KR20240042512A - 양방향 스위치를 갖는 구성가능한 바이어스 공급부 - Google Patents
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Abstract
바이어스 공급부들, 플라즈마 프로세싱 시스템들 및 연관된 방법들이 개시된다. 하나의 바이어스 공급부는 전류의 양방향 제어를 가능케 하도록 구성된 양방향 스위치를 포함한다. 제어기는 전체 전류 사이클에 걸쳐 양방향 스위치를 통한 전류의 방향을 제어하도록 구성되고, 전체 전류 사이클은 제 1 절반 전류 사이클 및 제 2 절반 전류 사이클을 포함하고, 제 1 절반 전류 사이클은 제로 전류로부터 시작하여 양의 피크 값으로 증가한 다음 다시 제로로 감소하는 양의 전류 흐름을 포함한다. 제 2 절반 전류 사이클은 제로 전류로부터 시작하여 음의 피크 값으로 증가한 다음 다시 제로 전류로 감소하여 출력 노드와 리턴 노드 사이에서 주기적 전압의 인가를 야기하는 음의 전류 흐름을 포함한다.
Description
본 발명은 일반적으로 전력 공급부들에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 플라즈마 프로세싱용 전압을 인가하기 위한 전력 공급부들에 관한 것이다.
다수의 타입들의 반도체 디바이스들이 플라즈마 기반 에칭 기법들을 사용하여 제조된다. 그 디바이스가 에칭되는 전도체이면, 접지에 대한 음의 전압이 전도성 기판에 인가되어 기판 전도체의 표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 음의 전압을 생성할 수도 있으며, 이는 전도체를 향해 양으로 하전된 이온들을 끌어당기고, 결과적으로, 전도체에 영향을 미치는 양이온들은 실질적으로 동일한 에너지를 갖는다.
하지만, 기판이 유전체이면, 기판의 표면에 걸쳐 전압을 배치하는데 비가변 전압은 비효과적이다. 하지만, 교류 (AC) 전압 (예컨대, 고 주파수 AC 또는 무선 주파수 (RF)) 이 전도성 플레이트 (또는 척) 에 인가될 수도 있어서, AC 필드가 기판의 표면 상에 전압을 유도한다. AC 사이클의 양의 피크 동안, 기판은 양이온들의 질량에 비해 가벼운 전자들을 끌어당기고; 따라서, 다수의 전자들이 그 사이클의 양의 피크 동안 기판의 표면으로 끌어당겨질 것이다. 결과적으로, 기판의 표면은 음으로 하전될 것이고, 이는 이온들로 하여금 AC 사이클의 나머지 동안 음으로 하전된 표면을 향해 끌어당겨지게 한다. 그리고 이온들이 기판의 표면에 충돌할 때, 충돌은 기판의 표면으로부터 재료를 이탈시켜, 에칭을 실시한다.
다수의 사례들에 있어서, 좁은 (또는 구체적으로, 맞춤가능한) 이온 에너지 분포를 갖는 것이 바람직하지만, 정현파 파형을 기판에 인가하는 것은 이온 에너지들의 넓은 분포를 유도하고, 이는, 원하는 에칭 프로파일을 수행하기 위한 플라즈마 프로세스의 능력을 제한한다. 좁은 이온 에너지 분포를 달성하기 위한 공지된 기법들은 고비용이고, 비효율적이고, 제어하기 어렵고, 및/또는 플라즈마 밀도에 악영향을 미칠 수도 있다. 결과적으로, 이들 공지된 기법들의 다수는 상업적으로 채택되지 않았다. 이에 따라, 현재 기술의 단점들을 해결하고 다른 새롭고 혁신적인 특징들을 제공하기 위한 시스템 및 방법이 필요하다.
일 양태는 출력 노드, 리턴 노드, 및 양방향 스위치를 포함하는 주기적 전압을 인가하기 위한 바이어스 공급부로서 특징지어질 수도 있으며, 양방향 스위치는 양방향 스위치의 제 1 노드와 양방향 스위치의 제 2 노드 사이에서 전류의 양방향 제어를 가능케 하도록 구성된다. 전력 섹션은 출력 노드, 리턴 노드, 및 양방향 스위치의 제 1 및 제 2 노드들에 커플링되고, 제어기는 전체 전류 사이클에 걸쳐 양방향 스위치를 통한 전류의 방향을 제어하도록 구성된다. 전체 전류 사이클은 제 1 절반 전류 사이클 및 제 2 절반 전류 사이클을 포함하고, 제 1 절반 전류 사이클은 시간 t0 에서 제로 전류로부터 시작하여 양의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t1 에서 다시 제로로 감소하는 양의 전류 흐름을 포함한다. 제 2 절반 전류 사이클은 시간 t2 에서 제로 전류로부터 시작하여 음의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t3 에서 다시 제로 전류로 감소하여 출력 노드와 리턴 노드 사이에서 주기적 전압의 인가를 야기하는 음의 전류 흐름을 포함한다.
또 다른 양태는, 플라즈마를 함유하기 위한 볼륨, 입력 노드, 및 리턴 노드를 포함하는 플라즈마 챔버를 포함하는 플라즈마 프로세싱 시스템으로서 특징지어질 수도 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 또한, 양방향 스위치의 제 1 노드와 양방향 스위치의 제 2 노드 사이에서 전류의 양방향 제어를 가능케 하도록 구성된 양방향 스위치를 포함한다. 부가적으로, 플라즈마 프로세싱 시스템은 전체 전류 사이클에 걸쳐 양방향 스위치를 통해 전류를 제공하고 제어하기 위한 수단을 포함한다. 전체 전류 사이클은 제 1 절반 전류 사이클 및 제 2 절반 전류 사이클을 포함한다. 제 1 절반 전류 사이클은 시간 t0 에서 제로 전류로부터 시작하여 양의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t1 에서 다시 제로로 감소하는 양의 전류 흐름을 포함하고, 제 2 절반 전류 사이클은 시간 t2 에서 제로 전류로부터 시작하여 음의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t3 에서 다시 제로 전류로 감소하여 출력 노드와 리턴 노드 사이에서 주기적 전압의 인가를 야기하는 음의 전류 흐름을 포함한다.
본 명세서에서 개시된 다른 양태는 바이어스 공급부의 양방향 스위치를 제어하기 위한 프로세서 판독가능 명령들로 인코딩된 비일시적 유형의 프로세서 판독가능 저장 매체이다. 그 명령들은, 전체 전류 사이클에 걸쳐 양방향 스위치를 통해 전류를 제공하고 양방향 스위치를 통해 전류를 제어하여 바이어스 공급부의 출력 노드와 리턴 노드 사이에서 주기적 전압의 인가를 야기하기 위한 명령들을 포함한다. 전체 전류 사이클은 제 1 절반 전류 사이클 및 제 2 절반 전류 사이클을 포함한다. 제 1 절반 전류 사이클은 시간 t0 에서 제로 전류로부터 시작하여 양의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t1 에서 다시 제로로 감소하는 양의 전류 흐름을 포함한다. 제 2 절반 전류 사이클은 시간 t2 에서 제로 전류로부터 시작하여 음의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t3 에서 다시 제로 전류로 감소하는 음의 전류 흐름을 포함한다.
도 1 은, 본 명세서에서 개시된 바이어스 공급부들이 활용될 수도 있는 예시적인 플라즈마 프로세싱 환경을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2 는 예시적인 바이어스 공급부를 도시한 개략 다이어그램이다.
도 3 은 플라즈마 프로세싱 챔버의 양태들을 전기적으로 나타낸 개략 다이어그램이다.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 및 도 4d 각각은 도 2 에 도시된 바이어스 공급부의 예를 도시한다.
도 5 는 도 4a, 도 4b, 도 4c, 및 도 4d 에 도시된 바이어스 공급부들과 관련하여 고찰될 수도 있는 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 6a, 도 6b, 도 6c, 및 도 6d 각각은 도 2 에 도시된 바이어스 공급부로서 구현될 수도 있는 바이어스 공급부들의 추가적인 예들을 도시한다.
도 7 은 도 6a, 도 6b, 도 6c, 및 도 6d 에 도시된 바이어스 공급부들과 관련하여 고찰될 수도 있는 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 8a, 도 8b, 및 도 8c 각각은 도 2, 도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d, 도 6a, 도 6b, 도 6c, 및 도 6d 에 도시된 양방향 스위치의 예를 도시한다.
도 9a, 도 9b, 도 9c, 및 도 9d 각각은 도 3 에서의 플라즈마 프로세싱 챔버와 함께 동작될 때 본 명세서에서 설명된 바이어스 공급부들의 전기적 양태들의 타이밍을 도시한 타이밍 다이어그램이다.
도 10a 는 주기적 전압 파형들 및 각각의 파형과 연관된 전력의 다양한 예들을 도시한 그래프들을 포함한다.
도 10b 는 도 10a 에 도시된 주기적 전압 파형들의 각각에 의해 생성될 수도 있는 시스 (sheath) 전압을 도시한 그래프이다.
도 11a 는 주기적 전압 파형들 및 각각의 파형과 연관된 전력의 다양한 다른 예들을 도시한 그래프들을 포함한다.
도 11b 는 도 11a 에 도시된 주기적 전압 파형들의 각각에 의해 생성될 수도 있는 시스 전압을 도시한 그래프이다.
도 12a 는 시스 전압 대 시간 및 결과적인 이온 플럭스 대 이온 에너지의 그래픽 도식이다.
도 12b 는 도 12a 에 도시된 시스 전압을 생성할 수도 있는 주기적 전압 파형의 그래프이다.
도 13a 는 다른 시스 전압 및 결과적인 이온 플럭스 대 이온 에너지를 도시한다.
도 13b 는 도 13a 에 도시된 시스 전압을 생성할 수도 있는 주기적 전압 파형의 그래프이다.
