KR20230104070A - 임피던스 매칭 시스템의 무선 주파수 신호 생성기 기반 제어 시스템들 및 방법들 - Google Patents

임피던스 매칭 시스템의 무선 주파수 신호 생성기 기반 제어 시스템들 및 방법들 Download PDF

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브래드포드 제이. 린다커
알렉세이 마라크타노브
펠릭스 레이브 코자케비치
데이비드 홉킨스
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

플라즈마 생성을 위한 RF 신호 공급 시스템은 RF 신호 생성기, 임피던스 매칭 시스템, 및 제어 모듈을 포함한다. RF 신호 생성기는 제어 시스템을 포함한다. 임피던스 매칭 시스템은 RF 신호 생성기의 출력부에 연결된 입력부, 플라즈마 프로세싱 시스템에 연결된 출력부, 감마 제어 커패시터, 및 주파수 제어 커패시터를 갖는다. 제어 모듈은 RF 신호 생성기 및 임피던스 매칭 시스템 각각과 데이터 통신하도록 연결된다. 제어 모듈은 RF 신호 생성기의 제어 시스템으로부터 수신된 대응하는 데이터에 기초하여 임피던스 매칭 시스템으로 제어 신호들을 송신하도록 프로그래밍되고, 제어 신호들은 감마 제어 커패시터 및 주파수 제어 커패시터의 제어를 지시한다. 제어 모듈은 또한 임피던스 매칭 시스템으로부터 수신된 데이터를 RF 신호 생성기의 제어 시스템으로 송신하도록 프로그래밍된다.

Description

임피던스 매칭 시스템의 RF 신호 생성기 기반 제어를 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 변화를 직접적으로 또는 간접적으로 초래하는 (effect) 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 특성들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 다른 특성들 중에서, 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, 특히 플라즈마 생성 영역으로의 RF 전력의 전달 및 생성과 관련하여, 생성된 플라즈마의 특성들에 영향을 줄 수도 있는 프로세스 파라미터들 중 일부를 이해하고, 모니터링하고, 그리고/또는 제어하는 것이 중요하다. 이 맥락 내에서 본 개시가 발생한다.
예시적인 실시 예에서, 플라즈마 생성을 위한 RF 신호 공급 시스템이 개시된다. RF 신호 공급 시스템은 RF 신호들을 생성하고 RF 신호 생성기의 출력부를 통해 RF 신호들을 송신하도록 구성된 RF 신호 생성기를 포함한다. RF 신호 생성기는 제어 시스템을 포함한다. RF 신호 공급 시스템은 또한 RF 신호 생성기의 출력부에 연결된 입력부를 갖는 임피던스 매칭 시스템을 포함한다. 임피던스 매칭 시스템은 플라즈마 프로세싱 시스템의 RF 피드 (feed) 구조체에 연결된 출력부를 갖는다. 임피던스 매칭 시스템은 임피던스 매칭 시스템의 입력부와 기준 전위 사이에 연결된 제 1 제어 커패시터를 포함한다. 임피던스 매칭 시스템은 또한 제 1 인덕터의 제 1 단자와 기준 전위 사이에 연결된 제 2 제어 커패시터를 포함한다. 제 1 인덕터는 임피던스 매칭 시스템의 출력부에 연결된 제 2 단자를 갖는다. RF 신호 공급 시스템은 또한 RF 신호 생성기 및 임피던스 매칭 시스템 각각과 데이터 통신하도록 연결된 제어 모듈을 포함한다. 제어 모듈은 RF 신호 생성기의 제어 시스템으로부터 수신된 대응하는 데이터에 기초하여 임피던스 매칭 시스템으로 제어 신호들을 송신하도록 프로그래밍된다. 제어 신호들은 제 1 제어 커패시터 및 제 2 제어 커패시터의 제어를 지시한다. 제어 모듈은 또한 임피던스 매칭 시스템으로부터 수신된 대응하는 데이터 또는 신호들에 기초하여 RF 신호 생성기의 제어 시스템으로 데이터를 송신하도록 프로그래밍된다.
또 다른 예시적인 실시 예에서, 플라즈마로의 RF 전력의 송신을 최적화하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 RF 신호 생성기로부터 임피던스 매칭 시스템을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템으로 RF 신호들을 송신하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 플라즈마 프로세싱 시스템으로의 RF 전력의 송신의 유효성을 나타내는 지표 파라미터의 실시간 값을 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 지표 파라미터는 반사 계수, 또는 전압 정재파 비, 또는 네거티브 대 포지티브 반사 전력 비, 또는 네거티브 대 포지티브 전달된 전력 비이다. 방법은 또한 대응하는 타깃 값에 대해 지표 파라미터의 실시간 값을 조정하기 위해 임피던스 매칭 시스템 내 제 1 제어 커패시터의 조정을 결정하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 임피던스 매칭 시스템에서 제 1 제어 커패시터의 결정된 조정의 실행을 초래하도록 (effect) 제어 데이터를 송신하는 단계를 포함한다. 방법은 또한, 지표 파라미터의 실시간 값과 대응하는 타깃 값 사이의 차가 최소 달성 가능한 값에 도달할 때까지, 1) 지표 파라미터의 실시간 값을 결정하는 단계, 2) 대응하는 타깃 값에 대해 지표 파라미터의 실시간 값을 조정하기 위해 임피던스 매칭 시스템 내에서 제 1 제어 커패시터의 조정을 결정하는 단계, 및 3) 제 1 제어 커패시터의 결정된 조정의 실행을 초래하도록 제어 데이터를 제어 모듈로 송신하는 단계를 반복하는 단계를 포함한다.
방법은 또한 주파수 차 값을 결정하는 단계를 포함하고, 주파수 차 값은 RF 신호 생성기에 의해 생성된 RF 신호들의 실제 주파수와 타깃 주파수 사이의 차의 절대 값이다. 방법은 또한 최소 값을 향해 주파수 차 값을 조정하는 임피던스 매칭 시스템 내 제 2 제어 커패시터의 조정을 결정하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 제 2 제어 커패시터의 결정된 조정의 실행을 초래하도록 제어 데이터를 송신하는 단계를 포함한다. 방법은, 주파수 차 값이 최소 달성 가능한 값에 도달할 때까지, 1) 주파수 차 값을 결정하는 단계, 2) 최소 값을 향해 주파수 차 값을 조정하는 임피던스 매칭 시스템 내 제 2 제어 커패시터의 조정을 결정하는 단계, 및 3) 제 2 제어 커패시터의 결정된 조정의 실행을 초래하도록 제어 데이터를 송신하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 양태들 및 이점들은 예로서 본 발명을 예로서 예시하는, 첨부된 도면들과 함께 취해진 이하의 상세한 기술로부터 더 명백해질 것이다.
도 1a는 본 개시의 일부 실시 예들에 따른, CCP 프로세싱 시스템의 예시적인 수직 단면 도면을 도시한다.
도 1b는 본 개시의 일부 실시 예들에 따른, ICP 프로세싱 시스템의 예시적인 수직 단면 도면을 도시한다.
도 1c는 일부 예시적인 실시 예들에 따른, 제어 모듈의 도면을 도시한다.
도 2는 일부 실시 예들에 따른, RF 신호 생성기 기반 매칭 제어 (Generator Based Match Control; GBMC) 시스템을 도시한다.
도 3은 일부 실시 예들에 따른, 반사 계수 (또는 VSWR) 를 최소화하도록 감마 제어 커패시터를 조정하는 것에 관한 GBMC 시스템의 동작 도면을 도시한다.
도 4는 일부 실시 예들에 따른, RF 신호 생성기의 실제 동작 주파수와 타깃 동작 주파수 사이의 차를 최소화하도록 주파수 제어 커패시터를 조정하는 것에 관한 GBMC 시스템의 동작 도면을 도시한다.
도 5a는 일부 실시 예들에 따른, RF 신호 공급 시스템이 저 주파수 RF 신호 생성기 및 고 주파수 RF 신호 생성기를 포함하는 GBMC 시스템을 도시한다.
도 5b는 일부 실시 예들에 따른, 저 주파수 RF 신호 생성기의 출력부에서 임피던스를 설계 임피던스에 매칭하도록 구성되고 연결된 임피던스 매칭 회로의 예를 도시한다.
도 5c는 일부 실시 예들에 따른, 도 5a의 GBMC 시스템을 사용하여 구현된 주파수 튜닝 프로세스의 도면을 도시한다.
도 6은 일부 실시 예들에 따른, 실시간 반사 계수 또는 VSWR을 최소화하도록 감마 제어 커패시터의 체계적인 조정을 지시하도록 RF 신호 생성기 제어 시스템을 동작시키기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다.
도 7은 일부 실시 예들에 따른, RF 신호 생성기의 실제 동작 주파수와 RF 신호 생성기의 타깃 동작 주파수 사이의 차를 최소화하도록 주파수 제어 커패시터의 체계적인 조정을 지시하도록 RF 신호 생성기 제어 시스템을 동작시키는 방법의 플로우 차트를 도시한다.
도 8a는 일부 실시 예들에 따른, 플라즈마로의 RF 전력의 송신을 최적화하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다.
도 8b는 일부 실시 예들에 따른, 플라즈마로의 RF 전력의 송신을 최적화하기 위한 도 8a의 방법의 연속적인 플로우 차트를 도시한다.
도 9는 일부 실시 예들에 따른, 플라즈마로의 RF 전력의 송신을 최적화하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다.
도 10은 일부 실시 예들에 따른, 플라즈마로의 RF 전력의 송신을 최적화하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다.
이하의 기술 (description) 에서, 본 개시 (disclosure) 의 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) 플라즈마 프로세싱 챔버들과 같은 다양한 타입들의 플라즈마 챔버들에서 제조 동작들을 겪을 (undergo) 수 있다. CCP 프로세싱 챔버 및 ICP 프로세싱 챔버 모두에서, RF 전력은 기판이 노출되는 플라즈마 프로세싱 영역 내에서 프로세스 가스를 플라즈마로 변환하도록 프로세스 가스를 에너자이징하도록 (energize) 사용된다. 플라즈마 내의 반응성 종 및/또는 대전된 종은 기판 상에 존재하는 재료를 개질함으로써, 또는 기판 상에 재료를 증착함으로써, 또는, 예로서 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 전극들을 구비할 수 있다. 또한, CCP 프로세싱 챔버 및 ICP 프로세싱 챔버는 플라즈마로부터 기판을 향해 대전된 종들을 끌어 당기기 (attract) 위해 기판 위치에서 바이어스 전압을 생성하도록 RF 전력 및/또는 직류 (direct current; DC) 전력을 수용하는 하나 이상의 전극들을 구비할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, CCP 프로세싱 챔버 및 ICP 프로세싱 챔버는 하나 이상의 전력 공급부들로부터 전력을 수용하는 하나 이상의 전기적으로 전력 공급된 컴포넌트들, 예컨대 히터 어셈블리를 구비할 수 있고, 하나 이상의 전력 공급부들 각각은 DC 전력 공급부 또는 교류 (alternating current; AC) 전력 공급부이다.
일부 실시 예들에서, CCP 프로세싱 챔버(들) 및/또는 ICP 프로세싱 챔버(들)에 연결된 RF 전기적 송신 경로들 상에 존재하는 RF 신호들 및/또는 전기적 (비-RF) 신호들은 실제로 얼마나 많은 RF 전력이 CCP 프로세싱 챔버(들) 및/또는 ICP 프로세싱 챔버(들) 내 플라즈마 부하로 송신되는지의 지표를 제공할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, CCP 프로세싱 챔버 및/또는 ICP 프로세싱 챔버에 연결된 RF 전기적 송신 경로들 상에 존재하는 RF 신호들 및/또는 전기적 (비-RF) 신호들은 직접 측정될 수 있고, 또는 계산될 수 있고, 또는 실제로 얼마나 많은 RF 전력이 CCP 프로세싱 챔버(들) 및/또는 ICP 프로세싱 챔버(들) 내 플라즈마 부하로 송신되는지의 지표를 제공하는 다른 파라미터들의 값들을 계산하도록 사용될 수도 있다. CCP 프로세싱 챔버(들) 및/또는 ICP 프로세싱 챔버(들) 내에서 플라즈마 부하로 실제로 송신되는 순방향 RF 전력량을 최대화하는 것이 바람직하다.
본 명세서에 개시된 일부 실시 예들에서, CCP 프로세싱 챔버(들) 및/또는 ICP 프로세싱 챔버(들)에 연결된 적어도 하나의 RF 전기적 송신 경로 상에 존재하는 RF 신호들 및/또는 전기적 (비-RF) 신호들은 CCP 프로세싱 챔버(들) 및/또는 ICP 프로세싱 챔버(들) 내 플라즈마 부하로 순방향 RF 전력 송신을 최적화하기 위한 피드백 신호로서 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 일부 실시 예들에서, 이 피드백 신호는 플라즈마 부하로의 순방향 RF 전력 송신을 최적화하도록 RF 신호 생성기의 제어의 조정을 결정하도록 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 일부 실시 예들에서, 이 피드백 신호는 플라즈마 부하로의 순방향 RF 전력 송신을 최적화하기 위해 RF 신호 생성기와 CCP 프로세싱 챔버(들) 및/또는 ICP 프로세싱 챔버(들) 사이에 연결된 임피던스 매칭 시스템의 조정을 결정하도록 사용될 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 일부 실시 예들에서, 이 피드백 신호는 RF 신호 생성기의 제어의 조정을 결정하고 CCP 프로세싱 챔버(들) 및/또는 ICP 프로세싱 챔버(들) 내 플라즈마 부하로의 순방향 RF 전력 송신을 최적화하기 위한 임피던스 매칭 시스템의 조정을 결정한다.
도 1a는 본 개시의 일부 실시 예들에 따른, CCP 프로세싱 시스템 (100A) 의 예시적인 수직 단면도를 도시한다. CCP 프로세싱 시스템 (100A) 은 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 이 존재하는 챔버 (101) 를 포함한다. 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 내에서, 플라즈마 (123) (점선 타원 영역으로 나타냄) 는 기판 (105) 에 대한 노출시 생성되어 제어된 방식으로 기판 (105) 에 대한 변화를 초래한다 (effect). 다양한 제조 프로세스들에서, 기판 (105) 에 대한 변화는 기판 (105) 상의 재료 또는 표면 조건의 변화일 수 있다. 예를 들어, 다양한 제조 프로세스들에서, 기판 (105) 에 대한 변화는 기판 (105) 으로부터 재료의 에칭, 기판 (105) 상의 재료의 증착, 또는 기판 (105) 상에 존재하는 재료의 개질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 기판 (105) 은 제조 절차를 겪는 반도체 웨이퍼이다. 그러나, 다양한 실시 예들에서, 기판 (105) 은 본질적으로 플라즈마-기반 제조 프로세스를 겪는 임의의 타입의 기판일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 본 명세서에 언급된 바와 같은 기판 (105) 은 실리콘, 사파이어, GaN, GaAs 또는 SiC, 또는 다른 기판 재료들로 형성된 기판일 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 (105) 은 형태, 형상, 및/또는 사이즈가 가변할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 본 명세서에 언급된 기판 (105) 은 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 언급된 기판 (105) 은 다른 형상들 중에서, 평판 디스플레이를 위한 직사각형 기판 등과 같은, 비-원형 기판에 대응할 수도 있다.
