KR102511382B1 - 아날로그 및 디지털 검출기를 갖는 rf 전력 생성기 - Google Patents
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Abstract
RF 생성기 설계 분야에서, 몇몇 출력 전력 오류는 너무 빨리 발생되어 디지털 제어 시스템이 이를 효과적으로 처리할 수 없다. 따라서, 전력 증폭기와, 전력 증폭기의 출력부에서 무선 주파수(RF) 신호를 샘플링하도록 구성된 적어도 하나의 샘플러와, 생성기로부터 RF 신호를 출력하도록 구성된 RF 출력부와, RF 입력 신호를 생성하고 RF 입력 신호를 전력 증폭기에 제공하도록 구성된 신호 생성기와, 디지털 제어부 및 아날로그 제어부를 포함하는 제어기 － 디지털 제어부와 아날로그 제어부 중 하나 또는 둘 모두는 적어도 전력 증폭기 및/또는 신호 생성기를 제어하도록 구성됨 － 와, 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 아날로그 신호 표현이 제어기에 제공될 수 있게 하는, 적어도 하나의 샘플러와 제어기 사이의 아날로그 피드백 경로와, 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 디지털 신호 표현이 제어기에 제공될 수 있게 하는, 적어도 하나의 샘플러와 제어기 사이의 디지털 피드백 경로를 포함하는 생성기가 제공된다.
제어기는 아날로그 신호 표현 및/또는 디지털 신호 표현에 기초하여 RF 출력에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터의 제 2 상태로 조정하도록 구성된다.
제어기는 아날로그 신호 표현 및/또는 디지털 신호 표현에 기초하여 RF 출력에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터의 제 2 상태로 조정하도록 구성된다.
Description
본 개시 내용은 일반적으로 생성기, 및 생성기를 포함하는 플라즈마 처리 시스템에 관한 것이다. 또한, 생성기 제어기를 동작시키는 방법이 개시된다.
예를 들어 반도체 플라즈마 처리 애플리케이션에 사용되는 고전력 RF 생성기가 공지되어 있다. 예를 들어, US 7,750,645 B2는 아킹 이벤트를 모니터링함으로써 플라즈마 챔버 소모품의 성능 저하를 모니터링하는 접근법에 관한 것이고, 디지털 제어기를 사용하여 플라즈마 반응 챔버의 상이한 부분들에서 아킹 이벤트를 검출할 것을 제안한다.
US 8,264,237 B2는 플라즈마 제조 공정 동안 플라즈마 방전 이벤트를 모니터링하는 접근법에 관한 것이다. RF 생성기는 임피던스 매칭 네트워크 및 RF 센서를 사용하여 플라즈마 챔버에 임피던스 매칭된다. RF 센서로부터의 신호는 아날로그-디지털 변환기에 의해 변환되어 분석 모듈에 대한 입력으로 사용된다. RF 센서로부터의 디지털화된 신호의 상관(correlation)과 같은 디지털 신호 처리 기술은 아크 이벤트의 검출을 가능하게 한다.
WO 2014/036169 A1은, 플라즈마 부하에서 아크가 검출될 때, 플라즈마 부하에 적용되는 일반적인 극성과 반대 극성으로 플라즈마 부하에 전압을 인가하는 에너지 저장 디바이스를 갖는 아크 관리 시스템을 제공한다.
그러나, 전술된 문서들에서 설명된 시스템들은 더욱 개선될 수 있다.
따라서, 예를 들어, 플라즈마 부하에서 아크 이벤트 또는 다른 에너지 불연속성을 보다 효과적으로 처리할 수 있는 생성기 제어 접근법을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 다른 바람직한 특징 및 특성은, 첨부된 도면 및 본 발명의 배경과 함께 취해진, 후속하는 본 발명의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다.
제 1 양태에 따르면, RF 전력 신호를 출력하도록 구성된 출력부와, RF 입력 신호를 생성하는 신호 생성기와, RF 입력 신호를 수신하고 증폭된 RF 전력 신호를 자신의 출력에서 생성하는 RF 전력 스테이지와, RF 전력 스테이지의 출력에서 RF 신호를 샘플링하도록 구성된 적어도 하나의 샘플러와, 디지털 제어부 및 아날로그 제어부를 포함하는 제어기와, 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 아날로그 신호 표현이 제어기에 제공될 수 있게 하는, 적어도 하나의 샘플러와 제어기 사이의 아날로그 피드백 경로와, 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 디지털 신호 표현이 제어기에 제공될 수 있게 하는, 적어도 하나의 샘플러와 제어기 사이의 디지털 피드백 경로를 포함하는 생성기가 제공된다.
제어기는 아날로그 신호 표현 및/또는 디지털 신호 표현에 기초하여 RF 출력부에서의 RF 전력 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하도록 구성된다.
효과는 디지털 제어부가 높은 정밀도 및 선택적으로 소프트웨어의 유연성을 제공한다는 것이다. 아날로그 제어부는 높은 동적 범위와 고속 응답을 제공하는데, 이는 아킹 이벤트와 같은 갑작스럽고 예측할 수 없는 이벤트를 억제할 때 중요하다. 두 기술의 조합은 높은 정밀도와 유연성을 초래하는 동시에 예기치 않은 오류 상태를 적절히 제어할 수 있게 한다.
실시예에서, 적어도 하나의 샘플러는 RF 전력 스테이지의 출력에 캐스케이드(cascade)로 접속된 제 1 샘플러 및 제 2 샘플러를 포함한다. 제 1 샘플러는 사전-디지털화된 신호를 디지털 피드백 경로에 제공하고, 제 2 샘플러는 적어도 하나의 샘플러로부터의 아날로그 신호 표현을 아날로그 피드백 경로에 제공한다.
효과는 정밀도가 향상된다는 것이다. 스플리터의 제한된 절연은 최종적으로 고정밀 디지털 처리에 사용되는 신호의 정확도를 감소시킨다. 따라서 아날로그 및 디지털 처리에 서로 다른 샘플러를 사용할 때 정밀도 향상이 관찰된다.