도 14 는 제어 시스템의 양태들을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 15 는 본 명세서에서 개시된 제어 양태들을 구현하기 위해 활용될 수도 있는 컴포넌트들을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2 는 예시적인 바이어스 공급부를 도시한 개략 다이어그램이다.
도 3 은 플라즈마 프로세싱 챔버의 양태들을 전기적으로 나타낸 개략 다이어그램이다.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 및 도 4d 각각은 도 2 에 도시된 바이어스 공급부의 예를 도시한다.
도 5 는 도 4a, 도 4b, 도 4c, 및 도 4d 에 도시된 바이어스 공급부들과 관련하여 고찰될 수도 있는 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 6a, 도 6b, 도 6c, 및 도 6d 각각은 도 2 에 도시된 바이어스 공급부로서 구현될 수도 있는 바이어스 공급부들의 추가적인 예들을 도시한다.
도 7 은 도 6a, 도 6b, 도 6c, 및 도 6d 에 도시된 바이어스 공급부들과 관련하여 고찰될 수도 있는 방법을 도시한 플로우차트이다.
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도 9a, 도 9b, 도 9c, 및 도 9d 각각은 도 3 에서의 플라즈마 프로세싱 챔버와 함께 동작될 때 본 명세서에서 설명된 바이어스 공급부들의 전기적 양태들의 타이밍을 도시한 타이밍 다이어그램이다.
도 10a 는 주기적 전압 파형들 및 각각의 파형과 연관된 전력의 다양한 예들을 도시한 그래프들을 포함한다.
도 10b 는 도 10a 에 도시된 주기적 전압 파형들의 각각에 의해 생성될 수도 있는 시스 (sheath) 전압을 도시한 그래프이다.
도 11a 는 주기적 전압 파형들 및 각각의 파형과 연관된 전력의 다양한 다른 예들을 도시한 그래프들을 포함한다.
도 11b 는 도 11a 에 도시된 주기적 전압 파형들의 각각에 의해 생성될 수도 있는 시스 전압을 도시한 그래프이다.
도 12a 는 시스 전압 대 시간 및 결과적인 이온 플럭스 대 이온 에너지의 그래픽 도식이다.
도 12b 는 도 12a 에 도시된 시스 전압을 생성할 수도 있는 주기적 전압 파형의 그래프이다.
도 13a 는 다른 시스 전압 및 결과적인 이온 플럭스 대 이온 에너지를 도시한다.
도 13b 는 도 13a 에 도시된 시스 전압을 생성할 수도 있는 주기적 전압 파형의 그래프이다.
도 14 는 제어 시스템의 양태들을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 15 는 본 명세서에서 개시된 제어 양태들을 구현하기 위해 활용될 수도 있는 컴포넌트들을 도시한 블록 다이어그램이다.
단어 "예시적인" 은 "예, 사례, 또는 예시로서 기능함" 을 의미하도록 본 명세서에서 사용된다. "예시적인" 것으로서 본 명세서에서 설명된 임의의 실시형태가 다른 실시형태들에 비해 반드시 선호되거나 유리한 것으로서 해석될 필요는 없다.
예비적 주의: 다음의 도면들에서의 플로우차트들 및 블록 다이어그램들은 다양한 실시형태들에 따른 시스템들, 방법들 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 가능한 구현들의 아키텍처, 기능, 및 동작을 예시한다. 이와 관련하여, 이들 플로우차트들 또는 블록 다이어그램들에서의 일부 블록들은, 명시된 논리 기능(들)을 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능 명령들을 포함하는 모듈, 세그먼트, 또는 코드 부분을 나타낼 수도 있다. 일부 대안적인 구현들에 있어서, 블록에서 언급된 기능들은 도면들에서 언급된 순서에서 벗어나 발생할 수도 있음이 또한 주목되어야 한다. 예를 들어, 관련된 기능에 의존하여, 연속적으로 도시된 2개의 블록들은, 사실, 실질적으로 동시에 실행될 수도 있거나, 또는 그 블록들은 때때로 역순으로 실행될 수도 있다. 블록 다이어그램들 및/또는 플로우차트 예시들의 각각의 블록, 및 그 블록 다이어그램들 및/또는 플로우차트 예시들에서의 블록들의 조합들은 명시된 기능들 또는 액트들을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 시스템들, 또는 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령들의 조합들에 의해 구현될 수 있음이 또한 주목될 것이다.
본 개시의 목적들을 위해, 소스 생성기들은 그 에너지가 주로 플라즈마를 생성 및 유지하는 것으로 지향되는 것들인 반면, "바이어스 공급부들" 은, 그 에너지가 주로 플라즈마로부터 이온들 및 전자들을 끌어당기기 위한 표면 전위를 생성하는 것으로 지향되는 것들이다.
플라즈마 프로세싱 챔버에서 기판 지지체에 주기적 전압 함수를 인가하는데 사용될 수도 있는 신규한 바이어스 공급부들의 수개의 실시형태들이 본 명세서에서 설명된다.
먼저, 도 1 을 참조하면, 바이어스 공급부들이 활용될 수도 있는 예시적인 플라즈마 프로세싱 시스템 (예컨대, 디포지션 또는 에칭 시스템) 이 도시된다. 플라즈마 프로세싱 환경은 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 에 직접적으로 그리고 간접적으로 커플링된 다수 피스들의 장비를 포함할 수도 있으며, 그 챔버 내부에는, 플라즈마 (102) 및 워크피스 (103) (예컨대, 웨이퍼) 를 함유하는 볼륨 및 전극들 (104) (이는 기판 지지체에 임베딩될 수도 있음) 이 함유된다. 그 장비는 진공 처리 및 가스 전달 장비 (도시 안됨), 하나 이상의 바이어스 공급부들 (108), 하나 이상의 소스 생성기들 (112), 및 하나 이상의 소스 매칭 네트워크들 (113) 을 포함할 수도 있다. 다수의 어플리케이션들에서, 단일의 소스 생성기 (112) 로부터의 전력은 하나 또는 다중의 소스 전극들 (105) 에 연결된다. 소스 생성기 (112) 는 상위 주파수 RF 생성기 (예컨대, 13.56 MHz 내지 120 MHz) 일 수도 있다. 전극 (105) 은 일반적으로, 유도성 커플링 플라즈마 (ICP) 소스, 다른 RF 주파수에서 바이어싱된 이차 상부 전극을 갖는 이중 용량성 커플링 플라즈마 소스 (CCP), 헬리콘 플라즈마 소스, 마이크로파 플라즈마 소스, 마그네트론, 또는 기타 다른 독립적으로 동작되는 플라즈마 에너지 소스로 구현될 수도 있는 것을 나타낸다.
도 1 에 도시된 시스템의 변형예들에서, 소스 생성기 (112) 및 소스 매칭 네트워크 (113) 는 원격 플라즈마 소스에 의해 대체되거나 또는 원격 플라즈마 소스로 증강될 수도 있다. 그리고, 시스템의 다른 변형예들은 오직 단일의 바이어스 공급부 (108) 만을 포함할 수도 있다.
다음의 개시가 일반적으로 플라즈마 기반 웨이퍼 프로세싱을 지칭하지만, 구현들은 플라즈마 챔버 내의 임의의 기판 프로세싱을 포함할 수 있다. 일부 사례들에 있어서, 기판 이외의 오브젝트들이 본 명세서에서 개시된 시스템들, 방법들, 및 장치를 사용하여 프로세싱될 수 있다. 즉, 본 개시는 물리적 또는 화학적 수단에 의한 표면 변화, 서브표면 (subsurface) 변화, 디포지션 또는 제거에 영향을 주기 위한 부압 플라즈마 프로세싱 챔버 내의 임의의 오브젝트의 플라즈마 프로세싱에 적용된다.
도 2 를 참조하면, 도 1 을 참조하여 설명된 바이어스 공급부들 (108) 을 구현하기 위해 활용될 수도 있는 예시적인 바이어스 공급부 (208) 가 도시된다. 바이어스 공급부 (208) 는 일반적으로, 주기적 전압 함수를 인가하기 위해 도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d, 도 6a, 도 6b, 도 6c, 및 도 6d 를 참조하여 본 명세서에서 더 설명되는 바이어스 공급부들의 다수의 변형예들을 나타낸다. 따라서, 바이어스 공급부 (208) 에 대한 언급은 일반적으로, 도 2 에 도시된 바이어스 공급부 (208) 및 본 명세서에서 추가로 설명되는 바이어스 공급부들 (408A 내지 408H 및 608A 내지 608D) 을 지칭한다. 도시된 바와 같이, 바이어스 공급부 (208) 는 출력 (210) (출력 노드 (210) 로서 또한 지칭됨), 리턴 노드 (212), 양방향 스위치 (220) 및 전력 섹션 (230) 을 포함한다. 통상, 바이어스 공급부 (208) 는 일반적으로 출력 노드와 리턴 노드 (212) 사이에서 주기적 전압 함수를 인가하도록 기능한다. 출력 노드 (210) 을 통해 부하에 전달된 전류는, 부하와 공통일 수도 있는 리턴 노드 (212) 를 통해 바이어스 공급부 (208) 로 리턴된다.
일반적으로, 양방향 스위치는 양방향 스위치의 제 1 노드와 양방향 스위치의 제 2 노드 사이의 전류의 양방향 제어를 가능케 한다. 많은 구현들에서, 양방향 스위치 (220) 는 2단자 액티브 스위치이며, 이는 온 (on) 상태에 있을 때 양방향 전류 흐름을 지원하고 오프 상태로 전환될 때 양방향 전압 차단을 지원할 수 있다. 즉, 양방향 스위치 (220) 는 양 또는 음의 온 상태 전류를 전도시킬 수 있고 양 또는 음의 오프 상태 전압을 차단시킬 수 있는 4-사분면 스위치이다. 양방향 스위치 (220) 의 예들은 도 8a, 도 8b 및 도 8c 를 참조하여 본 명세서에서 더 제공된다.
