KR20230043073A - 기판에 걸친 플라즈마 프로세스 결과들의 균일도를 제어하기 위해 바이어스 무선 주파수 공급부에서 저 주파수 고조파의 사용을 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

Abstract

제 1 RF 신호 생성기, 제 2 RF 신호 생성기, 제 3 RF 신호 생성기 및 제 4 RF 신호 생성기는 각각 제 1 주파수, 제 2 주파수, 제 3 주파수 및 제 4 주파수를 갖는 제 1 RF 신호, 제 2 RF 신호, 제 3 RF 신호 및 제 4 RF 신호를 생성한다. 제 2 주파수 및 제 3 주파수는 제 1 주파수의 상이한 특정한 고조파들이다. 제 4 주파수는 제 1 주파수보다 적어도 100 배 더 크다. 임피던스 매칭 시스템은 제 1 RF 신호 생성기, 제 2 RF 신호 생성기, 제 3 RF 신호 생성기 및 제 4 RF 신호 생성기에 대한 임피던스들을 제어한다. 제어 모듈은: A) 제 1 RF 신호와 제 2 RF 신호 사이의 제 1 위상 차, B) 제 1 RF 신호와 제 3 RF 신호 사이의 제 2 위상 차, C) 제 1 RF 신호와 제 2 RF 신호 사이의 제 1 전압 차, D) 제 1 RF 신호와 제 3 RF 신호 사이의 제 2 전압 차를 제어하도록 프로그래밍된다. 제 1 위상 차 및 제 2 위상 차 및 제 1 전압 차 및 제 2 전압 차는 시간의 함수로서 플라즈마 시스 전압을 집합적으로 제어한다.

Description

기판에 걸친 플라즈마 프로세스 결과들의 균일성을 제어하기 위해 바이어스 무선 주파수 공급부에서 저 주파수 고조파를 사용하기 위한 시스템들 및 방법들

본 개시는 반도체 디바이스 제조에 관한 것이다.

집적 회로들, 메모리 셀들, 등과 같은 반도체 디바이스들의 제조에서, 일련의 제작 동작들이 반도체 웨이퍼 (이하 "웨이퍼들") 상에 피처들을 규정하도록 수행된다. 웨이퍼는 실리콘 기판 상에 규정된 멀티-레벨 구조체들의 형태인 집적 회로 디바이스들을 포함한다. 기판 레벨에서, 확산 영역들을 갖는 트랜지스터 디바이스들이 형성된다. 후속하는 레벨들에서, 상호 연결 금속화 라인들이 패터닝되고, 목표된 집적 회로 디바이스를 규정하도록 트랜지스터 디바이스들에 전기적으로 접속된다. 또한, 패터닝된 전도성 층들은 유전체 재료들에 의해 다른 전도성 층들로부터 절연된다.

많은 최신 반도체 칩 제조 프로세스들은 플라즈마에 노출된 기판의 표면 상의 변화에 직접적으로 또는 간접적으로 영향을 주는 사용을 위해 이온들 및/또는 라디칼 성분들이 유도되는 플라즈마의 생성을 포함한다. 예를 들어, 다양한 플라즈마-기반 프로세스들은 기판 표면으로부터 재료를 에칭하고, 기판 표면 상에 재료를 증착하고, 또는 기판 표면 상에 이미 존재하는 재료를 개질하기 위해 사용될 수 있다. 플라즈마는 프로세스 가스가 에너자이징되고 (energize) 목표된 플라즈마로 변환되도록, 종종 제어된 환경에서 프로세스 가스에 무선 주파수 (radiofrequency; RF) 전력을 인가함으로써 생성된다. 플라즈마의 특성들 및 기판 상의 대응하는 프로세스 결과들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 무엇보다도 프로세스 가스의 재료 조성, 프로세스 가스의 플로우 레이트, 플라즈마 생성 영역 및 주변 구조체들의 기하학적 특징들, 프로세스 가스 및 주변 재료들의 온도들, 인가된 RF 전력의 주파수, 인가된 RF 전력의 크기, 및 RF 전력이 인가되는 시간적 방식을 포함하는 많은 프로세스 파라미터들에 의해 영향을 받는다. 따라서, 생성된 플라즈마의 특성들 및 기판 상의 대응하는 프로세스 결과들에 영향을 줄 수도 있는 프로세스 파라미터들 중 일부를 이해하고, 모니터링하고, 그리고/또는 제어하는 것이 중요하다. 이 맥락에서 본 개시가 발생한다.

예시적인 실시 예에서, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템이 개시된다. RF 신호 공급 시스템은 제 1 주파수를 갖는 제 1 RF 신호를 생성하도록 셋팅된 제 1 RF 신호 생성기를 포함한다. RF 신호 공급 시스템은 또한 제 2 주파수를 갖는 제 2 RF 신호를 생성하도록 셋팅된 제 2 RF 신호 생성기를 포함한다. 제 2 주파수는 제 1 주파수의 특정한 고조파 (specified harmonic) 이다. RF 신호 공급 시스템은 또한 제 2 주파수를 갖는 제 3 RF 신호를 생성하도록 셋팅된 제 3 RF 신호 생성기를 포함한다. 제 3 주파수는 제 1 주파수의 특정한 고조파이다. 제 3 주파수 및 제 2 주파수는 제 1 주파수의 상이한 특정한 고조파들이다. RF 신호 공급 시스템은 또한 제 4 주파수를 갖는 제 4 RF 신호를 생성하도록 셋팅된 제 2 RF 신호 생성기를 포함한다. 제 4 주파수는 제 1 주파수보다 적어도 100 배 더 크다.

예시적인 실시 예에서, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템을 동작시키기 위한 방법이 개시된다. 방법은 제 1 RF 신호 생성기의 출력부에서 제 1 주파수를 갖는 제 1 RF 신호를 생성하도록 제 1 RF 신호 생성기를 동작시키는 단계를 포함한다. 방법은 또한 제 2 RF 신호 생성기의 출력부에서 제 2 주파수를 갖는 제 2 RF 신호를 생성하도록 제 2 RF 신호 생성기를 동작시키는 단계를 포함한다. 제 2 주파수는 제 1 주파수의 특정한 고조파 (specified harmonic) 이다. 방법은 또한 제 3 RF 신호 생성기의 출력부에서 제 3 주파수를 갖는 제 3 RF 신호를 생성하도록 제 3 RF 신호 생성기를 동작시키는 단계를 포함한다. 제 3 주파수는 제 1 주파수의 특정한 고조파이다. 제 3 주파수 및 제 2 주파수는 제 1 주파수의 상이한 특정한 고조파들이다. 방법은 또한 제 4 RF 신호 생성기의 출력부에서 제 4 주파수를 갖는 제 4 RF 신호를 생성하도록 제 4 RF 신호 생성기를 동작시키는 단계를 포함한다. 제 4 주파수는 제 1 주파수보다 적어도 100 배 더 크다. 방법은 또한 제 1 RF 신호 생성기의 출력부, 제 2 RF 신호 생성기의 출력부, 제 3 RF 신호 생성기의 출력부, 및 제 4 RF 신호 생성기의 출력부에서 임피던스들을 제어하도록 임피던스 매칭 시스템을 동작시키는 단계를 포함한다. 제 1 RF 신호, 제 2 RF 신호, 제 3 RF 신호, 및 제 4 RF 신호는 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 플라즈마의 생성을 유발하도록 임피던스 매칭 시스템을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템의 RF 공급 입력부로 송신된다. 방법은 또한 제 2 RF 신호와 제 1 RF 신호 사이의 제 1 위상차를 제어하도록 제어 모듈을 동작시키는 단계를 포함한다. 방법은 또한 제 3 RF 신호와 제 1 RF 신호 사이의 제 2 위상 차를 제어하도록 제어 모듈을 동작시키는 단계를 포함한다. 방법은 또한 제 2 RF 신호와 제 1 RF 신호 사이의 제 1 전압 차를 제어하도록 제어 모듈을 동작시키는 단계를 포함한다. 방법은 또한 제 3 RF 신호와 제 1 RF 신호 사이의 제 2 전압 차를 제어하도록 제어 모듈을 동작시키는 단계를 포함한다. 제 1 위상차, 제 2 위상차, 제 1 전압 차, 및 제 2 전압 차는 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 시간의 함수로서 플라즈마 시스 전압을 집합적으로 제어한다.

본 발명의 다른 양태들 및 이점들은 본 발명을 예로서 예시하는, 첨부된 도면들과 함께 취해진 이하의 상세한 기술로부터 보다 명백해질 것이다.

도 1은 일부 실시 예들에 따른, 저 주파수 RF 신호 생성기 및 고 주파수 RF 신호 생성기를 포함하는 RF 신호 공급 시스템을 도시한다.
도 2는 일부 실시 예들에 따른, 주파수 튜닝 프로세스의 도면을 도시한다.
도 3은 일부 실시 예들에 따른, RF 신호 생성 시스템이 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따라 동작할 때, 임피던스 매칭 시스템의 출력부에서 측정된 바와 같은 시간의 함수로서 정규화된 전압 및 정규화된 전류의 다양한 플롯들을 도시한다.
도 4는 일부 실시 예들에 따른, 비-사인파 파형 형상을 생성하기 위해 기본 (베이스) 주파수 신호와 함께 고차 고조파 주파수 신호들을 주입하는 예를 도시한다.
도 5a는 일부 실시 예들에 따른, 기본 (베이스) 주파수 신호 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 3 고조파 주파수 신호 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 5 고조파 주파수 신호의 조합인 합성 신호 파형을 도시한다.
도 5b는 일부 실시 예들에 따른, 기본 (베이스) 주파수 신호와 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 2 고조파 주파수 신호 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 4 고조파 주파수 신호의 조합인 합성 신호 파형을 도시한다.
도 5c는 일부 실시 예들에 따른, 기본 (베이스) 주파수 신호와 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 2 고조파 주파수 신호 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 3 고조파 주파수 신호의 조합인 합성 신호 파형을 도시한다.
도 6은 일부 실시 예들에 따른, 사인파 형상의 기준 저 주파수 RF 신호를 고조파 주파수 신호 컴포넌트들과 함께 도시한다.
도 7은 일부 실시 예들에 따른, 위상-정렬된 제 3 고조파 주파수 신호 및 제 5 고조파 주파수 신호를 기본 (베이스) 주파수 신호와 결합함으로써 형성된 실질적으로 사각형 형상의 합성 저 주파수 RF 신호를 도시한다.
도 8은 일부 실시 예들에 따른, 위상 시프팅된 제 3 고조파 주파수 신호 및 제 5 고조파 주파수 신호를 기본 (베이스) 주파수 신호와 결합함으로써 형성된 경사진 사각형 형상의 합성 저 주파수 RF 신호를 도시한다.
도 9는 일부 실시 예들에 따른, 도 6의 기준 사인형 저 주파수 RF 신호, 도 7의 합성 사각형-형상 저 주파수 RF 신호 및 도 8의 합성 경사-사각형-형상 저 주파수 RF 신호 중 상이한 신호를 사용하는 에칭 프로세스 각각과 함께, 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따라 에칭 프로세스들을 수행함으로써 획득된 기판에 걸친 방사상 위치에 대한 평균 막 두께의 플롯을 도시한다.
도 10은 일부 실시 예들에 따른, 제 3 고조파 주파수 신호 및 제 5 고조파 주파수 신호를 기본 (베이스) 주파수 신호와 결합함으로써, 그리고 제 3 고조파 주파수 신호 및 제 5 고조파 주파수 신호의 위상을 기본 (베이스) 주파수 신호의 위상에 대해 다양한 양만큼 시프팅함으로써 획득되는 다양한 파형 형상들을 도시한다.
도 11은 일부 실시 예들에 따른, 도 1과 관련하여 기술된 바와 같이, 저 주파수 RF 신호 생성기 및 고 주파수 RF 신호 생성기를 포함하고, 복수의 고조파 주파수 RF 신호 생성기들을 더 포함하는 RF 신호 공급 시스템을 도시한다.
도 12는 일부 실시 예들에 따른, 임피던스 매칭 시스템의 예시적인 구성을 도시한다.
도 13a는 본 개시의 일부 실시 예들에 따른, CCP 프로세싱 시스템의 예시적인 도면을 도시한다.
도 13b는 본 개시의 일부 실시 예들에 따른, ICP 프로세싱 시스템의 예시적인 도면을 도시한다.
도 13c는 일부 실시 예들에 따른, 코일의 평면도를 도시한다.
도 13d는 일부 예시적인 실시 예들에 따른, 제어 모듈의 도면을 도시한다.
도 14는 일부 실시 예들에 따른, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 생성기 시스템을 동작시키기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다.

이하의 기술 (description) 에서, 본 개시의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시된다. 그러나, 본 개시의 실시 예들이 이들 구체적인 상세들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 동작들은 본 개시를 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다.

반도체 산업계에서, 반도체 기판들은 CCP (capacitively coupled plasma) 프로세싱 챔버들 및 ICP (inductively coupled plasma) 프로세싱 챔버들과 같은 다양한 타입들의 플라즈마 챔버들에서 제조 동작들을 겪을 (undergo) 수 있다. CCP 및 ICP 프로세싱 챔버들 모두에서, RF 전력은 기판이 노출되는 플라즈마 프로세싱 영역 내에서 프로세스 가스를 플라즈마로 변환하도록 프로세스 가스를 에너자이징하도록 사용된다. 플라즈마 내의 반응성 종 및/또는 대전된 종은, 예로서 기판 상에 존재하는 재료를 개질함으로써, 또는 기판 상에 재료를 증착함으로써, 또는 기판으로부터 재료를 제거/에칭함으로써 기판의 상태를 개질하도록 기판과 상호 작용한다. CCP 프로세싱 챔버 및 ICP 프로세싱 챔버는 플라즈마 프로세싱 영역 내에서 플라즈마를 생성하기 위한 RF 전력을 수용하는 하나 이상의 전극들 및/또는 안테나를 구비한다 (equip with). 또한, CCP 프로세싱 챔버 및 ICP 프로세싱 챔버는 플라즈마로부터 기판을 향해 대전된 종을 유인하기 (attract) 위해 기판 위치에서 바이어스 전압을 생성하도록 RF 전력 및/또는 직류 (direct current; DC) 전력을 수용하는 하나 이상의 전극들을 구비한다.

도 1은 일부 실시 예들에 따른, 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 및 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 를 포함하는 RF 신호 공급 시스템 (100) 을 도시한다. 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 및 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 각각은 임피던스 매칭 시스템 (115) 을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 에 RF 신호들을 공급하도록 연결된다. 다양한 실시 예들에서, 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 은 CCP 프로세싱 시스템 또는 ICP 프로세싱 시스템이다. 다양한 실시 예들에서, RF 신호 공급 시스템 (100) 은 임피던스 매칭 시스템 (115) 을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 내의 전극 또는 안테나 (코일) 에 연결된다.

저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 는 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 로부터 전기 전도체 (113) 를 통해/따라 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 입력부 (117) 로 제어된 진폭 및 주파수의 저 주파수 RF 신호들을 생성하고 송신하도록 구성된다. 이어서 저 주파수 RF 신호들은 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 로부터 RF 피드 구조체 (160) 를 통해/따라 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 내의 전극 또는 안테나로 이동한다.

유사하게, 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 는 제어된 진폭 및 주파수의 고 주파수 RF 신호들을 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 로부터 전기 전도체 (173) 를 통해/따라 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 입력부 (175) 로 송신하도록 구성된다. 이어서 고 주파수 RF 신호들은 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 로부터 RF 피드 구조체 (160) 를 통해/따라 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 내의 전극 또는 안테나로 이동한다.

임피던스 매칭 시스템 (115) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서의 임피던스를 설계 임피던스 (보통 50 Ω) 에 매칭하도록 전기 회로에 구성되고 연결된 커패시터들 및 인덕터들의 조합을 포함한다. 임피던스 매칭 시스템 (115) 은 또한 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 임피던스를 설계 임피던스 (보통 50 Ω) 에 매칭하도록 전기 회로에 구성되고 연결된 커패시터들 및 인덕터들의 조합을 포함한다. 임피던스 매칭 시스템 (115) 은 또한 임피던스 매칭 시스템 (115) 이 임피던스 매칭 시스템 (115) 외부의 시스템들로 데이터를 전송하고 시스템들로부터 데이터를 수신할 수 있게 하는 네트워크 인터페이스 제어기 (NIC) (139) 를 포함한다. NIC (139) 의 예들은 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, 등을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, NIC (139) 는 하나 이상의 네트워크 통신 프로토콜들에 따라 동작하고 무엇보다도 Ethernet 및/또는 EtherCAT과 같은 연관 물리 계층들에 구성된다.

저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 는 RF 신호들을 생성하기 위한 오실레이터 (103) 를 포함한다. 오실레이터 (103) 는 RF 범위 내에서 특정한 주파수를 갖는 사인파 전기 신호와 같은 주기적인 오실레이팅 전기 신호를 생성하는 전자 회로이다. 일부 실시 예들에서, 오실레이터 (103) 는 약 50 킬로 헤르츠 (㎑) 로부터 약 3 메가 헤르츠 (㎒) 로 연장하는 주파수 범위 내에서 오실레이팅할 수 있는 저 주파수 오실레이터이다. 일부 실시 예들에서, 오실레이터 (103) 는 약 330 ㎑로부터 약 440 ㎑로 연장하는 주파수 범위 내에서 저 주파수 RF 신호들을 생성하도록 설정된다. 일부 실시 예들에서, 오실레이터 (103) 는 약 400 ㎑의 저 주파수 RF 신호들을 생성하도록 설정된다. 오실레이터 (103) 의 출력은 전력 증폭기 (105) 의 입력에 연결된다. 전력 증폭기 (105) 는 오실레이터 (103) 에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호들을 증폭하도록 동작하고, 증폭된 저 주파수 RF 신호들을 전력 증폭기 (105) 의 출력부를 통해 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 로 송신한다.

저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 는 또한 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 모든 동작 양태들의 제어를 제공하도록 구성된 제어 시스템 (109) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 제어 시스템 (109) 은 프로세서, 데이터 저장 디바이스, 입력/출력 인터페이스, 및 프로세서, 데이터 저장 디바이스, 및 입력/출력 인터페이스가 서로 데이터를 통신하는 데이터 버스를 포함한다. 제어 시스템 (109) 은 연결부 (104) 로 나타낸 바와 같이 오실레이터 (103) 의 제어를 제공하도록 연결된다. 제어 시스템 (109) 은 또한 연결부 (106) 로 나타낸 바와 같이 전력 증폭기 (105) 의 제어를 제공하도록 연결된다. 제어 시스템 (109) 은 또한 제어 시스템 (109) 로 하여금 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 외부의 시스템들로 데이터를 전송하고 이 시스템들로부터 데이터를 수신하게 하는 NIC (111) 를 포함한다. NIC (111) 의 예들은 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, 등을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, NIC (111) 는 하나 이상의 네트워크 통신 프로토콜들에 따라 동작하고 무엇보다도 Ethernet 및/또는 EtherCAT과 같은 연관 물리 계층들에 구성된다.