실시예에서, 적어도 하나의 샘플러는 RF 전력 스테이지의 출력에 접속된 제 1 샘플러를 포함하고, 생성기는 제 1 샘플러의 출력에 접속된 스플리터를 포함하며, 스플리터는, 샘플러로부터의 신호를 분할하여, 사전-디지털화된 신호를 디지털 피드백 경로에 제공하고 아날로그 신호 표현을 아날로그 피드백 경로에 제공하도록 구성된다. 선택적으로, 제 1 스플리터는 샘플러의 유형에 따라 순방향 RF 신호 또는 벡터 전압 신호를 아날로그 및 디지털 경로에 제공한다. 제 2 스플리터는 반사된 RF 신호 또는 벡터 전류 신호를 아날로그 및 디지털 경로에 제공한다.
효과는 아날로그 및 디지털 피드백 경로를 제공하기 위해 하나의 샘플러만이 필요하므로 때문에 비용 절감이 가능하다는 것이다.
실시예에서, 적어도 하나의 샘플러는 순방향 RF 신호 및 반사된 RF 신호를 아날로그 피드백 경로 및/또는 디지털 피드백 경로에 제공하도록 구성된다. 실시예에서, 적어도 하나의 샘플러는 전압 신호 및 전류 신호를 아날로그 피드백 경로 및/또는 디지털 피드백 경로에 제공하도록 구성된다.
효과는 순방향 RF 신호 및 반사된 RF 신호 또는 전압 및 전류 신호가 이용가능할 때 아날로그 제어부 및 디지털 제어부가 임피던스 매칭을 보다 정확하게 모니터링할 수 있다는 것이다.
실시예에서, 적어도 하나의 샘플러는 순방향 및 반사된 신호를 결정하는 적어도 하나의 방향성 커플러 또는 전압 및 전류 신호를 결정하는 적어도 하나의 VI 프로브이거나, 적어도 하나의 방향성 커플러 또는 적어도 하나의 VI 프로브를 포함한다.
실시예에서, 디지털 피드백 경로는, 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 디지털 신호 표현을 생성하도록 구성되고 바람직하게는 사전-아날로그-디지털 변환기 필터를 포함하는 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기를 포함한다. 선택적으로 사전 아날로그-디지털 변환기 필터는 안티-앨리어싱 필터이다.
효과는 진폭, 위상, 주파수와 같은 출력에서의 RF 신호에 관한 정보가 디지털 제어부에 높은 정확도로 제공될 수 있다는 것이다.
실시예에서, 디지털 신호 표현은 제어기의 디지털 제어부에 제공된다.
실시예에서, 제어기의 디지털 제어부는 디지털 신호 표현을 획득하고, 디지털 신호 표현에 기초하여 입력 RF 신호의 전력을 RF 증폭기(들) 및/또는 전력 공급 전압 또는 전류 레벨로 조정하도록 구성된다.
효과는 디지털 제어부를 사용하여 생성기의 RF 출력이 정확하고 유연하게 제어될 수 있다는 것이다. 예를 들어, RF 입력 신호의 진폭이 변경되거나 RF 입력의 위상이 변경될 수 있다. RF 입력 신호 대신 또는 RF 입력 신호와 함께, DC 전원 공급 디바이스 전압 레벨이 변경되어 전력 스테이지의 이득에 영향을 줄 수 있고, 따라서 RF 출력 전력도 제어할 수 있다.
실시예에서, 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기는 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호를 신호 생성기에 의해 생성된 RF 입력 신호의 주파수 사이클 당 적어도 2개의 샘플만큼 오버샘플링하여 오버샘플링된 신호를 제공하도록 구성된다.
효과는 RF 출력의 더 높은 해상도의 디지털 신호 표현이 Nyquist-Shannon 샘플링 정리를 사용하여 디지털 제어부에 제공될 수 있다는 것이다.
선택적으로, 제어기의 아날로그 제어부는 아날로그 신호 표현을 획득하고 전력 증폭기의 출력에서의 신호가 정상 동작 상태를 나타내는지 또는 오류 상태를 나타내는지를 검출하도록 구성된다.
선택적으로, 제어기의 아날로그 제어부는 아날로그 신호 표현을 복수의 오류 상태를 정의하는 임계 값과 비교함으로써 아날로그 신호 표현의 아날로그 비교를 수행하도록 구성되고, 제어기의 아날로그 제어부는 아날로그 비교의 결과에 기초하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터의 제 2 상태로 조정하도록 구성된다.
실시예에서, 디지털 제어부는 오버샘플링된 신호를 사용하여 순방향 및/또는 반사 전력 측정치 또는 전압 및/또는 전류 측정치를 획득하도록 구성되고, 바람직하게는 부하 임피던스 정보를 획득하도록 구성된다.
실시예에서, 제어기는 제어기의 디지털 제어부에 의해 제어되는 디지털-아날로그 변환기를 더 포함하고, 디지털-아날로그 변환기는 신호 생성기 및/또는 전력 증폭기 및/또는 생성기의 DC 전력 공급기에 제어 신호를 제공하도록 구성된다.
효과는 디지털 제어부가 적어도 디지털 신호 표현에 기초하여 RF 생성기를 유연하고 정확하게 구성할 수 있다는 것이다.
실시예에서, 제어기는 아날로그 제어부와 전력 증폭기 사이에 직접적인 아날로그 제어 경로를 더 포함한다.
효과는 아날로그 제어부가 생성기의 RF 출력에서 검출된 오류 상태를 신속하고 높은 동적 범위로 처리할 수 있다는 것이다.
실시예에서, 제어기의 디지털 제어부는 디지털 신호 표현을 획득하고, 전력 증폭기의 출력에서의 신호가 정상 동작 상태를 나타내는지 또는 오류 상태를 나타내는지를 검출하도록 구성된다.
효과는 디지털 제어부가 특정 플라즈마 처리 시스템의 용도 또는 레시피에 기초하여 서로 다른 결함 상태를 식별하도록 유연하게 재프로그램될 수 있다는 것이다.
실시예에서, 제 1 상태 및/또는 제 2 상태는 생성기의 예상 상태를 정의하고, 오류 상태는 생성기의 RF 출력에 접속된 플라즈마 챔버 내의 아킹 상태를 정의한다.
실시예에서, 제어기의 디지털 제어부는 디지털 신호 표현을 복수의 결함 조건을 정의하는 저장된 디지털 신호와 비교함으로써 디지털 신호 표현의 디지털 비교를 수행하도록 구성되고, 디지털 제어부는 제어기는 디지털 비교의 결과에 기초하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하도록 구성된다.