본 명세서에서 더 설명된 바와 같이, 전력 섹션 (230) 은 하나 이상의 전압 소스들과 유도성 엘리먼트들의 조합을 포함할 수도 있고, 양방향 스위치 (220) 는 전력 섹션 (230) 과 상호동작하도록 구성된 스위치들을 포함할 수도 있다. 명확성 및 간략화를 위해 도 2 에 도시되지 않았지만, 바이어스 공급부 (208) 는 제어기에 커플링될 수도 있고/있거나 양방향 스위치 (220) 및 또는 전력 섹션 (230) 에 커플링되는 제어기를 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 개시된 많은 구현들에서, 제어기는, 제 1 절반 전류 사이클 및 제 2 절반 전류 사이클을 포함하는 전체 전류 사이클에 걸쳐 양방향 스위치를 통한 전류의 방향을 제어하도록 구성된다. 제 1 절반 전류 사이클은 제로 전류로부터 시작하여 양의 피크 값으로 증가한 다음 다시 제로로 감소하는 양의 전류 흐름을 포함한다. 제 2 절반 전류 사이클은 제로 전류로부터 시작하여 음의 피크 값으로 증가한 다음 다시 제로 전류로 감소하여 출력 노드와 리턴 노드 사이에서 주기적 전압의 인가를 야기하는 음의 전류 흐름을 포함한다.
도 3 을 간단히 참조하면, 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 내의 플라즈마 부하의 양태들을 전기적으로 도시한 개략도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 는 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 에 대한 입력 노드 (310) (입력 노드 (310) 로서 또한 지칭됨) 과 워크피스 (103) (기판 (103) 으로서 또한 지칭됨) 의 표면에서의 시스 전압 (Vs) 을 나타내는 노드 사이에 포지셔닝되는 척 커패시턴스 (Cch) (이는 척 및 워크피스 (103) 의 커패시턴스를 포함함) 에 의해 표현될 수도 있다. 부가적으로, (접지로의 커넥션일 수도 있는) 리턴 노드 (312) 가 도시된다. 프로세싱 챔버에서의 플라즈마 (102) 는 시스 커패시턴스 (CS), 다이오드, 및 전류 소스의 병렬 조합에 의해 표현된다. 다이오드는, 직류 (DC) 전압 강하가 워크피스 (103) 와 플라즈마 (102) 사이에 나타나도록, 인가된 AC 필드의 정류를 발생시키는 플라즈마 시스의 비선형, 다이오드형 성질을 나타낸다.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 및 도 4d 를 참조하면, 바이어스 공급부 (208) 를 실현하기 위해 각각 활용될 수도 있는 바이어스 공급부들 (408A, 408B, 408C, 및 408D) 이 도시되어 있고, 따라서, 바이어스 공급부들 (408A 내지 408D) 은 도 1 에 도시된 바이어스 공급부들 (108) 로서 활용될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 바이어스 공급부들 (408A 내지 408D) 의 각각은 양방향 스위치 (220), 및 다양한 토폴로지들로 배열된 하나 이상의 전압 소스들 및 인덕터들을 포함한다.
도 4a 내지 도 4d 를 참조하면서, 본 명세서에서 개시된 실시형태들과 관련하여 고찰될 수도 있는 방법을 도시한 플로우차트인 도 5 를 동시에 참조한다. 부가적으로, 도 9a 내지 도 9d 에 대한 간략한 참조가 또한 이루어지는데, 이 도면들 각각은 바이어스 공급부 (208) 의 동작과 연관된 전압들 및 전류들을 도시한 그래프들의 집합을 포함한다. 도시된 바와 같이, 양방향 스위치 (220) 의 제 1 노드 (422) 는 제 1 인덕터 (L1) 를 통해 바이어스 공급부 (208) 의 출력 (210) 에 커플링되고 (블록 502), 제 2 인덕터 (Lb) 의 제 1 노드 (424) 는 제 1 인덕터 (L1) 의 제 1 노드 (426) 또는 제 1 인덕터 (L1) 의 제 2 노드 (428) 중 어느 하나에 커플링된다 (블록 504). 도 4a, 도 4c, 및 도 4d 각각의 바이어스 공급부들 (408A, 408C, 및 408D) 에서, 제 2 인덕터 (Lb) 의 제 1 노드 (424) 는 제 1 인덕터 (L1) 의 제 2 노드 (428) 에 커플링된다. 그리고, 도 4b 의 바이어스 공급부 (408B) 에서, 제 2 인덕터 (Lb) 의 제 1 노드 (424) 는 제 1 인덕터 (L1) 의 제 1 노드 (426) 에 커플링된다. 도 4c 및 도 4d 에 도시된 구현들의 다른 변형예들에서, 제 2 인덕터 (Lb) 의 제 1 노드 (424) 는 제 1 인덕터 (L1) 의 제 1 노드 (426) 에 커플링될 수도 있음이 인식되어야 한다.
부가적으로, 제 2 인덕터 (Lb) 의 제 2 노드 (432) 와 양방향 스위치 (220) 의 제 2 노드 (430) 사이에 전압 소스 (Vb) 가 연결된다 (블록 506). 그리고, 전압 소스 (Vb) 의 음의 단자 (434) 또는 전압 소스 (Vb) 의 양의 단자 (436) 중 어느 하나가 리턴 노드 (212) 에 커플링된다 (블록 508). 도 4a, 도 4b 및 도 4d 에서, 전압 소스 (Vb) 의 양의 단자 (436) 가 리턴 노드 (212) 에 커플링되고, 도 4c 에서, 전압 소스 (Vb) 의 음의 단자 (434) 가 리턴 노드 (212) 에 커플링된다. 전압 소스 (Vb) 는, 본 명세서에서 더 논의되는 바와 같이 이온 에너지를 제어하도록 조정될 수도 있는 당업자에게 공지된 조정가능한 전압 소스일 수도 있다.
예시적인 바이어스 공급부 (408D) 에서, 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 내의 정전 척에 의해 인가된 척킹력을 조정하는데 사용될 수도 있는 DC 보상 전압을 가산하는 추가적인 오프셋 전압 소스 (Vb2) 가 존재한다. 일부 동작 모드들에서, Vb1 및 Vb2 에 의해 인가된 총 전압은, Vb2 에 의해 인가된 전압이 증가될 때 Vb1 에 의해 인가된 전압이 감소되도록 일정한 값으로 설정된다.
도 5 및 도 9a 내지 도 9d 에 도시된 바와 같이, 양방향 스위치 (220) 를 통한 전류 (iswitch) 의 방향이 제어되고 전압이 전압 소스 (Vb) 에 의해 인덕터(들) (Lb) 를 통해 출력 노드 (210) 에 인가되어 출력 노드 (210) 와 리턴 노드 (212) 사이에서 주기적 전압의 인가를 야기한다 (블록 510). 더 구체적으로, 양방향 스위치 (220) 를 통한 전류 (iswitch) 는, 제 1 절반 전류 사이클 및 제 2 절반 전류 사이클을 포함하는 전체 전류 사이클에 걸쳐 제어된다. 제 1 절반 전류 사이클은 시간 t0 에서 제로 전류로부터 시작하여 양의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t1 에서 다시 제로로 감소하는 양의 전류 흐름을 포함하고, 제 2 절반 전류 사이클은 시간 t2 에서 제로 전류로부터 시작하여 음의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t3 에서 다시 제로 전류로 감소하는 음의 전류 흐름을 포함한다. 도 9a 내지 도 9d 에 도시된 바와 같이, 시간 t3 이후, iswitch 는 실질적으로 제로이고, (인덕터(들) (Lb) 를 통해 출력 노드 (210) 에 인가되는) 공급 전압 (Vb) 은 출력을 방전하여, 출력 노드 (210) 에서 t3 과 t4 사이의 주기적 전압 (Vo) 의 선형 램프 부분을 생성하며, 이는 워크피스 (103) 의 바이어스에 영향을 미친다. 도 9a 내지 도 9d 에서 t3 과 t4 사이의 실질적으로 일정한 시스 전압 (Vs) 에 의해 도시된 바와 같이, 선형 램프 부분은 워크피스 (103) 의 음의 바이어스를 유지할 수도 있다. t4 에서, 양방향 스위치 (220) 를 통한 전류 (iswitch) 가 다시 흐르게 하도록 양방향 스위치가 제어될 때 주기적 전압 (Vo) 의 사이클이 다시 반복하기 시작한다.
부가적으로, 전압 소스의 전압 (Vb), 및/또는 양방향 스위치 (220) 의 전도의 타이밍이, 플라즈마 부하의 전극 (104) 의 원하는 파형, 및 따라서, 워크피스 (103) 의 표면에서 시스 전압 (Vs) 을 달성하도록 제어될 수도 있다 (블록 512). 예를 들어, 도 9a 내지 도 11b 를 참조하여 본 명세서에서 더 논의되는 바와 같이, 양방향 스위치 (220) 의 전도의 타이밍은 데드타임, tramp, 및/또는 t0 과 t4 사이의 출력 주기를 조정하도록 제어될 수도 있다.
다음으로 도 6a 를 참조하면, 바이어스 공급부 (208) 를 구현하는데 사용될 수도 있는 다른 예시적인 바이어스 공급부 (608A) 가 도시된다. 도시된 바와 같이, 변압기 (644) 는 바이어스 공급부의 출력 노드 (210) 에 전력을 인가하는데 사용된다. 변압기 (644) 는 1차 권선 (Llp 및 Lp 로 표현됨) 및 2차 권선 (Lls 및 Ls 로 표현됨) 을 포함한다. 변압기 (644) 의 1차 권선의 제 1 노드 (680) 는 양방향 스위치 (220) 의 제 1 노드 (422) 에 커플링된다. 변압기 (644) 의 2차 권선의 제 1 노드 (682) 는 출력 노드 (210) 에 커플링된다. 그리고, 변압기 (644) 의 2차 권선의 제 2 노드 (684) 는 변압기 (644) 의 2차 측 상의 리턴 노드 (612) 에 커플링된다. 전압 소스 (Vb) 는 양방향 스위치 (220) 의 제 2 노드 (430) 와 변압기 (644) 의 1차 권선의 제 2 노드 (686) 사이에 커플링된다.