제어 시스템 (109) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 본질적으로 임의의 양태를 제어하도록 연결되고 구성된다는 것이 이해되어야 한다. 그리고, 제어 시스템 (109) 은 본질적으로 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 내의 임의의 위치에서 본질적으로 임의의 물리적 및/또는 전기적 상태, 조건, 및/또는 파라미터를 모니터링하도록 연결되고 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 제어 시스템 (109) 은 또한 하나 이상의 미리 규정된 (prescribe) 알고리즘(들)에 따라 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 동작을 지시하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 시스템 (109) 은 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들을 실행함으로써 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 를 동작시키도록 구성된다. 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 동작 및 제어와 연관된 다른 파라미터들 중에서 타깃 RF 전력 설정점 (setpoint) 및 타깃 주파수 설정점을 포함한다.

저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 는 또한 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에 연결된 전압/전류 (V/I) 센서 (107) 를 포함한다. V/I 센서 (107) 는 연결부 (108) 로 도시된 바와 같이 제어 시스템 (109) 에 연결된다. 이 구성에서, V/I 센서 (107) 는 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 상에 존재하는 전압 및 전류의 실시간 측정 값을 제어 시스템 (109) 에 제공한다. 일부 실시 예들에서, V/I 센서 (107) 는 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 내에 배치된다.

고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 는 RF 신호들을 생성하기 위한 오실레이터 (177) 를 포함한다. 오실레이터 (177) 는 RF 범위 내에서 특정한 주파수 (specified frequency) 를 갖는 사인파 전기 신호와 같은 주기적인 오실레이팅 전기 신호를 생성하는 전자 회로이다. 일부 실시 예들에서, 오실레이터 (177) 는 약 10 ㎒로부터 약 130 ㎒로 연장하는 주파수 범위 내에서 오실레이팅할 수 있는 고 주파수 오실레이터이다. 일부 실시 예들에서, 오실레이터 (177) 는 약 57 ㎒로부터 약 63 ㎒로 연장하는 범위 내에서 고 주파수 RF 신호들을 생성하도록 설정된다. 일부 실시 예들에서, 오실레이터 (177) 는 약 60 ㎒의 고 주파수 RF 신호들을 생성하도록 설정된다. 오실레이터 (177) 의 출력부는 전력 증폭기 (179) 의 입력부에 연결된다. 전력 증폭기 (179) 는 오실레이터 (177) 에 의해 생성된 고 주파수 RF 신호들을 증폭하고, 증폭된 고 주파수 RF 신호들을 전력 증폭기 (179) 의 출력부를 통해 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 로 송신하도록 동작한다.

고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 는 또한 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 모든 동작 양태들의 제어를 제공하도록 구성된 제어 시스템 (181) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 제어 시스템 (181) 은 프로세서, 데이터 저장 디바이스, 입력/출력 인터페이스, 및 프로세서, 데이터 저장 디바이스, 및 입력/출력 인터페이스가 서로 데이터를 통신하는 데이터 버스를 포함한다. 제어 시스템 (181) 은 연결부 (178) 로 나타낸 바와 같이 오실레이터 (177) 의 제어를 제공하도록 연결된다. 제어 시스템 (181) 은 또한 연결부 (180) 로 나타낸 바와 같이 전력 증폭기 (179) 의 제어를 제공하도록 연결된다. 제어 시스템 (181) 은 또한 제어 시스템 (181) 으로 하여금 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 외부의 시스템들로 데이터를 전송하고 시스템들로부터 데이터를 수신하게 하는 NIC (183) 를 포함한다. NIC (183) 의 예들은 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, 등을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, NIC (183) 는 하나 이상의 네트워크 통신 프로토콜들에 따라 동작하고 무엇보다도 Ethernet 및/또는 EtherCAT과 같은 연관 물리 계층들에 구성된다.

제어 시스템 (181) 은 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 본질적으로 임의의 양태를 제어하도록 연결되고 구성된다는 것이 이해되어야 한다. 그리고, 제어 시스템 (181) 은 본질적으로 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 내의 임의의 위치에서 본질적으로 임의의 물리적 및/또는 전기적 상태, 조건, 및/또는 파라미터를 모니터링하도록 연결되고 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 제어 시스템 (181) 은 또한 미리 규정된 알고리즘에 따라 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 동작을 지시하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 시스템 (181) 은 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들을 실행함으로써 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 를 동작시키도록 구성된다. 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들은 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 동작 및 제어와 연관된 다른 파라미터들 중에서 타깃 RF 전력 설정점 (setpoint) 및 타깃 주파수 설정점을 포함한다.

고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 는 또한 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에 연결된 V/I 센서 (185) 를 포함한다. V/I 센서 (185) 는 연결부 (182) 로 도시된 바와 같이 제어 시스템 (181) 에 연결된다. 이 구성에서, V/I 센서 (185) 는 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 상에 존재하는 전압 및 전류의 실시간 측정 값을 제어 시스템 (181) 에 제공한다. 일부 실시 예들에서, V/I 센서 (185) 는 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 내에 배치된다.

일부 실시 예들에서, 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 제어 시스템 (109) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서 실시간 반사 계수 (또는 감마 (Γ)) 를 결정하도록 프로그래밍되고, 여기서

, V_r은 반사된 RF 신호의 복소 진폭, 그리고 V_f는 순방향 RF 신호의 복소 진폭이다. 또한, 일부 실시 예들에서, 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 제어 시스템 (109) 은 또한 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서 전압 정재파 비 (voltage standing wave ratio; VSWR) 를 결정하도록 프로그래밍되고, VSWR=｜V _max ｜/｜V _min ｜=(1+｜Γ｜)/(1-｜Γ｜) 에서, ｜V _max ｜=｜V _f ｜+｜V _r ｜이고, ｜V _min ｜=｜V _f ｜-｜V _r ｜이다. 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호와 연관된 반사된 RF 전력의 최소화는 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서의 반사 계수가 가능한 한 0에 가까울 때 발생한다. 또한, 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호와 연관된 반사된 RF 전력의 최소화는 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서 VSWR이 VSWR의 가능한 최소 값인 가능한 한 1에 가까울 때 발생한다. 일부 실시 예들에서, 제어 시스템 (109) 은 저 주파수의 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR을 계산하도록 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 상에서 실시간 측정된 전압을 사용하도록 프로그래밍된다. 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 내에서 취해진 전압 측정 값들을 사용하여 결정될 때, 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서의 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR은 반사 계수를 최소화하기 위한 피드백 신호로서 가능한 한 0에 가깝게 그리고/또는 가능한 한 1에 가까운 VSWR을 최소화하도록 사용될 수 있다.

유사하게, 일부 실시 예들에서, 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 제어 시스템 (181) 은 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 반사 계수 (또는 감마 (Gamma) (Γ))) 및 VSWR을 결정하도록 프로그래밍된다. 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 고 주파수 RF 신호와 연관된 반사된 RF 전력의 최소화는 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서의 반사 계수가 가능한 한 0에 가까울 때 발생한다. 또한, 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 고 주파수 RF 신호와 연관된 반사된 RF 전력의 최소화는 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 의 VSWR이 VSWR의 가능한 최소 값인 가능한 한 1에 가까울 때 발생한다. 일부 실시 예들에서, 제어 시스템 (181) 은 고 주파수의 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR을 계산하도록 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 상에서 실시간 측정된 전압을 사용하도록 프로그래밍된다. 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 내에서 취해진 전압 측정 값들을 사용하여 결정된, 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서의 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR은 반사 계수를 최소화하기 위한 피드백 신호로서 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 가능한 한 0에 가깝게 그리고/또는 VSWR을 가능한 한 1에 가깝게 최소화하도록 사용될 수 있다. 또한, 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 내에서 취해진 전압 측정 값들을 사용하여 결정된, 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서의 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR은, 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 반사된 RF 전력을 결정하도록 사용될 수 있다.

플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 의 제어 모듈 (163) 은 연결부 (143) 로 나타낸 바와 같이, NIC (152) 및 NIC (111) 를 통해 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 제어 시스템 (109) 에 연결된다. 제어 모듈 (163) 은 연결부 (144) 로 나타낸 바와 같이, NIC (152) 및 NIC (183) 를 통해 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 제어 시스템 (181) 에 연결된다. 제어 모듈 (163) 은 연결부 (145) 로 나타낸 바와 같이, NIC (152) 및 NIC (139) 를 통해 임피던스 매칭 시스템 (115) 에 연결된다. NIC (152) 는 제어 모듈 (163) 이 제어 모듈 (163) 외부의 시스템들로 데이터를 전송하고 시스템들로부터 데이터를 수신하게 한다. NIC (152) 의 예들은 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, 등을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, NIC (152) 는 하나 이상의 네트워크 통신 프로토콜들에 따라 동작하고 무엇보다도 Ethernet 및/또는 EtherCAT과 같은 연관 물리 계층들에 구성된다.

일부 실시 예들에서, 제어 모듈 (163) 은 주파수 튜닝 프로세스에 따라 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 및 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 동작을 지시하도록 프로그래밍된다. 주파수 튜닝 프로세스는 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서 반사된 전력을 최소화하도록 저 주파수 신호의 타깃 주파수에 대한 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 동작 주파수를 자동으로 조정한다. 또한, 주파수 튜닝 프로세스에서, 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 동작 주파수는 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 반사된 전력을 최소화하도록 고 주파수 신호의 타깃 주파수에 대해 자동으로 조정된다. 주파수 튜닝 프로세스에서, 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 동작 주파수는, 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 완전한 사이클에 집합적으로 걸쳐 있는 (collectively span) 복수의 시간적 빈들 (temporal bins) 각각의 고 주파수 신호의 타깃 주파수에 대해 별도로 조정되고, 복수의 시간적 빈들 및 (고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의) 대응하는 분리된 동작 주파수 조정들은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 사이클 각각에 걸쳐 순차적으로 반복된다.

도 2는 일부 실시 예들에 따른, 주파수 튜닝 프로세스의 도면을 도시한다. 상부 플롯 (201) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서 시간의 함수로서 측정된 전압의 곡선 (203) 을 도시한다. 곡선 (203) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 신호를 나타낸다. 저 주파수 신호는 반복되는 사이클을 특징으로 하는 사인형 신호이다. 상부 플롯 (201) 에서, 저 주파수 신호의 미리 결정된 (given) 사이클은 지점 P1에서 시작하고 지점 P3에서 종료되고, 지점 P2는 하프-사이클 (half-cycle) 위치를 마킹한다. 도 2의 예에서, 저 주파수 신호의 사이클은 저 주파수 신호가 포지티브 방향으로 0 전압 레벨과 크로싱하는 (cross) 지점 P1에서 시작된다. 저 주파수 신호의 사이클의 이 시작 위치는 본 명세서에서 저 주파수 신호의 포지티브 방향 0 전압 크로싱 (zero voltage crossing) 으로서 지칭된다. 1/2-사이클 위치는 저 주파수 신호가 네거티브 방향으로 0 전압 레벨과 크로싱하는 지점 P2에서 발생한다. 그리고, 저 주파수 신호의 사이클은 저 주파수 신호가 다시 포지티브 방향으로 0 전압 레벨과 크로싱하는 지점 P3에서 종료된다. 저 주파수 신호의 사이클은 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 로 분할되고, 여기서 N은 시간적 빈들의 총 수이다. 도 2의 예는 저 주파수 신호가 20 개의 (N = 20) 시간적 빈들 (B1 내지 B20) 로 분할되는 것을 도시한다. 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 제 1 시간적 빈 (B1) 은 저 주파수 신호의 완전한 사이클의 포지티브 방향 0 전압 크로싱에서 시작된다. 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 의 마지막 시간적 빈 (B(N)) 은 저 주파수 신호의 완전한 사이클의 다음 포지티브 방향 0 전압 크로싱에서 종료된다.

도 2의 20 개의 시간적 빈들 (N = 20) 이 예로서 도시된다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시 예들에서, 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 은 20보다 더 작거나 20보다 더 크게 설정된 N을 가질 수 있다. 또한, 도 2의 예는 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 각각이 동일한 양의 시간을 커버한다는 것을 도시한다. 그러나, 다른 실시 예들에서, 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 상이한 빈들은 상이한 양들의 시간들을 커버하도록 규정될 수 있다. 예를 들어, 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 고 주파수 신호의 주파수의 조정의 더 높은 분해능 (resolution) 이 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 사이클의 특정한 부분을 따라 요구된다면, 저 주파수 신호의 사이클의 특정한 부분을 따른 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 일부는 더 작은 양의 시간을 커버하도록 각각 규정된다.

도 2는 또한 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 완전한 사이클에 집합적으로 걸쳐 있는 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B20) 각각에서 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 동작 주파수의 조정들을 도시하는 하부 플롯 (205) 을 포함한다. 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 동작 주파수는 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B20) 각각 동안 조정된 주파수로 설정된다. 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 임의의 미리 결정된 하나의 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 조정된 동작 주파수는 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 다른 것들에 대해 독립적으로 그리고 별도로 설정된다. 일부 실시 예들에서, 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 미리 결정된 하나의 조정된 주파수는 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 고 주파수 신호의 목표 주파수 (HF0) 에 대한 주파수 조정량 (f_adj) 의 정수 배 (integer multiple) 이다. 예를 들어, 도 2는 고 주파수 RF 신호 생성기 1202) 에 의해 생성된 고 주파수 신호의 타깃 주파수 (HF0) 에 대응하는 라인을 도시한다. 도 2는 또한 주파수 조정량 (f_adj) 의 정수 배 각각에 대한 라인들을 각각 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B20) 중 미리 결정된 하나의 조정된 주파수는 타깃 주파수 (HF0) 에 대한 주파수 조정량 (f_adj) 의 정수 배이다. 일부 실시 예들에서, 정수 배는 -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4 중 어느 하나이다. 그러나, 다른 실시 예들에서, -4보다 더 작고 그리고/또는 +4보다 더 큰 정수 배가 사용될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 정수 배는 소수 배로 대체된다. 또한, 일부 실시 예들에서, 주파수 조정량 (f_adj) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 타깃 주파수로서 설정된다. 도 2의 예에서, 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 타깃 주파수가 400 ㎑이면, 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 빈 레벨 동작 주파수는 -4(f_adj) 에서 HF0-1600 ㎑이고, 그리고 -3(f_adj) 에서 HF0-1200 ㎑이고, -2(f_adj) 에서 HF0-800 ㎑이고, -1(f_adj) 에서 HF0-400 ㎑이고, 0(f_adj) 에서 HF0이고, +1(f_adj) 에서 HF0+400 ㎑, 그리고 +2(f_adj) 에서 HF0+800 ㎑이고, 그리고 +3(f_adj) 에서 HF0+1200 ㎑이고, 그리고 +4(f_adj) 에서 HF0+1600 ㎑이다. 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 미리 결정된 하나에 대한 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 동작 주파수, 예를 들어, 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 미리 결정된 하나에 대한 주파수 조정량 (f_adj) 의 정수배의 설정은, 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 미리 결정된 하나 동안 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 반사된 RF 전력을 최소화하는 주파수 조정으로서 경험적으로 (empirically) 결정된다. 또한, 일부 실시 예들에서, 주파수 조정량 (f_adj) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 타깃 주파수와 상이한 주파수의 결정된 양으로 설정된다.

복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 에 걸친 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 조정된 주파수들은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 사이클 각각에 대해 반복된다. 주기적으로, 주파수 튜닝 프로세스는 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 반사된 RF 전력을 가능한 한 최소화하는 것을 보장하기 위해 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 에 대한 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 조정된 주파수들을 재-튜닝 (재-결정) 할 것이다. 일부 실시 예들에서, 주파수 튜닝 프로세스는 제어 모듈 (163) 을 프로그래밍함으로써 구현되고, 이는 결국 저 주파수 RF 신호 생성기 (201) 내의 제어 시스템 (209) 의 동작 및 고 주파수 RF 신호 생성기 (202) 내의 제어 시스템 (281) 의 동작을 지시한다.

도 3은 일부 실시 예들에 따른, RF 신호 생성 시스템 (100) 이 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따라 동작할 때, 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 측정된 바와 같은 시간의 함수로서 정규화된 전압 및 정규화된 전류의 다양한 플롯들을 도시한다. 다시 도 1을 참조하면, 전압/전류 (V/I) 센서 (195) 가 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에 연결된다. V/I 센서 (195) 는 연결부 (196) 로 도시된 바와 같이 제어 모듈 (163) 에 연결된다. 이 구성에서, V/I 센서 (195) 는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에 존재하는 전압 및 전류의 실시간 측정 값을 제어 모듈 (163) 에 제공한다. 도 3에 도시된 다양한 플롯들은 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 V/I 센서 (195) 에 의해 취해진 전압 측정 값 또는 전류 측정 값에 대응한다.