효과는 플라즈마 처리 시스템 내의 아크 상태, 생성기 공급 케이블의 단락, 고장난 커넥터 등과 같은 광범위한 오류 상태를 시그니처에 기초하여 구별할 수 있다는 것이다.
실시예에서, 제어기의 아날로그 제어부는 디지털 제어부를 건너뛰거나 무시하도록 구성된다.
효과는 샘플러에서의 상태 변화에 응답하여 더 느린 디지털 제어부를 건너뛰므로, 예를 들어, 오류 상태에 응답하여 전력 증폭기의 출력에서 안전한 셧다운 또는 이득 감소를 가능하게 한다는 것이다.
실시예에서, 디지털 제어부를 건너뛰거나 무시하는 것은, 디지털 제어부가 비정상 동작 상태를 식별하지 않고 아날로그 제어부가 비정상 동작 상태를 식별한 경우, 제어기로 하여금 아날로그 신호 표현에만 기초하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하게 하는 것을 포함한다.
실시예에서, 아날로그 제어부는 디지털 제어부를 건너뛰거나 무시할 때 디지털 제어부에 인터럽트 신호를 제공하도록 구성된다.
효과는, 디지털 제어부의 제어를 건너뛰거나 무시하는 경우, 디지털 제어부의 논리 회로 및 선택적으로는 컴퓨터 구현된 제어 회로에 신속하게 통보될 수 있으므로, 정상 동작 상태로의 보다 안전한 재진입이 가능하다는 것이다.
실시예에서, 제어기의 디지털 제어부는, 인터럽트 신호의 수신 시에, 미리 정의된 시간 동안 또는 생성기의 일시 중지 신호 조건이 충족될 때까지 생성기의 디지털 제어를 일시 중지하거나 디지털 제어의 범위를 감소시키도록 구성된다.
효과는 디지털 제어부가 아날로그 제어부의 동작과 충돌할 수 있는 동작을 하지 않는다는 것이다.
실시예에서, 디지털 제어부는 인터럽트 신호의 중단 시 또는 생성기의 복구 신호 조건이 충족될 때까지 제어기의 디지털 제어를 복구하도록 구성된다.
효과는, 안전하지 않은 오류 상태가 아날로그 제어부에 의해 안전하게 처리되었을 때, 디지털 제어부가 생성기의 제어를 유연하게 회복할 수 있다는 것이다.
실시예에서, 디지털 제어부는, 디지털 피드백 경로로부터 디지털 신호 표현을 수신하도록 구성된, 마이크로프로세서, 내장형 프로세서 또는 내장형 컴퓨터, 프로그램 가능 로직 및/또는 디지털 신호 프로세서 중 하나 이상을 포함한다.
효과는 디지털 제어부가 광범위한 플라즈마 시스템 및 제조 레시피를 처리하도록 프로그램될 수 있다는 것이다.
실시예에서, 디지털 제어부는 제 1 디지털 제어 요소 및 제 2 디지털 제어 요소를 포함한다. 적어도 제 2 디지털 제어 요소는, 제 1 디지털 제어 요소에 의해 제 2 디지털 제어 요소로 통신된 제 2 디지털 제어 요소의 구성 설정에 기초하여, 디지털 피드백 경로로부터의 디지털 신호 표현을 제 1 디지털 제어 요소보다 더 빠르게 수신하여 처리하도록 구성되는데, 제 2 디지털 제어 요소는 구성 설정이 초과되는 상태에서 제 1 디지털 제어 요소를 무시하도록 구성되고, 제 2 디지털 제어 요소는 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하도록 구성된다.
효과는, 아날로그 제어부보다 느리지만 제 1 디지털 제어 요소보다 빠른 응답 시간을 갖는 제 2 디지털 제어 요소가 제공된다는 것이다.
실시예에서, 제 1 디지털 제어 요소는 마이크로제어기, 마이크로프로세서, 또는 임베디드 컴퓨터이고, 제 2 디지털 제어 요소는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array: FPGA), 재구성 가능한 필드 프로그래머블 게이트 어레이, 주문형 집적 회로, 또는 하드-와이어 로직이다.
실시예에서, 제어기의 아날로그 제어부는, 아날로그 신호 표현을 수신하고, 피크 검출 신호(또는 각각의 포락선 검출 신호)를 생성하도록 구성된 피크 검출기 또는 포락선 검출기와, 바람직하게는 제어기의 디지털 제어부에 의해 제어되어 임계 전압을 생성하도록 구성되는 임계 전압 생성기와, 피크 검출 신호(또는 각각의 포락선 검출 신호)와 임계 전압을 비교하고 피크 검출 신호(또는 각각의 포락선 검출 신호)가 임계 전압을 초과할 경우 비교기 출력 신호를 생성하거나 또는 그 반대가 되도록 구성되는 제 1 비교기를 더 포함하는데, 비교기 출력 신호는 인터럽트 신호로 사용된다.
효과는 오류 상태에서 디지털 제어 시스템이 반응할 수 있기 전에 아날로그 피드백 경로가 독점적으로 RF 생성기를 신속하게 제어할 수 있다는 것이다.
실시예에서, 제어기의 아날로그 제어부는 생성기의 RF 출력 신호의 전력을 설정하도록 구성된 제 1 아날로그 출력 회로를 더 포함하는데, 제 1 아날로그 출력 회로는 디지털 제어부에 의해 제공된 전력 출력 임계 값을 참조하여 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 아날로그 신호 표현에 의해 제어된다.
실시예에서, 제어기의 아날로그 제어부는, 생성기의 RF 출력 신호의 증폭기 바이어스를 설정하도록 구성된 제 2 아날로그 출력 회로를 더 포함하는데, 제 2 아날로그 출력 회로는 디지털 제어부에 의해 제공된 증폭기 바이어스 임계 값을 참조하여 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 아날로그 신호 표현에 의해 제어된다.
실시예에서, 아날로그 피드백 경로는 디지털 피드백 경로보다 응답성이 더 높은 주요 경로를 포함하는데, 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 아날로그 신호 표현은 추가 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 디지털화되고 디지털 제어부에 의해 사용되어 혼합 신호 아크 검출을 제공한다.