도 6b 를 참조하면, 주기적 전압 함수를 인가하기 위한 예시적인 바이어스 공급부 (608B) 가 도시된다. 도시된 바와 같이, 바이어스 공급부 (608B) 는, 전압 소스 (Vb) 의 음의 단자 (434) 가 리턴 노드 (212) 에 연결되고 전압 소스 (Vb) 의 양의 단자 (436) 가 양방향 스위치 (220) 의 제 2 노드 (430) 에 연결되는 것을 제외하면, 바이어스 공급부 (608A) 와 동일하다.
도 6c 및 도 6d 에 각각 도시된 바이어스 공급부들 (608C 및 608D) 은, 오프셋-전압-소스 (Voffset) 가 변압기 (644) 의 2차 권선의 제 2 노드 (684) 와 리턴 노드 (212) 사이에 커플링되는 것을 제외하면, 도 6a 및 도 6b 에 도시된 바이어스 공급부들 (608A 및 608B) 과 동일하다. 더 구체적으로, 오프셋-전압-소스 (Voffset) 의 양의 단자는 리턴 노드 (212) 에 커플링되고, 음의 단자 오프셋-전압-소스 (Voffset) 는 변압기 (644) 의 제 2 노드 (684) 에 커플링된다.
도 7 은, 바이어스 공급부들 (608A, 608B, 608C, 및 608D) 과 관련하여 고찰될 수도 있는 방법을 도시한 다른 플로우 차트이다. 도 7 을 참조하면서, 도 6a 내지 도 6c 및 도 9a 내지 도 9d 를 동시에 참조한다. 도시된 바와 같이, 그 방법은 변압기 (644) 의 1차 권선의 제 1 노드 (680) 를 양방향 스위치 (220) 의 제 1 노드 (422) 에 커플링하고 변압기 (644) 의 2차 권선의 제 1 노드를 출력 노드 (210) 에 커플링하는 단계를 포함한다 (블록 711). 부가적으로, 그 방법은 양방향 스위치의 제 2 노드 (430) 와 변압기 (644) 의 1차 권선의 제 2 노드 (686) 사이에 전압 소스 (Vb) 를 커플링하는 단계를 포함한다 (블록 721).
동작에 있어서, 양방향 스위치 (220) 를 통한 전류의 방향은, 제 1 절반 전류 사이클 및 제 2 절반 전류 사이클을 포함하는 전체 전류 사이클에 걸쳐 제어된다. 제 1 절반 전류 사이클은 시간 t0 에서 제로 전류로부터 시작하여 양의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t1 에서 다시 제로로 감소하는 양의 전류 흐름을 포함하고, 제 2 절반 전류 사이클은 시간 t2 에서 제로 전류로부터 시작하여 음의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t3 에서 다시 제로 전류로 감소하여 출력 노드와 리턴 노드 사이에서 주기적 전압의 인가를 야기하는 음의 전류 흐름을 포함한다 (블록 731). 부가적으로, 전압 소스의 전압 (Vb), 및/또는 양방향 스위치 (220) 의 전도의 타이밍이, 플라즈마 부하의 전극 (104) 의 원하는 파형, 및 따라서, 워크피스 (103) 의 표면에서 전압 (Vs) 을 달성하도록 제어될 수도 있다 (블록 741).
다음으로 도 8a 내지 도 8c 를 참조하면, 상기에서 설명된 양방향 스위치 (220) 를 구현하는데 사용될 수도 있는 양방향 스위치들 (820A, 820B, 및 820C) 의 예들이 도시된다. 도시된 바와 같이, 양방향 스위치들 (820A, 820B, 및 820C) 의 각각은 제 1 구동기 (842A) 및 제 2 구동기 (842B) 를 통해 각각 제 1 스위치 (S1) 및 제 2 스위치 (S2) 에 커플링된 제어기 (840) 를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제 1 구동기 (842A) 는 제 1 구동 신호 라인 (844A) 을 통해 제 1 스위치 (S1) 에 커플링되고, 제 2 구동기 (842B) 는 제 2 구동 신호 라인 (844B) 을 통해 제 2 스위치 (S2) 에 커플링된다. 부가적으로, 양방향 스위치들 (820A, 820B, 및 820C) 의 각각은, 제 1 스위치 (S1) 가 폐쇄될 때 전도하도록 배열되고 구성된 제 1 다이오드 (D1), 및 제 2 스위치 (D2) 가 폐쇄될 때 전도하도록 배열되고 구성된 제 2 다이오드 (D2) 를 포함한다.
많은 구현들에서, 제 1 스위치 (S1) 및/또는 제 2 스위치 (S2) 는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터들 (MOSFET들) 과 같은 전계 효과 스위치들에 의해 실현되고, 일부 구현들에서, 제 1 스위치 (S1) 및 제 2 스위치 (S2) 는 실리콘 탄화물 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터들 (SiC MOSFET들) 또는 갈륨 질화물 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터들 (GaN MOSFET들) 에 의해 실현된다. 다른 예로서, 제 1 스위치 (S1) 및/또는 제 2 스위치 (S2) 는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (IGBT) 에 의해 구현될 수도 있다. 이들 구현들에서, 제 1 구동기 (842A) 및 제 2 구동기 (842B) 는, 제어기 (840) 로부터의 신호들에 응답하여 제 1 스위치 (S1) 및 제 2 스위치 (S2) 에 전력 신호들을 인가하도록 구성되는 당업계에 공지된 전기 구동기들일 수도 있다. 제어기 (840) 는 제 1 구동기 (842A) 및 제 2 구동기 (842B) 가 생략될 수도 있도록 충분한 레벨의 전력을 인가할 수도 있는 것이 또한 고려된다. 제 1 구동 신호 라인 (844A) 및 제 2 구동 신호 라인 (844B) 은 광학 스위칭 신호들을 전달하기 위한 광학 라인들일 수도 있는 것이 또한 고려된다. 그리고, 제 1 스위치 (S1) 및 제 2 스위치 (S2) 는 광학 신호들, 및/또는 전기 구동 신호들로 변환되는 광학 신호들에 응답하여 스위칭될 수도 있다.
제어기 (840) 는 양방향 스위치 (820A, 820B, 820C) 의 부분으로서 도시되지만, 이는 요구되는 것은 아님이 그리고 제어기 (840) 는 양방향 스위치 (820A, 820B, 820C) 외부에 있을 수도 있고/있거나 제어기 (840) 는 제어기 (840) 의 일부가 양방향 스위치 (820A, 820B, 820C) 의 일부로서 구현되고 제어기 (840) 의 하나 이상의 다른 부분들이 바이어스 공급부 (208) 내에 및/또는 바이어스 공급부 (208) 외부에 구현되도록 분배될 수도 있음이 인식되어야 한다.
도 8a 에 도시된 변형예에서, 제 2 다이오드 (D2) 는 제 1 스위치 (S1) 와 병렬로 배열되고, 제 1 다이오드 (D1) 는 제 2 스위치 (D2) 와 병렬로 배열된다. 이러한 배열에서, 제 1 다이오드 (D1) 의 캐소드는 공통 커넥션 (850) 에서 제 2 다이오드 (D2) 의 캐소드에 커플링되고, 제 1 스위치 (S1) 및 제 2 스위치 (D2) 는, 제 1 스위치 (S1) 및 제 2 다이오드 (D2) 양자 모두가 공통 커넥션 (850) 과 양방향 스위치 (820A) 의 제 1 노드 (422) 사이에 각각 포지셔닝되고, 제 2 스위치 (S2) 및 제 1 다이오드 (D1) 가 공통 커넥션 (850) 과 양방향 스위치 (820A) 의 제 2 노드 (430) 사이에 각각 포지셔닝되도록, 공통 커넥션 (850) 에 커플링된다. 도 8a 에서의 S1-D2 조합은, D1 및 D2 가 그들의 애노드들에서 연결되도록 S2-D1 조합으로 교환될 수도 있음이 인식되어야 한다. 도 8a 의 구현에서, 제 1 다이오드 (D1) 는 제 2 스위치 (D2) 의 보디 (body) 다이오드일 수도 있고, 제 2 다이오드 (D2) 는 제 1 스위치 (S1) 의 보디 다이오드일 수도 있다.
도 8b 에 도시된 변형예에서, 제 1 스위치 (S1) 및 제 1 다이오드 (D1) 의 직렬 조합은 양방향 스위치 (820B) 의 제 1 노드 (422) 와 양방향 스위치 (820B) 의 제 2 노드 사이에 배열된다. 부가적으로, 제 2 스위치 (S2) 및 제 2 다이오드 (D2) 의 직렬 조합은 양방향 스위치 (820B) 의 제 1 노드 (422) 와 양방향 스위치 (820B) 의 제 2 노드 사이에 배열된다. 도 8b 에 도시된 바와 같이, 제 1 다이오드 (D1) 는 제 1 스위치 (S1) 와 양방향 스위치 (820B) 의 제 1 노드 (422) 사이에 배열되고, 그의 애노드는 제 1 스위치 (S1) 에 커플링되고 그의 캐소드는 양방향 스위치 (820B) 의 제 1 노드 (422) 에 커플링된다. 제 2 다이오드 (D2) 는 제 2 스위치 (S2) 와 양방향 스위치 (820B) 의 제 1 노드 (422) 사이에 배열되고, 그의 캐소드는 제 2 스위치 (S2) 에 커플링되고 그의 애노드는 양방향 스위치 (820B) 의 제 1 노드 (422) 에 커플링된다. 이러한 배열에서, 제 1 다이오드 (D1) 의 캐소드는, 양방향 스위치 (820B) 의 제 1 노드 (422) 에서 제 2 다이오드 (D2) 의 애노드에 커플링된다. 도시되지는 않았지만, 제 1 스위치 (S1) 의 포지션과 제 1 다이오드 (D1) 의 포지션은 교환될 수도 있음이 인식되어야 한다. 유사하게, 제 2 스위치 (S2) 의 포지션과 제 2 다이오드 (D2) 의 포지션이 교환될 수도 있다.