도 3은 일부 실시 예들에 따라 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호의 다양한 고조파들과 연관된 정규화된 전압들을 포함하는, 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 측정된 바와 같은 시간의 함수로서 정규화된 전압을 도시하는 상부 플롯 (301) 을 포함한다. 상부 플롯 (301) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호와 연관된 저 주파수 RF 신호들의 전체 대역폭 조합에 대응하는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 시간의 함수로서 정규화된 전압을 나타내는 곡선 (303) 을 도시한다. 저 주파수 RF 신호들의 전체 대역폭 조합은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호 및 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호와 연관된 모든 고조파 주파수 신호들을 포함한다. 상부 플롯 (301) 은 또한 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호에만 대응하는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 시간의 함수로서 정규화된 전압을 나타내는 곡선 (305) 을 도시한다. 상부 플롯 (301) 은 또한 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 제 2 고조파 주파수에 대응하는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 시간의 함수로서 정규화된 전압을 나타내는 곡선 (307) 을 도시한다. 커브 (307) 에 대응하는 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 제 2 고조파는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 의 다운 스트림에서 소싱되고 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 상부 플롯 (301) 은 또한 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 제 3 이상의 고조파 주파수들에 대응하는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 시간의 함수로서 정규화된 전압을 나타내는 곡선 (309) 을 도시한다. 커브 (309) 에 대응하는 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 제 3 이상의 고조파 주파수들은 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 의 다운 스트림에서 소싱되고 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

도 3은 일부 실시 예들에 따른, 또한 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 고 주파수 RF 신호에 대해 그리고 고 주파수 RF 신호의 다양한 고조파 주파수들에 대해 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 측정된 바와 같은시간의 함수로서 정규화된 전류를 도시하는 하부 플롯 (311) 을 포함한다. 참조를 위해, 하부 플롯 (311) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호와 연관된 저 주파수 RF 신호들의 전체 대역폭 조합에 대응하는 곡선 (303) (상단 플롯 (301) 에 도시됨) 을 도시하는 서브 플롯 (313) 을 포함한다. 하부 플롯 (311) 은 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 고 주파수 RF 신호와 연관된 고 주파수 RF 신호들의 전체 대역폭 조합에 대응하는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 시간의 함수로서 정규화된 전류를 나타내는 곡선 (316) 을 도시하는 서브 플롯 (315) 을 포함한다. 고 주파수 RF 신호들의 전체 대역폭 조합은 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호 및 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호와 연관된 모든 고조파 주파수 신호들을 포함한다. 도 3의 예에서, 고 주파수 RF 신호들은 60 ㎒의 기본 (베이스) 주파수를 갖고 저 주파수 RF 신호들은 400 ㎒의 기본 (베이스) 주파수를 갖는다. 따라서, 고 주파수 RF 신호들에 대응하는 정규화된 전류의 곡선 (316) 은 저 주파수 RF 신호들에 대응하는 전압의 곡선 (303) 보다 약 150 배 더 빠르게 순환한다 (cycle). 따라서, 저 주파수 RF 신호 곡선 (303) 의 단일-사이클 스케일에서, 고 주파수 RF 신호 곡선 (316) 은 도 3에 도시된 바와 같이 실질적으로 속이 찬 (solid) 영역을 추적한다.

하부 플롯 (311) 은 또한 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호에 대응하는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 시간의 함수로서 정규화된 전류를 나타내는 곡선 (318) 을 도시하는 서브 플롯 (317) 을 포함한다. 하부 플롯 (311) 은 또한 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 제 2 고조파 주파수에 대응하는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 시간의 함수로서 정규화된 전류를 나타내는 곡선 (320) 을 도시하는 서브 플롯 (319) 을 포함한다. 곡선 (320) 에 대응하는 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 제 2 고조파는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 의 다운 스트림에서 소싱되고 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 하부 플롯 (311) 은 또한 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 제 3 고조파 주파수에 대응하는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 시간의 함수로서 정규화된 전류를 나타내는 곡선 (322) 을 도시하는 서브 플롯 (321) 을 포함한다. 곡선 (322) 에 대응하는 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 제 3 고조파는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 의 다운 스트림에서 소싱되고 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

하부 플롯 (311) 은 또한 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 제 4 고조파 주파수에 대응하는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 시간의 함수로서 정규화된 전류를 나타내는 곡선 (324) 을 도시하는 서브 플롯 (323) 을 포함한다. 곡선 (324) 에 대응하는 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 제 4 고조파는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 의 다운 스트림에서 소싱되고 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 하부 플롯 (311) 은 또한 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 제 5 고조파 주파수에 대응하는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 시간의 함수로서 정규화된 전류를 나타내는 곡선 (326) 을 도시하는 서브 플롯 (325) 을 포함한다. 곡선 (326) 에 대응하는 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 제 5 고조파는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 의 다운 스트림에서 소싱되고 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 하부 플롯 (311) 은 또한 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 제 6 고조파 주파수에 대응하는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 시간의 함수로서 정규화된 전류를 나타내는 곡선 (328) 을 도시하는 서브 플롯 (327) 을 포함한다. 곡선 (328) 에 대응하는 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 제 6 고조파는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 의 다운 스트림에서 소싱되고 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

상부 플롯 (301) (및 서브 플롯 (313)) 의 곡선 (303) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101)에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호와 연관된 저 주파수 RF 신호들의 전체 대역폭 조합에 대응하는 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 에서 시간의 함수로서 정규화된 전압이 전압이 포지티브 방향의 0 전압 레벨에 도달할 때 시간적 영역 (310) 내 경사에서 편차를 나타낸다는 것을 도시한다. 시간적 영역 (310) 내 커브 (303) 의 경사의 편차는 기판에서 이온들에 의해 생성된 2 차 전자들에 의해 유발된 플라즈마 밀도의 증가에 의해 유발된다. 전자들의 최대 플럭스 및 플라즈마 밀도의 최대 값은 이온 관성 (inertia) 으로 인해 최대 시스 전압 (A 지점) 으로부터 지연된다. 또한, 시간적 영역 (310) 내에서 커브 (303) 의 경사의 편차는 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성될 때 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호와 연관된 고차 고조파 주파수 신호들의 더 높은 진폭들과 함께 발생한다.

부가적으로, 서브 플롯들 (319, 321, 323, 325, 및 327) 에 도시된 바와 같이, 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호와 연관된 고차 고조파 신호들 및 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호의 미리 결정된 사이클은 전체적으로 균일하게 분포되지 않는다. 도 3은 시간적 영역 (310) 내 전압 곡선 (303) 의 경사의 편차가 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호와 연관된 고차 고조파 신호들의 더 높은 진폭들과 상관된다는 것을 도시한다. 예를 들어, 하부 플롯 (311) 은 서브 플롯들 (315, 317, 319, 321, 323, 325, 및 327) 에 걸친 시간적 영역 (310) 의 윤곽을 도시한다. 서브 플롯들 (319, 321, 323, 325, 및 327) 내의 시간적 영역 (310) 내에 도시된 바와 같이, 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 고차 고조파들과 연관된 정규화된 전류는 이차 전자들에 기인하여 플라즈마 밀도 상승의 개시 (onset) 시 실질적으로 증가하고 플라즈마 시스 붕괴의 지속 기간 동안 지속된된다. 또한, 서브 플롯 (317) 내 시간적 영역 (310) 내에 도시된 바와 같이, 고 주파수 RF 신호의 기본 (베이스) 주파수에 대응하는 정규화된 전류는 플라즈마 시스의 개시시 상당히 그리고 신속하게 기판 레벨에서 붕괴된다.

플라즈마 시스 전위는 플라즈마에 인가된 RF 전압과 측정된 플라즈마 전위 사이의 차와 같다. 플라즈마 시스 전위의 정재파는 플라즈마 시스 붕괴의 개시시 또는 개시 근방에서 시간적 윈도우 (310) 내에서 짧은 기간 동안 발생한다. 플라즈마 시스 전위의 정재파는 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 고차 고조파의 발생에 기여한다고 간주된다. 또한, 플라즈마 시스 전위의 정재파는 기판에 걸친 플라즈마 프로세스 결과들의 불균일성에 책임이 있는 것으로 간주된다. 예를 들어, 플라즈마 에칭 프로세스들에서, 플라즈마 시스 전위의 정재파는 기판에 걸친 중심-중간 (center-to-middle; C/M) 에칭 레이트 불균일성에 기여하는 인자로 간주되고, 중심은 원형-형상 기판의 중심을 나타내고 중간은 원형-형상 기판의 중심과 주변 에지 사이의 중간-방사상 위치를 지칭한다. 일부 고 종횡비 (high aspect ratio ; HAR) 에칭 적용 예들에서, 기판에 걸친 C/M 에칭 레이트 불균일성은 기판에 걸쳐 형성된 HAR 피처들의 하단 임계 치수 (bottom critical dimension; BCD) 의 오프셋과 관련된 전체적인 (global) 틸팅 문제이다. 보다 구체적으로, HAR 구조체들의 하단부에 도달하는 이온들은 고 에너지 이온들이다. 따라서, HAR 피처들을 효과적으로 에칭하기 위해, 고 에너지 이온들이 플라즈마 시스 (plasma sheath) 를 떠나 HAR 피처들의 하단부의 에칭 프론트 (etch front) 로 이동하게 하는 것이 필요하다. 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호에 의해 구동될 때, 고 에너지 이온들은 최대 시스 전위에서 또는 근방에서 플라즈마 시스를 떠나기 때문에, (상기 시스 전위의 전술한 정재파와 같은) 시스 전위의 교란은 기판에 걸친 고 에너지 이온들의 생성 및 분배에 영향을 주고, 결국 C/M 에칭 레이트 불균일성, 특히 기판의 중간-방사상 영역과 비교하여 기판의 중심 영역 내 HAR 피처들의 형성에 부정적으로 영향을 주는 C/M 에칭 레이트 불균일성의 형태로서 나타난다 (manifest). 시간이 흐름에 따라 통합될 때, 플라즈마 시스의 개시시 또는 개시 근방에서 발생하는 시스 전위의 정재파는 저 주파수 RF 신호의 사이클 각각 동안 붕괴되어 기판의 중간 방사상 영역 근방과 비교하여 기판의 중심 영역 근방에서 더 적은 전체 에칭을 발생시킨다.

또한, 시간적 영역 (310) 내 전압 곡선 (303) 의 경사의 편차는 경사의 편차가 기판 레벨에서 플라즈마 시스의 붕괴를 허용하기 충분히 낮은 지속 기간을 연장하기 때문에 유리하지 않다. 즉, 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성될 때 저 주파수 RF 신호의 미리 결정된 사이클에서 플라즈마 시스 붕괴의 지속 기간을 감소시키기 위해 시간적 영역 (310) 이 더 짧은 지속 기간을 갖는 것이 더 유리하다.

도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따라 동작할 때, 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호의 사이클 각각 동안 플라즈마 시스 붕괴에 의해 유발된 C/M 에칭 레이트 불균일성에 대한 영향을 완화하기 위한 시스템들 및 방법들이 본 명세서에 개시된다. 플라즈마 시스 전위는 저 주파수 RF 신호가 고 주파수 RF 신호보다 훨씬 더 높은 전압이기 때문에 고 주파수 RF 신호보다 저 주파수 RF 신호에 더 많이 반응한다. 예를 들어, 도 2의 주파수 튜닝 프로세스의 일부 구현 예들에서, 저 주파수 RF 신호는 약 5 ㎸의 피크 전압을 갖고, 고 주파수 RF 신호는 약 300 V 내지 약 500 V의 피크 전압을 갖는다. 따라서, 플라즈마 시스 전위는 저 주파수 RF 신호에 의해 구동되는 한편, 플라즈마 밀도는 고 주파수 RF 신호에 의해 구동된다. 따라서, 저 주파수 RF 신호는 플라즈마 시스 임피던스를 튜닝하기 위해 고 주파수 RF 신호보다 더 효과적이다. 또한, 저 주파수 RF 신호와 고 주파수 RF 신호 사이의 상당한 전압 차 때문에, 고 주파수 RF 신호를 변화시킴으로써 플라즈마 시스 전압을 상당히 변화시키는 것은 실용적이지 않다. 플라즈마 시스 전위가 저 전압으로 인해 저 주파수 RF 신호의 미리 결정된 사이클 내에서 붕괴될 때, 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성될 때 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호와 연관된 고차 고조파 주파수 신호들의 위상 및/또는 전압을 변화시킴으로써 시간의 함수로서 플라즈마 시스 전압 파형에 대해 상이한 형상들을 얻는 것이 가능하다. 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호와 연관된 고차 고조파 주파수 신호들의 수정이 플라즈마 시스 전위의 수정을 유발하기 때문에, 플라즈마 시스 전위 및 플라즈마에 대한 고 주파수 RF 신호의 대응하는 커플링을 제어하도록 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호와 연관된 고차 고조파 주파수 신호들을 사용하는 것이 가능하다.

도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따라 동작할 때, 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호와 연관된 고차 고조파 주파수 신호들의 위상 및/또는 전압을 조작함으로써, 시간에 따른 통합된 플라즈마 시스 전압의 상승을 유발하도록, 시간의 함수로서 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호전압의 파형의 형상을 변화시키는 것이 가능하고, 이는 결국 기판에 걸친 플라즈마 프로세스 결과 균일성의 개선을 제공, 예를 들어 C/M 에칭 레이트 불균일성의 감소를 제공할 것이다. 또한, 시간의 함수로서 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호 전압의 파형의 형상을 변화시킴으로써, 시간의 함수로서 플라즈마에 대한 고 주파수 RF 신호의 커플링을 대응하여 변화시키는 것이 가능하다.

일부 실시 예들에서, 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따라 동작할 때, 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호와 연관된 하나 이상의 고차 고조파 주파수 신호들이 동일한 고조파 주파수를 갖는 플라즈마 내에서 생성된 신호들을 간섭하도록 각각의 위상 시프트들 및 전압들 세트와 함께 도입된다 (플라즈마에 공급됨). 도입된 고조파 주파수 신호들에 의해 유발된 이 간섭은 도 3에 도시된 바와 같이, 대응하는 고조파 주파수의 플라즈마-생성된 신호들이 시간적 영역 (310) 내에서 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호 곡선 (303) 의 경사의 편차에 미치는 영향을 무효화하고 그리고/또는 감소시키는 역할하고 (serve), 이는 결국 저 주파수 RF 신호의 사이클 각각에서 플라즈마 시스 전위의 붕괴의 통합된 효과로 인해 기판에 걸친 플라즈마 프로세스 결과들에서 불균일성을 감소시키도록 역할한다.

일부 실시 예들에서, 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따라 동작할 때, 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호의 파형은 저 주파수 RF 신호의 사이클 각각 내에서 플라즈마 시스 붕괴 지속 기간이 감소되도록 비-사인파 형상을 갖도록 생성된다. 저 주파수 RF 신호의 사이클 각각 내에서 플라즈마 시스 붕괴 지속 기간의 감소는 기본 (베이스) 저 주파수 신호의 고조파 주파수들이 플라즈마에 의해 생성되는 저 주파수 RF 신호 사이클 시간의 분율 (fraction) 을 변화시키도록 역할하고, 이는 결국 플라즈마 시스 전위에서 정재파가 생성되는 시간의 양을 변화시키고, 이는 결국 고 에너지 이온들이 기판에 걸쳐 불균일하게 분포되는 시간의 양을 변화시킨다. 저 주파수 RF 신호의 사이클 각각 내에서 플라즈마 시스 붕괴 지속 기간의 감소는 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 사이클 각각의 전체 지속 기간의 대응하는 증가와 함께, 약 400 ㎑로부터 약 50 ㎑로 감소되는 것과 같이, 저 주파수 RF 신호의 기본 (베이스) 주파수가 감소될 때, 기판에 걸친 플라즈마 프로세스 결과 불균일성을 감소시키는데 훨씬 더 큰 영향을 줄 것이다.

도 4는 일부 실시 예들에 따른, 비-사인파 파형 형상을 생성하기 위해 기본 (베이스) 주파수 신호와 함께 고차 고조파 주파수 신호들을 주입하는 예를 도시한다. 도 4에서, 기본 (베이스) 주파수 신호는 사인 곡선 형상을 갖는 곡선 (401) 에 의해 나타낸 파형을 갖는다. 기본 (베이스) 주파수의 제 3 고조파 주파수 신호 및 제 5 고조파 주파수 신호는 사각형 형상을 갖는 곡선 (403) 에 의해 나타낸 파형을 생성하도록 기본 (베이스) 주파수 신호와 결합된다. 곡선 (401) 및 곡선 (403) 에 대응하는 파형들이 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따라 생성된 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호의 상이한 파형들을 나타낸다고 고려되면, 도 4는 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호에 대한 사인 파형의 사용과 비교하여 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호에 대한 사각형-형상 파형의 사용이 사이클 당 플라즈마 시스 전위 붕괴를 감소시키고 저 전압 플라즈마 시스의 시간을 증가시키도록 기능할 수 있는 방법을 입증한다. 구체적으로, 플라즈마 시스 붕괴가 발생하는 도 3에서 관찰된 시간적 영역 (310) 에 기초하여, 사인 곡선 형상의 커브 (401) 는 추정된 시스 붕괴 지속 기간 (405) 을 갖는 것으로 도시된다. 그리고, 사각형-형상 커브 (403) 는 추정된 시스 붕괴 지속 기간 (407) 을 갖는 것으로 도시된다. 사각형-형상 곡선 (403) 의 추정된 시스 붕괴 지속 기간 (407) 이 사인 곡선 (401) 의 추정된 시스 붕괴 지속 기간 (405) 보다 더 작다는 것이 명백하다. 따라서, 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호의 파형 성형은 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호의 사이클 당 시스 붕괴 지속 기간을 감소시키기 위해 기본 (베이스) 주파수 신호의 고차 고조파 주파수 신호들을 기본 (베이스) 주파수 신호와 결합함으로써 달성될 수 있다.

일부 실시 예들에서, 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따라 동작할 때, 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호의 사이클 각각의 네거티브 1/2이 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호의 사이클 각각의 포지티브 1/2보다 더 긴 지속 기간을 갖도록 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호의 파형이 생성된다. 플라즈마 시스 전위는 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호의 사이클 각각의 네거티브 1/2 동안 가장 크다. 따라서, 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호의 파형이 사이클의 포지티브 1/2에서보다 사이클의 네거티브 1/2에서 더 많은 시간을 소비하도록 구성된다면, 플라즈마 시스 전위는 더 많은 양의 시간에 걸쳐 더 클 것이다. 또한, 플라즈마 시스 전위가 더 큰 양의 시간에 걸쳐서 보다 크고, 기본 (베이스) 고 주파수 RF 신호의 고조파 주파수들은 플라즈마 시스 전위에 대해 더 적은 전체적인 부정적 영향을 가질 것이고, 대응하여 기판에 걸친 플라즈마 프로세스 결과 균일성에 대한 더 적은 부정적 영향을 가질 것이다.

