네트워크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 제2 주파수보다 크고, 상기 제2 가변 리액턴스 섹션은 상기 제1 리액턴스 섹션과 전기적으로 통신하도록 구성되는, 매칭 네트워크.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리액턴스 섹션은, 상기 제1 RF 전력 소스와 부하 사이의 임피던스를 제어하도록 구성되는 제1 가변 리액턴스를 더 포함하는, 매칭 네트워크.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제3 리액턴스 섹션은, 상기 제2 RF 전력 소스와 상기 부하 사이의 임피던스를 제어하도록 구성되는 제3 가변 리액턴스를 더 포함하는, 매칭 네트워크.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 제2 주파수보다 크고, 상기 제2 가변 리액턴스 섹션은 상기 제1 리액턴스 섹션과 전기적으로 통신하도록 구성되는, 매칭 네트워크.
  13. 무선 주파수(RF) 전력 공급 시스템으로서,
    RF 전력 소스;
    상기 RF 전력 소스와 부하 사이에 배치되는 매칭 네트워크로서,
    제1 주파수에서 동작하는 제1 RF 신호를 발생하는 제1 RF 전력 소스와 부하 사이의 임피던스를 제어하기 위한, 고정적 또는 가변적 중 하나인 제1 리액턴스를 제공하도록 구성되는 제1 리액턴스 섹션과,
    상기 제1 RF 신호와 임피던스 상의 제2 주파수에서 동작하는 제2 RF 신호 간의 상호 동작으로부터의 상호변조 왜곡(IMD)에 응답하여 상기 임피던스를 제어하기 위해서 리액턴스 오프셋을 도입하도록 제 2 리액턴스를 조정하도록 구성되는 제2 가변 리액턴스 섹션을 유도하는 매칭 네트워크;
    상기 제2 가변 리액턴스 섹션과 통신하고, 상기 임피던스를 제어하기 위해 트리거 신호에 응답하여 상기 제2 리액턴스를 조정하기 위한 제어 신호를 발생하도록 구성된 제어기;를 포함하며,
    상기 리액턴스 오프셋은 상기 제 2 RF 신호에 따라 변화하는, RF 전력 공급 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 RF 신호는 상기 부하에 인가되는 소스 RF 신호이고, 상기 제2 RF 신호는 상기 부하에 인가되는 바이어스 RF 신호이며, 상기 부하는 플라즈마 챔버인, RF 전력 공급 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 리액턴스 오프셋은 트리거 신호에 따라 변하는 타이밍에 따라 변화하며, 상기 트리거 신호는 상기 제1 RF 신호에 대한 상기 제2 RF 신호의 위치를 나타내는, RF 전력 공급 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제어기는, 메모리로부터 리액턴스 오프셋을 검색하거나 상기 리액턴스 오프셋을 계산하도록 구성되는, RF 전력 공급 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 리액턴스 오프셋은 상기 트리거 신호에 따라 미리 정해진 순서 및 타이밍으로 출력되는 복수의 리액턴스를 포함하는, RF 전력 공급 시스템.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제2 RF 신호에 따라 상기 리액턴스 오프셋을 업데이트하도록 구성되는, RF 전력 공급 시스템.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 리액턴스 오프셋은 상기 제2 RF 신호에 의해 야기되는 상호변조 왜곡에 따라 변화하는, RF 전력 공급 시스템.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 큰, RF 전력 공급 시스템.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 트리거 신호를 검출하도록 구성되는 플레이백 모듈을 더 포함하고, 상기 플레이백 모듈은 RF 출력에 대한 상기 리액턴스 오프셋의 도입을 개시하도록 구성되는, RF 전력 공급 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 플레이백 모듈에 의해 도입된 상기 리액턴스 오프셋을 저장하도록 구성되는 룩업 테이블을 더 포함하는, RF 전력 공급 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 제1 RF 신호의 전기적 특성에 따라 상기 리액턴스 오프셋을 업데이트하도록 구성되는 업데이트 모듈을 더 포함하는, RF 전력 공급 시스템.