도 8c 의 양방향 스위치 (820C) 는, 양방향 스위치 (820C) 가 (제 1 다이오드 (D1) 와 양방향 스위치 (820C) 의 제 1 노드 (422) 사이에 포지셔닝되는) 인덕터 (L1) 의 적어도 일부 및 제 2 다이오드 (D2) 와 양방향 스위치 (820C) 의 제 1 노드 (422) 사이에 포지셔닝되는 제 2 인덕터 (L2) 의 적어도 일부를 포함하는 것을 제외하면, 도 8b 의 양방향 스위치 (820B) 와 동일하다. 도 8c 에 도시된 인덕터 (L1) 는 도 4a 내지 도 4d 에 도시된 인덕터 (L1) 를 증강 또는 대체할 수도 있다. 그리고 도 8c 에 도시된 인덕터 (L2) 는 도 4a 내지 도 4d 에 도시된 인덕터 (L2) 를 증강 또는 대체할 수도 있다.
도 8a, 도 8b, 및 도 8c 를 참조하면서, 바이어스 공급부 (208) 및 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 의 전기적 양태들을 도시한 파형들을 예시하는 도 9 를 동시에 참조한다. 도 9 에는 제 1 스위치 (S1) 및 제 2 스위치 (S2) 의 스위칭 시퀀스; 양방향 스위치 (220) 를 통한 전류 (Iswitch); 제 2 인덕터를 통한 전류 (iLb); 바이어스 공급부 (208) 의 출력 노드 (210) 에서의 전압 (Vo); 및 시스 전압 (Vs) (도 3 에 또한 도시됨); 그리고 이온 플럭스 대 이온 에너지로서 도시된 대응하는 이온 에너지 분포 함수 (IEDF) 가 도시되어 있다. 본 개시의 일 양태는 Lb 를 통한 전류 (iLb) 를 이온 전류 (Iion) 와 동일하도록, 이온 전류 (Iion) 보다 크도록, 또는 이온 전류 (Iion) 보다 작도록 조정하는 방법의 문제를 다룬다. 본 개시의 다른 양태는 플라즈마 챔버에서 이온 에너지들의 레벨 및 이온 에너지들의 분포를 조정하는 방법의 문제를 다룬다.
도 9a 내지 도 9d 에 도시된 바와 같이, 제 1 스위치 (S1) 및 제 2 스위치 (S2) 는, 양방향 스위치 (220) 를 통한 전류 (Iswitch) 가 시간 t0 과 t3 사이에서 전체 전류 사이클을 완료하도록 제어될 수도 있다. 양의 전류 흐름을 포함하는 제 1 절반 전류 사이클 동안, 전류 (Iswitch) 는 t0 에서 제로로부터 피크 값으로, t1 에서 다시 제로로 제어된다. 그 다음, 음의 전류 흐름을 포함하는 제 2 절반 전류 사이클 동안, 전류 (Iswitch) 는 t2 에서 제로로부터, t3 에서 다시 제로로 감소하기 전에 반대 방향 (제 1 절반 전류 사이클에서의 피크 값과는 반대 방향) 의 피크 값으로 증가하도록 제어된다. 더 구체적으로, 도 8a, 도 8b, 및 도 8c 를 참조하면, 전체 전류 사이클의 양의 부분 동안 (시간 t0 로부터 시간 t1 까지), 전류 (IL1) 는 리턴 노드 (212) 로부터 제 1 다이오드 (D1) 및 제 1 스위치 (S1) 양자 모두를 통해 흐른다. 도시된 바와 같이, 전류 사이클의 양의 부분 동안 (제 1 스위치 (S1) 가 폐쇄되고 제 2 스위치 (S2) 가 개방될 때), 전류는 피크 양의 값까지 증가한 다음 제로로 감소하지만, 제 1 다이오드 (D1) 는 전류가 방향을 반전하는 것을 방지한다. 전체 전류 사이클의 음의 부분 동안 (시간 t2 로부터 시간 t3 까지), 전류 (IL1) 는 출력 노드 (210) 로부터 제 2 다이오드 (D2) 및 제 2 스위치 (S2) 양자 모두를 통해 흐른다. 도시된 바와 같이, 전류 사이클의 음의 부분 동안, 전류는 음의 값 피크 값으로 증가한 다음 제로로 감소하지만, 제 2 다이오드 (D2) 는 전류가 방향을 반전하는 것을 방지한다.
다음으로 도 9a, 도 9b, 도 9c, 및 도 9d 를 참조하면, 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 와 함께 동작될 때 본 명세서에서 설명된 바이어스 공급부들의 전기적 양태들의 타이밍을 도시한 타이밍 다이어그램들이 도시된다. 도시된 바와 같이, 도 9a 내지 도 9d 에서, 제 1 스위치 (S1) 및 제 2 스위치 (S2) 는, (스위치 (S1) 가 폐쇄 포지션으로부터 개방된 후에 그리고 S2 가 폐쇄되기 전에) 절반 전류 사이클들 사이의 t1 로부터 t2 까지의 시간인 조정가능한 데드타임으로 제어될 수도 있다. 제 1 다이오드 (D1) 가 전류가 방향을 스위칭하는 것을 방지하기 때문에, 제 1 스위치 (S1) 는 도 9a 내지 도 9d 에 도시된 것보다 늦게 개방 (또는 턴 오프) 될 수도 있음이 인식되어야 한다. 하지만 일반적으로, 스위칭 손실을 최소화하기 위해, 제 1 스위치 (S1) 는, 전류 (IL1) 가 시간 t1 에서 제로에 도달하기 전에 개방되지 않는다. 유사하게, 제 2 다이오드 (D2) 가 전류가 방향을 스위칭하는 것을 방지하기 때문에, 제 2 스위치 (S2) 는 도 9a 내지 도 9d 에 도시된 것보다 늦게 개방 (또는 턴 오프) 될 수도 있다. 하지만 일반적으로, 제 2 스위치 (S2) 는, 전류 (IL1) 가 시간 t3 에서 제로에 도달하기 전에 개방되지 않는다.
전압 소스의 전압 (Vb) 은 또한, Vo 에서의 원하는 주기적 전압 및 원하는 시스 전압 (Vs) 을 달성하도록 조정될 수도 있다. 다른 제어가능한 양태는 시간 t0 과 시간 t3 사이의 리셋 시간 (treset) 이며, 이는 스위칭 사이클 당 평균의 제어를 가능케 한다. 전류 사이클의 제 1 절반에서의 전류 (iL1) 의 피크 값이, 전류 사이클의 제 2 절반에서의 전류 (iL1) 의 피크 값과는 상이할 수도 있음이 인식되어야 한다.
도시된 바와 같이, (리턴 노드 (212) 에 대한) 출력 노드에서의 바이어스 공급부 (208) 의 전압 (Vo) 은 비대칭 주기적 전압 파형이며, 여기서, 비대칭 주기적 전압 파형의 각각의 사이클 (시간 t0 으로부터 시간 t4 까지) 은 제 1 전압 레벨로 증가하는 전압을 갖는 제 1 부분 (시간 t0 으로부터 t1 까지), 제 1 전압 레벨에서의 (또는 제 1 전압 레벨로부터 약간 감소한) 제 2 부분 (시간 t1 로부터 t2 까지), (t3 에서의) 제 2 전압 레벨에 대한 음의 전압 스윙을 갖는 제 3 부분 (시간 t2 로부터 t3 까지), 및 제 2 전압 레벨로부터 음의 전압 램프를 포함하는 제 4 부분 (시간 t3 으로부터 t4 까지) 을 포함한다. 본 명세서에서 더 논의되는 바와 같이, 비대칭 주기적 전압 파형의 기본 주기 (t0 으로부터 t4 까지) 는 이온 에너지들의 확산을 조정하도록 조정될 수도 있다. 도 9a 내지 도 9d 에 도시된 바와 같이, 전체 전류 사이클은 비대칭 주기적 전압 파형의 제 1, 제 2, 및 제 3 부분들 동안 시간 t0 과 시간 t3 사이에서 발생한다. 그리고 전체 전류 사이클들 사이의 시간은 t3 과 t4 사이의 시간 (tramp) 이다.
유리하게는, 양방향 스위치 (220) 는 다른 종래 기술 설계들과 대조적으로 다른 레벨의 자유도를 제공한다. 구체적으로, 본 명세서에서 개시된 양방향 스위치 (220) 의 변형예들은 데드타임의 제어를 사이클 단위로 가능케 하며, 이는 듀티 사이클의 평균이 제어될 수도 있고, 따라서 사이클 당 평균 전력이 제어될 수도 있음을 의미한다. 도 9a 내지 도 9d 에 도시된 바와 같이, 데드타임을 제어하는 것은 treset 에 대한 제어를 가능케 하고, treset 대 tramp 의 비율을 조정하는 것은 평균 전력을 조정한다. 그리고, 비대칭 주기적 전압 파형의 사이클 (t0 으로부터 t4 까지) 당 평균 전력에 대한 제어는 기본 스위칭 주파수가 제어될 수 있게 한다 (예컨대, 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 에서의 플라즈마 밀도에 영향을 주는 레벨 미만으로 유지될 수 있게 함).