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 일부 실시 예들에 따라, 사이클 각각의 네거티브 1/2이 사이클 각각의 포지티브 1/2보다 더 긴 비-사인파 순환 파형 형상을 생성하도록 고차 고조파 주파수 신호들이 기본 (베이스) 주파수 신호와 결합될 수 있는 방법의 예들을 집합적으로 도시한다. 도 5a는 일부 실시 예들에 따른, 기본 (베이스) 주파수 신호 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 3 고조파 주파수 신호 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 5 고조파 주파수 신호의 조합인 합성 신호 파형 (501) 을 도시한다. 도 5a는 또한 참조를 위해 이상적인 사각형파 신호 파형 (502) 을 도시한다. 이상적인 사각형파 신호 파형 (502) 과 합성 신호 파형 (501) 의 비교는 기본 (베이스) 주파수 신호와 기본 (베이스) 주파수의 제 3 고조파 주파수 및 제 5 고조파 주파수를 갖는 대응하는 신호들의 조합이 근사화된 (approximate) 사각형파 형상을 갖는 합성 신호 파형 (501) 을 발생시킨다는 것을 도시한다. 도 5a의 예에서, 기본 (베이스) 주파수 신호, 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 3 고조파 주파수 신호, 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 5 고조파 주파수 신호 각각은 서로 동위상 (in phase) 으로 정렬되고 실질적으로 동일한 진폭들을 갖는다. 합성 신호 파형 (501) 의 미리 결정된 사이클의 네거티브 1/2은 지속 기간 D_{NH -135}를 갖는다. 합성 신호 파형 (501) 의 미리 결정된 사이클의 포지티브 1/2은 지속 기간 D_{PH -135}를 갖는다. 합성 신호 파형 (501) 에서, 사이클의 네거티브 1/2의 지속 기간 D_{NH -135}는 사이클의 포지티브 1/2의 지속 기간 D_{PH -135}와 동일하다. 따라서, 기본 (베이스) 주파수 신호의 위상-정렬된 제 3 고조파 주파수 신호 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 위상-정렬된 제 5 고조파 주파수 신호 모두와 기본 (베이스) 주파수 신호를 결합함으로써 형성된 파형 (501) 과 같은 합성 신호 파형은 동일한 지속 기간의 네거티브 1/2-사이클 및 포지티브 1/2-사이클에 의해 규정된 사이클을 갖는다.

특정한 고조파 주파수 신호들은 상이한 지속 기간의 네거티브 1/2-사이클 및 포지티브 1/2-사이클로 규정된 사이클을 갖는 합성 신호 파형을 생성하도록 기본 (베이스) 주파수 신호와 결합될 수 있다. 도 5b는 일부 실시 예들에 따른, 기본 (베이스) 주파수 신호와 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 2 고조파 주파수 신호 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 4 고조파 주파수 신호의 조합인 합성 신호 파형 (503) 을 도시한다. 도 5b는 또한 참조를 위해 이상적인 사각형파 신호 파형 (504) 을 도시한다. 이상적인 사각형파 신호 파형 (504) 과 합성 신호 파형 (502) 의 비교는 기본 (베이스) 주파수 신호와 기본 (베이스) 주파수의 제 2 고조파 주파수 및 제 4 고조파 주파수를 갖는 대응하는 신호들의 조합이 근사화된 사각형파 형상을 갖는 합성 신호 파형 (503) 을 발생시킨다는 것을 도시한다. 도 5b의 예에서, 기본 (베이스) 주파수 신호, 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 2 고조파 주파수 신호, 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 4 고조파 주파수 신호 각각은 서로 동위상 (in phase) 으로 정렬되고 실질적으로 동일한 진폭들을 갖는다. 합성 신호 파형 (503) 의 미리 결정된 사이클의 네거티브 1/2은 지속 기간 D_{NH -124}를 갖는다. 합성 신호 파형 (503) 의 미리 결정된 사이클의 포지티브 1/2은 지속 기간 D_{PH -124}를 갖는다. 합성 신호 파형 (503) 에서, 사이클의 네거티브 1/2의 지속 기간 D_{NH -124}는 사이클의 포지티브 1/2의 지속 기간 D_{PH -124}보다 더 크다. 따라서, 기본 (베이스) 주파수 신호의 위상-정렬된 제 2 고조파 주파수 신호 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 위상-정렬된 제 4 고조파 주파수 신호 모두와 기본 (베이스) 주파수 신호를 결합함으로써 형성된 파형 (503) 과 같은 합성 신호 파형은 네거티브 1/2-사이클이 포지티브 1/2-사이클보다 더 큰 지속 기간을 갖는 사이클을 갖는다.

도 5c는 일부 실시 예들에 따른, 기본 (베이스) 주파수 신호와 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 2 고조파 주파수 신호 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 3 고조파 주파수 신호의 조합인 합성 신호 파형 (505) 을 도시한다. 도 5c는 또한 참조를 위해 이상적인 사각형파 신호 파형 (506) 을 도시한다. 이상적인 사각형파 신호 파형 (506) 과 합성 신호 파형 (505) 의 비교는 기본 (베이스) 주파수 신호와 기본 (베이스) 주파수의 제 2 고조파 주파수 및 제 3 고조파 주파수를 갖는 대응하는 신호들의 조합이 근사화된 사각형파 형상을 갖는 합성 신호 파형 (505) 을 발생시킨다는 것을 도시한다. 도 5c의 예에서, 기본 (베이스) 주파수 신호, 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 2 고조파 주파수 신호, 및 기본 (베이스) 주파수 신호의 제 3 고조파 주파수 신호 각각은 서로 동위상으로 정렬되고 실질적으로 동일한 진폭들을 갖는다. 합성 신호 파형 (505) 의 미리 결정된 사이클의 네거티브 1/2은 지속 기간 D_{NH - 123}를 갖는다. 합성 신호 파형 (505) 의 미리 결정된 사이클의 포지티브 1/2은 지속 기간 D_{PH - 123}를 갖는다. 합성 신호 파형 (505) 에서, 사이클의 네거티브 1/2의 지속 기간 D_{NH - 123}는 사이클의 포지티브 1/2의 지속 기간 D_{PH -123}보다 더 크다. 따라서, 기본 (베이스) 주파수 신호의 위상-정렬된 제 2 고조파 주파수 신호 및 위상-정렬된 제 3 고조파 주파수 신호 모두와 기본 (베이스) 주파수 신호를 결합함으로써 형성된 파형 (505) 과 같은 합성 신호 파형 기본 (베이스) 주파수 신호의 네거티브 1/2-사이클이 포지티브 1/2-사이클보다 긴 지속 기간을 갖는 사이클을 갖는다. 또한, 합성 신호 파형 (505) 의 사이클의 네거티브 1/2의 지속 기간 D_{NH - 123}는 합성 신호 파형 (503) 의 사이클의 포지티브 1/2의 지속 기간 D_{PH -124}보다 더 크다. 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 상이한 고조파 주파수 신호들은 상이한 형상의 합성 파형들을 생성하도록 기본 (베이스) 주파수 신호, 특히 합성 파형들 내에서 포지티브 1/2-사이클의 지속 기간에 대해 네거티브 1/2-사이클의 지속 기간과 관련하여 결합될 수 있다.

도 6, 도 7 및 도 8은 일부 실시 예들에 따른, 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따라 동작할 때 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호에 대해 비-사인파 순환 파형들을 생성하기 위해 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 고차 고조파 주파수 신호들이 생성되고 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호와 결합될 수 있는 방법의 예들을 집합적으로 도시한다. 도 6은 일부 실시 예들에 따른, 고조파 주파수 신호 컴포넌트들과 함께 사인형 형상의 기준 저 주파수 RF 신호 (602) 를 도시한다. 도 6은 일부 실시 예들에 따른, 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에서 사용된 기준 저 주파수 RF 신호 (602) 의 전체 대역폭 버전을 도시하는 서브 플롯 (601) 을 포함한다. 서브 플롯 (603) 은 기준 저 주파수 RF 신호 (602) 의 전체 대역폭 버전의 기본 (베이스) 주파수 컴포넌트 신호 (602A) 를 도시한다. 서브 플롯 (605) 은 기준 저 주파수 RF 신호 (602) 의 전체 대역폭 버전의 제 2 고조파 주파수 및 제 3 고조파 주파수를 포함하는 컴포넌트 신호 (602B) 를 도시한다. 서브 플롯 (607) 은 기준 저 주파수 RF 신호 (602) 의 전체 대역폭 버전의 제 4 고조파 주파수, 제 5 고조파 주파수 및 제 6 고조파 주파수를 포함하는 컴포넌트 신호 (602C) 를 도시한다. 서브 플롯 (609) 은 기준 저 주파수 RF 신호 (602) 의 전체 대역폭 버전의 제 7 이상의 고조파 주파수들을 포함하는 컴포넌트 신호 (602D) 를 도시한다. 또한, 참조를 위해, 도 6은 시스 전위의 붕괴가 발생하는 시간에 대응하는 라인 (604) 을 도시하고, 이는 도 3에서 곡선 (303) 의 경사의 편차가 발생하는 시간적 영역 (310) 에 대응한다.

도 7은 일부 실시 예들에 따른, 위상-정렬된 제 3 고조파 주파수 신호 및 제 5 고조파 주파수 신호를 기본 (베이스) 주파수 신호와 결합함으로써 형성된 실질적으로 사각형 형상의 합성 저 주파수 RF 신호 (702) 를 도시한다. 도 7은 일부 실시 예들에 따른, 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에서 사용된 합성 저 주파수 RF 신호 (702) 의 전체 대역폭 버전을 도시하는 서브 플롯 (701) 을 포함한다. 합성 저 주파수 RF 신호 (702) 는 400 ㎑의 기본 (베이스) 주파수 신호를 1.2 ㎒의 제 3 고조파 주파수 신호 및 2 ㎒의 제 5 고조파 주파수 신호 모두와 결합함으로써 형성된다. 합성 저 주파수 RF 신호 (702) 의 총 전력은 400 ㎑의 기본 (베이스) 주파수 신호로부터 비롯된 80 ％, 1.2 ㎒의 제 3 고조파 주파수 신호로부터 비롯된 15 ％, 그리고 2 ㎒의 제 5 고조파 주파수 신호로부터 비롯된 5 ％로서 분배된다. 서브 플롯 (703) 은 합성 저 주파수 RF 신호 (702) 의 전체 대역폭 버전의 기본 (베이스) 주파수 컴포넌트 신호 (702A) 를 도시한다. 서브 플롯 (705) 은 합성 저 주파수 RF 신호 (702) 의 전체 대역폭 버전의 제 2 고조파 주파수 및 제 3 고조파 주파수를 포함하는 컴포넌트 신호 (702B) 를 도시한다. 서브 플롯 (707) 은 합성 저 주파수 RF 신호 (702) 의 전체 대역폭 버전의 제 4 고조파 주파수, 제 5 고조파 주파수 및 제 6 고조파 주파수를 포함하는 컴포넌트 신호 (702C) 를 도시한다. 서브 플롯 (709) 은 합성 저 주파수 RF 신호 (702) 의 전체 대역폭 버전의 제 7 이상의 고조파 주파수들을 포함하는 컴포넌트 신호 (702D) 를 도시한다. 또한, 참조를 위해, 도 7은 시스 전위의 붕괴가 발생하는 시간에 대응하는 라인 (704) 을 도시하고, 이는 도 3에서 곡선 (303) 의 경사의 편차가 발생하는 시간적 영역 (310) 에 대응한다.

도 8은 일부 실시 예들에 따른, 위상 시프팅된 제 3 고조파 주파수 신호 및 제 5 고조파 주파수 신호를 기본 (베이스) 주파수 신호와 결합함으로써 형성된 경사-사각형 형상의 합성 저 주파수 RF 신호 (802) 를 도시한다. 도 8은 일부 실시 예들에 따른, 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에서 사용된 합성 저 주파수 RF 신호 (802) 의 전체 대역폭 버전을 도시하는 서브 플롯 (801) 을 포함한다. 합성 저 주파수 RF 신호 (802) 는 제 3 고조파 주파수 신호 및 제 5 고조파 주파수 신호 각각이 기본 (베이스) 주파수 신호에 대해 30 °만큼 위상이 시프트된, 400 ㎑의 기본 (베이스) 주파수 신호를 1.2 ㎒의 제 3 고조파 주파수 신호 및 2 ㎒의 제 5 고조파 주파수 신호 모두와 결합함으로써 형성된다. 합성 저 주파수 RF 신호 (802) 의 총 전력은 400 ㎑의 기본 (베이스) 주파수 신호로부터 비롯된 80 ％, 1.2 ㎒의 제 3 고조파 주파수 신호로부터 비롯된 15 ％, 그리고 2 ㎒의 제 5 고조파 주파수 신호로부터 비롯된 5 ％로서 분배된다. 서브 플롯 (803) 은 합성 저 주파수 RF 신호 (802) 의 전체 대역폭 버전의 기본 (베이스) 주파수 컴포넌트 신호 (802A) 를 도시한다. 서브 플롯 (805) 은 합성 저 주파수 RF 신호 (802) 의 전체 대역폭 버전의 제 2 고조파 주파수 및 제 3 고조파 주파수를 포함하는 컴포넌트 신호 (802B) 를 도시한다. 서브 플롯 (807) 은 합성 저 주파수 RF 신호 (802) 의 전체 대역폭 버전의 제 4 고조파 주파수, 제 5 고조파 주파수 및 제 6 고조파 주파수를 포함하는 컴포넌트 신호 (802C) 를 도시한다. 서브 플롯 (809) 은 합성 저 주파수 RF 신호 (802) 의 전체 대역폭 버전의 제 7 이상의 고조파 주파수들을 포함하는 컴포넌트 신호 (802D) 를 도시한다. 또한, 참조를 위해, 도 8은 시스 전위의 붕괴가 발생하는 시간에 대응하는 라인 (804) 을 도시하고, 이는 도 3에서 곡선 (303) 의 경사의 편차가 발생하는 시간적 영역 (310) 에 대응한다.

도 6의 기준 사인형 저 주파수 RF 신호 (602), 도 7의 합성 사각형-형상 저 주파수 RF 신호 (702) 및 도 8의 합성 경사-사각형-형상 저 주파수 RF 신호 (802) 각각은 저 주파수 RF 신호 사이클의 시간적 영역, 예를 들어, 플라즈마 시스 전위가 붕괴되는 시간적 영역 (310) 내의 플라즈마 시스 전위에 대응하는 효과를 갖는다. 따라서, 도 6의 기준 사인형 저 주파수 RF 신호 (602), 도 7의 합성 사각형-형상 저 주파수 RF 신호 (702) 및 도 8의 합성 경사-사각형-형상 저 주파수 RF 신호 (802) 각각은 기판에 걸쳐 플라즈마 프로세스 결과들의 균일성에 대응하는 효과를 갖는다. 도 9는 일부 실시 예들에 따른, 도 6의 기준 사인형 저 주파수 RF 신호 (602), 도 7의 합성 사각형-형상 저 주파수 RF 신호 (702) 및 도 8의 합성 경사-사각형-형상 저 주파수 RF 신호 (802) 중 상이한 신호를 사용하는 에칭 프로세스 각각과 함께, 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따라 에칭 프로세스들을 수행함으로써 획득된 기판에 걸친 방사상 위치에 대한 평균 막 두께의 플롯을 도시한다. 도 9에 도시된 데이터는 상부에 블랭킷 실리콘 옥사이드 막이 증착된 실리콘 기판을 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따른 60 초 에칭 프로세스로 처리함으로써 획득되고, 여기서 고 주파수 RF 신호는 60 ㎒ 및 3.5 ㎾를 포함하고, 여기서 저 주파수 RF 신호는 도 6의 기준 사인형 저 주파수 RF 신호 (602), 도 7의 합성 사각형-형상 저 주파수 RF 신호 (702) 또는 도 8의 경사-사각형-형상 저 주파수 RF 신호 (802) 로서 12.5 ㎾로 인가된다. 도 9는 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에서 사용된 저 주파수 RF 신호의 파형 형상이 기판에 걸친 플라즈마 프로세스 결과들의 균일성, 예컨대 중심-중간 에칭 레이트 균일성에 영향을 준다는 것을 입증한다.

도 8의 예에 도시된 바와 같이, 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 고차 고조파 주파수 신호들이 생성되고 전체 대역폭 저 주파수 RF 신호에 대한 합성 순환 파형을 생성하도록 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호와 결합될 때, 고차 고조파 신호들의 위상은 상이한 파형 형상들을 획득하도록 조정될 수 있다. 도 10은 일부 실시 예들에 따른, 제 3 고조파 주파수 신호 및 제 5 고조파 주파수 신호를 기본 (베이스) 주파수 신호와 결합함으로써, 그리고 제 3 고조파 주파수 신호 및 제 5 고조파 주파수 신호의 위상을 기본 (베이스) 주파수 신호의 위상에 대해 다양한 양만큼 시프팅함으로써 획득되는 다양한 파형 형상들을 도시한다. 도 10은 식 1에 대응하는 사인형 기준 신호 (1001) 를 도시한다. 도 10은 또한 식 2에 대응하는 사각형-형상 파형 신호 (1003) 를 도시하고, 여기서 A_400㎑는 기본 (베이스) 주파수 컴포넌트의 상대적인 전력이고, B_1.2㎒는 제 3 고조파 주파수 컴포넌트의 상대적인 전력이고, C_2㎒는 제 5 고조파 주파수 컴포넌트의 상대적인 전력이다. 도 10은 또한 식 3에 대응하는 경사-사각형-형상 파형 신호 (1005A 내지 1005F) 를 도시하고, 여기서 A_400㎑는 기본 (베이스) 주파수 컴포넌트의 상대적인 전력이고, B_1.2㎒는 제 3 고조파 주파수 컴포넌트의 상대적인 전력이고, C_2㎒는 제 5 고조파 주파수 컴포넌트의 상대적 전력이고, 그리고 (Δφ) 는 기본 (베이스) 주파수 컴포넌트와 제 3 고조파 주파수 컴포넌트 및 제 5 고조파 주파수 컴포넌트 각각 사이의 위상 시프트이다. 구체적으로, 파형 신호 (1005A) 는 6 °의 위상 시프트 (Δφ) 에 대응한다. 파형 신호 (1005B) 는 9 °의 위상 시프트 (Δφ) 에 대응한다. 파형 신호 (1005C) 는 12 °의 위상 시프트 (Δφ) 에 대응한다. 파형 신호 (1005D) 는 15 °의 위상 시프트 (Δφ) 에 대응한다. 파형 신호 (1005E) 는 20 °의 위상 시프트 (Δφ) 에 대응한다. 파형 신호 (1005F) 는 30 °의 위상 시프트 (Δφ) 에 대응한다. 일부 실시 예들에서, 예로서 1005A 내지 1005F와 같은 경사-사각형-형상 파형들은 저 주파수 RF 신호 사이클 동안 충전을 보상하도록 활용될 수 있다.