  24. 임피던스 미스매칭 감소시키는 방법으로서,
    제1 주파수에서 동작하는 제1 RF 신호를 발생하는 제1 RF 전력 소스와 부하 사이의 임피던스를 제어하기 위해 제1 리액턴스를 제공하는 단계; 및
    임피던스에 대한 상기 제1 RF 신호와 제2 RF 신호 간의 상호작용으로부터의 상호변조 왜곡(IMD)에 응답하여 상기 임피던스를 제어하기 위해 제2 리액턴스를 조정하도록 제2 가변 리액턴스를 제공하는 단계;를 포함하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 트리거 신호에 응답하여 제2 가변 리액턴스를 조정하기 위해 상기 IMD에 따라 변화하는 트리거 신호에 응답하여 제2 리액턴스를 조정하는 단계; 및
    상기 IMD에 따라 상기 제2 가변 리액턴스에 대한 조정을 결정하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 IMD는 상기 부하의 전극에 대한 플라즈마 쉬스의 위치에 따라 변화하고, 상기 임피던스는 상기 IMD에 따라 변화하는, 방법.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 제2 리액턴스는 커패시턴스 또는 인덕턴스 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 커패시턴스 또는 인덕턴스 중 적어도 하나는 다이오드 또는 바랙터 중 적어도 하나를 제어함에 따라 변화하는, 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 다이오드 또는 바랙터 중 적어도 하나는, 상기 다이오드 또는 바랙터 중 적어도 하나의 단자에 인가되는 바이어스 전압에 따라 제어되는, 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제2 가변 리액턴스는 제어 신호를 출력하도록 구성된 제어기를 포함하고, 상기 제어 신호는 상기 다이오드 또는 바랙터 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 변화시키는, 방법.
  30. 제24항에 있어서,
    제2 주파수에서 상기 제2 RF 신호를 발생하는 제2 RF 전력 소스와 상기 부하 사이의 임피던스를 제어하기 위해 제3 리액턴스를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 크고, 상기 제2 가변 리액턴스 섹션은 상기 제1 리액턴스 섹션과 전기적으로 통신하도록 구성되는, 방법.
  32. 제24항에 있어서,
    상기 제1 리액턴스는, 상기 제1 RF 전력 소스와 부하 사이의 임피던스를 제어하도록 구성된 제1 가변 리액턴스를 더 포함하는, 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    제2 RF 전력 소스와 부하 사이의 임피던스를 제어하기 위해 제3 가변 리액턴스를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 제2 주파수보다 크고, 상기 제2 가변 리액턴스는 상기 제1 리액턴스에 전기적으로 연결되는, 방법.
  35. 명령어들을 저장하는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체로서,
    상기 명령어들은,
    트리거 신호를 검출하는 것; 및
    상기 트리거 신호에 응답하여, 제1 RF 전력 소스에 의해 출력되는 제1 RF 신호와 제2 RF 신호 사이의 상호 동작으로부터의 상호변조 왜곡(IMD)에 따라 변화하는, 상기 제1 RF 전력 소스와 부하 간의 임피던스를 제어하기 위해 가변 리액턴스를 조정하는 것;을 포함하는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 명령어들은,
    상기 가변 리액턴스의 조정을 결정하는 시퀀스를 플레이백하는 것; 및
    메모리로부터 상기 시퀀스를 획득하는 것;을 포함하는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 IMD는 상기 부하의 전극에 대한 플라즈마 쉬스의 위치에 따라 변화하고, 상기 임피던스는 상기 IMD에 따라 변화하는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
  38. 제35항에 있어서,
    상기 가변 리액턴스를 조정하는 것은,
    커패시턴스 또는 인덕턴스 중 적어도 하나를 조정하는 것, 및
    다이오드 또는 바랙터 중 적어도 하나를 제어함에 따라 상기 커패시턴스 또는 인덕턴스 중 적어도 하나를 변화시키는 것을 포함하는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 명령어들은, 상기 다이오드 또는 바랙터 중 적어도 하나의 단자에 인가되는 바이어스 전압을 조정하는 것을 더 포함하는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
  40. 제35항에 있어서,
    상기 명령어들은,
    상기 제1 RF 전력 소스와 부하 사이의 임피던스를 제어하기 위해 제2 가변 리액턴스를 조정하는 것; 및
    상기 제2 RF 신호를 발생하는 제2 RF 전력 소스와 부하 사이의 임피던스를 제어하기 위해 제3 가변 리액턴스를 조정하는 것; 중 적어도 하나를 더 포함하는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체.
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