선택적으로, 제어기의 아날로그 제어부가, 아날로그 출력 신호를 제공하는 벡터 아날로그 신호 처리 회로와, 아날로그 신호 처리 회로로부터 아날로그 신호를 수신하도록 구성된 피크 검출기 또는 포락선 검출기와, 바람직하게는 임계 전압을 생성하도록 구성된 제어기의 디지털 제어부에 의해 제어되는 임계 전압 생성기와, 피크 검출 신호(또는 각각의 포락선 검출 신호)와 임계 전압을 비교하고 피크 검출 신호(또는 각각의 포락선 검출 신호)가 임계 전압을 초과하는 경우 제 1 비교기 출력 신호를 생성하거나 그 반대의 경우 제 2 비교기 출력 신호를 생성하도록 구성된 제 1 비교기를 더 포함하는, 생성기가 제공되는데, 제 1 비교기 출력 신호는 인터럽트 신호로 사용된다.
제 2 양태에 따르면, 제 1 양태 또는 그 실시예에 따른 생성기, 및 생성기로부터 RF 신호를 수신하도록 구성된 반도체 처리 모듈을 포함하는 플라즈마 처리 시스템이 제공된다.
제 3 양태에 따르면, 생성기를 동작시키는 방법이 제공되는데, 이 방법은,
RF 전력 스테이지를 사용하여, 신호 생성기에 의해 생성된 RF 입력 신호에 기초하여 RF 출력 신호를 생성하는 단계와,
적어도 하나의 샘플러를 사용하여, RF 전력 스테이지의 출력 또는 적어도 2개의 RF 전력 스테이지의 전력을 결합하는 전력 결합 회로의 출력에서 무선 주파수(RF) 전력 신호를 샘플링하는 단계와,
적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 디지털 신호 표현을 생성하여 적어도 하나의 샘플러와 제어기 사이의 디지털 피드백 경로를 통해 제어기에 제공하는 단계와,
적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 아날로그 신호 표현을 생성하여 적어도 하나의 샘플러와 제어기 사이의 아날로그 피드백 경로를 통해 제어기에 제공하는 단계 － 디지털 제어부와 아날로그 제어부 중 하나 또는 둘 모두는 적어도 전력 증폭기, 스위칭 모드 전력 RF 소스, 신호 생성기 및/또는 DC 전력 공급기를 제어하도록 구성됨 － 와,
제어기를 사용하여, 아날로그 신호 표현 및/또는 디지털 신호 표현에 기초하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하는 단계를 포함한다.
본 출원에서 "RF 전력 스테이지"라는 용어는 전통적인 의미의 클래스 A, B, AB 또는 향상된 F, F-인버스, J, J-인버스 증폭기의 RF 전력 증폭기 또는 클래스 D, E, S "증폭기" 토폴로지 등의 스위치 모드 RF 회로와 같은 비-증폭형 전력 스테이지를 의미한다. 전력 스테이지는 RF 전력 생성기의 출력부에서 제공되는 고전력 신호를 생성한다. 반도체 제조 산업을 위한 플라즈마 증착 및 플라즈마 에칭과 같은 플라즈마 응용을 위한 RF 전력 생성기는, 일반적으로 출력부에서 500W 초과의 전력, 바람직하게는 1kW 초과의 전력, 가장 바람직하게는 2.5kW 초과의 전력을 제공해야 한다. RF 전력 신호는 일반적으로 이상을 검출하고/하거나 RF 생성기의 제어기에 피드백을 제공하기 위해 샘플링된다. 그런 다음, 제어기는 RF 전력 신호를 조정하기 위해 전력 스테이지 또는 RF 생성기의 다른 하위 부품에 보정 조치를 전송할 수 있다. 생성기의 다른 하위 부품은 DC 전압 공급기(예를 들어 정류기를 자체 포함하고 그에 후속하여 정류된 신호를 평활화하여 AC 메인 공급기 및 DC/DC 변환기로부터 DC 전압을 획득할 수 있음), 신호 생성기(이것은 전력 스테이지 이전의 저전력 신호 생성임), 전치 증폭 스테이지(이 또한 전력 스테이지 이전임)를 포함할 수 있고, 또한 다양한 다른 하위 부품을 포함할 수 있다.
본 출원에서 "샘플러"라는 용어는, 예를 들어, 생성기의 RF 전력 스테이지의 RF 출력부에 접속하기 위한 전자 컴포넌트를 의미한다. 샘플러는 생성기의 RF 출력부에서의 상태를 나타내는 신호를 아날로그 또는 디지털 제어부에 제공할 수 있다. 특히, 샘플러는, 예를 들어 기계 부품으로 구현되거나 PCB 상에서 결합형 라인 커플러 또는 럼프형 요소 커플러 또는 이 둘의 조합으로서 구현된 방향성 커플러(부동(unequal) 방향성 전력 스플리터, 순방향 및 반사파의 알려진 부분을 분리 및 커플링함)일 수 있고, 또는 샘플러는 VI 프로브로 불리는 전압-전류 프로브일 수 있다. 방향성 커플러 또는 VI 프로브는 일반적으로 중심 주파수 및 동작 범위, 커플링, 절연/방향성, 삽입 손실 등에 의해 특징이 부여되는 상호적(reciprocal) 디바이스이다. 둘 이상의 샘플러가 캐스케이드로 접속될 수 있다. 샘플러는, 제어기로 하여금, 예를 들어 플라즈마 처리 시스템과 같은 접속된 디바이스로의 순방향 파 및 그로부터의 반사된 파, 또는 접속된 디바이스 상의 전압 및 그로 들어가는 전류를 측정할 수 있게 한다.
본 출원에서, "제어기"라는 용어는, RF 생성기, 특히 RF 생성기의 RF 전력 출력을 모니터링할 수 있고 모니터링된 RF 전력 출력에 응답하여 생성기에 대한 제어 변경을 구현할 수 있는 RF 생성기의 전자 회로를 정의한다. 제어기는 적어도 하나의 디지털 피드백 경로 및 적어도 하나의 아날로그 피드백 경로를 포함하는 혼합 신호 회로 또는 완전 디지털 회로이다. 제어기는 동일한 회로 보드 상에 위치하거나 상이한 회로 보드들에 걸쳐 위치할 수 있다.