식 1:

식 2:

식 3:

도 11은 일부 실시 예들에 따른, 도 1과 관련하여 기술된 바와 같이, 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 및 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 를 포함하고, 복수의 고조파 주파수 RF 신호 생성기들 (1101-1 내지 1101-N) 을 더 포함하는 RF 신호 공급 시스템 (1100) 을 도시한다. 일부 실시 예들에서, 고조파 주파수 RF 신호 생성기들의 수 (N) 는 2 (N = 2) 이다. 그러나, 다른 실시 예들에서, 고조파 주파수 신호 RF 생성기들의 수 (N) 는 2 초과이다 (N > 2). 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-1 내지 1101-N) 각각은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 특정한 고조파 주파수인 RF 신호를 생성하도록 설정된다. 고조파 주파수 RF 신호 생성기들 (1101-1 내지 1101-N) 에 의해 생성된 고조파 주파수 RF 신호들은 도 7 및 도 8에 대해 각각 상기 기술된 바와 같은 합성 저 주파수 RF 신호 파형들 (702 및 802) 과 같은, 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에서 사용하기 위한 합성 저 주파수 RF 신호 파형을 생성하기 위해, 임피던스 매칭 시스템 (1115) 에서 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 기본 저 주파수 RF 신호와 결합된다.

고조파 주파수 RF 신호 생성기들 (1101-1 내지 1101-N) 각각은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 와 유사한 방식으로 구성된다. 고조파 주파수 RF 신호 생성기들 (1101-1 내지 1101-N) 각각은 RF 신호들을 생성하기 위한 오실레이터 (1103-x) 를 포함하고, 여기서 x는 1 내지 N이다. 오실레이터 (1103-x) 는 RF 범위 내에서 특정한 주파수를 갖는 사인파 전기 신호와 같은 주기적인 오실레이팅 전기 신호를 생성하는 전자 회로이다. 오실레이터 (1103-x) 는 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 오실레이터 (103) 의 동작 주파수의 고조파 주파수에서 오실레이팅할 수 있다. 오실레이터 (1103-x) 의 출력부는 전력 증폭기 (1105-x) 의 입력부에 연결되고, 여기서 x는 1 내지 N이다. 전력 증폭기 (1105-x) 는 오실레이터 (1103-x) 에 의해 생성된 RF 신호들을 증폭하도록 동작하고, 그리고 증폭된 RF 신호들을 전력 증폭기 (1105-x) 의 출력부를 통해 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 의 출력부 (1110-x) 로 송신하고, 여기서 x는 1 내지 N이다.

고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 각각은 또한 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 의 모든 동작 양태들의 제어를 제공하도록 구성된 제어 시스템 (1109-x) 을 포함하고, 여기서 x는 1 내지 N이다. 일부 실시 예들에서, 제어 시스템 (1109-x) 은 프로세서, 데이터 저장 디바이스, 입력/출력 인터페이스, 및 프로세서, 데이터 저장 디바이스, 및 입력/출력 인터페이스가 서로 데이터를 통신하는 데이터 버스를 포함한다. 제어 시스템 (1109-x) 은 연결부 (1104-x) 로 나타낸 바와 같이 오실레이터 (1103-x) 의 제어를 제공하도록 연결되고, 여기서 x는 1 내지 N이다. 제어 시스템 (109) 은 또한 연결부 (1106-x) 로 나타낸 바와 같이, 전력 증폭기 (1105-x) 의 제어를 제공하도록 연결되고, 여기서 x는 1 내지 N이다. 제어 시스템 (1109-x) 은 또한 제어 시스템 (1109-x) 으로 하여금 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 외부의 시스템들로 데이터를 전송하고 그리고 시스템들로부터 데이터를 수신할 수 있게 하는 NIC (1111-x) 를 포함하고, 여기서 x는 1 내지 N이다. NIC (1111-x) 의 예들은 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, 등을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, NIC (1111-x) 는 하나 이상의 네트워크 통신 프로토콜들에 따라 동작하고 무엇보다도 Ethernet 및/또는 EtherCAT과 같은 연관 물리 계층들에 구성된다. 또한, 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 의 제어 모듈 (163) 은 연결부 (1143-x) 로 나타낸 바와 같이, NIC (152) 및 NIC (111-x) 를 통해 저 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 의 제어 시스템 (1109-x) 에 연결되고,고, 여기서 x는 1 내지 N이다.

제어 시스템 (1109-x) 은 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 의 본질적으로 임의의 양태를 제어하도록 연결되고 구성된다는 것이 이해되어야 한다. 그리고, 제어 시스템 (1109-x) 은 본질적으로 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 내의 임의의 위치에서 본질적으로 임의의 물리적 및/또는 전기적 상태, 조건, 및/또는 파라미터를 모니터링하도록 연결되고 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 제어 시스템 (1109-x) 은 또한 미리 규정된 알고리즘에 따라 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 의 동작을 지시하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 시스템 (1109-x) 은 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들을 실행함으로써 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 를 동작시키도록 구성된다. 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들은 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 의 동작 및 제어와 연관된 다른 파라미터들 중에서 타깃 RF 전력 설정 점 및 타깃 주파수 설정 점을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 각각의 제어 시스템 (1109-x) 은 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 각각이 마스터 시스템으로서 동작하는 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 대한 슬레이브 시스템으로서 동작하도록 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 제어 시스템 (109) 에 연결된다.

고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 는 또한 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 의 출력부 (1110-x) 에 연결된 전압/전류 (V/I) 센서 (1107-x) 를 포함하고, 여기서 x는 1 내지 N이다. V/I 센서 (1107-x) 는 연결부 (1108-x) 로 도시된 바와 같이 제어 시스템 (1109-x) 에 연결되고, 여기서 x는 1 내지 N이다. 이 구성에서, V/I 센서 (1107-x) 는 제어 시스템 (1109-x) 에 대한 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 의 출력부 (1110-x) 상에 존재하는 전압 및 전류의 실시간 측정 값을 제공한다. 일부 실시 예들에서, V/I 센서 (1107-x) 는 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 내에 배치된다.

고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 각각은 제어된 진폭 및 주파수의 고조파 주파수 RF 신호들을 생성하고 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-x) 의 출력부 (1110-x) 로부터 대응하는 전기 전도체 (1113-x) 를 통해/따라 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 대응하는 입력부 (1117-x) 로 송신하도록 구성되고, 여기서 x는 1 내지 N이다. 임피던스 매칭 시스템은 임피던스 매칭 시스템 (115) 의 출력부 (123) 로부터 RF 피드 구조체 (160) 를 통해/따라 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 내의 전극 또는 안테나로 이동하는, 합성 저 주파수 RF 신호 파형을 생성하기 위해 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 기본 저 주파수 RF 신호와 고조파 주파수 RF 신호 생성기들 (1101-x) 에 의해 생성된 고조파 주파수 RF 신호들을 결합한다.

도 12는 일부 실시 예들에 따른, 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 예시적인 구성을 도시한다. 기본 (베이스) 주파수 RF 신호가 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 로부터 송신되는 입력부 (117) 는 커패시터 (1201), 인덕터 (1203), 인덕터 (1205), 커패시터 (1207), 커패시터 (1211), 및 커패시터 (1213) 를 포함하는 임피던스 제어 회로 (1202) 에 연결된다. 입력부 (117) 는 커패시터 (1201) 의 제 1 단자에 연결된다. 인덕터 (1201) 의 제 2 단자는 인덕터 (1203) 의 제 1 단자에 연결된다. 인덕터 (1203) 의 제 2 단자는 인덕터 (1205) 의 제 1 단자에 연결된다. 인덕터 (1205) 의 제 2 단자는 사전-출력 노드 (1204) 에 연결된다. 또한, 커패시터 (1207) 의 제 1 단자는 커패시터 (1201) 의 제 2 단자 및 인덕터 (1203) 의 제 1 단자 모두에 연결된다. 커패시터 (1207) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (1209) 에 연결된다. 커패시터 (1211) 의 제 1 단자는 인덕터 (1203) 의 제 2 단자 및 인덕터 (1205) 의 제 1 단자 모두에 연결된다. 커패시터 (1211) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (1209) 에 연결된다. 커패시터 (1213) 의 제 1 단자는 인덕터 (1205) 의 제 2 단자 및 사전-출력 노드 (1204) 모두에 연결된다. 커패시터 (1213) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (1209) 에 연결된다.

고조파 주파수 RF 신호가 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-1) 로부터 송신되는 입력부 (1117-1) 는 커패시터 (1215-1), 인덕터 (1217-1), 인덕터 (1219-1), 커패시터 (1221-1), 커패시터 (1223-1), 및 커패시터 (1225-1) 를 포함하는 임피던스 제어 회로 (1206-1) 에 연결된다. 입력부 (1117-1) 는 커패시터 (1215-1) 의 제 1 단자에 연결된다. 커패시터 (1215-1) 의 제 2 단자는 인덕터 (1217-1) 의 제 1 단자에 연결된다. 인덕터 (1217-1) 의 제 2 단자는 인덕터 (1219-1) 의 제 1 단자에 연결된다. 인덕터 (1219-1) 의 제 2 단자는 사전-출력 노드 (1204) 에 연결된다. 또한, 커패시터 (1221-1) 의 제 1 단자는 커패시터 (1215-1) 의 제 2 단자 및 인덕터 (1217-1) 의 제 1 단자 모두에 연결된다. 커패시터 (1221-1) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (1209) 에 연결된다. 커패시터 (1223-1) 의 제 1 단자는 인덕터 (1217-1) 의 제 2 단자 및 인덕터 (1219-1) 의 제 1 단자 모두에 연결된다. 커패시터 (1223-1) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (1209) 에 연결된다. 커패시터 (1225-1) 의 제 1 단자는 인덕터 (1219-1) 의 제 2 단자 및 사전-출력 노드 (1204) 모두에 연결된다. 커패시터 (1225-1) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (1209) 에 연결된다.

일부 실시 예들에서, 미리 결정된 고조파 주파수 RF 신호가 대응하는 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-1 내지 1101-N) 로부터 송신되는 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 입력부 (1117-1 내지 1117-N) 각각은 임피던스 제어 회로 (1206-1) 와 같이 구성된 대응하는 임피던스 제어 회로 (1206-1 내지 1206-N) 에 연결된다. 이러한 방식으로, 고조파 주파수 RF 신호가 제 N 고조파 주파수 RF 신호 생성기 (1101-N) 로부터 송신되는 입력부 (1117-N) 는 커패시터 (1215-N), 인덕터 (1217-N), 인덕터 (1219-N), 커패시터 (1221-N), 커패시터 (1223-N), 및 커패시터 (1225-N) 를 포함하는 임피던스 제어 회로 (1206-N) 에 연결된다. 입력부 (1117-N) 는 커패시터 (1215-N) 의 제 1 단자에 연결된다. 커패시터 (1215-N) 의 제 2 단자는 인덕터 (1217-N) 의 제 1 단자에 연결된다. 인덕터 (1217-N) 의 제 2 단자는 인덕터 (1219-N) 의 제 1 단자에 연결된다. 인덕터 (1219-N) 의 제 2 단자는 사전-출력 노드 (1204) 에 연결된다. 또한, 커패시터 (1221-N) 의 제 1 단자는 커패시터 (1215-N) 의 제 2 단자 및 인덕터 (1217-N) 의 제 1 단자 모두에 연결된다. 커패시터 (1221-N) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (1209) 에 연결된다. 커패시터 (1223-N) 의 제 1 단자는 인덕터 (1217-N) 의 제 2 단자 및 인덕터 (1219-N) 의 제 1 단자 모두에 연결된다. 커패시터 (1223-N) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (1209) 에 연결된다. 커패시터 (1225-N) 의 제 1 단자는 인덕터 (1219-N) 의 제 2 단자 및 사전-출력 노드 (1204) 모두에 연결된다. 커패시터 (1225-N) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (1209) 에 연결된다.

고 주파수 RF 신호가 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 로부터 송신되는 입력부 (175) 는 커패시터 (1227), 인덕터 (1229), 인덕터 (1231), 및 커패시터 (1233) 를 포함하는 임피던스 제어 회로 (1208) 에 연결된다. 입력부 (175) 는 커패시터 (1227) 의 제 1 단자에 연결된다. 커패시터 (1227) 의 제 2 단자는 인덕터 (1229) 의 제 1 단자에 연결된다. 인덕터 (1229) 의 제 2 단자는 최종 출력 노드 (1210) 에 연결된다. 또한, 인덕터 (1231) 의 제 1 단자는 입력부 (175), 커패시터 (1227) 의 제 1 단자, 및 커패시터 (1233) 의 제 1 단자 각각에 연결된다. 인덕터 (1231) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (1209) 에 연결된다. 커패시터 (1233) 의 제 1 단자는 입력부 (175), 인덕터 (1231) 의 제 1 단자 및 커패시터 (1227) 의 제 1 단자 각각에 연결된다. 커패시터 (1233) 의 제 2 단자는 기준 접지 전위 (1209) 에 연결된다.

사전-출력 노드 (1204) 는 출력 인덕터 (1235) 의 제 1 단자에 연결된다. 출력 인덕터 (1235) 의 제 2 단자는 최종 출력 노드 (1210) 에 연결된다. 최종-출력 노드는 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 의 RF 피드 구조체 (160) 에 연결되는 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 출력부 (123) 에 연결된다. 일부 실시 예들에서, 합성 저 주파수 RF 신호 파형의 전압 및/또는 전류 측정들은 사전-출력 노드 (1204) 에서 취해진다. 이들 실시 예들에서, 출력 인덕터 (1235) 는 최종-출력 노드 (1210) 에서의 고 주파수 RF 신호들이 사전-출력 노드 (1204) 에서 취해진 전압 및/또는 전류 측정들을 간섭하는 것을 방지하도록 제공된다. 도 12에 도시된 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 구성은 예로서 제공된다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시 예들에서, 임피던스 매칭 시스템 (1115) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서 본 임피던스가 설계 기준 동작 임피던스에 실질적으로 가깝다는 것을 보장하도록, 그리고 고조파 주파수 RF 신호 생성기들 (1101-x) 의 출력부 (1110-x) 각각에서 본 임피던스들이 설계 기준 동작 임피던스에 실질적으로 가깝도록, 그리고 고 주파수 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 본 임피던스가를 동작시키는 설계 기준 임피던스에 실질적으로 가깝도록, 커패시터들 및 인덕터들의 상이한 조합들을 사용하여 상이한 방식들로 구성될 수 있다.

고조파 주파수 RF 신호 생성기들 (1101-1 내지 1101-N) 을 사용하여 플라즈마에 대한 고 주파수 RF 신호의 커플링을 유지하고 그리고/또는 개선하여 기판에 걸친 대응하는 플라즈마 프로세스 결과 불균일성을 감소시키도록 플라즈마 전위가 붕괴되는 플라즈마 시스의 부분에 유리하게 영향을 주도록 역할하는 특정한 합성 저 주파수 RF 신호 파형을 생성하도록 기본 (베이스) 주파수 RF 신호와 결합되는 고조파 주파수 RF 신호들의 주파수 및 위상을 조작하는 것이 가능하다. 고조파 주파수 RF 신호 생성기들 (1101-1 내지 1101-N) 각각은 각각의 고조파 주파수 RF 신호와 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호 사이의 위상 차 및 전압 차 모두의 제어를 인에이블하도록 독립적으로 제어될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 도 7 및 도 8의 예들은 합성 저 주파수 RF 신호 파형을 생성하기 위해 제 1 (기본) 고조파, 제 3 고조파 및 제 5 고조파의 조합을 입증하지만, 다양한 실시 예들에서 본질적으로 2 이상의 고조파들의 임의의 조합이 특정한 특성들을 갖는 합성 저 주파수 RF 신호 파형을 생성하도록 제 1 (기본) 고조파와 결합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시 예들에서, 합성 저 주파수 RF 신호 파형은 동일한 전력 레벨에서 사인형 저 주파수 RF 신호를 사용함으로써 달성 가능한 것보다 더 높은 플라즈마 시스 전위를 제공하도록 생성될 수 있다.

이전에 언급된 바와 같이, 다양한 실시 예들에서, 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 은 CCP 프로세싱 시스템 또는 ICP 프로세싱 시스템이다. 도 13a는 본 개시의 일부 실시 예들에 따른, CCP 프로세싱 시스템 (150A) 의 예시적인 수직 단면도를 도시한다. CCP 프로세싱 시스템 (150A) 은 플라즈마 프로세싱 영역 (1302) 이 존재하는 챔버 (1301) 를 포함한다. 플라즈마 프로세싱 영역 (1302) 내에서, 제어된 방식으로 기판 (1305) 에 대한 변화에 영향을 주도록 기판 (1305) 에 대한 노출시 플라즈마 (1323) (점선 타원 영역으로 나타냄) 가 생성된다. 다양한 제조 프로세스들에서, 기판 (1305) 에 대한 변화는 기판 (1305) 상의 재료 또는 표면 조건의 변화일 수 있다. 예를 들어, 다양한 제조 프로세스들에서, 기판 (1305) 에 대한 변화는 기판 (1305) 으로부터 재료의 에칭, 기판 (1305) 상의 재료의 증착, 또는 기판 (1305) 상에 존재하는 재료의 개질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 기판 (1305) 은 제조 절차를 겪는 반도체 웨이퍼이다. 그러나, 다양한 실시 예들에서, 기판 (1305) 은 본질적으로 플라즈마-기반 제조 프로세스를 겪는 임의의 타입의 기판일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 기판 (1305) 은 사파이어, GaN, GaAs 또는 SiC, 또는 다른 기판 재료들로 형성된 기판들을 지칭할 수 있고, 그리고 유리 패널들/기판들, 금속 포일들, 금속 시트들, 폴리머 재료들, 등을 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에서, 본 명세서에 언급된 바와 같은 기판 (1305) 은 형태, 형상, 및/또는 사이즈가 가변할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 본 명세서에 참조된 웨이퍼 (1305) 는 다른 반도체 웨이퍼 사이즈들 중에서, 200 ㎜ (밀리미터) 직경 반도체 웨이퍼, 300 ㎜ 직경 반도체 웨이퍼, 또는 450 ㎜ 직경 반도체 웨이퍼에 대응할 수도 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 본 명세서에 참조된 기판 (1305) 은 다른 형상들 중에서, 평판 디스플레이를 위한 직사각형 기판 등과 같은, 비원형 기판에 대응할 수도 있다.