CCP 프로세싱 챔버 (101) 내의 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 은 라인 (106) 으로 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 프로세스 가스(들)가 제어된 방식으로 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 에 공급될 수 있도록, 프로세스 가스 공급 시스템 (104) 에 연결된다. 프로세스 가스 공급 시스템 (104) 은 제어된 플로우 레이트로 그리고 제어된 플로우 시간으로 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 으로 하나 이상의 프로세스 가스(들)의 제공을 인에이블하도록 하나 이상의 프로세스 가스 소스들 및 밸브들 및 질량 유량 제어기들의 배열을 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 다양한 실시 예들에서, 하나 이상의 프로세스 가스(들)는 기판 (105) 에 대해 시간적으로 제어된 방식 및 공간적으로 제어된 방식 모두로 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 으로 전달된다. 다양한 실시 예들에서, CCP 프로세싱 시스템 (100A) 은 기판 (105) 상의 재료 또는 표면 상태의 변화를 유발하기 위해, 프로세스 가스 공급 시스템 (104) 이 하나 이상의 프로세스 가스들을 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 내로 전달하게 함으로써, 그리고 기판 (105) 에 노출하여 하나 이상의 프로세스 가스들을 플라즈마 (123) 로 변환하도록 하나 이상의 프로세스 가스들에 RF 전력을 인가함으로써 동작한다.
CCP 프로세싱 챔버 (101) 는 프로세싱 동작들 동안 기판 (105) 이 포지셔닝되고 지지되는 기판 지지 구조체 (103) 를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 전극 (107) 은 플라즈마 (123) 를 생성하고 그리고/또는 이온 에너지를 제어하기 위해 전극 (107) 으로부터 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 을 통한 RF 전력의 송신을 제공하도록 기판 지지 구조체 (103) 내에 배치된다 (dispose). 전극 (107) 은 하나 이상의 임피던스 매칭 시스템(들) (113) 에 의해 하나 이상의 RF 전력 생성기(들) (111) 에 연결되는 RF 피드 (feed) 구조체 (109) 를 통해 RF 전력을 수용하도록 연결된다. RF 피드 구조체 (109) 는 전기적으로 전도성 부재이다. 일부 실시 예들에서, RF 피드 구조체 (109) 는 전기 전도성 로드 (rod) 를 포함한다. 임피던스 매칭 시스템(들) (113) 은, RF 전력 생성기(들) (111) 에 의해 생성되고 송신된 RF 전력이 효율적인 방식으로, 예를 들어, 용인 가능하지 않거나 바람직하지 않은 반사 없이 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 내로 송신되도록, 임피던스 매칭 시스템(들) (113) 의 입력부에서 RF 전력 생성기(들) (111) 에 의해 보아진 임피던스가 RF 전력 생성기(들) (111) 가 동작하도록 설계되는 출력 임피던스 (보통 50 Ω) 에 충분히 가깝다는 것을 보장하도록 구성된 커패시터들 및 인덕터들의 배열을 포함한다.
또한, 일부 실시 예들에서, CCP 프로세싱 챔버 (101) 는 상부 전극 (115) 을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 상부 전극 (115) 은 전기 접지 전극을 제공할 수 있거나 RF 전력을 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 내로 송신하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 상부 전극 (115) 은 상부 전극 (115) 이 전극 (107) 으로부터 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 내로 송신된 RF 신호들에 대한 리턴 경로를 제공하도록, 기준 전위 (108), 예를 들어, 기준 접지 전위에 연결된다. 대안적으로, 일부 실시 예들에서, 상부 전극 (115) 은 하나 이상의 임피던스 매칭 시스템(들) (119) 에 의해 하나 이상의 RF 전력 생성기(들) (121) 에 연결되는 RF 피드 구조체 (117) 를 통해 RF 전력을 수용하도록 연결된다. 임피던스 매칭 시스템(들) (119) 은, RF 전력 생성기(들) (121) 에 의해 생성되고 송신된 RF 전력이 효율적인 방식으로, 예를 들어, 용인 가능하지 않거나 바람직하지 않은 반사 없이 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 내로 송신되도록, 임피던스 매칭 시스템(들) (119) 의 입력부에서 RF 전력 생성기(들) (121) 에 의해 보아진 임피던스가 RF 전력 생성기(들) (121) 가 동작하도록 설계되는 출력 임피던스 (보통 50 Ω) 에 충분히 가깝다는 것을 보장하도록 구성된 커패시터들 및 인덕터들의 배열을 포함한다.
일부 실시 예들에서, 히터 어셈블리 (125) 는 기판 (105) 의 온도 제어를 제공하도록 기판 지지 구조체 (103) 내에 배치된다. 히터 어셈블리 (125) 는 전기적 접속부 (127) 를 통해 전력을 수용하도록 전기적으로 접속되고, 여기서 전력은 전력 공급부 (131) 로부터 전기적 접속부 (137) 를 통해 RF 필터 (129) 로, 그리고 RF 필터 (129) 를 통해 전기적 접속부 (127) 로 공급된다. 일부 실시 예들에서, 전력 공급부 (131) 는 AC (alternating current) 전력 공급부이다. 일부 실시 예들에서, 전력 공급부 (131) 는 DC (direct current) 전력 공급부이다. 일부 실시 예들에서, 히터 어셈블리 (125) 는 복수의 전기 저항 가열 엘리먼트들을 포함한다. RF 필터 (129) 는 전력 공급부 (131) 와 전기적 접속부 (127) 사이에서 전류의 송신을 허용하는 동안, RF 전력이 전력 공급부 (131) 로 들어가는 것을 방지하도록 구성된다.
또한, 일부 실시 예들에서, 바이어스 전압 제어 시스템 (165) 은 CCP 프로세싱 챔버 (101) 내에서 기판 지지 구조체 (103) 에 연결된다. 일부 실시 예들에서, 바이어스 전압 제어 시스템 (165) 은 기판 (105) 의 위치에 존재하는 바이어스 전압을 제어하도록 기판 지지 구조체 (103) 내에 배치된 하나 이상의 바이어스 전압 전극들에 연결된다. 바이어스 전압은 기판 (105) 을 향해 플라즈마 (123) 의 대전된 구성 성분들을 끌어 당겨서 플라즈마 (123) 의 대전된 구성 성분들의 에너지 및 방향성 (directionality) 을 제어하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 바이어스 전압 제어 시스템 (165) 은 기판 (105) 상에서 이방성 에칭을 수행하도록 플라즈마 (123) 내의 이온들을 기판 (105) 을 향해 가속화하도록 동작될 수 있다.
도 1b는 본 개시의 일부 실시 예들에 따른, ICP 프로세싱 시스템 (100B) 의 예시적인 수직 단면도를 도시한다. ICP 프로세싱 시스템 (100B) 은 또한 변압기 커플링 플라즈마 (transformer coupled plasma; TCP) 프로세싱 시스템으로 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 (100B) 은 플라즈마 프로세싱 영역 (152) 이 존재하는 챔버 (151) 를 포함한다. 플라즈마 프로세싱 영역 (152) 내에서, 플라즈마 (123) (점선 타원 영역으로 나타냄) 는 기판 (105) 에 대한 노출시 생성되어 제어된 방식으로 기판 (105) 에 대한 변화를 초래한다. 다양한 제조 프로세스들에서, 기판 (105) 에 대한 변화는 기판 (105) 상의 재료 또는 표면 조건의 변화일 수 있다. 예를 들어, 다양한 제조 프로세스들에서, 기판 (105) 에 대한 변화는 기판 (105) 으로부터 재료의 에칭, 기판 (105) 상의 재료의 증착, 또는 기판 (105) 상에 존재하는 재료의 개질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. ICP 프로세싱 챔버 (151) 는 RF 전력이 플라즈마 프로세싱 영역 (152) 내에 플라즈마 (123) 를 생성하도록 ICP 프로세싱 챔버 (151) 외부에 배치된 코일 (155) 로부터 ICP 프로세싱 챔버 (151) 내의 프로세스 가스로 송신되는 임의의 타입의 ICP 프로세싱 챔버일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 상부 윈도우 구조체 (153) 는 코일 (155) 로부터 상부 윈도우 구조체 (153) 를 통해 그리고 ICP 프로세싱 챔버 (151) 의 플라즈마 프로세싱 영역 (152) 내로 RF 전력의 송신을 허용하도록 제공된다.
ICP 프로세싱 챔버 (151) 내의 플라즈마 프로세싱 영역 (152) 은 라인 (106) 으로 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 프로세스 가스(들)가 제어된 방식으로 플라즈마 프로세싱 영역 (152) 에 공급될 수 있도록, 프로세스 가스 공급 시스템 (104) 에 연결된다. ICP 프로세싱 시스템 (100B) 은 기판 (105) 상의 재료 또는 표면 상태의 변화를 유발하기 위해, 프로세스 가스 공급 시스템 (104) 이 하나 이상의 프로세스 가스들을 플라즈마 프로세스 영역 (152) 내로 흘리게 함으로써, 그리고 기판 (105) 에 노출하여 하나 이상의 프로세스 가스들을 플라즈마 (123) 로 변환하도록 코일 (155) 로부터 하나 이상의 프로세스 가스들로 RF 전력을 인가함으로써 동작한다. 코일 (155) 은 상부 윈도우 구조체 (153) 위에 배치된다. 도 1b의 예에서, 코일 (155) 은 방사상 코일 어셈블리로서 형성되고, 코일 (155) 의 음영 부분들은 도면의 페이지로 들어가고 (turn into) 그리고 코일 (155) 의 음영되지 않은 부분들은 도면의 페이지로부터 나온다 (turn out of). 그러나, 다른 실시 예들에서, 코일 (155) 은 상부 윈도우 구조체 (153) 를 통해 그리고 플라즈마 프로세싱 영역 (152) 내로 RF 전력을 송신하기 적합한 본질적으로 임의의 구성을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 실시 예들에서, 코일 (155) 은 상부 윈도우 구조체 (153) 를 통해 플라즈마 프로세싱 영역 (152) 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.
코일 (155) 은 RF 전력 공급 구조체 (161) 를 통해 하나 이상의 임피던스 매칭 시스템(들) (159) 에 의해 하나 이상의 RF 전력 생성기(들) (157) 에 연결된다. 임피던스 매칭 시스템(들) (159) 은, RF 전력 생성기(들) (157) 에 의해 코일 (155) 에 공급된 RF 전력이 효율적인 방식으로, 즉, 용인 가능하지 않거나 바람직하지 않은 반사 없이 플라즈마 프로세싱 영역 (152) 내로 송신되도록, 임피던스 매칭 시스템(들) (159) 의 입력부에서 RF 전력 생성기(들) (157) 에 의해 보아진 임피던스가 RF 전력 생성기(들) (157) 가 동작하도록 설계되는 출력 임피던스 (보통 50 Ω) 에 충분히 가깝다는 것을 보장하도록 구성된 커패시터들 및/또는 인덕터들의 배열을 포함한다. 또한, 일부 실시 예들에서, ICP 프로세싱 챔버 (151) 는 도 1a와 관련하여 이전에 기술된 바와 같이, 전극 (107), RF 피드 구조체 (109), 임피던스 매칭 시스템(들) (113), 및 RF 전력 생성기(들) (111) 을 포함할 수 있다.
또한, 일부 실시 예들에서, ICP 프로세싱 챔버 (151) 는 기판 (105) 의 온도 제어를 제공하도록 기판 지지 구조체 (103) 내에 배치된 히터 어셈블리 (125) 를 포함할 수 있다. 도 1a의 CCP 프로세싱 챔버 (101) 에 대해 기술된 바와 같이, ICP 프로세싱 챔버 (151) 의 히터 어셈블리 (125) 는 전기적 접속부 (127) 를 통해 전력을 수용하도록 전기적으로 접속되고, 전력은 전력 공급부 (131) 로부터 전기적 접속부 (137) 를 통해 RF 필터 (129) 로, 그리고 RF 필터 (129) 를 통해 전기적 접속부 (127) 로 공급된다. 또한, 일부 실시 예들에서, 바이어스 전압 제어 시스템 (165) 은 ICP 프로세싱 챔버 (151) 내에서 기판 지지 구조체 (103) 에 연결된다.
제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 시스템 (100A) 및 ICP 프로세싱 시스템 (100B) 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 (100A) 및/또는 ICP 프로세싱 시스템 (100B) 과 연관된 본질적으로 임의의 시스템 또는 컴포넌트의 제어를 제공하도록 구성되고 연결될 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈 (163) 은 프로세스 가스 공급 시스템 (104), RF 신호 생성기(들) (111), 임피던스 매칭 시스템(들) (113), RF 신호 생성기(들) (121), 임피던스 매칭 시스템(들) (119), 히터 어셈블리 (125) 를 위한 전력 공급부 (131), 바이어스 전압 제어 시스템 (165), RF 신호 생성기(들) (157), 임피던스 매칭 시스템(들) (159), 및/또는 임의의 다른 시스템 또는 컴포넌트를 제어하도록 구성되고 연결될 수 있다.
또한, 제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 시스템 (100A) 및 ICP 프로세싱 시스템 (100B) 과 연관된 다양한 컴포넌트들, 센서들, 및 모니터링 디바이스들로부터 신호들을 수신하도록 연결되고 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈 (163) 은 기판 지지 구조체 (103), RF 피드 구조체 (109), RF 피드 구조체 (117), RF 피드 구조체 (161), 전기적 접속부 (127) 중 하나 이상으로부터, 그리고 CCP 프로세싱 시스템 (100A) 및 ICP 프로세싱 시스템 (100B) 내의 임의의 다른 구조체 또는 컴포넌트로부터 예를 들어, 전기적 측정 신호들, 전압 및/또는 전류, 및 RF 측정 신호들을 수신하도록 연결되고 구성될 수 있다. 그리고, 제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 챔버 (101) 및 ICP 프로세싱 챔버 (151) 각각의 플라즈마 프로세싱 영역들 (102 및 152) 내로부터 온도 및 압력 측정 신호들을 각각 수신하도록 연결되고 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 챔버 (101) 및 ICP 프로세싱 챔버 (151) 내에서 광학적으로 측정된 신호를 수신하고, 프로세싱하고, 응답하도록 구성되고 연결될 수 있다.
제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 시스템 (100A) 및 ICP 프로세싱 시스템 (100B) 의 동작과 연관된, 본질적으로 임의의 능동 디바이스, 즉, 제어 가능한 디바이스를 제어하도록 연결되고 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그리고, 제어 모듈 (163) 은 CCP 프로세싱 시스템 (100A) 및 ICP 프로세싱 시스템 (100B) 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 (105) 상에서 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 (100A) 및 ICP 프로세싱 시스템 (100B) 을 동작시키도록 구성될 수 있다. 프로세스 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들은, 기판 (105) 상에서 목표된 프로세스 결과를 획득하기 위해 필요한 것과 같이, 전력 레벨들, 타이밍 파라미터들, 프로세스 가스들, 기판 (105) 의 기계적 운동 등과 같은 파라미터들에 대한 시간-종속적인 방향들을 갖는 프로세스 레시피들을 포함할 수도 있다.