본 출원에서, "아날로그 피드백 경로"라는 용어는, 샘플러로부터 예컨대 저레벨 신호 생성기, 전력 증폭기 이득 또는 전원 공급 디바이스 제어로, 순방향 및/또는 반사된 전압 파 또는 전압 및 전류와 같은 RF 전력 출력의 상태의 정상 상태 또는 시변(time-varying) 표현을 전송할 수 있는 아날로그 회로를 정의한다. 아날로그 피드백 경로는 어떠한 디지털 컴포넌트도 통과하지 않는다. 그러나, 비교기는, 그것이 2개의 출력 레벨을 출력하더라도 비교기에 후속하여 비교기 신호의 어떠한 디지털 처리도 발생하지 않는 경우 아날로그 피드백 경로의 일부로 간주될 수 있다. 아날로그 피드백 경로의 중요한 특성은 응답 속도이다. 예를 들어, 상업적이고 비용 효율적인 통합형 비교기는 수 ns까지로 줄어든 시간 응답을 제공한다. 물론, 로그 증폭, 곱셈, 포락선 검출 및 피크 검출과 같은 더 복잡한 아날로그 처리가 아날로그 피드백 경로에서 설계될 수 있다.
본 출원에서, "디지털 피드백 경로"라는 용어는, 샘플러로부터 예컨대 저레벨 신호 생성기, 전력 증폭기 이득 또는 전원 공급 디바이스 제어로, 순방향 및/또는 반사된 전압 파 또는 전압 및 전류와 같은 RF 전력 출력의 상태의 디지털 샘플링된 표현을 전송할 수 있는 디지털 회로를 정의한다. 일반적으로, 디지털 피드백 경로는 (바람직하게는 앨리어싱 필터를 통해) 샘플러에 접속된 아날로그-디지털 변환기를 포함한다. 따라서, RF 전력 출력의 상태는, 임베디드 프로세서, 마이크로프로세서 또는 적절한 프로그램을 실행하는 디지털 신호 프로세서, 재구성 가능 또는 재구성 불가능 로직 등에 의한 디지털 신호 처리 기술을 사용하여 처리될 수 있다. 이는 검출된 RF 상태에 기초하여 정교한 RF 생성기 제어 알고리즘이 적용될 수 있게 한다.
본 출원에서, 제어기에 의해 출력되는 RF 전력의 조정에 적용되는 "제 1 상태" 및 "제 2 상태"라는 용어는, 제어기에 의해 구현될 수 있는 광범위한 잠재적 변경을 포괄한다. RF 전력 스테이지를 손상으로부터 보호할 필요성과 애플리케이션의 처리 기판(예컨대, 플라즈마 처리 챔버 내의 반도체 웨이퍼)을 손상으로부터 보호할 필요성을 고려할 때, 이러한 변경은 제어기의 디지털 제어부를 무시하는 아날로그 제어부에 의해 독점적으로 유리하게 수행될 수 있다. "제 1 상태"로부터 "제 2 상태"로 변경하는 또다른 예는, 예를 들어 시간 기반 평균 레벨보다 10% 또는 20% 더 높거나 더 낮은, 적용된 RF 전력의 적당한 변동을 지칭한다. 또한, 이러한 점진적인 변경은 플라즈마 제조 "레시피"에 대한 응답의 일부로서 몇 초 또는 심지어 1분에 걸쳐 발생하도록 프로그램될 수 있다. 이와 같이, 제어기의 디지털 제어부는 이러한 상태 변경을 정확하고 유연하게 수행할 수 있다. 선택적으로, 디지털 제어기는 생성기를 열 손상으로부터 보호하도록 구성되고, 아날로그 제어기는 생성기 및 접속된 장비를 아킹으로부터 보호하고/하거나 애플리케이션의 처리 기판을 아킹으로부터 보호하도록 구성된다.
지금부터 본 발명은 이하의 도면과 관련하여 설명될 것인데, 도면에서 동일한 숫자는 동일한 요소를 나타낸다. 전기적 개략도에서, "점"에 의해 합쳐지는 신호선은 전기적으로 접속된 노드인 반면 "점"없이 단순히 교차하는 신호선은 전기적으로 접속된 노드가 아니라는 관례가 적용된다. 전기적 개략도의 추가 관례로서, 증폭기의 삼각형 기호는 증폭기 또는 증폭기의 조합 또는 실제로 임의의 "증폭" 토폴로지(이하, RF 전력 스테이지라고 하며, 이는 RF 전력 신호를 획득하기 위한 것으로 당업자에게 공지되어 있음)를 나타내기 위해 사용된다. "RF 전력 스테이지"의 경우, 고전력이 삼각형 기호의 정점에서 출력되고, AC 입력 신호, DC 전압 공급 및 제어 신호(들)와 같은 다른 신호 라인은 삼각형 기호의 면(faces)에 접속된다는 일반적 관례가 계속 유효하다. 가장 간단한 변형에서 전력 스테이지는 증폭기라는 것이 이해된다.
도 1은 제 1 양태에 따른 생성기를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 2a 내지 도 2c는 선택적 샘플러 아키텍처를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 3a는 신호 변환 회로를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 3b는 피크 검출기 회로를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 3c는 포락선 검출기 회로를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 3d는 아날로그-디지털 신호 처리를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 4는 본 명세서에 설명된 실시예에 따른 혼합 신호 생성기 제어를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 5는 제 1 및 제 2 디지털 제어부와 아날로그 제어부를 갖는 제어기의 변형을 도시하는 개략적 블록도이다.
도 6은 제 2 양태에 따른 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 7은 제 3 양태에 따른 방법을 개략적으로 도시한다.
도 1은 제 1 양태에 따른 생성기를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 2a 내지 도 2c는 선택적 샘플러 아키텍처를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 3a는 신호 변환 회로를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 3b는 피크 검출기 회로를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 3c는 포락선 검출기 회로를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 3d는 아날로그-디지털 신호 처리를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 4는 본 명세서에 설명된 실시예에 따른 혼합 신호 생성기 제어를 도시하는 개략적 블록도이다.
도 5는 제 1 및 제 2 디지털 제어부와 아날로그 제어부를 갖는 제어기의 변형을 도시하는 개략적 블록도이다.
도 6은 제 2 양태에 따른 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 7은 제 3 양태에 따른 방법을 개략적으로 도시한다.