CCP 프로세싱 챔버 (1301) 내의 플라즈마 프로세싱 영역 (1302) 은 라인 1306으로 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 프로세스 가스(들)가 제어된 방식으로 플라즈마 프로세싱 영역 (1302) 에 공급될 수 있도록 프로세스 가스 공급 시스템 (1304) 에 연결된다. 프로세스 가스 공급 시스템 (1304) 은 제어된 플로우 레이트 및 제어된 플로우 시간으로 플라즈마 프로세싱 영역 (1302) 에 하나 이상의 프로세스 가스(들)의 제공을 인에이블하도록 하나 이상의 프로세스 가스 소스들 및 밸브들 및 질량 유량 제어기들의 배열 (arrangement) 을 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 다양한 실시 예들에서, 하나 이상의 프로세스 가스(들)는 기판 (1305) 에 대해 시간적으로 제어된 방식 및 공간적으로 제어된 방식 모두로 플라즈마 프로세싱 영역 (1302) 에 전달된다. 다양한 실시 예들에서, CCP 프로세싱 시스템 (150A) 은 기판 (1305) 상의 재료 또는 표면 조건의 변화를 유발하기 위해, 프로세스 가스 공급 시스템 (1304) 이 하나 이상의 프로세스 가스들을 플라즈마 프로세싱 영역 (1302) 내로 전달하게 하고, 기판 (1305) 에 노출하여 하나 이상의 프로세스 가스들을 플라즈마 (1323) 로 변환하도록 하나 이상의 프로세스 가스들에 RF 전력을 인가함으로써 동작한다.

CCP 프로세싱 챔버 (1301) 는 프로세싱 동작들 동안 상단에 기판 (1305) 이 포지셔닝되고 그리고 지지되는 기판 지지 구조체 (1303) 를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 전극 (1307) 은 플라즈마 (1323) 를 생성하고 그리고/또는 이온 에너지를 제어하기 위해 전극 (1307) 으로부터 플라즈마 프로세싱 영역 (1302) 을 통한 RF 전력의 송신을 제공하도록 기판 지지 구조체 (1303) 내에 배치된다 (dispose). 전극 (1307) 은 임피던스 매칭 시스템 (1115) 을 통해 RF 신호 공급 시스템 (1100) 에 연결되는 RF 피드 구조체 (160) 를 통해 RF 전력을 수용하도록 연결된다. RF 피드 구조체 (160) 는 전기적으로 전도성 부재이다. 일부 실시 예들에서, RF 피드 구조체 (160) 는 전기 전도성 로드 (rod) 를 포함한다. 임피던스 매칭 시스템 (1115) 은 RF 신호 생성기들 (101, 102, 및 1101-1 내지 1101-N) 에 의해 생성되고 송신된 RF 전력이 플라즈마 프로세싱 영역 (1302) 으로 가능한 한 효율적으로, 예를 들어, 가능한 최소 반사로 송신되도록, RF 신호 공급 시스템 (1100) 내에서 RF 신호 생성기들 (101, 102, 및 1101-1 내지 1101-N) 의 출력부들에서 본 임피던스들이 RF 신호 생성기들을 동작시키도록 설계되는 (일반적으로 50 Ω) 설계 기준 임피던스들에 충분히 가깝다는 것을 보장하도록 구성된 커패시터들 및 인덕터들의 배열을 포함한다.

또한, 일부 실시 예들에서, CCP 프로세싱 챔버 (1301) 는 상부 전극 (1315) 을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 상부 전극 (1315) 은 전기 접지 전극을 제공할 수 있거나 RF 전력을 플라즈마 프로세싱 영역 (1302) 내로 송신하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 상부 전극 (1315) 은 상부 전극 (1315) 이 전극 (1307) 으로부터 플라즈마 프로세싱 영역 (1302) 내로 송신된 RF 신호들에 대한 리턴 경로를 제공하도록, 기준 접지 전위 (1308) 에 연결된다. 대안적으로, 일부 실시 예들에서, 상부 전극 (1315) 은 일례의 임피던스 매칭 시스템 (1115) 을 통해 일례의 RF 신호 공급 시스템 (1100) 에 연결된 RF 피드 구조체 (1317) 를 통해 RF 전력을 수신하도록 연결된다.

일부 실시 예들에서, 히터 어셈블리 (1325) 는 기판 (1305) 의 온도 제어를 제공하도록 기판 지지 구조체 (1303) 내에 배치된다. 히터 어셈블리 (1325) 는 전기적 접속부 (electrical connection) (1327) 를 통해 전력을 수용하도록 전기적으로 접속되고 (electrically connect), 전력은 전력 공급부 (1331) 로부터 전기적 접속부 (1337) 를 통해 RF 필터 (1329) 로, 그리고 RF 필터 (1329) 를 통해 전기적 접속부 (1327) 로 공급된다. 일부 실시 예들에서, 전력 공급부 (1331) 는 교류 (alternating current) 전력 공급부이다. 일부 실시 예들에서, 전력 공급부 (1331) 는 DC 전력 공급부이다. 일부 실시 예들에서, 히터 어셈블리 (1325) 는 복수의 전기 저항 가열 엘리먼트들을 포함한다. RF 필터 (1329) 는 전력 공급부 (1331) 와 전기적 접속부 (1327) 사이에서 전류의 송신을 허용하는 동안, RF 전력이 전력 공급부 (1331) 로 진입하는 (enter) 것을 방지하도록 구성된다.

또한, 일부 실시 예들에서, 바이어스 전압 제어 시스템 (1365) 은 CCP 프로세싱 챔버 (1301) 내에서 기판 지지 구조체 (1303) 에 연결된다. 일부 실시 예들에서, 바이어스 전압 제어 시스템 (1365) 은 기판 (1305) 의 위치에 존재하는 바이어스 전압을 제어하도록 기판 지지 구조체 (1303) 내에 배치된 하나 이상의 바이어스 전압 전극들에 연결된다. 바이어스 전압은 기판 (1305) 을 향하여 플라즈마 (1323) 의 대전된 구성 성분들 (constituents) 을 유인하여 플라즈마 (1323) 의 대전된 구성 성분들의 방향성 및 에너지를 제어하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 바이어스 전압 제어 시스템 (1365) 은 기판 (1305) 상에서 이방성 에칭을 수행하도록 기판 (1305) 을 향하여 플라즈마 (1323) 의 이온들을 가속화하도록 동작될 수 있다.

도 13b는 본 개시의 일부 실시 예들에 따른, ICP 프로세싱 시스템 (150B) 의 예시적인 수직 단면도를 도시한다. ICP 프로세싱 시스템 (150B) 은 또한 변압기 커플링 플라즈마 (transformer coupled plasma; TCP) 프로세싱 챔버로 지칭될 수 있다. 본 명세서의 논의의 용이함을 위해, ICP 프로세싱 시스템은 ICP 프로세싱 시스템 및 TCP 프로세싱 시스템 모두를 지칭하기 위해 사용될 것이다. ICP 프로세싱 시스템 (150B) 은 플라즈마 프로세싱 영역 (1352) 이 존재하는 챔버 (1351) 를 포함한다. 플라즈마 프로세싱 영역 (1352) 내에서, 제어된 방식으로 기판 (1305) 에 대한 변화에 영향을 주도록 기판 (1305) 에 대한 노출 시 플라즈마 (1323) (점선 타원 영역으로 나타냄) 가 생성된다. 다양한 제조 프로세스들에서, 기판 (1305) 에 대한 변화는 기판 (1305) 상의 재료 또는 표면 조건의 변화일 수 있다. 예를 들어, 다양한 제조 프로세스들에서, 기판 (1305) 에 대한 변화는 기판 (1305) 으로부터 재료의 에칭, 기판 (1305) 상의 재료의 증착, 또는 기판 (1305) 상에 존재하는 재료의 개질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. ICP 프로세싱 챔버 (1351) 는 RF 전력이 플라즈마 프로세싱 영역 (1352) 내에 플라즈마 (1323) 를 생성하도록 ICP 프로세싱 챔버 (1351) 외부에 배치된 코일 (1355) 로부터 ICP 프로세싱 챔버 (1351) 내의 프로세스 가스로 송신되는 임의의 타입의 ICP 프로세싱 챔버일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 상부 윈도우 구조체 (1353) 는 코일 (1355) 로부터 상부 윈도우 구조체 (1353) 를 통해 그리고 ICP 프로세싱 챔버 (1351) 의 플라즈마 프로세싱 영역 (1352) 내로 RF 전력의 송신을 허용하도록 제공된다.

ICP 프로세싱 챔버 (1351) 내의 플라즈마 프로세싱 영역 (1352) 은 라인 (1306) 에 의해 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 프로세스 가스(들)가 제어된 방식으로 플라즈마 프로세싱 영역 (1352) 에 공급될 수 있도록, 프로세스 가스 공급 시스템 (1304) 에 연결된다. ICP 프로세싱 시스템 (150B) 은 기판 (1305) 상의 재료 또는 표면 상태의 변화를 유발하기 위해, 플라즈마 프로세스 영역 (1352) 내로 하나 이상의 프로세스 가스들을 플로우하도록 프로세스 가스 공급 시스템 (1304) 을 가짐으로써, 그리고 기판 (1305) 에 노출하여 하나 이상의 프로세스 가스들을 플라즈마 (1323) 로 변환하도록 코일 (1355) 로부터 하나 이상의 프로세스 가스들로 RF 전력을 인가함으로써 동작한다.

코일 (1355) 은 상부 윈도우 구조체 (1353) 위에 배치된다. 도 13b의 예에서, 코일 (1355) 은 방사상 코일 어셈블리로서 형성되고, 코일 (1355) 의 음영 부분들은 도면의 페이지로 들어가고 (turn into) 그리고 코일 (1355) 의 음영되지 않은 부분들은 도면의 페이지로부터 나온다 (turn out of). 도 13c는 일부 실시 예들에 따른, 코일 (1355) 의 평면도를 도시한다. 그러나, 다른 실시 예들에서, 코일 (1355) 은 상부 윈도우 구조체 (1353) 를 통해 그리고 플라즈마 프로세싱 영역 (1352) 내로 RF 전력을 송신하기 적합한 본질적으로 임의의 구성을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 실시 예들에서, 코일 (1355) 은 상부 윈도우 구조체 (1353) 를 통해 플라즈마 프로세싱 영역 (1352) 내로 RF 전력의 목표된 송신을 제공하기에 적절한 임의의 수의 턴들 (turns) 및 임의의 단면 사이즈 및 형상 (원형, 타원형, 직사각형, 사다리꼴, 등) 을 가질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 코일 (1355) 은 RF 전력 공급 구조체 (1361) 를 통해 임피던스 매칭 시스템 (1115) 에 의해 일례의 RF 신호 공급 시스템 (1100) 에 연결된다. 또한, 일부 실시 예들에서, ICP 프로세싱 챔버 (1351) 는 도 13a와 관련하여 이전에 기술된 바와 같이, 전극 (1307), RF 피드 구조체 (160), 임피던스 매칭 시스템 (1115), 및 RF 신호 공급 시스템 (110) 을 포함할 수 있다.

또한, 일부 실시 예들에서, ICP 프로세싱 챔버 (1351) 는 기판 (1305) 의 온도 제어를 제공하도록 기판 지지 구조체 (1303) 내에 배치된 히터 어셈블리 (1325) 를 포함할 수 있다. 도 1a의 CCP 프로세싱 챔버 (1301) 에 대해 기술된 바와 같이, ICP 프로세싱 챔버 (1351) 의 히터 어셈블리 (1325) 는 전기적 접속부 (1327) 를 통해 전력을 수용하도록 전기적으로 접속되고, 전력은 전력 공급부 (1331) 로부터 전기적 접속부 (1337) 를 통해 RF 필터 (1329) 로, 그리고 RF 필터 (1329) 를 통해 전기적 접속부 (1327) 로 공급된다. 또한, 일부 실시 예들에서, 바이어스 전압 제어 시스템 (1365) 은 ICP 프로세싱 챔버 (1351) 내에서 기판 지지 구조체 (1303) 에 연결된다.

제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 시스템 (150A) 및 ICP 프로세싱 시스템 (150B) 에 의해 수행된 플라즈마 프로세스 동작들의 제어를 제공하도록 구성되고 연결된다. 일부 실시 예들에서, 제어 모듈 (163) 은 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로서 구현된다. 제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 시스템 (150A) 및/또는 ICP 프로세싱 시스템 (150B) 과 연관된 본질적으로 임의의 시스템 또는 컴포넌트의 제어를 제공하도록 구성되고 연결될 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈 (163) 은 프로세스 가스 공급 시스템 (1304), RF 신호 공급 시스템 (1100), 임피던스 매칭 시스템 (1115), 히터 어셈블리 (1325) 를 위한 전력 공급부 (1331), 바이어스 전압 제어 시스템 (1365), 및/또는 임의의 다른 시스템 또는 컴포넌트를 제어하도록 구성되고 연결될 수 있다.

또한, 제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 시스템 (150A) 및 ICP 프로세싱 시스템 (150B) 과 연관된 다양한 컴포넌트들, 센서들, 및 모니터링 디바이스들로부터 신호들을 수신하도록 연결되고 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈 (163) 은 전기적 측정 신호들, 예를 들어, 전압 및/또는 전류, 및 기판 지지 구조체 (1303), RF 피드 구조체 (160), RF 피드 구조체 (1317), RF 전력 피드 구조체 (1361), 전기적 접속부 (1327) 로부터의, 그리고 CCP 프로세싱 시스템 (150A) 및 ICP 프로세싱 시스템 (150B) 내의 임의의 다른 구조체 또는 컴포넌트 중 하나 이상으로부터의 RF 측정 신호들을 수신하도록 연결되고 구성될 수 있다. 그리고, 제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 챔버 (1301) 및 ICP 프로세싱 챔버 (1351) 각각의 플라즈마 프로세싱 영역들 (1302 및 1352) 내로부터 온도 및 압력 측정 신호들을 수신하도록 연결되고 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 챔버 (1301) 및 ICP 프로세싱 챔버 (1351) 내에서 광학적으로 측정된 신호를 수신하고, 프로세싱하고, 응답하도록 구성되고 연결될 수 있다.

제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 시스템 (150A) 및 ICP 프로세싱 시스템 (150B) 의 동작과 연관된, 본질적으로 임의의 액티브 디바이스, 즉, 제어 가능한 디바이스를 제어하도록 연결되고 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그리고, 제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 시스템 (150A) 및 ICP 프로세싱 시스템 (150B) 내의 본질적으로 임의의 위치에서 본질적으로 임의의 물리적 및/또는 전기적 상태, 조건, 및/또는 파라미터를 모니터링하도록 연결되고 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 제어 모듈 (163) 은 또한 기판 (1305) 상에서 미리 규정된 플라즈마 프로세싱 동작을 수행하기 위해 동기적이고 스케줄링된 방식으로 다양한 컴포넌트들의 동작을 지시하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈 (163) 은 프로세스 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들을 실행함으로써 CCP 프로세싱 시스템 (150A) 및 ICP 프로세싱 시스템 (150B) 을 동작시키도록 구성될 수 있다. 프로세스 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들은, 기판 (1305) 상에서 목표된 프로세스 결과를 획득하기 위해 필요한 것과 같이, 전력 레벨들, 타이밍 파라미터들, 프로세스 가스들, 기판 (1305) 의 기계적 운동 등과 같은 파라미터들에 대한 시간-종속적인 방향들을 갖는 프로세스 레시피들을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 제어 모듈 (163) 은 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 따라 CCP 프로세싱 시스템 (150A) 및/또는 ICP 프로세싱 시스템 (150B) 의 동작을 지시하도록 프로그래밍된다.

도 13d는 일부 예시적인 실시 예들에 따른, 제어 모듈 (163) 의 도면을 도시한다. 제어 모듈 (163) 는 프로세서 (1381), 저장 하드웨어 유닛 (hardware unit; HU) (1383) (예를 들어, 메모리), 입력 HU (1371), 출력 HU (1375), 입력/출력 (I/O) 인터페이스 (1373), I/O 인터페이스 (1377), NIC (Network Interface Controller) (152), 및 데이터 통신 버스 (1385) 를 포함한다. 프로세서 (1381), 저장 HU (1383), 입력 HU (1371), 출력 HU (1375), I/O 인터페이스 (1373), I/O 인터페이스 (1377), 및 NIC (152) 는 데이터 통신 버스 (1385) 에 의해 서로 데이터 통신한다. 입력 HU (1371) 의 예들은 마우스, 키보드, 스타일러스 (stylus), 데이터 획득 시스템, 데이터 획득 카드, 등을 포함한다. 출력 HU (1375) 의 예들은 디스플레이, 스피커, 디바이스 제어기, 등을 포함한다. NIC (152) 의 예들은 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, 등을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, NIC (152) 는 하나 이상의 통신 프로토콜들에 따라 동작하고 무엇보다도 Ethernet 및/또는 EtherCAT과 같은 연관 물리 계층들에 구성된다. I/O 인터페이스들 (1373 및 1377) 각각은 I/O 인터페이스에 커플링된 상이한 하드웨어 유닛들 사이의 호환성을 제공하도록 규정된다. 예를 들어, I/O 인터페이스 (1373) 는 입력 HU (1371) 로부터 수신된 신호를 데이터 통신 버스 (1385) 와 호환 가능한 형태, 진폭, 및/또는 속도로 변환하도록 규정될 수 있다. 또한, I/O 인터페이스 (1377) 는 데이터 통신 버스 (1385) 로부터 수신된 신호를 출력 HU (1375) 와 호환 가능한 형태, 진폭, 및/또는 속도로 변환하도록 규정될 수 있다. 본 명세서에 기술된 다양한 동작들이 제어 모듈 (163) 의 프로세서 (1381) 에 의해 수행되지만, 일부 실시 예들에서 다양한 동작들이 제어 모듈 (163) 의 복수의 프로세서들에 의해 그리고/또는 제어 모듈 (163) 과 연결된 복수의 컴퓨팅 시스템들의 복수의 프로세서들에 의해 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 을 위한 RF 신호 공급 시스템 (1100) 이 본 명세서에 개시된다. RF 신호 공급 시스템 (1100) 은 제 1 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호를 생성하도록 셋팅된 제 1 RF 신호 생성기 (101) 를 포함한다. RF 신호 공급 시스템 (1100) 은 또한 제 2 RF 신호 생성기 (1101-1) 의 출력부 (1110-1) 에서 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호를 생성하도록 셋팅된 제 2 RF 신호 생성기 (1101-1) 를 포함한다. 제 2 주파수 (LF₂) 는 제 1 주파수 (LF₁) 의 특정한 고조파 (specified harmonic), 즉, LF₂

(LF₁*n) 이고, 여기서 n은 1보다 큰 정수이다. RF 신호 공급 시스템 (1100) 은 또한 제 3 RF 신호 생성기 (1101-2) 의 출력부 (1110-2) 에서 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호를 생성하도록 셋팅된 제 3 RF 신호 생성기 (1101-2) 를 포함한다. 제 3 주파수 (LF₃) 는 제 1 주파수 (LF₁) 의 특정한 고조파, 즉, LF₃

(LF₁*n) 이고, 여기서 n은 1보다 큰 정수이다. 그리고, 제 3 주파수 (LF₃) 및 제 2 주파수 (LF₂) 는 제 1 주파수 (LF₁) 의 상이한 특정한 고조파들이다. RF 신호 공급 시스템 (1100) 은 또한 제 4 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 제 4 주파수 (HF) 를 갖는 제 4 RF 신호를 생성하도록 설정된 제 4 RF 신호 생성기 (102) 를 포함한다. 제 4 주파수 (HF) 는 제 1 주파수 (LF₁) 보다 적어도 100 배 더 크다.