도 1c는 일부 예시적인 실시 예들에 따른, 제어 모듈 (163) 의 도면을 도시한다. 제어 모듈 (163) dms 프로세서 (181), 저장 하드웨어 유닛 (hardware unit; HU) (183) (예를 들어, 메모리), 입력 HU (171), 출력 HU (175), 입력/출력 (I/O) 인터페이스 (173), I/O 인터페이스 (177), NIC (Network Interface Controller) (179), 및 데이터 통신 버스 (185) 를 포함한다. 프로세서 (181), 저장 HU (183), 입력 HU (171), 출력 HU (175), I/O 인터페이스 (173), I/O 인터페이스 (177), 및 NIC (179) 는 데이터 통신 버스 (185) 에 의해 서로 데이터 통신한다. 입력 HU (171) 의 예들은 마우스, 키보드, 스타일러스 (stylus), 데이터 획득 시스템, 데이터 획득 카드, 등을 포함한다. 출력 HU (175) 의 예들은 디스플레이, 스피커, 디바이스 제어기, 등을 포함한다. NIC (179) 의 예들은 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, 등을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, NIC (179) 는 무엇보다도 이더넷 및/또는 EtherCAT과 같은 하나 이상의 통신 프로토콜들 및 연관 물리 계층들에 따라 동작하도록 구성된다. I/O 인터페이스들 (173 및 177) 각각은 I/O 인터페이스에 커플링된 상이한 하드웨어 유닛들 사이의 호환성을 제공하도록 규정된다. 예를 들어, I/O 인터페이스 (173) 는 입력 HU (171) 로부터 수신된 신호를 데이터 통신 버스 (185) 와 호환 가능한 형태, 진폭, 및/또는 속도로 변환하도록 규정될 수 있다. 또한, I/O 인터페이스 (177) 는 데이터 통신 버스 (185) 로부터 수신된 신호를 출력 HU (175) 와 호환 가능한 형태, 진폭, 및/또는 속도로 변환하도록 규정될 수 있다. 본 명세서에 기술된 다양한 동작들이 제어 모듈 (163) 의 프로세서 (181) 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.
도 2는 일부 실시 예들에 따른, RF 신호 생성기 기반 매칭 제어 (Generator Based Match Control; GBMC) 시스템 (200) 을 도시한다. GBMC 시스템 (200) 은 임피던스 매칭 네트워크 (215) 를 통해 CCP/ICP 프로세싱 시스템 (100A/100B) 에 RF 신호들을 공급하도록 연결된 RF 신호 생성기 (201) 를 포함한다. 설명의 용이성을 위해, CCP/ICP 프로세싱 시스템 (100A/100B) 은 이하에서 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 으로서 지칭된다. RF 신호 생성기 (201) 는 도 1a 및 도 1b와 관련하여 기술된 바와 같이, RF 신호 생성기들 (111, 121, 및 157) 각각을 나타낸다. 또한, 임피던스 매칭 시스템 (215) 은 도 1a 및 도 1b와 관련하여 기술된 바와 같이 임피던스 매칭 시스템들 (113, 119, 및 159) 각각을 나타낸다. RF 신호 생성기 (201) 는 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 로부터 제어된 진폭 및 주파수의 RF 신호들을 생성하고, 전기 전도체 (213) 를 통해/따라, 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 입력부 (217) 로 송신하도록 구성된다. 임피던스 매칭 시스템 (215) 에 의해 프로세싱된 RF 신호들은 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 출력부 (223) 로부터 RF 피드 구조체 (109) 를 통해/따라 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 내 전극 (예를 들어, 107, 115, 155) 으로 이동한다. CCP 프로세싱 시스템 (100A) 의 경우, RF 신호들은 플라즈마 (123) 를 생성하도록 플라즈마 프로세싱 영역 (102) 을 통해 이동한다. ICP 프로세싱 시스템 (100B) 의 경우, RF 신호들은 플라즈마 (123) 를 생성하도록 플라즈마 프로세싱 영역 (152) 을 통해 이동한다.
RF 신호 생성기 (201) 는 RF 신호들을 생성하기 위한 오실레이터 (203) 를 포함한다. 오실레이터 (203) 는 RF 범위 내에서 명시된 (specified) 주파수를 갖는, 사인파 (sine wave) 전기 신호와 같은 주기적인 오실레이팅 (oscillating) 전기 신호를 생성하는 전자 회로이다. 일부 실시 예들에서, 오실레이터 (203) 는 약 10 ㎒로부터 약 100 ㎒로 연장하는 주파수 범위 내에서 오실레이팅할 수 있는 고 주파수 오실레이터이다. 일부 실시 예들에서, 오실레이터 (203) 는 약 100 ㎑ (kiloHertz) 로부터 약 3 ㎒로 연장하는 주파수 범위 내에서 오실레이팅할 수 있는 저 주파수 오실레이터이다. 오실레이터 (203) 의 출력은 전력 증폭기 (205) 의 입력에 연결된다. 전력 증폭기 (205) 는 오실레이터 (203) 에 의해 생성된 RF 신호들을 증폭하고, 증폭된 RF 신호들을 전력 증폭기 (205) 의 출력부를 통해 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 로 송신하도록 동작한다.
RF 신호 생성기 (201) 는 또한 RF 신호 생성기 (201) 의 모든 동작 양태들의 제어를 제공하도록 구성된 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 의 제어 모듈 (163) 과 유사한 방식으로 구성된다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 프로세서, 데이터 저장 디바이스, 입력/출력 인터페이스, 및 프로세서, 데이터 저장 디바이스, 및 입력/출력 인터페이스가 서로 간의 데이터 통신하는 데이터 버스를 포함한다.
RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 연결부 (204) 로 나타낸 바와 같이 오실레이터 (203) 의 제어를 제공하도록 연결된다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 연결부 (206) 로 나타낸 바와 같이 전력 증폭기 (205) 의 제어를 제공하도록 연결된다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 또한 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 이 RF 신호 생성기 (201) 외부의 시스템들로 데이터를 전송하고 이 시스템들로부터 데이터를 수신할 수 있게 하는 네트워크 인터페이스 제어기 (211) 를 포함한다. 네트워크 인터페이스 제어기 (211) 의 예들은 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터 등을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 네트워크 인터페이스 제어기 (211) 는 무엇보다도 이더넷 및/또는 EtherCAT과 같은 하나 이상의 네트워크 통신 프로토콜들 및 연관 물리 계층들에 따라 동작하도록 구성된다.
RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 RF 신호 생성기 (201) 의 본질적으로 임의의 양태를 제어하도록 연결되고 구성된다는 것이 이해되어야 한다. 그리고, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 본질적으로 RF 신호 생성기 (201) 내의 임의의 위치에서 본질적으로 임의의 물리적 및/또는 전기적 상태, 조건, 및/또는 파라미터를 모니터링하도록 연결되고 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 또한 규정된 알고리즘에 따라 RF 신호 생성기 (201) 의 동작을 지시하도록 구성된다. 예를 들어, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들을 실행함으로써 RF 신호 생성기 (201) 를 동작시키도록 구성된다. 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들은 RF 신호 생성기 (201) 의 동작 및 제어와 연관된 다른 파라미터들 중에서 타깃 RF 전력 설정점 및 타깃 주파수 설정점을 포함한다.
RF 신호 생성기 (201) 는 또한 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에 연결된 전압/전류 (V/I) 센서 (207) 를 포함한다. V/I 센서 (207) 는 연결부 (208) 로 도시된 바와 같이 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 연결된다. 이 구성에서, V/I 센서 (207) 는 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 으로 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 상에 존재하는 전압 및 전류의 실시간 측정 값을 제공한다. V/I 센서 (207) 는 RF 신호 생성기 (201) 내에 배치된다는 것이 이해되어야 한다.
일부 실시 예들에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 내에서 RF 신호 생성기 (201) 로부터 플라즈마 (123) 로의 RF 전력 송신을 최적화하기 위한 2 개의 제어 모드들을 갖는 폐루프 피드백 제어 시스템을 구현하도록 프로그래밍된다. 제 1 제어 모드는 반사 계수 (또는 감마 (Γ)) 의 최소화에 기초하고, 여기서,
Figure pct00001
, Vr은 반사된 RF 신호의 복소 진폭이고, Vf는 순방향 RF 신호의 복소 진폭이다. 제 1 제어 모드는 반사 계수를 가능한 한 0에 가깝게 최소화하는 것을 추구한다. 일부 실시 예들에서, 제 1 제어 모드는 반사 계수가 아닌 전압 정재파 비 (voltage standing wave ratio; VSWR) 면에서 구현되고, 여기서,
Figure pct00002
Figure pct00003
및
Figure pct00004
이다. 이들 실시 예들에서, 제 1 제어 모드는 VSWR의 값을 가능한 한 1에 가깝게 최소화하는 것을 추구하고, 여기서 1은 VSWR의 최소 가능한 값이다. 제 1 제어 모드는 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 감마 제어 커패시터 (224) 를 조정함으로써 구현된다. GBMC 시스템 (200) 에 의해 구현된 폐루프 피드백 시스템의 제 2 제어 모드는 RF 신호 생성기 (201) 의 실제 동작 주파수와 RF 신호 생성기 (201) 의 타깃 동작 주파수의 비교에 기초하여 RF 신호 생성기 (201) 의 동작 주파수를 조정하는 것이다. 보다 구체적으로, 제 2 제어 모드는 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 결정된 RF 신호 생성기 (201) 의 실제 동작 주파수와 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 대한 입력으로서 RF 신호 생성기 (201) 의 타깃 동작 주파수 사이의 차를 최소화하는 것을 추구한다. 제 2 제어 모드는 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 주파수 제어 커패시터 (230) 를 조정함으로써 구현된다. 감마 제어 커패시터 (224) 는 제 1 제어 커패시터이고, 주파수 제어 커패시터 (230) 는 제 2 제어 커패시터이다.
일부 실시 예들에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR을 계산하도록 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 상에서 실시간 측정된 전압을 사용하도록 프로그래밍된다. 이러한 방식으로, RF 신호 생성기 (201) 내에서 취해진 전압 측정 값들을 사용하여 결정된 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서의 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR은 반사 계수를 가능한 한 0에 가깝게 최소화하고 그리고/또는 가능한 한 1에 가깝게 VSWR을 최소화하기 위한 피드백 신호로서 사용될 수 있다.
임피던스 매칭 시스템 (215) 은 커패시터 (219), 인덕터 (221), 가변 커패시터 (224), 인덕터 (229), 및 가변 커패시터 (230) 를 포함한다. 커패시터 (219) 는 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 입력부 (217) 에 연결된 입력 단자를 갖는다. 커패시터 (219) 의 출력 단자는 인덕터 (221) 의 입력 단자에 연결된다. 인덕터 (221) 의 출력 단자는 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 출력부 (223) 에 연결된다. 이러한 방식으로, 커패시터 (219) 및 인덕터 (221) 는 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 입력부 (217) 와 출력부 (223) 사이에 직렬로 연결된다.
가변 커패시터 (224) 는 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 입력부 (217) 에 연결된 입력 단자를 갖는다. 가변 커패시터 (224) 는 기준 전위 (227), 예를 들어, 기준 접지 전위에 연결된 출력 단자를 갖는다. 가변 커패시터 (224) 는 본 명세서에서 감마 제어 커패시터 (224) 로서 지칭되고, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 결정될 때 실시간 반사 계수 및/또는 실시간 VSWR의 최소화를 초래하도록 사용된다.
인덕터 (229) 는 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 출력부 (223) 에 연결된 입력 단자를 갖는다. 인덕터 (229) 는 가변 커패시터 (230) 의 입력 단자에 연결된 출력 단자를 갖는다. 가변 커패시터 (230) 는 기준 전위 (227) 에 연결된 출력 단자를 갖는다. 가변 커패시터 (230) 는 본 명세서에서 주파수 제어 커패시터 (227) 로서 지칭되고, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 결정된 RF 신호 생성기 (201) 의 실제 동작 주파수와 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 대한 입력으로서 RF 신호 생성기 (201) 의 타깃 동작 주파수 사이의 차의 최소화를 초래하도록 사용된다.
임피던스 매칭 시스템 (215) 은 또한 감마 제어 커패시터 (224) 의 커패시턴스 설정을 제어하도록 구성된 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 을 포함한다. 일부 예시적인 실시 예들에서, 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 은 감마 제어 커패시터 (224) 의 커패시턴스를 명시된 커패시턴스로 설정하고 그리고/또는 감마 제어 커패시터 (224) 의 커패시턴스의 변화를 초래하도록 제어된 방식으로 감마 제어 커패시터 (224) 의 전기적으로 전도성 컴포넌트들, 예컨대 플레이트들을 서로에 대해 이동시키도록 연결된 기계적 네트워크, 예컨대 스텝퍼 모터 및 대응하는 기어링 및 링키지를 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 이 감마 제어 커패시터 (224) 의 커패시턴스의 설정 및 조정을 제공하는 한, 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 은 상이한 방식들로 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
감마 커패시터 제어 시스템 (225) 은 감마 제어 커패시터 (224) 의 설정 및/또는 조정을 지시하는 입력 신호들을 수신하고 실행을 초래하기 위한 회로를 포함한다. 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 은 또한 감마 제어 커패시터 (224) 의 전류 커패시턴스 설정을 나타내는 출력 신호들을 생성하기 위한 회로를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 의 회로는 인쇄 회로 기판 상에 구현된다. 일부 실시 예들에서, 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 의 회로는 데이터 프로세싱 능력을 포함하고, 예를 들어, 컴퓨터 프로세서 및 연관된 컴퓨터 메모리를 포함한다. 그러나, 일부 실시 예들에서, 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 의 회로는 덜 복잡하고 데이터 프로세싱 능력을 포함하지 않지만, 그럼에도 불구하고 감마 제어 커패시터 (224) 의 설정 및/또는 조정을 지시하는 입력 신호들을 수신하고 실행하도록 구성되고, 감마 제어 커패시터 (224) 의 전류 커패시턴스 설정을 나타내는 출력 신호들을 생성한다.
임피던스 매칭 시스템 (215) 은 또한 주파수 제어 커패시터 (230) 의 커패시턴스 설정을 제어하도록 구성된 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 을 포함한다. 일부 예시적인 실시 예들에서, 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 은 주파수 제어 커패시터 (230) 의 커패시턴스를 명시된 커패시턴스로 설정하고 그리고/또는 주파수 제어 커패시터 (230) 의 커패시턴스의 변화를 초래하도록 제어된 방식으로 주파수 제어 커패시터 (230) 의 전기적으로 전도성 컴포넌트들, 예컨대 플레이트들을 서로에 대해 이동시키도록 연결된 기계적 네트워크, 예컨대 스텝퍼 모터 및 대응하는 기어링 및 링키지를 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 이 주파수 제어 커패시터 (230) 의 커패시턴스의 설정 및 조정을 제공하는 한, 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 은 상이한 방식들로 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 은 주파수 제어 커패시터 (230) 의 설정 및/또는 조정을 지시하는 입력 신호들을 수신하고 실행을 초래하는 회로를 포함한다. 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 은 또한 주파수 제어 커패시터 (230) 의 전류 커패시턴스 설정을 나타내는 출력 신호들을 생성하기 위한 회로를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 의 회로는 인쇄 회로 기판 상에 구현된다. 일부 실시 예들에서, 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 의 회로는 데이터 프로세싱 능력을 포함하고, 예를 들어, 컴퓨터 프로세서 및 연관된 컴퓨터 메모리를 포함한다. 그러나, 일부 실시 예들에서, 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 의 회로는 덜 복잡하고 데이터 프로세싱 능력을 포함하지 않지만, 그럼에도 불구하고 주파수 제어 커패시터 (230) 의 설정 및/또는 조정을 지시하는 입력 신호들을 수신하고 실행하도록 구성되고, 주파수 제어 커패시터 (230) 의 전류 커패시턴스 설정을 나타내는 출력 신호들을 생성한다.
임피던스 매칭 시스템 (215) 은 임피던스 매칭 시스템 (215) 이 임피던스 매칭 시스템 (215) 외부의 시스템들로부터 데이터/신호들을 수신하고 이 시스템들로 데이터/신호들을 전송할 수 있게 하는 네트워크 인터페이스 제어기 (239) 를 포함한다. 네트워크 인터페이스 제어기 (239) 의 예들은 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, 등을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 네트워크 인터페이스 제어기 (239) 는 무엇보다도 이더넷 및/또는 EtherCAT과 같은 하나 이상의 통신 프로토콜들 및 연관된 물리 계층들에 따라 동작하도록 구성된다. 네트워크 인터페이스 제어기 (239) 는 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 으로의 인입 (incoming) 입력 신호들의 송신을 제공하고 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 으로부터 인출 (outgoing) 출력 신호들의 송신을 제공하도록, 연결부 (235) 로 나타낸 바와 같이, 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 에 연결된다. 유사하게, 네트워크 인터페이스 제어기 (239) 는 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 으로의 인입 입력 신호들의 송신을 제공하고 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 으로부터 인출 출력 신호들의 송신을 제공하도록, 연결부 (237) 로 나타낸 바와 같이, 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 에 연결된다.