본 명세서에서 개시된 바이어스 공급부 (208) 로 달성될 수도 있는 제어의 다른 양태는 이온 전류 보상이다. 더 구체적으로, 데드타임의 길이, tramp 의 길이, 및/또는 주기적 전압 함수의 주기 (t0 와 t4 사이) 는 이온 전류 보상의 레벨을 제어하도록 제어될 수도 있다. 도 9a 에서, tramp 및 데드타임은, 제 2 인덕터 (Lb) 를 통한 전류 (iLb) 가 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 에서의 이온 전류 (Iion) 와 동일한 포인트까지 이온 전류 (Iion) 가 보상되도록 확립된다. 도 9a 에 도시된 바와 같이, 시스 전압 (Vs) 은 데드타임에 의해 정의된 펄스들 사이에서 실질적으로 일정하고, 결과적으로, 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 에서의 이온 에너지들의 분포 (970A) 는 비교적 좁다.
도 9b 에 도시된 바와 같이, 플라즈마 챔버 (101) 에서의 이온 전류를 과도보상하기 위해, 데드타임은 증가될 수도 있는 한편, tramp 는 동일하게 유지될 수도 있다 (예컨대, 도 9a 에서의 tramp 와 동일). 결과적으로, Vo 에서의 주기적 전압 파형의 주파수는 (도 9a 에 도시된 주기적 전압 파형과 비교하여) 더 낮을 것이다. 도 9b 에 도시된 바와 같이, 이온 전류를 과도보상할 때, 시스 전압 (Vs) (및 워크피스 (103) 의 표면에서의 전압) 은 (tramp 시간 프레임 동안) 시간 t3 과 시간 t4 사이에서 점점더 음이 된다. 그리고, t3 과 t4 사이의 시스 전압들의 범위로 인해, 이온 에너지들의 분포 (970B) 는 도 9a 에 도시된 이온 에너지들의 분포 (970A) 보다 더 넓다.
도 9c 에 도시된 바와 같이, 플라즈마 챔버 (101) 에서의 이온 전류를 과소보상하기 위해, 데드타임은 감소될 수도 있는 한편, tramp 는 동일하게 유지될 수도 있다 (예컨대, 도 9a 에서의 tramp 와 동일). 결과적으로, Vo 에서의 주기적 전압 파형의 주파수는 (도 9a 에 도시된 주기적 전압 파형과 비교하여) 더 높을 것이다. 도 9c 에 도시된 바와 같이, 이온 전류를 과소보상할 때, 시스 전압 (Vs) (및 워크피스 (103) 의 표면에서의 전압) 은 (tramp 시간 프레임 동안) 시간 t3 과 시간 t4 사이에서 덜 음이 된다. 그리고, t3 과 t4 사이의 시스 전압들의 범위로 인해, 이온 에너지들의 분포 (970C) 는 도 9a 에 도시된 이온 에너지들의 분포 (970A) 보다 더 넓다.
데드타임 및 tramp 양자 모두를 변경함으로써 이온 전류 보상을 조정하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 도 9d 에 도시된 바와 같이, (시간 t3 과 시간 t4 사이의 시스 전압 (Vs) 의 전압 범위에 대응하는) 이온 에너지들의 원하는 분포 (970D) 를 달성하기 위해 이온 전류를 과도보상하도록, 데드타임은 연장될 수도 있고 tramp 는 단축될 수도 있다. 데드타임 및 tramp 양자 모두를 조정함으로써, 주기적 전압 파형의 주파수는 원한다면 고정될 수도 있지만, 데드타임, tramp, 및 주기적 전압 파형의 주파수를 변경하는 것이 또한 가능하다. tramp 를 단축 또는 연장시키면서 데드타임이 단축될 수도 있는 것이 또한 고려된다.
이온 전류 보상에 영향을 주는 것에 부가하여, 데드타임 및/또는 전압 소스에 의해 인가된 전압 (Vb) 은 또한, 바이어스 공급부에 의해 인가되는 전력의 레벨을 변경하도록 조정될 수도 있다. 예를 들어, 도 10a 를 참조하면, Vo 에서의 4개의 주기적 전압 파형들이 도시된다: Vo 에서의 제 1 파형 (1050) 은 80ns 데드타임 및 5.6 kV 의 전압 소스 전압 (Vb) 에 의해 생성됨; 제 2 파형 (1052) 은 180ns 데드타임 및 5.3kV 의 소스 전압 (Vb) 으로 Vo 에서 생성됨; 제 3 파형 (1054) 은 280ns 데드타임 및 4.9kV 의 소스 전압 (Vb) 으로 Vo 에서 생성됨; 그리고 제 4 파형 (1056) 은 480ns 데드타임 및 3.9kV 의 소스 전압 (Vb) 으로 Vo 에서 생성됨. 도시된 바와 같이, tramp 의 시간은 4개의 예시적인 주기적 전압 파형들 (1050, 1052, 1054, 1056) 의 각각에 대해 동일하게 유지된다. 그리고 일반적으로, 데드타임이 짧을수록, 바이어스 공급부 (208) 에 의해 인가되는 전력의 레벨이 더 높아진다. 더 구체적으로, 데드타임이 짧을수록, treset 이 더 짧아지고, tramp 에 대해 treset 의 비율이 작을수록, 바이어스 공급부 (208) 에 의해 인가되는 평균 전력이 더 높아진다.
다음으로 도 10b 를 참조하면, 4개의 예시적인 주기적 전압 파형들 (1050, 1052, 1054, 1056) 에 대응하는 4개의 시스 전압들 (Vs) 이 도시된다. 도시된 바와 같이, (4개의 예시적인 주기적 전압 파형들 (1050, 1052, 1054, 1056) 중에서) 가장 짧은 데드타임을 갖는 제 1 파형 (1050) 에 대응하는 제 1 시스 전압 (1060) 은 전압 펄스들 사이의 시간에 걸쳐 덜 음이 되는 부분을 포함하며, 이는 (도 9c 를 참조하여 설명된 시스 전압과 유사한) 이온 전류의 과소 보상을 초래한다. 그리고 대조적으로, 제 4 파형 (1056) 에 대응하는 제 4 시스 전압 (1066) 은 전압 펄스들 사이에서 더 음이 되는 부분을 포함하며, 이는 (도 9b 를 참조하여 설명된 시스 전압과 유사하게) 이온 전류의 과대보상을 초래한다.
도 11a 를 참조하면, Vo 에서의 4개의 주기적 전압 파형들이 도시된다: Vo 에서의 제 1 파형 (1150) 은 80ns 데드타임 및 5.6 kV 의 전압 소스 전압 (Vb) 에 의해 생성됨; 제 2 파형 (1152) 은 180ns 데드타임 및 5.3kV 의 소스 전압 (Vb) 으로 Vo 에서 생성됨; 제 3 파형 (1154) 은 280ns 데드타임 및 4.9kV 의 소스 전압 (Vb) 으로 Vo 에서 생성됨; 그리고 제 4 파형 (1156) 은 480ns 데드타임 및 3.9kV 의 소스 전압 (Vb) 으로 Vo 에서 생성됨. 도시된 바와 같이, tramp 의 시간은 4개의 예시적인 주기적 전압 파형들 (1150, 1152, 1154, 1156) 의 각각에 대해 변경되어, 4개의 예시적인 주기적 전압 파형들 (1150, 1152, 1154, 1156) 의 주파수는 동일하게 유지된다. 더 구체적으로, 데드타임이 길어지게 됨에 따라 tramp 는 짧아지게 된다. 도시된 바와 같이, 일반적으로, 데드타임이 짧을수록, 바이어스 공급부 (208) 에 의해 인가되는 전력의 레벨이 더 높아진다. 그리고 일반적으로, 데드타임이 짧을수록, 바이어스 공급부 (208) 에 의해 인가되는 전력의 레벨이 더 높아진다. 더 구체적으로, 데드타임이 짧을수록, treset 이 더 짧아지게 되고, tramp 에 대해 treset 의 비율이 작을수록, 바이어스 공급부 (208) 에 의해 인가되는 평균 전력이 더 높아진다.
다음으로 도 11b 를 참조하면, 4개의 예시적인 주기적 전압 파형들 (1150, 1152, 1154, 1156) 에 대응하는 4개의 시스 전압들 (Vs) 이 도시된다. 도시된 바와 같이, (4개의 예시적인 주기적 전압 파형들 (1150, 1152, 1154, 1156) 중에서) 가장 짧은 데드타임을 갖는 제 1 파형 (1150) 에 대응하는 제 1 시스 전압 (1160) 은 전압 펄스들 사이의 시간에 걸쳐 덜 음이 되는 부분을 포함하며, 이는 이온 전류의 과소 보상을 초래한다. 그리고 대조적으로, 제 4 파형 (1156) 에 대응하는 제 4 시스 전압 (1166) 은 전압 펄스들 사이에서 더 음이 되는 부분을 포함하며, 이는 (도 9d 를 참조하여 설명된 시스 전압과 유사하게) 이온 전류의 과대보상을 초래한다.
도 12a 및 도 12b 를 참조하면, 과소보상된 이온 전류와 연관된 시스 전압, 이온 플럭스, 및 주기적 비대칭 전압 파형 (바이어스 공급부 (208) 에 의해 출력됨) 의 일반적인 양태들이 도시된다. 도 12a 에 도시된 바와 같이, 이온 전류 (Iion) 가 과소보상된 경우, 시스 전압은 램프형 방식으로 덜 음이 되고, 이는 이온 에너지들의 더 넓은 분포 (확산으로서 또한 지칭됨) (1272) 를 생성한다. 도 12a 에 도시된 시스 전압을 발생시키기 위해 기판 지지체에 인가될 수도 있는 주기적 전압이 도 12b 에 도시된다. 도시된 바와 같이, 주기적 전압 파형 (Vo) 의 음의 램프형 부분은, 도 9a 의 주기적 전압 파형의 램프형 부분 (도 12b 에 점선으로서 도시됨) 보다 더 낮은 기울기로 강하한다.