다음의 상세한 설명은 본질적으로 예시일 뿐이며, 본 발명 또는 본 발명의 응용 및 사용을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 앞에서 설명한 배경이나 다음의 상세한 설명에 제시된 어떠한 이론에도 구속될 의도는 없다.
플라즈마 처리 시스템에서 RF 플라즈마를 생성하는 데 사용되는 RF 생성기는 RF 출력에서의 오류 상태에 반응하도록 선택적으로 구성할 수 있다. 예를 들어, 접속된 플라즈마 반응 챔버 내부의 오류 상태는 생성기로 다시 돌아가는 반사 전력의 서지(surge)를 초래하여 생성기를 손상시킬 수 있다.
도 1은 제 1 양태에 따른 생성기(10)를 도시한다. 생성기는 전력 증폭기(12), 전력 증폭기(12)의 출력에서 무선 주파수(RF) 신호(RFOUT)를 샘플링하도록 구성된 적어도 하나의 샘플러(14), 생성기(10)로부터 RF 신호를 출력하도록 구성된 RF 출력부, RF 입력 신호(RFIN)를 생성하고 RF 입력 신호를 전력 증폭기(12)에 제공하도록 구성된 신호 생성기(16)를 포함한다. 또한, 디지털 제어부(20) 및 아날로그 제어부(22)를 포함하는 제어기(18)가 제공되는데, 디지털 제어부(20)와 아날로그 제어부(22) 중 하나 또는 둘 모두는 적어도 전력 증폭기(12) 및/또는 신호 생성기(16)를 제어하도록 구성된다. 실제로, 이 제어는 전력 증폭기의 전력 공급 및/또는 입력 신호 레벨을 변화시킴으로써 달성된다. 도 1에는 단일 전력 증폭기(12)가 도시되어 있지만, 전력 증폭기의 캐스케이드(직렬 배열)를 갖는 것이 가능하다. 따라서, 전력 증폭기(12)는 출력 신호의 고전력 특성을 생성하기 위해 당업자에게 공지된 임의의 공지된 증폭기 토폴로지일 수 있는 더 복잡한 구조(소위, 전력 스테이지)일 수 있다.
생성기는 AC-DC 전원과 같은 외부 또는 내부 전력 공급기(24)를 포함할 수 있음이 인식될 것이다. 선택적으로, 인터페이스 회로(26)는, RS-232, Profibus(TM) 또는 CANBUS(TM), 이더넷 또는 당업계에 공지된 다른 통신 프로토콜과 같은 디지털 제어 프로토콜을 통해, 생성기(10)가 생성기 시스템 또는 제어 시스템에 접속될 수 있도록 한다.
따라서, 적어도 하나의 샘플러(14)와 제어기(18) 사이에서 적어도 하나의 아날로그 신호, 바람직하게는, 순방향 및 반사 전력을 나타내는 2개의 신호 또는 전압 및 전류를 포함하는 아날로그 피드백 경로(FA)는, 적어도 하나의 샘플러(14)로부터의 신호의 아날로그 신호 표현이 제어기(18)에 제공될 수 있게 한다. 또한, 적어도 하나의 샘플러(14)와 제어기(18) 사이에서 적어도 하나의 디지털 신호, 바람직하게는, 순방향 및 반사 전력을 나타내는 2개의 신호 또는 전압 및 전류를 포함하는 디지털 피드백 경로(FD)는, 적어도 하나의 샘플러(14)로부터의 신호의 디지털 신호 표현이 제어기에 제공될 수 있게 한다.
제어기(18)는 아날로그 신호 표현 및/또는 디지털 신호 표현에 기초하여 RF 출력부(RFOUT)에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하도록 구성된다.
제어기의 디지털 제어부(20)는 예를 들어 아날로그-디지털 변환기(도 1에 도시되지 않음)에 의해 생성된 샘플러(14)로부터 신호의 디지털 신호 표현을 수신한다. 샘플러(14)로부터의 신호는 아날로그-디지털 변환 전에 안티-앨리어싱 필터(anti-aliasing filter)(도시되지 않음)를 사용하여 선택적으로 필터링된다. 디지털 제어부(20)는 임베디드 컴퓨터 또는 프로세서, 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서, 프로그램 가능 또는 프로그램 불가능 로직 등을 포함할 수 있다. 디지털 제어부(20)는 디지털 피드백 경로의 샘플러(14) 측으로부터 디지털 신호 표현(FD)을 수신하고 디지털 비교 또는 측정을 수행하도록 구성된다. 예를 들어, 디지털 제어부(20)는 디지털 산술을 사용하여 디지털 신호 표현의 크기를 값의 룩업 테이블과 비교하도록 구성된다. 디지털 신호 표현의 크기가 룩업 테이블의 참조 값에 비해 너무 높으면, 디지털 제어부(20)는, 신호 생성기(16)와 같은 생성기의 다른 컴포넌트를 제어하는 디지털 피드-포워드 신호 및/또는 전력 증폭기(12)의 공급 전압 또는 RF 경로의 이득에 감쇠 계수를 적용한다.
룩업 테이블은 계산적으로 간단하므로 디지털 비교를 수행하는 빠른 방법이다. 물론, 보다 진보된 디지털 신호 처리 또는 필터링 기술이 디지털 제어부(20)에 의해 디지털 피드백 경로의 신호에 적용되어, 고정밀도 및 소프트웨어 재프로그램 가능성(reprogrammability)을 제공할 수 있다.
선택적으로, 디지털 제어부(20)는, 생성기를 보호하고 애플리케이션의 처리 기판을 보호하기 위해, 디지털 제어부(20)에 저장된 샘플러(14)로부터의 디지털 피드백 및 사용자 요구에 따라, 전력 증폭기(12)의 전력 공급을 조정하고 전력 공급을 경감시키도록 구성된다.