GBMC 시스템 (200) 은 또한 RF 신호 생성기 (201) 와 임피던스 매칭 시스템 (215) 사이의 데이터/신호 연결을 포함한다. 보다 구체적으로, RF 신호 생성기 (201) 의 네트워크 인터페이스 제어기 (211) 는 연결부 (243) 로 나타낸 바와 같이 제어 모듈 (163) 의 네트워크 인터페이스 제어기 (179) 에 연결된다. 일부 실시 예들에서, 네트워크 인터페이스 제어기 (211) 는 무엇보다도 네트워크 스위치들 및/또는 네트워크 허브들, 예를 들어, 이더넷 스위치 및/또는 EtherCAT 허브들과 같은 하나 이상의 네트워크 디바이스들 (249) 을 통해 네트워크 인터페이스 제어기 (179) 에 연결된다. 또한, 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 네트워크 인터페이스 제어기 (239) 는 연결부 (245) 로 나타낸 바와 같이 제어 모듈 (163) 의 네트워크 인터페이스 제어기 (179) 에 연결된다. 일부 실시 예들에서, 네트워크 인터페이스 제어기 (239) 는 무엇보다도 네트워크 스위치들 및/또는 네트워크 허브들, 예를 들어, 이더넷 스위치 및/또는 EtherCAT 허브들과 같은 하나 이상의 네트워크 디바이스들 (251) 을 통해 네트워크 인터페이스 제어기 (179) 에 연결된다.
GBMC 시스템 (200) 은: 1) 반사 계수 (및/또는 VSWR) 를 최소화하도록 감마 제어 커패시터 (224) 를 조정하고, 그리고 2) RF 신호 생성기 (201) 의 실제 동작 주파수와 타깃 동작 주파수 사이의 차를 최소화하도록 주파수 제어 커패시터 (230) 를 조정하도록 폐루프 피드백을 사용함으로써 플라즈마 (123) 로의 RF 전력 송신 효율을 개선한다. 도 3은 일부 실시 예들에 따른, 반사 계수 (및/또는 VSWR) 를 최소화하도록 감마 제어 커패시터 (224) 를 조정하는 것에 관한 GBMC 시스템 (200) 의 동작 도면 (operational diagram) 을 도시한다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 임피던스 매칭 시스템 (215) 내의 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 으로 감마 제어 커패시터 포지션 명령을 전달하는 (convey) 데이터를 전송하도록 동작 가능하다. 또한, 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 으로 감마 제어 커패시터 포지션 리드백 (readback) 을 전달하는 데이터를 전송하도록 동작 가능하다.
도 4는 일부 실시 예들에 따른, RF 신호 생성기 (201) 의 실제 동작 주파수와 타깃 동작 주파수 사이의 차를 최소화하도록 주파수 제어 커패시터 (230) 를 조정하는 것에 관한 GBMC 시스템 (200) 의 동작 도면을 도시한다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 제어 모듈 (163) 로부터 주파수 명령을 수신하도록 동작 가능하고, 주파수 명령은 RF 신호 생성기 (201) 에 의해 생성될 신호들에 대한 타깃 주파수를 특정한다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 임피던스 매칭 시스템 (215) 내의 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 으로 주파수 제어 커패시터 포지션 명령을 전달하는 데이터를 전송하도록 동작 가능하다. 또한, 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 으로 주파수 제어 커패시터 포지션 리드백을 전달하는 데이터를 전송하도록 동작 가능하다.
RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 의 관점에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 제어 모듈 (163) 과 데이터 통신한다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 관점에서, 임피던스 매칭 시스템 (215) 은 제어 모듈 (163) 과 데이터 통신한다는 것이 이해되어야 한다. 제어 모듈 (163) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 과 임피던스 매칭 시스템 (215) 사이의 데이터 통신을 조절하도록 (moderate) 프로그래밍된다. 이러한 방식으로, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 제어 모듈 (163) 과 직접 통신하도록 구성되고 프로그래밍되지만, 임피던스 매칭 시스템 (215) 과 직접 통신하도록 구성되고 프로그래밍될 필요는 없다. 유사하게, 임피던스 매칭 시스템 (215) 은 제어 모듈 (163) 과 직접 통신하도록 구성되고 프로그래밍되지만, RF 신호 생성기 제어 시스템 (201) 과 직접 통신하도록 구성되고 프로그래밍될 필요는 없다. 제어 모듈 (163) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 과 임피던스 매칭 시스템 (215) 사이에 직접적인 데이터 통신 링크를 필요로 하지 않는, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 과 임피던스 매칭 시스템 (215) 사이에 데이터 통신 도관을 제공하도록 효과적으로 구성되고 프로그래밍된다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 의 동작 동안, RF 신호 생성기 (201) 는 플라즈마 (123) 를 생성하도록, RF 신호들을 생성하고 임피던스 매칭 시스템 (215) 을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 으로 송신하도록 동작한다. RF 신호 생성기 (201) 가 동작할 때, V/I 센서 (207) 는 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에 존재하는 시변 전압을 측정하고 측정된 시변 전압을 나타내는 신호들을 연결부 (208) 를 통해 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 으로 송신하도록 동작한다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR를 결정하기 위해 RF 신호 생성기 (201) 내의 V/I 센서 (207) 에 의해 제공된, RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 시변 전압을 분석하도록 동작한다. 동시에, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 제어 모듈 (163) 에 의해, 임피던스 매칭 시스템 (215) 내의 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 으로부터 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에서 수신된 감마 제어 커패시터 포지션 리드백 신호에 의해 임피던스 매칭 시스템 (215) 내 감마 제어 커패시터 (224) 의 전류 설정을 인식한다.
도 5a는 일부 실시 예들에 따른, RF 신호 공급 시스템 (201A) 이 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 및 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 를 포함하는 GBMC 시스템 (200A) 을 도시한다. 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 및 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 각각은 임피던스 매칭 시스템 (215A) 을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 에 RF 신호들을 공급하도록 연결된다. 다양한 실시 예들에서, RF 신호 공급 시스템 (201A) 은 임피던스 매칭 시스템 (215A) 을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 내의 전극 또는 안테나 (코일) 에 연결된다.
저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 는 제어된 진폭 및 주파수의 저 주파수 RF 신호들을 생성하고 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 로부터 전기 전도체 (521) 를 통해/따라 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 입력부 (525) 로 송신하도록 구성된다. 저 주파수 RF 신호들은 임피던스 매칭 회로 (529) 를 통해 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 출력부 (223) 로 이동한다. 출력부 (223) 로부터, 저 주파수 RF 신호들은 RF 피드 구조체 (109) 를 통해/따라 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 내의 전극 또는 안테나로 이동한다.
유사하게, 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 는 제어된 진폭 및 주파수의 고 주파수 RF 신호들을 생성하고 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 로부터 전기 전도체 (523) 를 통해/따라 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 입력부 (527) 로 송신하도록 구성된다. 고 주파수 RF 신호들은 임피던스 매칭 시스템 (215A) 을 통해 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 출력부 (223) 로 이동한다. 출력부 (223) 로부터, 고 주파수 RF 신호들은 RF 피드 구조체 (109) 를 통해/따라 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 내의 전극 또는 안테나로 이동한다.
도 5b는 일부 실시 예들에 따른, 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 에서 임피던스를 설계 임피던스에 매칭하도록 구성되고 연결된 임피던스 매칭 회로 (529) 의 예를 도시한다. 예시적인 임피던스 매칭 회로 (529) 는 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 입력부 (525) 와 출력부 (223) 사이에 직렬로 전기적으로 접속된 인덕터 (553), 및 인덕터 (552), 및 커패시터 (551) 를 포함한다. 또한, 예시적인 임피던스 매칭 회로 (529) 는 커패시터 (551) 와 인덕터 (552) 사이에 연결된 제 1 단자를 갖는 커패시터 (554) 를 포함한다. 커패시터 (554) 는 기준 전위 (227) 에 연결된 제 2 단자를 갖는다. 또한, 예시적인 임피던스 매칭 회로 (529) 는 인덕터 (552) 와 인덕터 (553) 사이에 연결된 제 1 단자를 갖는 커패시터 (555) 를 포함한다. 커패시터 (555) 는 기준 전위 (227) 에 연결된 제 2 단자를 갖는다. 임피던스 매칭 회로 (529) 는 예로서 제공된다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시 예들에서, 임피던스 매칭 회로 (529) 는 상이한 배열의 커패시터들 및/또는 인덕터들을 포함할 수 있고, 도 5b의 예시적인 임피던스 매칭 회로 (529) 에 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 커패시터들 및/또는 인덕터들을 포함할 수 있다.
저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 는 RF 신호들을 생성하기 위한 오실레이터 (503) 를 포함한다. 오실레이터 (503) 는 RF 범위 내에서 명시된 주파수를 갖는 사인파 전기 신호와 같은 주기적인 오실레이팅 전기 신호를 생성하는 전자 회로이다. 일부 실시 예들에서, 오실레이터 (503) 는 약 50 ㎑로부터 약 3 ㎒로 연장하는 주파수 범위 내에서 오실레이팅할 수 있는 저 주파수 오실레이터이다. 일부 실시 예들에서, 오실레이터 (503) 는 약 330 ㎑로부터 약 440 ㎑로 연장하는 주파수 범위 내에서 저 주파수 RF 신호들을 생성하도록 설정된다. 오실레이터 (503) 의 출력은 전력 증폭기 (505) 의 입력부에 연결된다. 전력 증폭기 (505) 는 오실레이터 (503) 에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호들을 증폭하도록, 그리고 증폭된 저 주파수 RF 신호들을 전력 증폭기 (505) 의 출력부를 통해 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 로 송신하도록 동작한다.
저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 는 또한 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 모든 동작 양태들의 제어를 제공하도록 구성된 제어 시스템 (509) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 제어 시스템 (509) 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 (509) 은 연결부 (504) 로 나타낸 바와 같이 오실레이터 (503) 의 제어를 제공하도록 연결된다. 제어 시스템 (509) 은 또한 연결부 (506) 로 나타낸 바와 같이 전력 증폭기 (505) 의 제어를 제공하도록 연결된다. 제어 시스템 (509) 은 또한 제어 시스템 (509) 이 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 외부의 시스템들로 데이터를 전송하고 이 시스템들로부터 데이터를 수신할 수 있게 하는 NIC (511) 를 포함한다. NIC (511) 의 예들은 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, 등을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, NIC (511) 는 무엇보다도 이더넷 및/또는 EtherCAT과 같은 하나 이상의 네트워크 통신 프로토콜들 및 연관 물리 계층들에 따라 동작하도록 구성된다.
제어 시스템 (509) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 본질적으로 임의의 양태를 제어하도록 연결되고 구성된다는 것이 이해되어야 한다. 그리고, 제어 시스템 (509) 은 본질적으로 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 내의 임의의 위치에서 본질적으로 임의의 물리적 및/또는 전기적 상태, 조건, 및/또는 파라미터를 모니터링하도록 연결되고 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 제어 시스템 (509) 은 또한 하나 이상의 규정된 알고리즘(들)에 따라 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 동작을 지시하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 시스템 (509) 은 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들을 실행함으로써 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 를 동작시키도록 구성된다. 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들은 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 동작 및 제어와 연관된 다른 파라미터들 중에서 타깃 RF 전력 설정점 및 타깃 주파수 설정점을 포함한다.
저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 는 또한 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 에 연결된 전압/전류 (V/I) 센서 (507) 를 포함한다. V/I 센서 (507) 는 연결부 (508) 로 도시된 바와 같이 제어 시스템 (509) 에 연결된다. 이 구성에서, V/I 센서 (507) 는 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 상에 존재하는 전압 및 전류의 실시간 측정 값을 제어 시스템 (509) 에 제공한다. 일부 실시 예들에서, V/I 센서 (507) 는 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 내에 배치된다.
고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 는 RF 신호들을 생성하기 위한 오실레이터 (577) 를 포함한다. 오실레이터 (577) 는 RF 범위 내에서 명시된 주파수를 갖는 사인파 전기 신호와 같은 주기적인 오실레이팅 전기 신호를 생성하는 전자 회로이다. 일부 실시 예들에서, 오실레이터 (577) 는 약 10 ㎒로부터 약 130 ㎒로 연장하는 주파수 범위 내에서 오실레이팅할 수 있는 고주파수 오실레이터이다. 일부 실시 예들에서, 오실레이터 (577) 는 약 57 ㎒로부터 약 63 ㎒로 연장하는 범위 내에서 고 주파수 RF 신호들을 생성하도록 설정된다. 오실레이터 (577) 의 출력은 전력 증폭기 (579) 의 입력부에 연결된다. 전력 증폭기 (579) 는 오실레이터 (577) 에 의해 생성된 고 주파수 RF 신호들을 증폭하고, 증폭된 고 주파수 RF 신호들을 전력 증폭기 (579) 의 출력부를 통해 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 로 송신하도록 동작한다.
고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 는 또한 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 모든 동작 양태들의 제어를 제공하도록 구성된 제어 시스템 (581) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 제어 시스템 (581) 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 (581) 은 연결부 (578) 로 나타낸 바와 같이 오실레이터 (577) 의 제어를 제공하도록 연결된다. 제어 시스템 (581) 은 또한 연결부 (580) 로 나타낸 바와 같이 전력 증폭기 (579) 의 제어를 제공하도록 연결된다. 제어 시스템 (581) 은 또한 제어 시스템 (581) 이 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 외부의 시스템들로 데이터를 전송하고 이 시스템들로부터 데이터를 수신할 수 있게 하는 NIC (583) 를 포함한다. NIC (583) 의 예들은 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, 등을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, NIC (583) 는 무엇보다도 이더넷 및/또는 EtherCAT과 같은 하나 이상의 네트워크 통신 프로토콜들 및 연관 물리 계층들에 따라 동작하도록 구성된다.
제어 시스템 (581) 은 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 본질적으로 임의의 양태를 제어하도록 연결되고 구성된다는 것이 이해되어야 한다. 그리고, 제어 시스템 (581) 은 본질적으로 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 내의 임의의 위치에서 본질적으로 임의의 물리적 및/또는 전기적 상태, 조건, 및/또는 파라미터를 모니터링하도록 연결되고 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 제어 시스템 (581) 은 또한 규정된 알고리즘에 따라 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 동작을 지시하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 시스템 (581) 은 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들을 실행함으로써 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 를 동작시키도록 구성된다. 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들은 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 동작 및 제어와 연관된 다른 파라미터들 중에서 타깃 RF 전력 설정점 및 타깃 주파수 설정점을 포함한다. 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 제어 시스템 (581) 은 또한 연결부 (599) 로 나타낸 바와 같이, 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 제어 시스템 (509) 과 양방향 데이터/신호 통신으로 연결된다.
고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 는 또한 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 에 연결된 전압/전류 (V/I) 센서 (585) 를 포함한다. V/I 센서 (585) 는 연결부 (582) 로 도시된 바와 같이 제어 시스템 (581) 에 연결된다. 이 구성에서, V/I 센서 (585) 는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 상에 존재하는 전압 및 전류의 실시간 측정 값을 제어 시스템 (581) 에 제공한다. 일부 실시 예들에서, V/I 센서 (585) 는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 내에 배치된다.