도 13a 및 도 13b 는, 과대보상된 이온 전류와 연관된 시스 전압, 이온 플럭스, 및 주기적 비대칭 전압 파형 (바이어스 공급부 (208) 에 의해 출력됨) 의 양태들을 도시한다. 도 13a 에 도시된 바와 같이, 이온 전류가 과대보상될 때, 시스 전압은 램프형 방식으로 더 음이 되며, 이는 또한 (이온 전류 (Iion) 가 전류 (iLb) 와 동일한 동작과 대조적으로) 이온 에너지들의 더 넓은 확산 (1374) 을 생성한다. 도 13b 에 도시된 바와 같이, 주기적 전압 파형 (Vo) 이, 도 13a 에 도시된 시스 전압을 발생시키기 위해 기판 지지체에 인가될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 주기적 전압 함수의 음의 램프형 부분은 이온 전류를 보상하는 도 9a 의 주기적 전압 파형의 램프형 부분 (점선으로서 도시됨) 보다 더 큰 레이트로 강하한다.
도 14 를 참조하면, 본 명세서에서의 실시형태들과 관련하여 사용될 수도 있는 제어 시스템의 양태들이 도시된다. 또한, 절연체, 워크피스, 기판 지지체, 및 척을 포함할 수도 있는 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 와 연관된 컴포넌트들의 고유 커패시턴스를 나타내는 커패시턴스 (C1) 및 시스 커패시턴스 (Csheath) 의 표현들이 도시된다.
도시된 바와 같이, 전류 및/또는 전압은, 바이어스 공급부 (208) 의 출력 노드 (210) 에 인가되는 전력의 양태들 (예컨대, 전압, 전류 및/또는 위상) 및/또는 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 의 환경의 하나 이상의 특성들을 간접적으로 모니터링하기 위해 제어기 (1460) 에 의해 측정될 수도 있다. 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 의 환경의 예시적인 특성은 측정된 출력 전압 (Vo) 을 사용하여 계산될 수도 있는 시스 커패시턴스 (Csheath) 일 수도 있다.
도시된 바와 같이, 양방향 스위치 (220) 를 통한 전류, 출력에서의 전류 (iout), 및/또는 제 2 인덕터 (Lb) 를 통한 전류가 모니터링되고 피드백으로서 사용될 수도 있다. 부가적으로, 바이어스 공급부의 출력 노드 (210) 에서의 전압 (Vo) 이 모니터링되고 피드백으로서 사용될 수도 있다.
모니터링은, 저장되는 (예컨대, 시스 커패시턴스 및/또는 플라즈마 프로세싱 챔버의 환경의 다른 특성들에 관한) 데이터를 획득하기 위해 워크피스 (103) 를 프로세싱하는 것보다 앞서 수행될 수도 있고, 그 다음, 그 데이터는 (예컨대, 피드-포워드 방식으로) 주기적 파형 (Vo) 을 조정하는데 활용된다. 모니터링은 또한, 플라즈마 프로세싱 동안 수행될 수도 있고, 전압 소스 (Vb), tramp, 및/또는 데드타임은, 예를 들어, 도 14 에 도시된 바와 같은 전압 및/또는 전류 측정들을 사용하여 실시간 피드백을 사용하여 조정될 수도 있다. 부가적으로, 주기적 전압 파형의 제 3 부분의 음의 전압 스윙 (시간 t2 로부터 시간 t3 까지) 은 원하는 시스 전압 (Vs) 을 확립하도록 제어될 수도 있다. 도 4a 내지 도 4d 를 참조하여 설명된 제어기 (840) 는 제어기 (1460) 의 부분으로서 구현될 수도 있거나, 또는 제어기 (840) 는 제어기 (1460) 와는 별도로 구현될 수도 있지만 제어기 (840) 및 제어기 (1460) 가 바이어스 공급부 (208) 를 제어하기 위해 통신할 수도 있음이 확실히 고려된다.
본 명세서에서 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법들은 하드웨어에서, 비일시적 유형의 프로세서 판독가능 저장 매체에서 인코딩된 프로세서 실행가능 코드에서, 또는 이들 양자의 조합에서 직접 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 15 를 참조하면, 본 명세서에서 개시된 제어 양태들을 실현하기 위해 활용될 수도 있는 물리 컴포넌트들을 도시한 블록 다이어그램이 도시된다. 도시된 바와 같이, 이 실시형태에 있어서, 디스플레이 (1312) 및 비휘발성 메모리 (1320) 는 버스 (1322) 에 커플링되고, 이 버스 (1322) 는 또한 랜덤 액세스 메모리 ("RAM") (1324), 프로세싱부 (N개의 프로세싱 컴포넌트들을 포함) (1326), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) (1327), 및 N개의 트랜시버들을 포함하는 트랜시버 컴포넌트 (1328) 에 커플링된다. 비록 도 15 에 도시된 컴포넌트들이 물리 컴포넌트들을 나타내지만, 도 15 는 상세 하드웨어 다이어그램인 것으로 의도되지 않고; 따라서, 도 15 에 도시된 컴포넌트들의 다수는 공통 구성물들에 의해 실현되거나 추가적인 물리 컴포넌트들 사이에 분산될 수도 있다. 더욱이, 다른 기존의 또는 아직 개발예정 물리 컴포넌트들 및 아키텍처들이 도 15 를 참조하여 설명된 기능 컴포넌트들을 구현하기 위해 활용될 수도 있음이 고려된다.
디스플레이 (1312) 는 일반적으로, 사용자에게 사용자 인터페이스를 제공하도록 동작하고, 수개의 구현들에 있어서, 디스플레이는 터치스크린 디스플레이에 의해 실현된다. 일반적으로, 비휘발성 메모리 (1320) 는 비일시적 유형의 프로세서 판독가능 저장 매체이고, 데이터 및 프로세서 판독가능 명령들 (본 명세서에서 설명된 방법들을 실시하는 것과 연관되는 실행가능 코드를 포함) 를 저장 (예컨대, 지속적으로 저장) 하도록 기능한다. 일부 실시형태들에 있어서, 예를 들어, 비휘발성 메모리 (1320) 는 부트로더 코드, 오퍼레이팅 시스템 코드, 파일 시스템 코드, 및 단일 제어식 스위치로 기판을 바이어싱하는 방법의 실행을 용이하게 하는 비일시적 프로세서 실행가능 코드를 포함한다.
다수의 구현들에 있어서, 비휘발성 메모리 (1320) 는 플래시 메모리 (예컨대, NAND 또는 ONENAND 메모리) 에 의해 실현되지만, 다른 메모리 타입들이 물론 활용될 수도 있음이 고려된다. 비록 비휘발성 메모리 (1320) 로부터 코드를 실행하는 것이 가능할 수도 있지만, 비휘발성 메모리 내의 실행가능 코드는 통상적으로, RAM (1324) 에 로딩되고, 프로세싱부 (1326) 에서의 N개의 프로세싱 컴포넌트들 중 하나 이상에 의해 실행된다.
RAM (1324) 과 관련된 N개의 프로세싱 컴포넌트들은 일반적으로, 비휘발성 메모리 (1320) 에 저장된 명령들을 실행하여, 본 명세서에서 개시된 알고리즘들 및 기능들의 실행을 가능케 하도록 동작한다. 수개의 알고리즘들이 본 명세서에서 개시되지만, 이들 알고리즘들 중 일부는 플로우차트들에서 표현되지 않음이 인식되어야 한다. 본 명세서에서 설명된 방법들을 실시하기 위한 프로세서 실행가능 코드는 비휘발성 메모리 (1320) 에 지속적으로 저장되고 RAM (1324) 과 관련된 N개의 프로세싱 컴포넌트들에 의해 실행될 수도 있다. 당업자가 인식할 바와 같이, 프로세싱부 (1326) 는 비디오 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 마이크로 제어기, 그래픽스 프로세싱 유닛 (GPU), 또는 다른 하드웨어 프로세싱 컴포넌트들 또는 하드웨어와 소프트웨어 프로세싱 컴포넌트들의 조합들 (예컨대, FPGA 또는 디지털 로직 프로세싱부들을 포함한 FPGA) 을 포함할 수도 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 비일시적 FPGA 구성 명령들은 비휘발성 메모리 (1320) 에 지속적으로 저장되고, 본 명세서에서 개시된 알고리즘들 (예컨대, 도 5 및 도 7 을 참조하여 설명된 알고리즘들을 포함하지만 이에 한정되지 않음) 을 구현하기 위해 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) 를 구성하도록 (예컨대, 부트 업 동안) 액세스될 수도 있다.
입력 컴포넌트 (1330) 는 신호들 (예컨대, 개시된 바이어스 공급부들의 출력에서 획득된 전류 및 전압을 나타내는 신호들) 을 수신할 수도 있다. 부가적으로, 입력 컴포넌트 (1330) 는, 소스 생성기와 단일 스위치 바이어스 공급부 사이의 동기화된 제어 및/또는 플라즈마 프로세싱 챔버 (101) 내의 환경의 하나 이상의 양태들을 나타내는, 바이어스 공급부들 (108) 과 소스 생성기 (112) 사이의 위상 정보 및/또는 동기화 신호를 수신할 수도 있다. 입력 컴포넌트에서 수신된 신호들은, 예를 들어, 동기화 신호들, 다양한 생성기들 및 전력 공급 유닛들에 대한 전력 제어 신호들, 또는 사용자 인터페이스로부터의 제어 신호들을 포함할 수도 있다. 당업자는, 제한없이, 지향성 커플러들 및 전압-전류 (VI) 센서들과 같은 다양한 타입들의 센서들 중 임의의 것이 전압 및 전류와 같은 전력 파라미터들을 샘플링하는데 사용될 수도 있고, 전력 파라미터들을 나타내는 신호들이 아날로그 도메인에서 생성되고 디지털 도메인으로 변환될 수 있음을 용이하게 인식할 것이다.
출력 컴포넌트는 일반적으로, 제 1 스위치 (S1) 및 제 2 스위치 (S2) 의 개방 및 폐쇄를 실시하기 위해 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 신호들을 제공하도록 동작한다. 출력 컴포넌트는 또한, 본 명세서에서 설명된 전압 소스들의 제어를 할 수도 있다.