선택적으로, 디지털 제어부(20)는 아킹 상태 또는 사전 아킹 상태를 식별하도록 구성된다. 플라즈마 반도체 제조 시스템의 일부 아크는 생성기의 RF 출력에서 검출할 수 있는 두드러진 고급 사인(예컨대, 순방향 및/또는 반사 전력의 변화)을 제공하며, 이를 나타내는 전형적 오류 상태 신호는 디저털 제어부(20)에 저장될 수 있다. 선택적으로, 디지털 제어부는, 디지털 피드백 신호의 오류 상태를 디지털 방식으로 상관시키거나 식별하고, 오류가 발전하기 전에 생성기의 설정을 제 1 상태에서 제 2 상태로 변경함으로써 오류가 발생하는 것을 방지하거나 오류를 덜 심각하게 만들기 위해 생성기의 설정을 조정하도록 구성된다. 디지털 제어부에 대한 추가 아키텍처는 이후에 설명될 것이다.
실시예에서, 아날로그 제어부(22)는 샘플러(14)로부터 정상 상태 또는 시변(time-varying) 신호를 아날로그 신호 표현으로서 직접 획득하도록 구성된다. 선택적으로, 아날로그 신호 표현은 상위 고조파를 제거하고/하거나 샘플러(14)의 주파수 응답을 보상하기 위해 필터링된다. 아날로그 제어부(22)는 아날로그 피드-포워드 경로(FA)를 사용하여 생성기(10)의 설정을 직접 제어하도록 구성된다. 아날로그 제어부(22)는 이후 설명될 특정 상태에서 디지털 제어부(20)를 무시하도록 구성된다. 예를 들어, 접속된 프로세스 모듈을 보호하기에 디지털 제어부(20)가 너무 느리다는 것을 나타내는 댐핑 오류 상태가 샘플러(14)에서 검출되는 경우, 아날로그 제어부는 생성기(10)의 설정, 예를 들어, 전력 증폭기(12) 및/또는 신호 생성기(16)의 이득 및/또는 전력 공급을 조정하여 생성기 및 또는 애플리케이션의 처리 기판을 보호한다(즉, 아날로그 제어부는 RF 출력에서의 RF 신호를 디지털 제어부(20)의 상태와 무관하게 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정할 수도 있다).
즉, 아날로그 피드백 경로(FA)는 디지털 피드백 경로(FD)에 대해 병렬적이고 독립적인 통신 경로이다.
선택적으로, 디지털 제어부(20)와 아날로그 제어부(22)는 통신 링크(19)에 의해 양방향 또는 단방향으로 접속된다. 예를 들어, 디지털 제어부(20)는 단방향링크(19)를 통해 아날로그 제어부(22)에 의해 생성된 아날로그 인터럽트 플래그를 모니터링할 수 있다. 대안적으로, 디지털 제어부(20)는 단방향 링크(19)를 통해 복수의 상이한 아날로그 제어부(22) 중 하나를 작동상태로 스위칭하여 제어기의 상이한 아날로그 제어 응답을 가능하게 할 수 있다. 선택적으로, 링크(19)는 두 기능 모두가 수행될 수 있도록 양방향이다.
신호 생성기(16)는 예를 들어 13MHz 또는 예를 들어 플라즈마 처리 시스템에서 적용 가능한 다른 주파수에서 RF 주파수 신호를 생성하도록 구성된다. 신호 생성기(16)는, 제어기에 의한 제어 시에, 생성된 신호의 진폭, 위상, 주파수 또는 고조파 성분 중 하나 이상을 변경할 수 있다. 신호 생성기(16)는 사인파와 같은 사소한 파형을 생성하도록 구성될 수 있거나, 고급 플라즈마 반도체 제조 레시피에 적용하기 위해 조화가 복잡한(harmonically complex) 신호 또는 신호 버스트를 생성하도록 프로그램될 수 있다.
디지털 제어부(20)가 임베디드 프로세서, 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서 등으로 제공되는 경우, 임베디드 프로세서, 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서 등에 의해 실행될 때 디지털 제어부(20)로 하여금 디지털 제어부(20)의 기능을 수행하게 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 요소가 제공된다. 물론, 디지털 제어부는 하드-와이어(hard-wired) 디지털 로직으로서 배타적으로 제공될 수 있는데, 이 경우 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 요소는 필요하지 않다.
동작 시, 생성기(10)는 플라즈마 처리 시스템과 같은 외부 부하에 접속된다. 생성기는 DC 전원이 될 수 있는 전원(24)에 접속되고, 온보드 제어 인터페이스(도 1에 도시되지 않음) 및/또는 외부 통신 인터페이스(26)를 통해 제공되는 초기 제어 명령어에도 접속된다. 생성기(10)는 제 1 상태(안전 상태)에서 외부 부하에 RF 전력을 인가한다. 샘플러(14)는 샘플러에서 측정된 신호의 디지털 신호 표현을 제어기(18)의 디지털 제어부(20)에 제공한다. 샘플러(14)는 샘플러에서 측정된 신호의 아날로그 신호 표현을 제어기(18)의 아날로그 제어부(22)에 제공한다. 디지털 신호 표현이 RF 출력의 오류 상태에의 진입 또는 접근을 나타내는 것을 디지털 제어부(22)가 식별하면, 디지털 제어부(22)는 오류 상태가 발생하는 것을 방지하기 위해 또는 오류 상태를 개선하기 위해, 디지털 피드백 경로(FD)를 통해 생성기(10)의 컴포넌트를 제어한다. 특히, 디지털 제어부(20)는 디지털 신호 표현에 기초하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정한다. 그러나, 동작 중에, 디지털 제어부(20)가 너무 느려서 샘플러(14)에서의 오류 상태를 식별할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 제어기의 아날로그 제어부(22)는 디지털 제어부(20)에 앞서 오류 상태를 검출하고, RF 출력에서의 RF 신호를 아날로그 신호 표현에 기초하여 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정한다.
제 1 양태는 RF 출력을 제 1 상태로부터 제 2 상태로 스위칭하는 것을 설명하며, 가장 간단한 형태에서 이 항목은 예를 들어 단순히 RF 증폭기의 출력을 스위칭 오프하는 것을 포함할 수 있음이 인식될 것이다. 그러나, 이 항목은 다양한 가능성을 포용한다. 예를 들어, 이득 또는 전원 공급 레벨의 점진적인 변경으로 인해 RF 출력 레벨이 더 크게 점진적으로 변경되면 제 1 상태로부터 제 2 상태로 변경될 수 있다. 또한, 신호 위상 또는 고조파 성분이 변경되면 제 1 상태로부터 제 2 상태로 변경될 수 있다.