일부 실시 예들에서, 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 제어 시스템 (509) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 에서 실시간 반사 계수 (또는 감마 (Γ)) 를 결정하도록 프로그래밍된다. 또한, 일부 실시 예들에서, 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 제어 시스템 (509) 은 또한 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 에서 VSWR (voltage standing wave ratio) 을 결정하도록 프로그래밍된다. 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호와 연관된 반사된 RF 전력의 최소화는 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 에서의 반사 계수가 가능한 한 0에 가까울 때 발생한다. 또한, 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 의 VSWR이 가능한 한 1에 가까울 때 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 에 의해 생성된 저 주파수 RF 신호와 연관된 반사된 RF 전력의 최소화가 발생하고, 1은 VSWR의 가능한 최소 값이다. 일부 실시 예들에서, 제어 시스템 (509) 은 저 주파수의 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 에서 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR을 계산하도록 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 상에서 실시간 측정된 전압을 사용하도록 프로그래밍된다. 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 내에서 취해진 전압 측정 값들을 사용하여 결정될 때, 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 에서의 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR은 반사 계수를 가능한 한 0에 가깝게 최소화하고 그리고/또는 가능한 한 1에 가깝게 VSWR을 최소화하기 위한 피드백 신호로서 사용될 수 있다.
유사하게, 일부 실시 예들에서, 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 제어 시스템 (581) 은 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 에서 반사 계수 (또는 감마 (Γ)) 및 VSWR을 결정하도록 프로그래밍된다. 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 에 의해 생성된 고 주파수 RF 신호와 연관된 반사된 RF 전력의 최소화는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 에서의 반사 계수가 가능한 한 0에 가까울 때 발생한다. 또한, 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 의 VSWR이 가능한 한 1에 가까울 때 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 에 의해 생성된 고 주파수 RF 신호와 연관된 반사된 RF 전력의 최소화가 발생하고, 1은 VSWR의 가능한 최소 값이다. 일부 실시 예들에서, 제어 시스템 (581) 은 고 주파수의 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 에서 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR을 계산하도록 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 상에서 실시간 측정된 전압을 사용하도록 프로그래밍된다. 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 내에서 취해진 전압 측정 값들을 사용하여 결정된, 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 에서의 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR은 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 에서 반사 계수를 가능한 한 0에 가깝게 최소화하고 그리고/또는 VSWR을 가능한 한 1에 가깝게 최소화하기 위한 피드백 신호로서 사용될 수 있다. 또한, 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 내에서 취해진 전압 측정 값들을 사용하여 결정된, 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 에서의 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR은 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력에서 반사된 RF 전력을 결정하도록 사용될 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 의 제어 모듈 (163) 은 연결부 (543) 로 나타낸 바와 같이, NIC (179) 및 NIC (511) 에 의해 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 제어 시스템 (509) 에 연결된다. 일부 실시 예들에서, NIC (179) 는 무엇보다도 네트워크 스위치들 및/또는 네트워크 허브들, 예를 들어, 이더넷 스위치 및/또는 EtherCAT 허브들과 같은 하나 이상의 네트워크 디바이스들 (567) 을 통해 NIC (511) 에 연결된다. 제어 모듈 (163) 은 연결부 (544) 로 나타낸 바와 같이, NIC (179) 및 NIC (583) 에 의해 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 제어 시스템 (581) 에 연결된다. 일부 실시 예들에서, NIC (179) 는 무엇보다도 네트워크 스위치들 및/또는 네트워크 허브들, 예를 들어, 이더넷 스위치 및/또는 EtherCAT 허브들과 같은 하나 이상의 네트워크 디바이스들 (568) 을 통해 NIC (583) 에 연결된다. 제어 모듈 (163) 은 연결부 (245) 로 나타낸 바와 같이, NIC (179) 및 NIC (239) 에 의해 임피던스 매칭 시스템 (215A) 에 연결된다. 일부 실시 예들에서, NIC (179) 는 무엇보다도 네트워크 스위치들 및/또는 네트워크 허브들, 예를 들어, 이더넷 스위치 및/또는 EtherCAT 허브들과 같은 하나 이상의 네트워크 디바이스들 (251) 을 통해 NIC (239) 에 연결된다. NIC (179) 는 제어 모듈 (163) 이 제어 모듈 (163) 외부의 시스템들로 데이터를 전송하고 이 시스템들로부터 데이터를 수신할 수 있게 한다. NIC (179) 의 예들은 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, 등을 포함한다. 다양한 실시 예들에서, NIC (179) 는 무엇보다도 이더넷 및/또는 EtherCAT과 같은 하나 이상의 네트워크 통신 프로토콜들 및 연관 물리 계층들에 따라 동작하도록 구성된다.
일부 실시 예들에서, 제어 모듈 (163) 은 주파수 튜닝 프로세스에 따라 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 및 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 동작을 지시하도록 프로그래밍된다. 주파수 튜닝 프로세스는 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 에서 반사된 전력을 최소화하도록 저 주파수 신호의 타깃 주파수에 대한 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 동작 주파수를 자동으로 조정한다. 또한, 주파수 튜닝 프로세스에서, 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 동작 주파수는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 에서 반사된 전력을 최소화하도록 고 주파수 신호의 타깃 주파수에 대해 자동으로 조정된다. 주파수 튜닝 프로세스에서, 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 동작 주파수는, 복수의 시간적 빈들 및 (고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의) 대응하는 별도의 동작 주파수 조정들은 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 사이클 각각에 걸쳐 순차적으로 반복되는, 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 완전한 사이클에 집합적으로 걸친 (collectively span) 복수의 시간적 빈들 (temporal bins) 각각의 고 주파수 신호의 타깃 주파수에 대해 개별적으로 조정된다.
도 5c는 일부 실시 예들에 따른, 주파수 튜닝 프로세스의 도면을 도시한다. 상부 플롯 (561) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 출력부 (510) 에서 시간의 함수로서 측정된 전압의 곡선 (563) 을 도시한다. 곡선 (563) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 에 의해 생성된 저 주파수 신호를 나타낸다. 저 주파수 신호는 반복되는 사이클을 특징으로 하는 사인형 신호이다. 상부 플롯 (561) 에서, 저 주파수 신호의 미리 결정된 (given) 사이클은 지점 P1에서 시작하고 지점 P3에서 종료되고, 지점 P2는 1/2-사이클 위치를 마킹한다. 도 5c의 예에서, 저 주파수 신호의 사이클은 저 주파수 신호가 포지티브 방향으로 0 전압 레벨과 교차하는 지점 P1에서 시작된다. 저 주파수 신호의 사이클의 이 시작 위치는 본 명세서에서 저 주파수 신호의 포지티브 방향 0 전압 교차점 (cross) 으로서 지칭된다. 1/2-사이클 위치는 저 주파수 신호가 음의 방향으로 0 전압 레벨과 교차하는 지점 P2에서 발생한다. 그리고, 저 주파수 신호의 사이클은 저 주파수 신호가 다시 포지티브 방향으로 0 전압 레벨과 교차하는 지점 P3에서 종료된다. 저 주파수 신호의 사이클은 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 로 분할되고, 여기서 N은 시간적 빈들의 총 수이다. 도 5c의 예는 저 주파수 신호의 사이클이 20 (N = 20) 개의 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 교차점에서 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 교차점에서 종료된다.
도 5c의 20 개의 시간적 빈들 (N = 20) 은 예로서 도시된다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시 예들에서, 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 은 20 미만 또는 20 초과로 설정된 N을 가질 수 있다. 또한, 도 5c의 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 (502) 에 의해 생성된, 고 주파수 신호의 주파수의 조정의 더 높은 분해능 (resolution) 이 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 에 의해 생성된, 저 주파수 신호의 사이클의 특정한 부분을 따라 목표된다면, 저 주파수 신호의 사이클의 특정한 부분을 따른 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 일부는 각각 더 작은 양의 시간을 커버하도록 규정된다.
도 5c는 또한 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 완전한 사이클에 집합적으로 걸친 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B20) 각각에서 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 동작 주파수의 조정들을 도시하는 하부 플롯 (565) 을 포함한다. 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 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 (502) 의 조정된 동작 주파수는 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 다른 것들에 대해 독립적으로 그리고 개별적으로 설정된다. 일부 실시 예들에서, 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 미리 결정된 하나의 조정된 주파수는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 에 의해 생성된 고 주파수 신호의 타깃 주파수 (HF0) 에 대한 주파수 조정량 (fadj) 의 정수 배 (integer multiple) 이다. 예를 들어, 도 5c는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 에 의해 생성된 고 주파수 신호의 타깃 주파수 (HF0) 에 대응하는 라인을 도시한다. 도 5c는 또한 주파수 조정량 (fadj) 의 정수 배 각각에 대한 라인들을 각각 도시한다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B20) 중 미리 결정된 하나의 조정된 주파수는 타깃 주파수 (HF0) 에 대한 주파수 조정량 (fadj) 의 정수 배이다. 일부 실시 예들에서, 정수 배는 -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4이다. 그러나, 다른 실시 예들에서, -4 미만 그리고/또는 +4 초과의 정수 배가 사용될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 정수 배는 소수 배 (fractional multiple) 로 대체된다. 또한, 일부 실시 예들에서, 주파수 조정량 (fadj) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 에 의해 생성될 때 저 주파수 신호의 타깃 주파수로서 설정된다. 도 5c의 예에서, 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 타깃 주파수가 400 ㎑이면, -4(fadj)에서 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 빈 레벨 동작 주파수는 HF0-1600 ㎑이고, 그리고 -3(fadj) 에서 HF0-1200 ㎑이고, 그리고 -2(fadj) 에서 HF0-800 ㎑이고, 그리고 -1(fadj) 에서 HF0-400 ㎑이고, 그리고 0(fadj) 에서 HF0이고, 그리고 +1(fadj) 에서 HF0+400 ㎑이고, 그리고 +2(fadj) 에서 HF0+800 ㎑이고, 그리고 +3(fadj) 에서 HF0+1200 ㎑이고, 그리고 +4(fadj) 에서 HF0+1600 ㎑이다. 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 미리 결정된 하나에 대한 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 동작 주파수, 예를 들어, 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 미리 결정된 하나에 대한 주파수 조정량 (fadj) 의 정수 배의 설정은, 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 중 미리 결정된 하나 동안 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 에서 반사된 RF 전력을 최소화하는 주파수 조정으로서 경험적으로 (empirically) 결정된다. 또한, 일부 실시 예들에서, 주파수 조정량 (fadj) 은 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 에 의해 생성될 때 저 주파수 신호의 타깃 주파수와 상이한 결정된 양의 주파수로 설정된다.
복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 에 걸친 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 조정된 주파수들은 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 에 의해 생성된 저 주파수 신호의 사이클 각각에 대해 반복된다. 주기적으로, 주파수 튜닝 프로세스는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 출력부 (571) 에서 반사된 RF 전력이 는 가능한 한 최소화된다는 것을 보장하기 위해 복수의 시간적 빈들 (B1 내지 B(N)) 에 대한 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 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 (501) 내의 제어 시스템 (509) 의 동작 및 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 내의 제어 시스템 (581) 의 동작을 지시한다.
도 5c와 관련하여 기술된 바와 같은 주파수 튜닝 프로세스에서, 네거티브 대 포지티브 반사된 전력 (negative-to-positive reflected power; NTPRP) 비는 (도 5c의 지점 P2와 지점 P3 사이) 저 주파수 신호의 사이클의 네거티브 1/2 동안 평균 반사된 RF 전력을 (도 5c의 지점 P1과 지점 P2 사이) 저 주파수 신호의 사이클의 포지티브 1/2 동안 평균 반사된 RF 전력으로 나눔으로써 결정된다. 또한, 도 5c와 관련하여 기술된 바와 같은 주파수 튜닝 프로세스에서, 네거티브 대 포지티브 전달된 전력 (negative-to-positive delivered power; NTPDP) 비는 (도 5c의 지점 P2와 지점 P3 사이) 저 주파수 신호의 사이클의 네거티브 1/2 동안 평균 전달된 평균 RF 전력을 (도 5c의 지점 P1과 지점 P2 사이) 저 주파수 신호의 사이클의 포지티브 1/2 동안 평균 전달된 RF 전력으로 나눔으로써 결정된다. 일부 실시 예들에서, 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 는 NTPRP 비의 타깃 값을 달성하고 유지하도록 실시간으로 조정된다. 일부 실시 예들에서, 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 는 NTPDP 비의 타깃 값을 달성하고 유지하도록 실시간으로 조정된다. 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 는 제 1 제어 커패시터이고, 주파수 제어 커패시터 (230) 는 제 2 제어 커패시터이다. 또한, 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 는 도 5a에 도시된 바와 같이 임피던스 매칭 시스템 (215A) 내 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템 (225A) 내에 포함되는 한편, 감마 제어 커패시터 (224) 는 도 4에 도시된 바와 같이 임피던스 매칭 시스템 (215) 내 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 내에 포함된다.
일부 실시 예들에서, 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 임피던스 매칭 시스템 (215A) 내 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템 (225A) 으로 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 포지션 명령을 전달하는 데이터를 전송하도록 동작 가능하다. 또한, 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템 (225A) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 으로 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 포지션 리드백을 전달하는 데이터를 전송하도록 동작 가능하다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 의 관점에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 은 제어 모듈 (163) 과 데이터 통신한다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 관점에서, 임피던스 매칭 시스템 (215A) 은 제어 모듈 (163) 과 데이터 통신한다는 것이 이해되어야 한다. 제어 모듈 (163) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 과 임피던스 매칭 시스템 (215A) 사이의 데이터 통신을 조절하도록 프로그래밍된다. 이러한 방식으로, RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 은 제어 모듈 (163) 과 직접 통신하도록 구성되고 프로그래밍되지만, 임피던스 매칭 시스템 (215A) 과 직접 통신하도록 구성되고 프로그래밍될 필요는 없다. 유사하게, 임피던스 매칭 시스템 (215A) 은 제어 모듈 (163) 과 직접 통신하도록 구성되고 프로그래밍되지만, RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 과 직접 통신하도록 구성되고 프로그래밍될 필요는 없다. 제어 모듈 (163) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 과 임피던스 매칭 시스템 (215A) 사이에 직접적인 데이터 통신 링크를 필요로 하지 않는, RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 과 임피던스 매칭 시스템 (215A) 사이에 데이터 통신 도관을 제공하도록 효과적으로 구성되고 프로그래밍된다.
일부 실시 예들에서, 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 임피던스 매칭 시스템 (215A) 내 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템 (225A) 으로 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 포지션 명령을 전달하는 데이터를 전송하도록 동작 가능하다. 또한, 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템 (225A) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 으로 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 포지션 리드백을 전달하는 데이터를 전송하도록 동작 가능하다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 의 관점에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 이 제어 모듈 (163) 과 데이터 통신한다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 관점에서, 임피던스 매칭 시스템 (215A) 은 제어 모듈 (163) 과 데이터 통신한다는 것이 이해되어야 한다. 제어 모듈 (163) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 과 임피던스 매칭 시스템 (215A) 사이의 데이터 통신을 조절하도록 프로그래밍된다. 이러한 방식으로, RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 은 제어 모듈 (163) 과 직접 통신하도록 구성되고 프로그래밍되지만, 임피던스 매칭 시스템 (215A) 과 직접 통신하도록 구성되고 프로그래밍될 필요는 없다. 유사하게, 임피던스 매칭 시스템 (215A) 은 제어 모듈 (163) 과 직접 통신하도록 구성되고 프로그래밍되지만, RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 과 직접 통신하도록 구성되고 프로그래밍될 필요는 없다. 제어 모듈 (163) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 과 임피던스 매칭 시스템 (215A) 사이에 직접적인 데이터 통신 링크를 필요로 하지 않는, RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 과 임피던스 매칭 시스템 (215A) 사이에 데이터 통신 도관을 제공하도록 효과적으로 구성되고 프로그래밍된다.