도시된 트랜시버 컴포넌트 (1328) 는, 무선 또는 유선 네트워크들을 통해 외부 디바이스들과 통신하기 위해 사용될 수도 있는 N개의 트랜시버 체인들을 포함한다. N개의 트랜시버 체인들의 각각은 특정 통신 방식 (예컨대, WiFi, 이더넷, Profibus 등) 과 연관된 트랜시버를 나타낼 수도 있다.
당업자에 의해 인식될 바와 같이, 본 개시의 양태들은 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수도 있다. 이에 따라, 본 개시의 양태들은 완전히 하드웨어 실시형태, 완전히 소프트웨어 실시형태 (펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로 코드 등을 포함함) 또는 소프트웨어 및 하드웨어 양태들을 조합한 실시형태의 형태를 취할 수도 있으며, 이들 모두는 일반적으로 본 명세서에서 "회로", "모듈" 또는 "시스템" 으로서 지칭될 수도 있다. 더욱이, 본 개시의 양태들은, 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드가 수록된 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체(들)에 수록된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "A, B 또는 C 중 적어도 하나" 의 기재는 "A, B, C 또는 A, B 및 C 의 임의의 조합 중 어느 하나" 를 의미하도록 의도된다. 개시된 실시형태들의 상기 설명은 당업자로 하여금 본 개시를 제조 또는 이용하게 할 수 있도록 제공된다. 이들 실시형태들에 대한 다양한 수정들은 당업자에게 용이하게 자명할 것이며, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 사상 또는 범위로부터 일탈함없이 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시는 본 명세서에서 설명된 실시형태들에 한정되도록 의도되지 않으며, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 부합하는 최광의 범위를 부여받아야 한다.
Claims (18)
- 주기적 전압을 인가하기 위한 바이어스 공급부로서,
출력 노드;
리턴 노드;
양방향 스위치로서, 상기 양방향 스위치는 상기 양방향 스위치의 제 1 노드와 상기 양방향 스위치의 제 2 노드 사이에서 전류의 양방향 제어를 가능케 하도록 구성되는, 상기 양방향 스위치;
상기 출력 노드, 상기 리턴 노드, 및 상기 양방향 스위치의 상기 제 1 및 제 2 노드들에 커플링된 전력 섹션; 및
전체 전류 사이클에 걸쳐 상기 양방향 스위치를 통한 전류의 방향을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하고,
상기 전체 전류 사이클은 제 1 절반 전류 사이클 및 제 2 절반 전류 사이클을 포함하고, 상기 제 1 절반 전류 사이클은 시간 t0 에서 제로 전류로부터 시작하여 양의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t1 에서 다시 제로로 감소하는 양의 전류 흐름을 포함하고, 상기 제 2 절반 전류 사이클은 시간 t2 에서 제로 전류로부터 시작하여 음의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t3 에서 다시 제로 전류로 감소하여 상기 출력 노드와 상기 리턴 노드 사이에서 상기 주기적 전압의 인가를 야기하는 음의 전류 흐름을 포함하는, 바이어스 공급부. - 제 1 항에 있어서,
상기 전력 섹션은,
상기 양방향 스위치의 상기 제 1 노드와 상기 출력 노드 사이에 커플링된 제 1 인덕터;
상기 출력 노드에 커플링된 제 2 인덕터의 제 1 노드; 및
상기 제 2 인덕터의 제 2 노드 및 상기 리턴 노드에 커플링된 전압 소스를 포함하는, 바이어스 공급부. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어기는 평균 전력의 제어를 가능케 하기 위해 t1 과 t2 사이의 데드타임의 제어를 가능케 하도록 구성되는, 바이어스 공급부. - 제 1 항에 있어서,
상기 양방향 스위치는,
제 1 다이오드에 커플링된 제 1 스위치; 및
제 2 다이오드에 커플링된 제 2 스위치를 포함하고,
상기 제어기는,
상기 제 1 스위치 및 상기 제 1 다이오드를 통한 상기 양의 전류 흐름이 상기 제 1 절반 전류 사이클을 완료할 수 있게 하기 위해 상기 시간 t0 에서 상기 제 1 스위치를 폐쇄하고; 그리고
상기 제 2 스위치 및 상기 제 2 다이오드를 통해 흐르기 위한 음의 전류가 상기 제 2 절반 전류 사이클을 완료할 수 있게 하기 위해 상기 제 1 스위치를 개방한 다음 상기 제 2 스위치를 폐쇄하도록
구성되는, 바이어스 공급부. - 제 4 항에 있어서,
상기 제어기는 평균 전력의 제어를 가능케 하기 위해 t1 과 t2 사이의 데드타임의 제어를 가능케 하도록 구성되는, 바이어스 공급부. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 인덕터의 상기 제 2 노드는 상기 리턴 노드에 커플링되는, 바이어스 공급부. - 제 2 항에 있어서,
상기 전압 소스는 상기 바이어스 공급부에서의 유일한 전압 소스인, 바이어스 공급부. - 제 2 항에 있어서,
제 2 전압 소스를 포함하고,
상기 전압 소스는 상기 제 2 전압 소스를 통해 상기 양방향 스위치의 상기 제 2 노드에 커플링되는, 바이어스 공급부. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 인덕터의 적어도 일부는 상기 양방향 스위치의 내부에 포지셔닝되는, 바이어스 공급부. - 제 1 항에 있어서,
상기 전력 섹션은,
변압기로서, 상기 변압기의 1차 권선의 제 1 노드는 상기 양방향 스위치의 제 1 노드에 커플링되고, 상기 변압기의 2차 권선의 제 1 노드는 상기 출력 노드에 커플링되고, 상기 변압기의 상기 2차 권선의 제 2 노드는 상기 리턴 노드에 커플링되는, 상기 변압기; 및
상기 양방향 스위치의 제 2 노드와 상기 변압기의 상기 1차 권선의 제 2 노드 사이에 커플링된 전압 소스를 포함하는, 바이어스 공급부. - 제 10 항에 있어서,
오프셋 전압 소스를 포함하고,
상기 변압기의 상기 2차 권선의 제 2 노드는 상기 오프셋 전압 소스를 통해 상기 리턴 노드에 커플링되는, 바이어스 공급부. - 플라즈마 프로세싱 시스템으로서,
플라즈마 챔버로서,
플라즈마를 함유하기 위한 볼륨;
입력 노드; 및
리턴 노드
를 포함하는, 상기 플라즈마 챔버; 그리고
바이어스 공급부를 포함하고,
상기 바이어스 공급부는,
양방향 스위치로서, 상기 양방향 스위치는 상기 양방향 스위치의 제 1 노드와 상기 양방향 스위치의 제 2 노드 사이에서 전류의 양방향 제어를 가능케 하도록 구성되는, 상기 양방향 스위치; 및
전체 전류 사이클에 걸쳐 상기 양방향 스위치를 통한 전류를 제공 및 제어하는 수단을 포함하고,
상기 전체 전류 사이클은 제 1 절반 전류 사이클 및 제 2 절반 전류 사이클을 포함하고, 상기 제 1 절반 전류 사이클은 시간 t0 에서 제로 전류로부터 시작하여 양의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t1 에서 다시 제로로 감소하는 양의 전류 흐름을 포함하고, 상기 제 2 절반 전류 사이클은 시간 t2 에서 제로 전류로부터 시작하여 음의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t3 에서 다시 제로 전류로 감소하여 상기 입력 노드와 상기 리턴 노드 사이에서 주기적 전압의 인가를 야기하는 음의 전류 흐름을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 제 12 항에 있어서,
평균 전력을 조정하기 위해 t1 과 t2 사이의 시간을 조정하는 수단을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 제 12 항에 있어서,
이온 에너지를 조정하기 위한 조정가능한 전압 소스를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 제 12 항에 있어서,
이온 에너지들의 확산을 조정하기 위해 상기 전체 전류 사이클들 사이의 시간, 절반 전류 사이클들 사이의 시간, 또는 상기 주기적 전압의 기본 주기 중 적어도 하나를 조정하는 수단을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템. - 바이어스 공급부의 양방향 스위치를 제어하기 위한 프로세서 판독가능 명령들로 인코딩된 비일시적 유형의 프로세서 판독가능 저장 매체로서,
상기 명령들은,
상기 양방향 스위치를 통해 전류를 제공하고; 그리고
상기 바이어스 공급부의 출력 노드와 리턴 노드 사이에서 주기적 전압의 인가를 야기하기 위해 전체 전류 사이클에 걸쳐 상기 양방향 스위치를 통한 상기 전류를 제어하기 위한
명령들을 포함하고,
상기 전체 전류 사이클은 제 1 절반 전류 사이클 및 제 2 절반 전류 사이클을 포함하고, 상기 제 1 절반 전류 사이클은 시간 t0 에서 제로 전류로부터 시작하여 양의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t1 에서 다시 제로로 감소하는 양의 전류 흐름을 포함하고, 상기 제 2 절반 전류 사이클은 시간 t2 에서 제로 전류로부터 시작하여 음의 피크 값으로 증가한 다음 시간 t3 에서 다시 제로 전류로 감소하는 음의 전류 흐름을 포함하는, 비일시적 유형의 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 16 항에 있어서,
이온 에너지를 조정하기 위해 상기 바이어스 공급부의 조정가능한 전압 소스를 제어하기 위한 명령들을 포함하는, 비일시적 유형의 프로세서 판독가능 저장 매체. - 제 16 항에 있어서,
이온 에너지들의 확산을 조정하기 위해 상기 전체 전류 사이클들 사이의 시간, 절반 전류 사이클들 사이의 시간, 또는 상기 주기적 전압의 기본 주기 중 적어도 하나를 조정하기 위한 명령들을 포함하는, 비일시적 유형의 프로세서 판독가능 저장 매체.
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