RF 신호 공급 시스템 (1100) 은 또한 제 1 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에 연결된 제 1 입력부 (117), 및 제 2 RF 신호 생성기 (1101-1) 의 출력부 (1110-1) 에 연결된 제 2 입력부 (1117-1), 제 3 RF 신호 생성기 (1101-2) 의 출력부 (1110-2) 에 연결된 제 3 입력부 (1117-2) 및 제 4 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에 연결된 제 4 입력부 (175) 를 갖는 임피던스 매칭 시스템 (1115) 을 포함한다. 임피던스 매칭 시스템 (1115) 은 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 의 RF 공급 입력부 (160) 에 연결된 출력부 (123) 를 갖는다. 임피던스 매칭 시스템 (1115) 은 제 1 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서, 그리고 제 2 RF 신호 생성기 (1101-1) 의 출력부 (1110-1) 에서, 그리고 제 3 RF 신호 생성기 (1101-2) 의 출력부 (1110-2) 에서, 그리고 제 4 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 임피던스들을 제어하도록 구성된다.

RF 신호 공급 시스템 (1100) 은 또한 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호와 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호 사이의 제 1 위상차 (Δφ₁) 를 제어하도록 프로그래밍된 제어 모듈 (163) 을 포함한다. 제어 모듈 (163) 은 또한 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호와 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호 사이의 제 2 위상차 (Δφ₂) 를 제어하도록 프로그래밍된다. 제어 모듈 (163) 은 또한 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호와 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호 사이의 제 1 전압 차 (ΔV₁) 를 제어하도록 프로그래밍된다. 제어 모듈 (163) 은 또한 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호와 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호 사이의 제 2 전압 차 (ΔV₂) 를 제어하도록 프로그래밍된다. 제 1 위상차 (Δφ₁), 및 제 2 위상차 (Δφ₂), 및 제 1 전압 차 (ΔV₁), 및 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 내에서 시간의 함수로서 플라즈마 시스 전압/전위를 집합적으로 제어하고 그리고 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 내에서 기판 (1305) 에 걸친 프로세스 결과 균일성을 대응하여 제어하도록 설정된다.

일부 실시 예들에서, 제 1 주파수 (LF₁) 는 약 330 ㎑로부터 약 440 ㎑로 연장하는 범위 내이고, 제 4 주파수 (HF) 는 약 57 ㎒로부터 약 63 ㎒로 연장하는 범위 내이다. 일부 실시 예들에서, 제 1 주파수 (LF₁) 는 약 400 ㎑이고, 제 2 주파수 (LF₂) 는 약 1.2 ㎒이고, 제 3 주파수 (LF₃) 는 약 2.0 ㎒이고, 제 4 주파수 (HF) 는 약 60 ㎒이다. 일부 실시 예들에서, 제 1 위상차 (Δφ₁) 는 약 30 °이고, 제 2 위상차 (Δφ₂) 는 약 30 °이다. 일부 실시 예들에서, 제 1 전압 차 (ΔV₁) 는 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호의 전력이 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호의 전력의 약 17 ％로부터 약 20 ％로 연장하는 범위 내에 있도록 설정되고, 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호의 전력이 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호의 전력의 약 5 ％로부터 약 8 ％로 연장하는 범위 내에 있도록 설정된다. 일부 실시 예들에서, 제 2 주파수 (LF₂) 및 제 3 주파수 (LF₃) 각각은 제 1 주파수 (LF₁) 의 1보다 더 큰 각각의 정수 배이다.

일부 실시 예들에서, 제 2 RF 신호 생성기 (1101-1) 는 제 2 주파수 (LF₂) 가 제 1 주파수 (LF₁) 의 정수 배로서 실시간으로 추적하도록, 그리고 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호와 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호 사이의 제 1 위상차 (Δφ₁) 가 실시간으로 유지되도록 제 1 RF 신호 생성기 (101) 의 슬레이브로서 연결된다. 또한, 이들 실시 예들에서, 제 3 RF 신호 생성기 (1101-2) 는 제 3 주파수 (LF₃) 가 제 1 주파수 (LF₁) 의 정수 배로서 실시간으로 추적하고, 그리고 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호와 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호 사이의 제 2 위상차 (Δφ₂) 가 실시간으로 유지되도록 제 1 RF 신호 생성기 (101) 의 슬레이브로서 연결된다.

일부 실시 예들에서, 제 1 위상차 (Δφ₁), 및 제 1 전압 차 (ΔV₁), 및 제 2 위상차 (Δφ₂), 및 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 내 기판 (1305) 에 걸친 에칭 레이트 균일성을 제어하도록 집합적으로 설정된다. 일부 실시 예들에서, 제 1 위상차 (Δφ₁), 및 제 1 전압 차 (ΔV₁), 및 제 2 위상차 (Δφ₂), 및 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호의 사이클의 더 큰 백분율에 걸쳐 플라즈마 시스 전압/전위를 상승시키도록 집합적으로 설정된다. 일부 실시 예들에서,제 1 위상차 (Δφ₁), 및 제 1 전압 차 (ΔV₁), 및 제 2 위상차 (Δφ₂), 및 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호, 및 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호 및 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호의 조합으로서 실질적으로 사각형 순환 파형을 생성하도록 집합적으로 설정된다. 일부 실시 예들에서, 제 1 위상차 (Δφ₁), 및 제 1 전압 차 (ΔV₁), 및 제 2 위상차 (Δφ₂), 및 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호만으로부터 달성가능한 것보다 더 큰 최대 플라즈마 시스 전압/전위를 제공하도록 집합적으로 설정된다. 일부 실시 예들에서, 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호, 및 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호, 및 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호는 결합하여 순환 파형을 형성하고, 여기서 순환 파형의 사이클 각각은 네거티브 1/2 및 포지티브 1/2을 갖고, 그리고 제 1 위상차 (Δφ₁), 및 제 1 전압 차 (ΔV₁), 및 제 2 위상차 (Δφ₂), 및 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 순환 파형의 사이클 각각의 네거티브 1/2이 순환 파형의 사이클 각각의 포지티브 1/2보다 더 길도록 집합적으로 설정된다.

일부 실시 예들에서, 임피던스 매칭 시스템 (1115) 은 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 제 1 입력부 (117) 와 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 출력부 (123) 사이에 연결된 제 1 임피던스 제어 회로 (1202) 를 포함한다. 그리고, 임피던스 매칭 시스템 (1115) 은 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 제 2 입력부 (1117-1) 와 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 출력부 (123) 사이에 연결된 제 2 임피던스 제어 회로 (1206-1) 를 포함한다. 그리고, 임피던스 매칭 시스템 (1115) 은 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 제 3 입력부 (1117-2) 와 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 출력부 (123) 사이에 연결된 제 3 임피던스 제어 회로 (1206-2) 를 포함한다. 그리고, 임피던스 매칭 시스템 (1115) 은 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 제 4 입력부 (175) 와 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 출력부 (123) 사이에 연결된 제 4 임피던스 제어 회로 (1208) 를 포함한다.

도 14는 일부 실시 예들에 따른, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 생성기 시스템을 동작시키기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다. 도 14의 동작들은 기술 목적들을 위해 도 14의 플로우 차트에서 순차적으로 행해진 것처럼 보이지만, 실질적으로 동시적인 방식으로 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 방법은 제 1 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호를 생성하도록 제 1 RF 신호 생성기 (101) 를 동작시키기 위한 동작 (1401) 을 포함한다. 방법은 또한 제 2 RF 신호 생성기 (1101-2) 의 출력부 (1110-1) 에서 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호를 생성하도록 제 2 RF 신호 생성기 (1101-1) 를 동작시키기 위한 동작 (1403) 을 포함한다. 제 2 주파수 (LF₂) 는 제 1 주파수 (LF₁) 의 특정한 고조파, 즉, LF₂

(LF₁*n) 이고, 여기서 n은 1보다 큰 정수이다. 방법은 또한 제 3 RF 신호 생성기 (1101-2) 의 출력부 (1110-2) 에서 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호를 생성하도록 제 3 RF 신호 생성기 (1101-2) 를 동작시키기 위한 동작 (1405) 을 포함한다. 제 3 주파수 (LF₃) 는 제 1 주파수 (LF₁) 의 특정한 고조파, 즉, LF₃

(LF₁*n) 이고, 여기서 n은 1보다 큰 정수이다. 제 3 주파수 (LF₃) 및 제 2 주파수 (LF₂) 는 제 1 주파수 (LF₁) 의 상이한 특정한 고조파들이다. 방법은 또한 제 4 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 제 4 주파수 (HF) 를 갖는 제 4 RF 신호를 생성하도록 제 4 RF 신호 생성기 (102) 를 동작시키기 위한 동작 (1407) 을 포함한다. 제 4 주파수 (HF) 는 제 1 주파수 (LF₁) 보다 적어도 100 배 더 크다.

방법은 또한 제 1 RF 신호 생성기 (101) 의 출력부 (110) 에서, 그리고 제 2 RF 신호 생성기 (1101-1) 의 출력부 (1110-1) 에서, 그리고 제 3 RF 신호 생성기 (1101-2) 의 출력부 (1110-2) 에서, 그리고 제 4 RF 신호 생성기 (102) 의 출력부 (171) 에서 임피던스들을 제어하도록 임피던스 매칭 시스템 (1115) 을 동작시키기 위한 동작 (1409) 을 포함한다. 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호, 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호, 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호, 및 제 4 주파수 (HF) 를 갖는 제 4 RF 신호가 임피던스 매칭 시스템 (1115) 을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 의 무선 주파수 공급 입력부 (160) 로 송신되어, 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 내에서 플라즈마 (1323) 의 생성을 유발한다. 임피던스 매칭 시스템 (1115) 은 임피던스 매칭 시스템 (1115) 의 출력부 상에 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호, 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호, 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호, 및 제 4 주파수 (HF) 를 갖는 제 4 RF 신호를 결합하도록 동작된다.

방법은 또한 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호와 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호 사이의 제 1 위상차 (Δφ₁) 를 제어하도록 제어 모듈 (163) 을 동작시키기 위한 동작 (1411) 을 포함한다. 동작 (1411) 은 또한 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호와 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호 사이의 제 2 위상차 (Δφ₂) 를 제어하도록 제어 모듈 (163) 을 동작시키는 것을 포함한다. 동작 (1411) 은 또한 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호와 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호 사이의 제 1 전압차 (ΔV₁) 를 제어하도록 제어 모듈 (163) 을 동작시키기 위한 동작 (1411) 을 포함한다. 동작 (1411) 은 또한 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호와 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호 사이의 제 2 전압차 (ΔV₂) 를 제어하도록 제어 모듈 (163) 을 동작시키는 것을 포함한다. 제 1 위상차 (Δφ₁), 제 2 위상차 (Δφ₂), 제 1 전압 차 (ΔV₁), 및 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 내에서 시간의 함수로서 플라즈마 시스 전압/전위를 집합적으로 제어한다. 일부 실시 예들에서, 플라즈마 시스 전압/전위는 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 내에서 기판 (1305) 에 걸친 프로세스 결과 균일성을 제어하도록 사용된다.

방법의 일부 실시 예들에서, 제 1 주파수 (LF₁) 는 약 340 ㎑로부터 약 440 ㎑로 연장하는 범위 내이고, 제 4 주파수 (HF) 는 각각 약 57 ㎒로부터 약 63 ㎒로 연장하는 범위 내고, 제 2 주파수 (LF₂) 및 제 3 주파수 (LF₃) 각각은 제 1 주파수 (LF₁) 의 1보다 더 큰 각각의 정수 배이다. 방법의 일부 실시 예들에서, 제 1 주파수 (LF₁) 는 약 400 ㎑이고, 제 2 주파수 (LF₂) 는 약 1.2 ㎒이고, 제 3 주파수 (LF₃) 는 약 2.0 ㎒이고, 제 4 주파수 (HF) 는 약 60 ㎒이다. 방법의 일부 실시 예들에서, 제 1 위상차 (Δφ₁) 는 약 30 °이고, 제 2 위상차 (Δφ₂) 는 약 30 °이다. 방법의 일부 실시 예들에서, 제 1 전압 차 (ΔV₁) 는 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호의 전력이 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호의 전력의 약 17 ％로부터 약 20 ％로 연장하는 범위 내에 있도록 제어되고, 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호의 전력이 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호의 전력의 약 5 ％로부터 약 8 ％로 연장하는 범위 내에 있도록 제어된다.

방법의 일부 실시 예들에서, 제 2 RF 신호 생성기 (1101-1) 는 제 2 주파수 (LF₂) 로 하여금 제 1 주파수 (LF₁) 의 정수 배로서 실시간으로 추적하게 하도록, 그리고 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호와 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호 사이의 제 1 위상차 (Δφ₁) 가 실시간으로 유지되게 하도록 제 1 RF 신호 생성기 (101) 의 슬레이브로서 동작된다. 또한, 방법의 이들 실시 예들에서, 제 3 RF 신호 생성기 (1101-2) 는 제 3 주파수 (LF₃) 로 하여금 제 1 주파수 (LF₁) 의 정수 배로서 실시간으로 추적하게 하도록, 그리고 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호와 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호 사이의 제 2 위상차 (Δφ₂) 가 실시간으로 유지되게 하도록 제 1 RF 신호 생성기 (101) 의 슬레이브로서 동작된다.

일부 실시 예들에서, 제 1 위상차 (Δφ₁), 제 2 위상차 (Δφ₂), 제 1 전압 차 (ΔV₁), 및 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 플라즈마 프로세싱 시스템 (150) 내 기판 (1305) 에 걸친 에칭 레이트 균일성을 제어하도록 집합적으로 설정된다. 일부 실시 예들에서, 제 1 위상차 (Δφ₁), 제 2 위상차 (Δφ₂), 제 1 전압 차 (ΔV₁), 및 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호의 사이클의 더 큰 백분율에 걸쳐 플라즈마 시스 전압/전위를 상승시키도록 집합적으로 설정된다. 일부 실시 예들에서,제 1 위상차 (Δφ₁), 및 제 1 전압 차 (ΔV₁), 및 제 2 위상차 (Δφ₂), 및 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호, 및 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호 및 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호의 조합이 실질적으로 사각형 순환 파형을 생성하도록 집합적으로 제어된다. 일부 실시 예들에서, 제 1 위상차 (Δφ₁), 및 제 1 전압 차 (ΔV₁), 및 제 2 위상차 (Δφ₂), 및 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호만으로부터 달성가능한 것보다 더 큰 최대 플라즈마 시스 전압/전위를 제공하도록 집합적으로 제어된다. 일부 실시 예들에서, 제 1 주파수 (LF₁) 를 갖는 제 1 RF 신호, 및 제 2 주파수 (LF₂) 를 갖는 제 2 RF 신호, 및 제 3 주파수 (LF₃) 를 갖는 제 3 RF 신호는 결합하여 순환 파형을 형성하고, 여기서 순환 파형의 사이클 각각은 네거티브 1/2 및 포지티브 1/2을 갖고, 그리고 제 1 위상차 (Δφ₁), 및 제 1 전압 차 (ΔV₁), 및 제 2 위상차 (Δφ₂), 및 제 2 전압 차 (ΔV₂) 는 순환 파형의 사이클 각각의 네거티브 1/2이 순환 파형의 사이클 각각의 포지티브 1/2보다 더 길도록 집합적으로 제어된다.

상기 기술된 실시 예들에서, 복수의 고조파 주파수 신호들은 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 플라즈마를 생성하기 위해 고 주파수 RF 신호가 합성 저 주파수 RF 신호 파형과 함께 인가되는 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에서 사용하기 위한 합성 저 주파수 RF 신호 파형을 생성하도록 기본 (베이스) 주파수 신호와 결합된다. 일부 실시 예들에서, 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에서 사용하기 위해 엔지니어링된 저 주파수 RF 신호 파형을 생성하도록 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 하나 이상의 고조파 주파수 신호들을 조작하도록 패시브 방식에 더하여 또는 대신하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 패시브 방식의 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 RF 신호 필터들은 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 사용하기 위해 엔지니어링된 저 주파수 RF 신호 파형을 생성하기 위해 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 하나 이상의 고조파 주파수 신호들을 조작하기 위해 플라즈마 프로세싱 챔버 (150) 내 및/또는 주변에 다양한 RF 신호 송신 경로들로 배치될 (dispose) 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 플라즈마 프로세싱 챔버 (150) 내 및/또는 주변의 다양한 RF 신호 송신 경로들 내의 다양한 챔버 부품들의 임피던스들이 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 사용하기 위해 엔지니어링된 저 주파수 RF 신호 파형을 생성하기 위해 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 하나 이상의 고조파 주파수 신호들의 조작에 기여하도록 엔지니어링될 수 있다.

일부 실시 예들에서, RF 신호 필터들은 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 위상에 대해 특정한 고조파 주파수 신호의 위상을 필터링하고 그리고/또는 변화시키도록 구성된다. 다양한 실시 예들에서, RF 신호 필터는 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 또는 임피던스 매칭 시스템 (115/1115) 에서 구현될 수 있다. 패시브 방식에서, 목적은 엔지니어링된 저 주파수 RF 신호 파형의 목표된 형상을 달성하기 위해 하나 이상의 고조파 주파수 신호들과 대응하는 기본 (베이스) 주파수 신호 사이의 위상차를 제어하고, 결국 기판에 걸친 플라즈마 프로세스 결과 균일성 제어에 유리한 효과를 줄 시간의 함수로서 목표된 플라즈마 시스 전압/전위 거동을 달성한다. 패시브 방식에서, 임피던스 제어는 타깃팅된 저 주파수 고조파 신호들의 위상 제어에 영향을 주고 결국 엔지니어링된 저 주파수 RF 신호 파형의 목표된 형상을 달성하도록 RF 송신 경로(들) 내에서 구현된다. 일부 실시 예들에서, 특정한 저 주파수 고조파 신호들의 위상은 또한 플라즈마 프로세싱 챔버 (1301/1351) 내에서와 같이 RF 신호 송신 경로를 따라 일부 임피던스를 튜닝함으로써 또는 전기적으로 필터링/변화될 수 있다.