플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 의 동작 동안, RF 신호 공급 시스템 (201A) 는 플라즈마 (123) 를 생성하도록, RF 신호들을 생성하고 임피던스 매칭 시스템 (215A) 을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 으로 송신하도록 동작한다. 전압 센서 (595) 는 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 출력부 (223) 에 연결된다. 전압 센서 (595) 는 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 출력부 (223) 에서 실시간 전압을 측정하고, 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 출력부 (223) 에서 실시간 전압을 나타내는 신호를 연결부 (597) 를 통해 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 제어 시스템 (581) 으로 송신하도록 구성된다. 연결부 (597) 는 주 (primary) 전압 동기화 연결부로 지칭된다. 또한, 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 제어 시스템 (581) 과 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 의 제어 시스템 (509) 사이의 연결부 (599) 는 보조 (secondary) 전압 동기화 연결부로 지칭된다.
일부 실시 예들에서, 전압 센서 (595) 는 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 출력부 (223) 에 존재하는 시변 전압을 측정하고 측정된 시변 전압을 나타내는 신호들을 연결부 (597) 를 통해 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 으로 송신하도록 동작한다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 은 NTPRP 비 및/또는 NTPDP 비를 결정하기 위해 전압 센서 (595) 에 의해 제공된 바와 같이 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 출력부 (223) 에서 시변 전압을 분석하도록 동작한다. 동시에, RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 은 제어 모듈 (163) 에 의해, 임피던스 매칭 시스템 (215A) 내의 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템 (225A) 으로부터 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 에서 수신된 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 포지션 리드백 신호에 의해 임피던스 매칭 시스템 (215A) 내 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 전류 설정을 인식한다.
도 6은 일부 실시 예들에 따른, 실시간 반사 계수 또는 VSWR을 최소화하도록 감마 제어 커패시터 (224) 의 체계적인 (systematic) 조정을 지시하도록 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 을 동작시키기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다. 방법은 감마 제어 커패시터 (224) 의 조정을 위한 최적화 방향을 결정하기 위한 동작 (601) 을 포함하고, 여기서 최적화 방향은 감마 제어 커패시터 (224) 의 커패시턴스의 증가, 또는 감마 제어 커패시터 (224) 의 커패시턴스의 감소이고, 이는 실시간 반사 계수 또는 VSWR의 감소를 유발한다. 이어서 방법은 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 실시간 반사 계수 또는 VSWR의 전류 값을 결정하기 위한 동작 (603) 으로 진행한다. 동작 (603) 은 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 V/I 센서 (207) 에 의해 측정된 시변 전압을 사용하여 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다.
동작 (603) 으로부터, 방법은 동작 (601) 에서 결정된 최적화 방향으로 감마 제어 커패시터 (224) 에 대해 이루어질 다음 조정을 결정하기 위한 동작 (605) 으로 진행한다. 동작 (605) 는 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다. 일부 실시 예들에서, 최적화 방향으로 감마 제어 커패시터 (224) 에 대해 이루어질 조정량은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 대한 외부 입력을 통해 제어/설정될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 최적화 방향으로 감마 제어 커패시터 (224) 에 대해 이루어질 조정량은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 실시간으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 감마 제어 커패시터 (224) 에 대해 이루어질 조정량을 결정하기 위해 감마 제어 커패시터 (224) 의 커패시턴스에 대한 반사 계수 또는 VSWR의 변화 레이트를 결정하고 사용한다.
동작 (605) 으로부터, 방법은 동작 (605) 에서 결정된 감마 제어 커패시터에 대한 다음 조정의 실행을 지시하기 위한 동작 (607) 으로 진행한다. 동작 (607) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 임피던스 매칭 시스템 (215) 내의 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 으로 감마 제어 커패시터 포지션 명령을 전달하는 데이터를 송신하도록 동작하는 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다. 이어서 방법은 감마 제어 커패시터 (224) 에 대한 조정의 실행을 검증하기 위한 동작 (609) 으로 진행한다. 동작 (609) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 으로 감마 제어 커패시터 포지션 리드백을 전달하는 데이터를 전송하도록 동작하는 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 에 의해 수행된다.
동작 (609) 에 이어서, 방법은 동작 (607) 에서 감마 제어 커패시터 (224) 에 대한 조정의 실행에 의해 유발된 반사 계수 또는 VSWR의 변화를 결정하기 위한 동작 (611) 으로 진행한다. 동작 (611) 은 동작 (607) 에서 감마 제어 커패시터 (224) 에 대한 조정의 실행에 의해 유발된 반사 계수 또는 VSWR의 수정된 값을 결정하기 위해 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 V/I 센서 (207) 에 의해 측정된 시변 전압을 사용하여 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다. (동작 (607) 을 수행하기 전) 감마 제어 커패시터 (607) 의 이전 설정에 대응하는 반사 계수 또는 VSWR의 이전 값은 동작 (607) 에서 감마 제어 커패시터 (224) 에 대한 조정의 실행에 의해 유발된 VSWR 또는 반사 계수의 변화를 결정하기 위해 (동작 (607) 을 수행한 후) 반사 계수 또는 VSWR의 수정된 값으로부터 감산된다.
동작 (611) 으로부터, 방법은 동작 (611) 에서 결정된 반사 계수 또는 VSWR의 변화가 0보다 작거나 같은지 여부를 결정하기 위한 동작 (613) 으로 진행한다. 동작 (613) 에서 반사 계수 또는 VSWR의 변화가 0보다 작거나 같은 것으로 결정되면, 방법은 최적화 방향으로 감마 제어 커패시터 (224) 에 대해 이루어질 다음 조정을 결정하도록 동작 (603) 으로 되돌아간다. 그러나, 동작 (613) 에서 반사 계수 또는 VSWR의 변화가 0보다 큰 것으로 결정되면, 방법은 감마 제어 커패시터 (224) 의 이전 설정이 감마 제어 커패시터 (224) 의 최적화된 설정으로 결정되는 동작 (615) 로 진행하고, 여기서 감마 제어 커패시터 (224) 의 이전 설정은 동작 (607) 의 마지막 수행 직전에 존재한다. 동작들 (613 및 615) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다.
도 6의 방법에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 감마 제어 커패시터 (224) 에 대해 이루어질 조정을 결정하도록 동작하고, 감마 제어 커패시터 (224) 에 대한 조정의 실행을 초래하도록 제어 모듈 (163) 을 통해 임피던스 매칭 시스템 (215) 내 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 으로 대응하는 제어 신호를 전송한다. 감마 제어 커패시터 (224) 에 대한 조정은 처음에 실시간 반사 계수 또는 VSWR의 감소를 유발하는 최적화 방향으로 이루어진다. 이어서 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 감마 제어 커패시터 (224) 에 대해 실행된 조정이 실시간 반사 계수 또는 VSWR의 감소를 유발했는지 여부를 결정한다.
감마 제어 커패시터 (224) 에 대해 실행된 조정이 실시간 반사 계수 또는 VSWR 값의 감소를 유발했다면, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 감마 제어 커패시터 (224) 에 대해 이루어질 추가 조정을 결정하도록 동작하고, 감마 제어 커패시터 (224) 에 대한 추가 조정을 실행하기 위해 대응하는 제어 신호를 제어 모듈 (163) 을 통해 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 으로 전송한다. 이어서 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 감마 제어 커패시터 (224) 에 대해 실행된 추가 조정이 실시간 반사 계수 또는 VSWR의 추가 감소를 유발했는지 여부를 결정한다. 감마 제어 커패시터 (224) 를 조정하고 실시간 반사 계수 또는 VSWR에 대한 대응하는 효과를 결정하도록 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 을 동작시키는 이 프로세스는 실시간 반사 계수 또는 VSWR의 증가가 실시간 반사 계수 또는 VSWR의 직전에 결정된 값에 대해 결정될 때까지 계속되고, 이에 따라 실시간 반사 계수 또는 VSWR의 직전에 결정된 값이 최소 달성 가능한 값임을 나타내고, 이에 따라 감마 제어 커패시터 (224) 의 직전 설정이 최적의 설정이라고 나타낸다.
일부 실시 예들에서, 도 6의 방법은 도 6의 방법이 수행될 때마다 동작 (605) 에서 실행되는 감소된 고정된 양의 감마 제어 커패시터 (224) 조정으로, 그리고 도 6의 방법의 미리 결정된 실행의 동작 (615) 에서 결정된 최적화된 감마 제어 커패시터 (224) 설정을 도 6의 방법의 다음 실행을 위한 시작 감마 제어 커패시터 (224) 설정으로서 사용하여, 복수 회 수행된다. 도 6의 방법이 순차적으로 수행될 때마다 동작 (605) 에서 실행된 고정된 양의 감마 제어 커패시터 (224) 조정을 감소시킴으로써, 최소 달성 가능한 반사 계수 또는 VSWR을 제공하는 최적화된 감마 제어 커패시터 (224) 를 발견하기 위해 코오스-투-파인 (coarse-to-fine) 검색 알고리즘이 도 6의 방법의 복수의 실행들에 걸쳐 실행된다.
도 7은 일부 실시 예들에 따른, RF 신호 생성기 (201) 의 실제 동작 주파수와 RF 신호 생성기 (201) 의 타깃 동작 주파수 사이의 차를 최소화하도록 주파수 제어 커패시터 (230) 의 체계적인 조정을 지시하도록 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 을 동작시키는 방법의 플로우 차트를 도시한다. 방법은 주파수 제어 커패시터 (230) 의 조정을 위한 최적화 방향을 결정하기 위한 동작 (701) 을 포함하고, 여기서 최적화 방향은 주파수 제어 커패시터 (230) 의 커패시턴스의 증가, 또는 주파수 제어 커패시터 (230) 의 커패시턴스의 감소이고, RF 신호 생성기 (201) 의 실제 동작 주파수와 RF 신호 생성기 (201) 의 타깃 동작 주파수 사이의 차의 감소를 유발한다. 이어서 방법은 RF 신호 생성기 (201) 의 실제 동작 주파수의 현재 값을 결정하기 위한 동작 (703) 으로 진행한다. 동작 (703) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다. 동작 (703) 으로부터, 방법은 현재 주파수 차 값을 결정하기 위한 동작 (705) 으로 진행되고, 주파수 차 값은 RF 신호 생성기 (201) 의 실제 동작 주파수와 RF 신호 생성기 (201) 의 타깃 동작 주파수 사이의 차의 절대 값으로 규정된다.
동작 (705) 으로부터, 방법은 동작 (701) 에서 결정된 최적화 방향으로 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대해 이루어질 다음 조정을 결정하기 위한 동작 (707) 으로 진행한다. 동작 (707) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다. 일부 실시 예들에서, 최적화 방향으로 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대해 이루어질 조정량은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 대한 외부 입력을 통해 제어/설정될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 최적화 방향으로 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대해 이루어질 조정량은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 실시간으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대해 이루어질 조정량을 결정하기 위해 감마 제어 커패시터 (230) 의 커패시턴스에 대한 주파수 차 값의 변화 레이트를 결정하고 사용한다.
동작 (707) 으로부터, 방법은 동작 (707) 에서 결정된 바와 같이 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대한 다음 조정의 실행을 지시하기 위한 동작 (709) 으로 진행한다. 동작 (709) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 임피던스 매칭 시스템 (215) 내의 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 으로 주파수 제어 커패시터 포지션 명령을 전달하는 데이터를 송신하도록 동작하는 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다. 이어서 방법은 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대한 조정의 실행을 검증하기 위한 동작 (711) 으로 진행한다. 동작 (711) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 으로 주파수 제어 커패시터 포지션 리드백을 전달하는 데이터를 전송하도록 동작하는 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 에 의해 수행된다.
동작 (711) 에 이어서, 방법은 동작 (709) 에서 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대한 조정의 실행에 대응하는 새로운 주파수 차 값을 결정하기 위한 동작 (713) 으로 진행한다. 동작 (713) 에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 동작 (709) 의 수행 후 RF 신호 생성기 (201) 의 실제 동작 주파수와 RF 신호 생성기 (201) 의 타깃 동작 주파수 사이의 차의 절대 값으로서 새로운 주파수 차 값을 계산한다. 동작 (713) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다.
동작 (713) 으로부터, 방법은 동작 (713) 에서 결정된 새로운 주파수 차 값이 동작 (709) 의 수행 전에 존재했던 이전 주파수 차 값보다 작거나 같은지 여부를 결정하기 위한 동작 (715) 으로 진행한다. 새로운 주파수 차 값이 이전 주파수 차 값보다 작거나 같은 것으로 결정되면, 방법은 최적화 방향으로 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대해 이루어질 다음 조정을 결정하도록 동작 (707) 으로 되돌아간다. 그러나, 새로운 주파수 차 값이 이전 주파수 차 값보다 큰 것으로 결정되면, 방법은 주파수 제어 커패시터 (230) 의 이전 설정이 주파수 제어 커패시터 (230) 의 최적화된 설정으로 결정되는 동작 (717) 으로 진행하고, 여기서 주파수 제어 커패시터 (230) 의 이전 설정은 동작 (709) 의 마지막 수행 직전에 존재한다. 동작 (715) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다.
도 7의 방법에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대해 이루어질 조정을 결정하도록 동작하고, 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대한 조정의 실행하도록 제어 모듈 (163) 을 통해 임피던스 매칭 시스템 (215) 내 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 으로 대응하는 제어 신호를 전송한다. 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대한 조정은 처음에 주파수 차 값의 감소를 유발하는 최적화 방향으로 이루어진다. 이어서 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대해 실행된 조정이 주파수 차 값의 감소를 유발했는지 여부를 결정한다.
주파수 제어 커패시터 (230) 에 대해 실행된 조정이 주파수 차 값의 감소를 유발했다면, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대해 이루어질 추가 조정을 결정하도록 동작하고, 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대한 추가 조정을 실행하기 위해 대응하는 제어 신호를 제어 모듈 (163) 을 통해 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 으로 전송한다. 이어서 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 주파수 제어 커패시터 (230) 에 대해 실행된 추가 조정이 주파수 차 값의 추가 감소를 유발했는지 여부를 결정한다. 주파수 제어 커패시터 (230) 를 조정하고 주파수 차 값에 대한 대응하는 효과를 결정하도록 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 을 동작시키는 이 프로세스는 주파수 차 값의 증가가 직전에 결정된 주파수 차 값에 대해 결정될 때까지 계속되고, 이에 따라 직전에 결정된 주파수 차 값이 최소 달성 가능한 값임을 나타내고, 이에 따라 주파수 제어 커패시터 (230) 의 직전 설정이 최적의 설정임을 나타낸다.
일부 실시 예들에서, 도 7의 방법은 도 7의 방법이 수행될 때마다 동작 (707) 에서 실행되는 감소된 고정된 양의 주파수 제어 커패시터 (230) 조정으로, 그리고 도 7의 방법의 미리 결정된 실행의 동작 (707) 에서 결정된 최적화된 주파수 제어 커패시터 (230) 설정을 도 7의 방법의 다음 실행을 위한 시작 주파수 제어 커패시터 (230) 설정으로서 사용하여, 복수 회 수행된다. 도 7의 방법이 순차적으로 수행될 때마다 동작 (707) 에서 실행된 고정된 양의 주파수 제어 커패시터 (230) 조정을 감소시킴으로써, 최소 달성 가능한 주파수 차 값을 제공하는, 즉, RF 신호 생성기 (201) 의 실제 동작 주파수와 RF 신호 생성기 (201) 의 타깃 동작 주파수 사이의 최소 차를 제공하는 최적화된 주파수 제어 커패시터 (230) 설정을 발견하기 위해 코오스-투-파인 검색 알고리즘이 도 7의 방법의 복수의 실행들에 걸쳐 실행된다.
일부 실시 예들에서, 도 6 및 도 7의 방법들은 서로 함께 수행된다. 보다 구체적으로, 일부 실시 예들에서, 도 6의 방법은 반사 계수 및/또는 VSWR을 최소화하는 감마 제어 커패시터 (224) 의 최적의 설정을 결정하도록 수행된다. 이어서, 도 7의 방법은 RF 신호 생성기 (201) 에 의해 생성된 신호들의 실제 주파수와 타깃 주파수 사이의 차를 최소화하는 주파수 제어 커패시터 (230) 의 최적의 설정을 결정하도록 수행된다. 주파수 제어 커패시터 (230) 의 조정이 감마 제어 커패시터 (224) 의 최적의 설정에 영향을 줄 수 있고, 그 반대도 가능하기 때문에, 도 6 및 도 7의 방법들은 감마 제어 커패시터 (224) 및 주파수 제어 커패시터 (230) 모두의 최적화된 설정이 달성될 때까지 순차적인 방식으로 반복적으로 수행될 수 있다. 즉, 도 6의 방법이 수행되고 이어서 도 7의 방법이 수행된다. 이어서, 도 6 및 도 7의 방법들의 순차적인 수행은 감마 제어 커패시터 (224) 및 주파수 제어 커패시터 (230) 모두의 최적화된 설정들이 달성될 때까지 반복된다.
일부 실시 예들에서, 도 6 및 도 7의 방법들이 감마 제어 커패시터 (224) 및 주파수 제어 커패시터 (230) 모두의 설정들을 최적화하도록 수행되면, 리튠 (retune) 조건이 검출될 때까지 RF 신호 생성기 (201) 는 감마 제어 커패시터 (224) 및 주파수 제어 커패시터 (230) 를 사용하여 동작된다. 이어서, 리튠 조건 검출시, 감마 제어 커패시터 (224) 및 주파수 제어 커패시터 (230) 모두의 최적화된 설정들을 재-확립하도록 도 6 및 도 7의 방법들이 반복된다. 일부 실시 예들에서, RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 결정될 때 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부에서 실시간 반사 계수 및/또는 VSWR이 문턱 값 양만큼 변화할 때 리튠 조건이 존재한다. 일부 실시 예들에서, 리튠 조건을 트리거하는 실시간 반사 계수의 문턱 값 변화량은 0.01이다. 그러나, 다양한 실시 예들에서, 리튠 조건을 트리거하는 실시간 반사 계수의 문턱 값 변화량은 0.01보다 크거나 0.01보다 작을 수 있다. 유사하게, 일부 실시 예들에서, 실시간 주파수 차 값의 문턱 값 변화량은 리튠 조건을 트리거하고, 여기서 실시간 주파수 차 값은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 연속적으로 결정된다. 일부 실시 예들에서, 리튠 조건을 트리거하는 주파수 차 값의 문턱 값 변화량은 +/- 5 ㎑이다. 일부 실시 예들에서, 리튠 조건을 트리거하는 주파수 차 값의 문턱 값 변화량은 +/- 50 ㎑이다. 일부 실시 예들에서, 리튠 조건을 트리거하는 주파수 차 값의 문턱 값 변화량은 +/- 100 ㎑이다.
GBMC 시스템 (200) 은 플라즈마 생성을 위한 RF 신호 공급 시스템이다. GBMC 시스템 (200) 은 RF 신호들을 생성하고 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 를 통해 RF 신호들을 송신하도록 구성된 RF 신호 생성기 (201) 를 포함한다. RF 신호 생성기 (201) 는 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 을 포함한다. GMBC 시스템 (200) 은 또한 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에 전기적으로 접속된 입력부 (217) 를 갖는 임피던스 매칭 시스템 (215) 을 포함한다. 임피던스 매칭 시스템 (215) 은 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 의 RF 피드 구조체 (109) 에 연결된 출력부 (223) 를 갖는다. 임피던스 매칭 시스템 (215) 은 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 입력부 (217) 와 기준 전위 (227) 사이에 연결된 감마 제어 커패시터 (224) 를 포함한다. 임피던스 매칭 시스템 (215) 은 인덕터 (229) (또한 제 1 인덕터 (229) 로 지칭됨) 의 단자와 기준 전위 (227) 사이에 연결된 주파수 제어 커패시터 (230) 를 포함한다. 제 1 인덕터 (229) 는 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 출력부 (223) 에 연결된 또 다른 단자를 갖는다. GBMC 시스템 (200) 은 또한 RF 신호 생성기 (201) 및 임피던스 매칭 시스템 (215) 각각과 데이터 통신하도록 연결된 제어 모듈 (163) 을 포함한다. 제어 모듈 (163) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 으로부터 수신된 대응하는 데이터에 기초하여 임피던스 매칭 시스템 (215) 으로 제어 신호들을 송신하도록 프로그래밍되고, 제어 신호들은 감마 제어 커패시터 (224) 및 주파수 제어 커패시터 (230) 의 제어를 지시한다. 제어 모듈 (163) 은 또한 임피던스 매칭 시스템 (215) 으로부터 수신된 대응하는 데이터 또는 신호들에 기초하여 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 으로 데이터를 송신하도록 프로그래밍된다.
감마 제어 커패시터 (224) 는 가변 커패시터이다. 임피던스 매칭 시스템 (215) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 생성된 제어 신호들에 대응하는 제어 모듈 (163) 로부터 수신된 제어 신호들에 따라 감마 제어 커패시터 (224) 를 제어하도록 연결되고 구성된 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 을 포함한다. 주파수 제어 커패시터 (230) 는 가변 커패시터이다. 임피던스 매칭 시스템 (215) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 생성된 제어 신호들에 대응하는 제어 모듈 (163) 로부터 수신된 제어 신호들에 따라 주파수 제어 커패시터 (230) 를 제어하도록 연결되고 구성된 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 을 포함한다. 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 및 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 각각은 임피던스 매칭 시스템 (215) 내에서 네트워크 인터페이스 제어기 (239) 와 데이터 통신하도록 연결된다. 임피던스 매칭 시스템 (215) 은 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 입력부 (217) 와 임피던스 매칭 시스템 (215) 의 출력부 (223) 사이에 직렬로 연결된 커패시터 (219) 및 인덕터 (221) (또한 제 2 인덕터 (221) 로 지칭됨) 를 더 포함한다.
RF 신호 생성기는 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에 연결된 전압/전류 센서 (207) 를 포함한다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 전압/전류 센서 (207) 로부터 전압 측정 데이터를 수신하도록 연결된다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 실시간 반사 계수를 결정하도록 전압/전류 센서 (207) 로부터 수신된 전압 측정 데이터를 사용하도록 프로그래밍된다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 실시간 반사 계수를 최소화하도록 임피던스 매칭 시스템 (215) 내 감마 제어 커패시터 (224) 의 조정을 결정하도록 프로그래밍된다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 감마 제어 커패시터 (224) 의 결정된 조정의 실행을 지시하는 제어 모듈 (163) 로 데이터를 송신하도록 프로그래밍된다. 제어 모듈 (163) 은 감마 제어 커패시터 (224) 의 결정된 조정을 실행하도록 임피던스 매칭 시스템 (215) 내의 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 을 지시하도록 프로그래밍된다.
RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 RF 신호 생성기 (201) 에 의해 생성된 신호들의 실제 주파수를 결정하도록 프로그래밍된다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 RF 신호 생성기 (201) 에 의해 생성된 신호들의 실제 주파수와 타깃 주파수 사이의 차를 최소화하도록 임피던스 매칭 시스템 (215) 내 주파수 제어 커패시터 (230) 의 조정을 결정하도록 프로그래밍된다. RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 은 주파수 제어 커패시터 (230) 의 결정된 조정의 실행을 지시하는 제어 모듈 (163) 로 데이터를 송신하도록 프로그래밍된다. 제어 모듈 (163) 은 주파수 제어 커패시터 (230) 의 결정된 조정을 실행하도록 임피던스 매칭 시스템 (215) 내의 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 에 지시하도록 프로그래밍된다.
도 8a는 일부 실시 예들에 따른, 플라즈마로의 RF 전력의 송신을 최적화하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다. 방법은 RF 신호 생성기 (201) 로부터 임피던스 매칭 시스템 (215) 을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 으로 RF 신호들을 송신하기 위한 동작 (801) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (801) 은 RF 신호 생성기 (201) 에 의해 수행된다. 방법은 또한 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 실시간 반사 계수 (및/또는 VSWR) 를 결정하기 위한 동작 (803) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (803) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다. 일부 실시 예들에서, 방법은 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 시변 전압을 측정하도록 RF 신호 생성기 (201) 내의 전압/전류 센서 (207) 를 동작시키는 단계를 포함한다. 이어서 방법은 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 실시간 반사 계수 (및/또는 VSWR) 를 결정하도록 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 실시간 시변 전압을 사용하도록 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 을 동작시키는 단계를 포함한다.
동작 (803) 으로부터, 방법은 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 실시간 반사 계수 (및/또는 VSWR) 를 최소 값으로 향하게 조정하기 위해 임피던스 매칭 시스템 (215) 내 감마 제어 커패시터 (224) 의 조정을 결정하기 위한 동작 (805) 로 진행한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (805) 은 RF 신호 생성기 (201) 에 의해 수행된다. 방법은 또한 감마 제어 데이터를 제어 모듈 (163) 로 송신하기 위한 동작 (807) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (807) 은 RF 신호 생성기 (201) 의 제어 시스템에 의해 수행된다. 감마 제어 데이터는 감마 제어 커패시터 (224) 의 결정된 조정의 실행을 지시한다. 방법은 또한 감마 제어 커패시터 (224) 의 결정된 조정을 실행하도록 임피던스 매칭 시스템 (215) 을 지시하기 위한 동작 (809) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (809) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 수행된다. 방법은 RF 신호 생성기 (201) 의 출력부 (210) 에서 실시간 반사 계수 (및/또는 VSWR) 가 최소 달성 가능한 값에 도달 할 때까지 동작들 (803, 805, 807, 및 809) 을 반복하는 동작 (811) 을 더 포함한다.
일부 실시 예들에서, 방법은 제어 모듈 (163) 로부터 감마 제어 신호들을 수신하도록 임피던스 매칭 시스템 (215) 내에서 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 을 동작시키는 단계를 포함한다. 감마 제어 신호들은 동작 (805) 에서 결정된 감마 제어 커패시터 (224) 의 조정의 실행을 지시한다. 방법은 감마 제어 신호들에 따라 감마 제어 커패시터 (224) 의 커패시턴스 설정을 조정하도록 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 을 동작시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 방법은 감마 제어 커패시터 (224) 의 전류 설정을 전달하는 데이터를 제어 모듈 (163) 로 송신하도록 감마 커패시터 제어 시스템 (225) 을 동작시키는 단계를 포함한다. 제어 모듈 (163) 은 감마 제어 커패시터 (224) 의 전류 설정을 전달하는 데이터를 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 으로 송신하도록 동작한다.
도 8b는 일부 실시 예들에 따른, 플라즈마로의 RF 전력의 송신을 최적화하기 위한 도 8a의 방법의 연속적인 플로우 차트를 도시한다. 방법은 주파수 차 값을 결정하기 위한 동작 (813) 을 포함하고, 주파수 차 값은 RF 신호 생성기 (201) 에 의해 생성된 RF 신호들의 실제 주파수와 타깃 주파수 사이의 차의 절대 값이다. 일부 실시 예들에서, 동작 (813) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다. 방법은 또한 최소 값을 향해 주파수 차 값을 조정하는 임피던스 매칭 시스템 (215) 내 주파수 제어 커패시터 (230) 의 조정을 결정하기 위한 동작 (815) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (815) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다. 방법은 또한 주파수 제어 데이터를 제어 모듈 (163) 로 송신하기 위한 동작 (817) 을 포함하고, 여기서 주파수 제어 데이터는 주파수 제어 커패시터 (230) 의 결정된 조정의 실행을 지시한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (817) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 에 의해 수행된다. 방법은 또한 주파수 제어 커패시터 (230) 의 결정된 조정을 실행하도록 임피던스 매칭 시스템 (215) 을 지시하기 위한 동작 (819) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (819) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 수행된다. 방법은 주파수 차 값이 최소 달성 가능한 값에 도달할 때까지 동작들 (813, 815, 817, 및 819) 을 반복하기 위한 동작 (821) 을 더 포함한다.
일부 실시 예들에서, 방법은 제어 모듈 (163) 로부터 주파수 제어 신호들을 수신하도록 임피던스 매칭 시스템 (215) 내에서 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 을 동작시키는 단계를 포함하고, 주파수 제어 신호들은 주파수 제어 커패시터 (230) 의 결정된 조정의 실행을 지시한다. 방법은 또한 주파수 제어 신호들에 따라 주파수 제어 커패시터 (230) 의 커패시턴스 설정을 조정하도록 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 을 동작시키는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 방법은 주파수 제어 커패시터 (230) 의 전류 설정을 전달하는 데이터를 제어 모듈 (163) 로 송신하도록 주파수 커패시터 제어 시스템 (231) 을 동작시키는 단계를 포함한다. 방법은 또한 주파수 제어 커패시터 (230) 의 전류 설정을 전달하는 데이터를 RF 신호 생성기 제어 시스템 (209) 으로 송신하도록 제어 모듈 (163) 을 동작시키는 단계를 포함한다.
도 9는 일부 실시 예들에 따른, 플라즈마로의 RF 전력의 송신을 최적화하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다. 방법은 도 5c에 대해 기술된 주파수 튜닝 프로세스에 따라 RF 신호들을 생성하고 임피던스 매칭 시스템 (215A) 을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 으로 송신하기 위해 RF 신호 공급 시스템 (201A) 의 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 및 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 모두를 동작시키기 위한 동작 (901) 을 포함한다. 방법은 또한 NTPRP 비에 대한 실시간 값을 결정하기 위한 동작 (903) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (903) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 및/또는 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 에 의해 수행된다. 일부 실시 예들에서, 방법은 또한 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 출력부 (223) 에서 시변 전압을 측정하도록 전압 센서 (595) 를 동작시키는 단계를 포함한다. 이어서 방법은 NTPRP 비의 실시간 값을 결정하기 위해 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 출력부 (223) 에서 측정된 시변 전압을 사용하도록 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 을 동작시키는 단계를 포함한다.
동작 (903) 으로부터, 방법은 타깃 값을 향하여 NTPRP 비의 실시간 값을 조정하기 위해 임피던스 매칭 시스템 (215A) 내 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 조정을 결정하기 위한 동작 (905) 으로 진행한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (905) 는 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 및/또는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 에 의해 수행된다. 방법은 또한 감마/전력 비 제어 데이터를 제어 모듈 (163) 로 송신하기 위한 동작 (907) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (907) 은 저 주파수 RF 생성기 (501) 의 RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 및/또는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 에 의해 수행된다. 감마/전력 비 제어 데이터는 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 결정된 조정의 실행을 지시한다. 방법은 또한 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 결정된 조정을 실행하도록 임피던스 매칭 시스템 (215A) 을 지시하기 위한 동작 (909) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (909) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 수행된다. 방법은 NTPRP 비의 실시간 값과 대응하는 타깃 값 사이의 차가 최소 달성 가능한 값에 도달할 때까지 동작들 (903, 905, 907, 및 909) 을 반복하기 위한 동작 (911) 을 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 플라즈마로의 RF 전력의 송신을 최적화하기 위한 도 7b의 방법은 도 9의 방법 후에 수행된다.