예를 들어, 임피던스 제어 디바이스, 예컨대 가변 커패시터 또는 다른 디바이스는 저 주파수 RF 신호의 특정한 고조파 주파수 신호들에 의해 볼 때 임피던스를 접지로 변화시키기 위해 전극과 기준 접지 전위 사이에 연결되고, 이는 결국 특정한 고조파 주파수 신호들의 위상을 변화시키고 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에서 사용된 엔지니어링된 저 주파수 RF 신호 파형의 형상을 대응하여 변화시킨다. 예를 들어, 도 13a를 참조하면, 일부 실시 예들에서 가변 커패시터 또는 다른 임피던스 제어 디바이스는 하나 이상의 특정한 고조파 주파수 신호들의 위상을 변화시키고 도 2의 주파수 튜닝 프로세스에 사용된 엔지니어링된 저 주파수 RF 신호 파형의 형상을 대응하여 변화시키기 위해 전극 (1315) 과 기준 접지 전위 (1308) 사이에 연결된다. 다양한 실시 예들에서, 하나 이상의 임피던스 제어 디바이스들은 엔지니어링된 저 주파수 RF 신호 파형의 목표된 형상을 달성하고, 결국 기판에 걸친 플라즈마 프로세스 결과 균일성 제어에 유리한 효과를 가질 시간의 함수로서 목표된 플라즈마 시스 전압/전위 거동을 달성하기 위해, 저 주파수 RF 신호 생성기 (101) 에 의해 생성된 바와 같은 기본 (베이스) 저 주파수 RF 신호의 하나 이상의 특정한 고조파 주파수 신호(들)의 위상(들)에 대해 목표된 효과를 달성하기 위해 RF 신호 송신 경로 내의 특정한 위치(들)에 설치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

본 명세서에 기술된 실시 예들은 컴퓨터 시스템들에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터-구현된 동작들을 채용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이들 동작들은 물리량들의 물리적인 조작을 필요로 하는 것들이다. 실시 예들의 일부를 형성하는 본 명세서에 기술된 임의의 동작들은 유용한 머신 동작들이다. 실시 예들은 또한 이들 동작들을 수행하기 위한 하드웨어 유닛 또는 장치와 관련된다. 장치는 특수 목적 컴퓨터를 위해 특별히 구성될 수도 있다. 특수 목적 컴퓨터로서 규정될 때, 컴퓨터는 또한 특수 목적의 일부가 아닌 다른 프로세싱, 프로그램 실행 또는 루틴들을 수행할 수 있지만, 여전히 특수 목적을 위해 동작할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 동작들은 컴퓨터 메모리, 캐시에 저장되거나 네트워크를 통해 획득된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들에 의해 선택적으로 활성화되거나 구성된 범용 컴퓨터에 의해 프로세싱될 수도 있다. 데이터가 네트워크를 통해 획득될 때, 데이터는 네트워크 상의 다른 컴퓨터들, 예를 들어, 컴퓨팅 리소스들의 클라우드에 의해 프로세싱될 수도 있다.

본 명세서에 기술된 다양한 실시 예들은 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체 상의 컴퓨터 판독 가능 코드로서 제조될 수 있다. 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 하드웨어 유닛이고, 이는 그 후에 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 수 있다. 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체의 예들은 하드 드라이브들, NAS (Network Attached Storage), ROM, RAM, CD-ROM들, CD-R들 (CD-recordables), CD-RW들 (CD-rewritables), 자기 테이프들, 및 기타 광학 및 비 광학 데이터 저장 하드웨어 유닛들을 포함한다. 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 판독 가능 코드가 분산된 방식으로 저장되고 실행되도록 네트워크-커플링된 컴퓨터 시스템을 통해 분산된 컴퓨터 판독 가능 유형의 매체를 포함할 수 있다.

전술한 개시가 이해의 명확성의 목적들을 위해 일부 상세를 포함하지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수 있다는 것이 자명할 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 임의의 실시 예로부터의 하나 이상의 특징들은 본 명세서에 개시된 임의의 다른 실시 예의 하나 이상의 특징들과 결합될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 실시 예들은 제한적이지 않고 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 청구된 것은 본 명세서에 제공된 상세들로 제한되지 않고, 개시된 실시 예들의 범위 및 등가물 내에서 수정될 수도 있다.

Claims (28)

1. 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 무선 주파수 (radiofrequency; RF) 신호 공급 시스템에 있어서,
   제 1 주파수를 갖는 제 1 RF 신호를 생성하도록 셋팅된 제 1 RF 신호 생성기;
   제 2 주파수를 갖는 제 2 RF 신호를 생성하도록 셋팅된 제 2 RF 신호 생성기로서, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수의 특정한 고조파 (specified harmonic) 인, 상기 제 2 RF 신호 생성기;
   제 3 주파수를 갖는 제 3 RF 신호를 생성하도록 셋팅된 제 3 RF 신호 생성기로서, 상기 제 3 주파수는 상기 제 1 주파수의 특정한 고조파이고, 상기 제 3 주파수 및 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수의 상이한 특정한 고조파들인, 상기 제 3 RF 신호 생성기; 및
   제 4 주파수를 갖는 제 4 RF 신호를 생성하도록 셋팅된 제 4 RF 신호 생성기로서, 상기 제 4 주파수는 상기 제 1 주파수보다 적어도 100 배 더 큰 , 상기 제 4 RF 신호 생성기를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 RF 신호 생성기의 출력부에 연결된 제 1 입력부 및 상기 제 2 RF 신호 생성기의 출력부에 연결된 제 2 입력부 및 상기 제 3 RF 신호 생성기의 출력부에 연결된 제 3 입력부 및 상기 제 4 RF 신호 생성기의 출력부에 연결된 제 4 입력부를 갖는 임피던스 매칭 시스템으로서, 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 플라즈마 프로세싱 시스템의 RF 공급 입력부에 연결 가능한 출력부를 갖고, 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 제 1 RF 신호 생성기의 상기 출력부에서 그리고 상기 제 2 RF 신호 생성기의 상기 출력부에서 그리고 상기 제 3 RF 신호 생성기의 상기 출력부에서 그리고 상기 제 4 RF 신호 생성기의 상기 출력부에서 임피던스들을 제어하도록 구성되는, 상기 임피던스 매칭 시스템; 및
   제어 모듈로서,
   상기 제 2 RF 신호와 상기 제 1 RF 신호 사이의 제 1 위상차,
   상기 제 3 RF 신호와 상기 제 1 RF 신호 사이의 제 2 위상차,
   상기 제 2 RF 신호와 상기 제 1 RF 신호 사이의 제 1 전압 차, 및
   상기 제 3 RF 신호와 상기 제 1 RF 신호 사이의 제 2 전압 차를 제어하도록 프로그래밍되고,
   상기 제 1 위상차, 상기 제 2 위상차, 상기 제 1 전압 차, 및 상기 제 2 전압 차는 상기 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 시간의 함수로서 플라즈마 시스 전압을 집합적으로 제어하는, 상기 제어 모듈을 더 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 플라즈마 시스 전압은 상기 플라즈마 프로세싱 시스템 내의 기판에 걸친 프로세스 결과 균일성을 제어하도록 사용되는, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 주파수는 약 330 ㎑로부터 약 440 ㎑로 연장하는 범위 내이고, 그리고 상기 제 4 주파수는 약 54 ㎒로부터 약 63 ㎒로 연장하는 범위 내인, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 주파수는 약 400 ㎑이고, 그리고 상기 제 2 주파수는 약 1.2 ㎒이고, 그리고 상기 제 3 주파수는 약 2.0 ㎒이고, 그리고 상기 제 4 주파수는 약 60 ㎒인, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 위상차는 약 30 °이고, 그리고 상기 제 2 위상차는 약 30 °인, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 전압 차는 상기 제 2 RF 신호의 전력이 상기 제 1 RF 신호의 전력의 약 17 ％ 내지 약 20 ％로 연장하는 범위 내에 있도록 설정되고, 그리고 상기 제 2 전압 차는 상기 제 3 RF 신호의 전력이 상기 제 1 RF 신호의 전력의 약 5 ％ 내지 약 8 ％로 연장하는 범위 내에 있도록 설정되는, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 주파수 및 상기 제 3 주파수 각각은 상기 제 1 주파수의 1보다 더 큰 각각의 정수 배인, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 RF 신호 생성기는, 상기 제 2 주파수가 상기 제 1 주파수의 정수 배로서 실시간으로 추적하도록, 그리고 상기 제 2 RF 신호와 상기 제 1 RF 신호 사이의 상기 제 1 위상 차가 실시간으로 유지되도록 상기 제 1 RF 신호 생성기의 슬레이브로서 연결되고, 그리고
   상기 제 3 RF 신호 생성기는, 상기 제 3 주파수가 상기 제 1 주파수의 정수 배로서 실시간으로 추적하도록, 그리고 상기 제 3 RF 신호와 상기 제 1 RF 신호 사이의 상기 제 2 위상차가 실시간으로 유지되도록 상기 제 1 RF 신호 생성기의 슬레이브로서 연결되는, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 및 상기 제 1 전압 차 및 상기 제 2 위상차 및 상기 제 2 전압 차는 상기 플라즈마 프로세싱 시스템 내의 기판에 걸친 에칭 레이트 균일성을 제어하도록 집합적으로 설정되는, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 및 상기 제 1 전압 차 및 상기 제 2 위상차 및 상기 제 2 전압 차는 상기 제 1 RF 신호의 사이클의 더 큰 백분율에 걸쳐 플라즈마 시스 전압을 상승시키도록 집합적으로 설정되는, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 및 상기 제 1 전압 차 및 상기 제 2 위상차 및 상기 제 2 전압 차는 상기 제 1 RF 신호 및 상기 제 2 RF 신호 및 상기 제 3 RF 신호의 조합으로서 실질적으로 사각형 순환 파형을 생성하도록 집합적으로 설정되는, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 및 상기 제 1 전압 차 및 상기 제 2 위상차 및 상기 제 2 전압 차는 상기 제 1 RF 신호로만 달성 가능한 플라즈마 시스 전압보다 더 큰 최대 플라즈마 시스 전압을 제공하도록 집합적으로 설정되는, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 RF 신호 및 상기 제 2 RF 신호 및 상기 제 3 RF 신호는 순환 파형을 형성하도록 결합하고, 상기 순환 파형의 사이클 각각은 네거티브 1/2 및 포지티브 1/2을 갖고, 상기 제 1 위상 차 및 상기 제 1 전압 차 및 상기 제 2 위상 차 및 상기 제 2 전압 차는 상기 순환 파형의 사이클 각각의 상기 네거티브 1/2이 상기 순환 파형의 사이클 각각의 포지티브 1/2보다 더 길도록 집합적으로 설정되는, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 임피던스 매칭 시스템의 상기 제 1 입력부와 상기 임피던스 매칭 시스템의 상기 출력부 사이에 연결된 제 1 임피던스 제어 회로를 포함하고, 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 임피던스 매칭 시스템의 상기 제 2 입력부와 상기 임피던스 매칭 시스템의 상기 출력부 사이에 연결된 제 2 임피던스 제어 회로를 포함하고, 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 임피던스 매칭 시스템의 상기 제 3 입력부와 상기 임피던스 매칭 시스템의 상기 출력부 사이에 연결된 제 3 임피던스 제어 회로를 포함하고, 그리고 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 임피던스 매칭 시스템의 상기 제 4 입력부와 상기 임피던스 매칭 시스템의 상기 출력부 사이에 연결된 제 4 임피던스 제어 회로를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템.
16. 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 RF 신호 공급 시스템을 동작시키는 방법에 있어서,
    제 1 RF 신호 생성기의 출력부에서 제 1 주파수를 갖는 제 1 RF 신호를 생성하도록 상기 제 1 RF 신호 생성기를 동작시키는 단계;
    제 2 RF 신호 생성기의 출력부에서 제 2 주파수를 갖는 제 2 RF 신호를 생성하도록 상기 제 2 RF 신호 생성기를 동작시키는 단계로서, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수의 특정한 고조파인, 상기 제 2 RF 신호 생성기를 동작시키는 단계;
    제 3 RF 신호 생성기의 출력부에서 제 3 주파수를 갖는 제 3 RF 신호를 생성하도록 상기 제 3 RF 신호 생성기를 동작시키는 단계로서, 상기 제 3 주파수는 상기 제 1 주파수의 특정한 고조파이고, 상기 제 3 주파수 및 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수의 상이한 특정한 고조파들인, 상기 제 3 RF 신호 생성기를 동작시키는 단계;
    제 4 RF 신호 생성기의 출력부에서 제 4 주파수를 갖는 제 4 RF 신호를 생성하도록 상기 제 4 RF 신호 생성기를 동작시키는 단계로서, 상기 제 4 주파수는 상기 제 1 주파수보다 적어도 100 배 더 큰, 상기 제 4 RF 신호 생성기를 동작시키는 단계;
    상기 제 1 RF 신호 생성기의 상기 출력부에서 그리고 상기 제 2 RF 신호 생성기의 상기 출력부에서 그리고 상기 제 3 RF 신호 생성기의 상기 출력부에서 그리고 상기 제 4 RF 신호 생성기의 상기 출력부에서 임피던스들을 제어하도록 임피던스 매칭 시스템을 동작시키는 단계로서, 상기 제 1 RF 신호, 상기 제 2 RF 신호, 상기 제 3 RF 신호, 및 상기 제 4 RF 신호는 상기 임피던스 매칭 시스템을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템의 RF 공급 입력부로 송신되어, 상기 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 플라즈마의 생성을 유발하는, 상기 임피던스 매칭 시스템을 동작시키는 단계;
    제어 모듈을 동작시키는 단계로서,
    상기 제 2 RF 신호와 상기 제 1 RF 신호 사이의 제 1 위상차,
    상기 제 3 RF 신호와 상기 제 1 RF 신호 사이의 제 2 위상차,
    상기 제 2 RF 신호와 상기 제 1 RF 신호 사이의 제 1 전압 차, 및
    상기 제 3 RF 신호와 상기 제 1 RF 신호 사이의 제 2 전압 차를 제어하도록 상기 제어 모듈을 동작시키는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 위상차, 상기 제 2 위상차, 상기 제 1 전압 차, 및 상기 제 2 전압 차는 상기 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 시간의 함수로서 플라즈마 시스 전압을 집합적으로 제어하는, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.
17. 제 14 항에 있어서,
    상기 플라즈마 시스 전압은 상기 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 기판에 걸친 프로세스 결과 균일성을 제어하도록 사용되는, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.
18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 약 330 ㎑로부터 약 440 ㎑로 연장하는 범위 내이고, 그리고 상기 제 4 주파수는 약 54 ㎒로부터 약 63 ㎒로 연장하는 범위 내이고, 그리고 상기 제 2 주파수 및 상기 제 3 주파수 각각은 상기 제 1 주파수의 1보다 더 큰 각각의 정수 배인, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.
19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 약 400 ㎑이고, 상기 제 2 주파수는 약 1.2 ㎒이고, 상기 제 3 주파수는 약 2.0 ㎒이고, 그리고 상기 제 4 주파수는 약 60 ㎒인, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차는 약 30 °이고, 그리고 상기 제 2 위상차는 약 30 °인, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.
21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 전압 차는 상기 제 2 RF 신호의 전력이 상기 제 1 RF 신호의 전력의 약 17 ％ 내지 약 20 ％로 연장하는 범위 내에 있도록 제어되고, 그리고 상기 제 2 전압 차는 상기 제 3 RF 신호의 전력이 상기 제 1 RF 신호의 전력의 약 5 ％ 내지 약 8 ％로 연장하는 범위 내에 있도록 제어되는, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.
22. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 RF 신호 생성기는 상기 제 2 주파수로 하여금 상기 제 1 주파수의 정수 배로서 실시간으로 추적하게 하고, 그리고 상기 제 1 위상차로 하여금 실시간으로 유지되게 하도록 상기 제 1 RF 신호 생성기의 슬레이브로서 동작되고, 그리고
    상기 제 3 RF 신호 생성기는 상기 제 3 주파수로 하여금 상기 제 1 주파수의 정수 배로서 실시간으로 추적하게 하고, 그리고 상기 제 2 위상차로 하여금 실시간으로 유지되게 하도록 상기 제 1 RF 신호 생성기의 슬레이브로서 동작되는, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.
23. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차, 상기 제 2 위상차, 상기 제 1 전압 차, 및 상기 제 2 전압 차는 상기 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 기판에 걸친 에칭 레이트 균일성을 제어하도록 집합적으로 제어되는, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.
24. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차, 상기 제 2 위상차, 상기 제 1 전압 차, 및 상기 제 2 전압 차는 상기 제 1 RF 신호의 사이클의 더 큰 백분율에 걸쳐 플라즈마 시스 전압을 상승시키도록 집합적으로 제어되는, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.
25. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 및 상기 제 1 전압 차 및 상기 제 2 위상차 및 상기 제 2 전압 차는 상기 제 1 RF 신호 및 상기 제 2 RF 신호 및 상기 제 3 RF 신호의 조합이 실질적으로 사각형 순환 파형을 생성하도록 집합적으로 제어되는, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.
26. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 및 상기 제 1 전압 차 및 상기 제 2 위상차 및 상기 제 2 전압 차는 상기 제 1 RF 신호로만 달성 가능한 플라즈마 시스 전압보다 더 큰 최대 플라즈마 시스 전압을 제공하도록 집합적으로 제어되는, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.
27. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 RF 신호 및 상기 제 2 RF 신호 및 상기 제 3 RF 신호는 순환 파형을 형성하도록 결합하고, 상기 순환 파형의 사이클 각각은 네거티브 1/2 및 포지티브 1/2을 갖고, 상기 제 1 위상 차 및 상기 제 1 전압 차 및 상기 제 2 위상 차 및 상기 제 2 전압 차는 상기 순환 파형의 사이클 각각의 상기 네거티브 1/2이 상기 순환 파형의 사이클 각각의 상기 포지티브 1/2보다 더 길도록 집합적으로 제어되는, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.
28. 제 16 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 임피던스 매칭 시스템의 상기 출력부 상으로 상기 제 1 RF 신호, 상기 제 2 RF 신호, 상기 제 3 RF 신호, 및 상기 제 4 RF 신호를 결합하도록 동작되는, RF 신호 공급 시스템 동작 방법.

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