일부 실시 예들에서, 방법은 제어 모듈 (163) 로부터 감마/전력 비 제어 신호들을 수신하도록 임피던스 매칭 시스템 (215A) 내 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템 (225A) 을 동작시키는 단계를 포함한다. 감마/전력 비 제어 신호들은 동작 (905) 에서 결정된 바와 같이 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 조정의 실행을 지시한다. 방법은 감마/전력 비 제어 신호들에 따라 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 커패시턴스 설정을 조정하도록 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템 (225A) 을 동작시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 방법은 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 전류 설정을 전달하는 데이터를 제어 모듈 (163) 로 송신하도록 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템 (225A) 을 동작시키는 단계를 포함한다. 제어 모듈 (163) 은 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 전류 설정을 전달하는 데이터를 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 내의 RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 및/또는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 내의 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 으로 송신하도록 동작한다.
도 10은 일부 실시 예들에 따른, 플라즈마로의 RF 전력의 송신을 최적화하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다. 방법은 도 5c에 대해 기술된 주파수 튜닝 프로세스에 따라 RF 신호들을 생성하고 임피던스 매칭 시스템 (215A) 을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템 (100A/100B) 으로 송신하기 위해 RF 신호 공급 시스템 (201A) 의 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 및 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 모두를 동작시키기 위한 동작 (1001) 을 포함한다. 방법은 또한 NTPDP 비에 대한 실시간 값을 결정하기 위한 동작 (1003) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (1003) 은 RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 및/또는 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 에 의해 수행된다. 일부 실시 예들에서, 방법은 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 출력부 (223) 에서 시변 전압을 측정하도록 전압 센서 (595) 를 동작시키는 단계를 포함한다. 이어서 방법은 NTPDP 비의 실시간 값을 결정하기 위해 임피던스 매칭 시스템 (215A) 의 출력부 (223) 에서 측정된 시변 전압을 사용하도록 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 을 동작시키는 단계를 포함한다.
동작 (1003) 으로부터, 방법은 타깃 값을 향하여 NTPDP 비의 실시간 값을 조정하기 위해 임피던스 매칭 시스템 (215A) 내에서 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 조정을 결정하기 위한 동작 (1005) 로 진행한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (1005) 는 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 및/또는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 에 의해 수행된다. 방법은 또한 감마/전력 비 제어 데이터를 제어 모듈 (163) 로 송신하기 위한 동작 (1007) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (1007) 은 저 주파수 RF 생성기 (501) 의 RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 및/또는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 의 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 에 의해 수행된다. 감마/전력 비 제어 데이터는 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 결정된 조정의 실행을 지시한다. 방법은 또한 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 결정된 조정을 실행하도록 임피던스 매칭 시스템 (215A) 을 지시하기 위한 동작 (1009) 을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 동작 (1009) 은 제어 모듈 (163) 에 의해 수행된다. 방법은 NTPDP 비의 실시간 값과 대응하는 타깃 값 사이의 차가 최소 달성 가능한 값에 도달할 때까지 동작들 (1003, 1005, 1007, 및 1009) 을 반복하는 동작 (1011) 을 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 플라즈마로의 RF 전력의 송신을 최적화하기 위한 도 7b의 방법은 도 10의 방법 후에 수행된다.
일부 실시 예들에서, 방법은 제어 모듈 (163) 로부터 감마/전력 비 제어 신호들을 수신하도록 임피던스 매칭 시스템 (215A) 내 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템 (225A) 을 동작시키는 단계를 포함한다. 감마/전력 비 제어 신호들은 동작 (1005) 에서 결정된 바와 같이 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 조정의 실행을 지시한다. 방법은 감마/전력 비 제어 신호들에 따라 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 커패시턴스 설정을 조정하도록 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템 (225A) 을 동작시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 방법은 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 전류 설정을 전달하는 데이터를 제어 모듈 (163) 로 송신하도록 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템 (225A) 을 동작시키는 단계를 포함한다. 제어 모듈 (163) 은 감마/전력 비 제어 커패시터 (224A) 의 전류 설정을 전달하는 데이터를 저 주파수 RF 신호 생성기 (501) 내의 RF 신호 생성기 제어 시스템 (509) 및/또는 고 주파수 RF 신호 생성기 (502) 내의 RF 신호 생성기 제어 시스템 (581) 으로 송신하도록 동작한다.
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 (20)

  1. 플라즈마 생성을 위한 무선 주파수 (radiofrequency; RF) 신호 공급 시스템에 있어서,
    RF 신호 생성기로서, RF 신호들을 생성하고 상기 RF 신호 생성기의 출력부를 통해 상기 RF 신호들을 송신하도록 구성되고, 상기 RF 신호 생성기는 제어 시스템을 포함하는, 상기 RF 신호 생성기;
    임피던스 매칭 시스템으로서, 상기 RF 신호 생성기의 상기 출력부에 연결된 입력부, 플라즈마 프로세싱 시스템의 RF 피드 구조체에 연결된 출력부, 상기 임피던스 매칭 시스템의 상기 입력부와 기준 전위 사이에 연결된 제 1 제어 커패시터, 및 제 1 인덕터의 제 1 단자와 상기 기준 전위 사이에 연결된 제 2 제어 커패시터를 갖고, 상기 제 1 인덕터는 상기 임피던스 매칭 시스템의 상기 출력부에 연결된 제 2 단자를 갖는, 상기 임피던스 매칭 시스템; 및
    상기 RF 신호 생성기 및 상기 임피던스 매칭 시스템 각각과 데이터 통신하도록 연결된 제어 모듈로서, 상기 제어 모듈은 상기 RF 신호 생성기의 상기 제어 시스템으로부터 수신된 대응하는 데이터에 기초하여 상기 임피던스 매칭 시스템으로 제어 신호들을 송신하도록 프로그래밍되고, 상기 제어 신호들은 상기 제 1 제어 커패시터 및 상기 제 2 제어 커패시터의 제어를 지시하고, 상기 제어 모듈은 상기 임피던스 매칭 시스템으로부터 수신된 대응하는 데이터 또는 신호들에 기초하여 상기 RF 신호 생성기의 상기 제어 시스템으로 데이터를 송신하도록 프로그래밍되는, 상기 제어 모듈을 포함하는, 플라즈마 생성을 위한 RF 신호 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 커패시터는 제 1 가변 커패시터이고, 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 제어 모듈로부터 수신된 제어 신호들에 따라 상기 제 1 제어 커패시터를 제어하도록 구성된 감마 커패시터 제어 시스템을 포함하고, 그리고
    상기 제 2 제어 커패시터는 제 2 가변 커패시터이고, 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 제어 모듈로부터 수신된 제어 신호들에 따라 상기 제 2 제어 커패시터를 제어하도록 구성된 주파수 커패시터 제어 시스템을 포함하는, 플라즈마 생성을 위한 RF 신호 공급 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 감마 커패시터 제어 시스템 및 상기 주파수 커패시터 제어 시스템 각각은 상기 임피던스 매칭 시스템 내의 네트워크 인터페이스 제어기와 데이터 통신하도록 연결되는, 플라즈마 생성을 위한 RF 신호 공급 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 임피던스 매칭 시스템의 상기 입력부와 상기 출력부 사이에 직렬로 연결된 제 2 인덕터 및 커패시터를 더 포함하는, 플라즈마 생성을 위한 RF 신호 공급 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 RF 신호 생성기는 상기 RF 신호 생성기의 상기 출력부에 연결된 전압/전류 센서를 포함하고, 상기 RF 신호 생성기의 상기 제어 시스템은 상기 전압/전류 센서로부터 전압 측정 데이터를 수신하도록 연결된, 플라즈마 생성을 위한 RF 신호 공급 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 RF 신호 생성기의 상기 제어 시스템은 상기 RF 신호 생성기의 상기 출력부에서 실시간 반사 계수를 결정하기 위해 상기 전압/전류 센서로부터 수신된 상기 전압 측정 데이터를 사용하도록 프로그래밍되고, 그리고 상기 RF 신호 생성기의 상기 제어 시스템은 상기 RF 신호 생성기의 상기 출력부에서 상기 실시간 반사 계수를 최소화하도록 상기 임피던스 매칭 시스템 내 상기 제 1 제어 커패시터의 조정을 결정하도록 프로그래밍되고, 상기 RF 신호 생성기의 상기 제어 시스템은 상기 제 1 제어 커패시터의 결정된 조정의 실행을 지시하는 상기 제어 모듈로 데이터를 송신하도록 프로그래밍되고, 상기 제어 모듈은 상기 제 1 제어 커패시터의 상기 결정된 조정을 실행하도록 상기 감마 커패시터 제어 시스템에 지시하도록 프로그래밍되는, 플라즈마 생성을 위한 RF 신호 공급 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 RF 신호 생성기의 상기 제어 시스템은 상기 RF 신호 생성기에 의해 생성된 신호들의 실제 주파수를 결정하고, 상기 실제 주파수와 타깃 주파수 사이의 차를 최소화하기 위해 상기 임피던스 매칭 시스템 내 상기 제 2 제어 커패시터의 조정을 결정하고, 그리고 상기 제 2 제어 커패시터의 상기 결정된 조정의 실행을 지시하는 상기 제어 모듈로 데이터를 송신하도록 프로그래밍되고, 상기 제어 모듈은 상기 제 2 제어 커패시터의 상기 결정된 조정을 실행하도록 상기 주파수 커패시터 제어 시스템에 지시하도록 프로그래밍되는, 플라즈마 생성을 위한 RF 신호 공급 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 커패시터는 제 1 가변 커패시터이고, 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 제어 모듈로부터 수신된 제어 신호들에 따라 상기 제 1 제어 커패시터를 제어하도록 연결되고 구성된 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템을 포함하고,
    상기 제 2 제어 커패시터는 제 2 가변 커패시터이고, 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 제어 모듈로부터 수신된 제어 신호들에 따라 상기 제 2 제어 커패시터를 제어하도록 연결되고 구성된 주파수 커패시터 제어 시스템을 포함하고,
    상기 RF 신호 생성기의 상기 제어 시스템은 네거티브 대 포지티브 반사된 전력 비의 실시간 값을 결정하고, 상기 네거티브 대 포지티브 반사된 전력 비의 실시간 값과 대응하는 타깃 값 사이의 차를 최소화하기 위해 상기 임피던스 매칭 시스템 내 상기 제 1 제어 커패시터의 조정을 결정하고, 그리고 상기 제 1 제어 커패시터의 상기 결정된 조정의 실행을 지시하는 상기 제어 모듈로 데이터를 송신하록 프로그래밍되고, 상기 제어 모듈은 상기 제 1 제어 커패시터의 결정된 조정을 실행하도록 상기 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템에 지시하도록 프로그래밍되는, 플라즈마 생성을 위한 RF 신호 공급 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 커패시터는 제 1 가변 커패시터이고, 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 제어 모듈로부터 수신된 제어 신호들에 따라 상기 제 1 제어 커패시터를 제어하도록 연결되고 구성된 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템을 포함하고,
    상기 제 2 제어 커패시터는 제 2 가변 커패시터이고, 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 제어 모듈로부터 수신된 제어 신호들에 따라 상기 제 2 제어 커패시터를 제어하도록 연결되고 구성된 주파수 커패시터 제어 시스템을 포함하고,
    상기 RF 신호 생성기의 상기 제어 시스템은 네거티브 대 포지티브 전달된 전력 비의 실시간 값을 결정하고, 상기 네거티브 대 포지티브 전달된 전력 비의 실시간 값과 대응하는 타깃 값 사이의 차를 최소화하기 위해 상기 임피던스 매칭 시스템 내 상기 제 1 제어 커패시터의 조정을 결정하고, 그리고 상기 제 1 제어 커패시터의 상기 결정된 조정의 실행을 지시하는 상기 제어 모듈로 데이터를 송신하록 프로그래밍되고, 상기 제어 모듈은 상기 제 1 제어 커패시터의 상기 결정된 조정을 실행하도록 상기 감마/전력 비 커패시터 제어 시스템에 지시하도록 프로그래밍되는, 플라즈마 생성을 위한 RF 신호 공급 시스템.
  10. 플라즈마로의 무선 주파수 (radiofrequency; RF) 전력의 송신을 최적화하는 방법에 있어서,
    (a) RF 신호 생성기로부터 임피던스 매칭 시스템을 통해 플라즈마 프로세싱 시스템으로 RF 신호들을 송신하는 단계;
    (b) 상기 플라즈마 프로세싱 시스템으로의 RF 전력의 송신 효율을 나타내는 지표 파라미터의 실시간 값을 결정하는 단계;
    (c) 대응하는 타깃 값에 대해 상기 지표 파라미터의 상기 실시간 값을 조정하기 위해 상기 임피던스 매칭 시스템 내에서 감마 제어 커패시터의 조정을 결정하는 단계; 및
    (d) 상기 감마 제어 커패시터의 상기 결정된 조정의 실행을 초래하도록 (effect) 감마 제어 데이터를 송신하는 단계를 포함하는, RF 전력 송신 최적화 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    (e) 상기 지표 파라미터의 상기 실시간 값과 상기 대응하는 타깃 값 사이의 차가 최소 달성 가능한 값에 도달할 때까지 상기 단계 (b), 상기 단계 (c), 및 상기 단계 (d) 를 반복하는 단계를 더 포함하는, RF 전력 송신 최적화 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 지표 파라미터는 RF 신호 반사 계수인, RF 전력 송신 최적화 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 지표 파라미터는 네거티브 대 포지티브 반사된 전력 비인, RF 전력 송신 최적화 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 지표 파라미터는 네거티브 대 포지티브 전달된 전력 비인, RF 전력 송신 최적화 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 감마 제어 커패시터는 상기 임피던스 매칭 시스템의 입력부와 기준 전위 사이에 연결되는, RF 전력 송신 최적화 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 감마 제어 데이터에 따라 상기 감마 제어 커패시터의 커패시턴스 설정을 조정하는 단계를 더 포함하는, RF 전력 송신 최적화 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 RF 신호 생성기의 상기 출력부에서 시변 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 시변 전압에 기초하여 상기 RF 신호 생성기의 상기 출력부에서 상기 실시간 반사 계수를 결정하는 단계를 더 포함하는, RF 전력 송신 최적화 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    (f) 주파수 차 값을 결정하는 단계로서, 상기 주파수 차 값은 상기 RF 신호 생성기에 의해 생성된 RF 신호들의 실제 주파수와 타깃 주파수 사이의 차의 절대 값인, 상기 주파수 차 값을 결정하는 단계;
    (g) 최소 값을 향해 상기 주파수 차 값을 조정하는 상기 임피던스 매칭 시스템 내 주파수 제어 커패시터의 조정을 결정하는 단계; 및
    (h) 상기 주파수 제어 커패시터의 상기 결정된 조정의 실행을 초래하도록 주파수 제어 데이터를 송신하는 단계를 더 포함하는, RF 전력 송신 최적화 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    (i) 상기 주파수 차 값이 최소 달성 가능한 값에 도달할 때까지 상기 단계 (f), 상기 단계 (g), 및 상기 단계 (h) 를 반복하는 단계를 더 포함하는, RF 전력 송신 최적화 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 주파수 제어 커패시터의 상기 결정된 조정의 실행을 지시하도록 구성된 주파수 제어 신호들을 수신하는 단계; 및
    상기 주파수 제어 신호들에 따라 상기 주파수 제어 커패시터의 커패시턴스 설정을 조정하는 단계를 더 포함하는, RF 전력 송신 최적화 방법.
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