도 2는 샘플러(14)에 대한 세 가지 선택적 구성을 도시한다.
도 2a는 제 1 샘플러(14a1) 및 제 2 샘플러(14a2)를 포함하는 샘플러(14)에 접속된 출력을 갖는 전력 증폭기(12a)를 도시한다. 제 1 샘플러(14a1)는 아날로그 피드백 경로(FA)에 하나 이상의 출력 신호(OA1, OA2)를 제공한다. 도 2a에는 두 개의 아날로그 출력 신호 경로(OA1, OA2)가 도시되어 있으며, 이들은, 예를 들어, 순방향 전력 또는 반사 전력을 나타내는 단일 차동 아날로그 신호, 또는 두 개의 아날로그 신호, 예를 들어 순방향 전력 및 반사 전력의 이중 단일-종단형 신호 라인을 제공할 수 있다. 따라서, 아날로그 신호 표현은 샘플러(14a1)에 의해 제공된다.
제 2 샘플러(14a2)는 디지털 경로 신호(OD1 및 OD2)를 제공한다. 처음에 제 2 샘플러(14a2)로부터의 디지털 경로 신호(OD1 및 OD2)는 아날로그 신호이고, 아날로그-디지털 변환기(도시되지 않음)를 사용하여 디지털화된다. 디지털 경로 신호(OD1 및 OD2)는 RF 출력부(RFout1)에서 순방향 또는 반사 전력의 단일 차동 신호 또는 대안적으로 순방향 및 반사 전력의 단일-종단형 신호를 나타낼 수 있다. 도시되지 않은 실시예에서, 디지털 경로 신호(OD1 및 OD2)는 순방향 및 반사 전력을 나타내는 이중 차동 신호일 수 있다. 다수의 추가 신호 라인이 제공될 수 있으며, 도시된 것들은 예시를 위한 것이다. 예를 들어, 샘플러(14)로부터의 순방향 전력 및/또는 반사 전력의 측정을 제공하는 이중 차동 신호 라인이 제공된다. 따라서, 샘플러(14a2)에 의해 사전(pre)-디지털 신호 표현이 제공된다. 사전-디지털 신호 표현은 아날로그-디지털 변환기(도시되지 않음)를 사용하여 디지털 신호 표현으로 변환된다.
제 1 샘플러(14a1) 및 제 2 샘플러(14a2)는, 전력 증폭기(12a)의 출력에서 제 1 샘플러에 의해 측정된 신호와 RF 출력부(RFout1)에서 측정된 신호가 무시할 수 있는 양만큼 다른 크기를 가질 수 있을 정도로 충분히 작은 생성기의 관련 동작 주파수 범위에 걸친 커플링을 갖도록 설계된다. 그런 다음, 각 경로를 구현하는 데 사용된 아날로그 또는 디지털 전자기술(electronics)에 의해, 아날로그 및 디지털 피드백 경로의 동적 범위, 응답 속도, 선형성, 위상 시프트 및 기타 요소가 정의된다.
도 2b는 제 1 샘플러(14b1) 및 제 2 샘플러(14b2)를 포함하는 샘플러(14)에 접속된 출력을 갖는 전력 증폭기(12b)를 도시한다. 제 1 샘플러(14b1)는 디지털 피드백 경로(FD)에 하나 이상의 출력 신호(OD1, OD2)를 제공한다. 제 2 샘플러(14b2)는 아날로그 피드백 경로(FA)에 하나 이상의 아날로그 출력 신호 신호(OA1 및 OA2)를 제공한다. 다수의 추가 신호 라인이 제공될 수 있으며, 도시된 것들은 예시를 위한 것이다. 예를 들어, 샘플러(14)로부터의 순방향 전력 및/또는 반사 전력의 측정을 제공하는 이중 차동 신호 라인이 제공된다. 따라서, RF 출력부(RFOUT)에서 샘플러를 특정 순서로 정렬하는 것은 필수적이지 않다. 물론, 임의의 수의 추가 샘플러가 도 2a 및 도 2b의 배열에 제공되어 추가 피드백 신호를 제공할 수 있다.
도 2c는 전력 증폭기(12c)의 출력에 접속된 하나의 샘플러(14C1)를 사용하는 대안적 샘플러 아키텍처를 도시한다. 제 1 RF 스플리터(14C2)는 샘플링된 RF 신호를 분할하여, 이를 아날로그 출력 신호(OA1)로서 제공하고 (아날로그-디지털 변환기(ADC)를 통해) 디지털 출력 신호(OD1)로서도 제공한다. 제 2 RF 스플리터(14C3)는 샘플링된 RF 신호를 분할하여, 이를 아날로그 신호(OA2)로서 제공하고 (다른 ADC를 통해) 디지털 출력 신호(OD2)로서도 제공한다. 스플리터를 사용하면 잠재적으로 제 1 및 제 2 RF 스플리터에 의해 출력되는 채널들 간의 절연이 줄어들지만, 그럼에도 불구하고 이 아키텍처는 비용을 절감할 수 있다.
도 3a는 샘플러(14)로부터 디지털 신호 표현을 획득하기 위한 디지털 신호 처리 체인을 도시한다. 디지털 신호 처리 체인의 기능은, 샘플러(14)로부터의 연속적으로 변하는 아날로그 신호를, 연속적으로 변하는 아날로그 신호의 이산 수치 표현으로 변환하는 것이다. 샘플러(14)로부터의 입력 신호(29)는 안티-앨리어싱 필터(30)에 의해 선택적으로 필터링된다. 선택적으로 필터링된 신호(31)는 아날로그-디지털 변환기(32)(ADC)에 입력된다. RF 생성기의 성능 제약 및 디지털 제어부의 지정된 요건에 따라, 예를 들어, 직접 변환 ADC, 델타-인코딩 ADC, 시그마-델타 ADC 및 당업자에게 공지된 다른 토폴로지와 같은 다양한 유형의 ADC가 사용될 수 있다. ADC는 디지털 피드백 경로(FD)를 따른 전송(선택적으로 직렬 또는 병렬로 전송됨)을 위해 샘플러로부터 출력된 신호의 디지털화된 표현을 디지털 워드(33)로서 제공한다. 디지털 제어부(34a)는 디지털화된 표현을 수신한다. 디지털 제어부(34a)는, 증폭기 바이어스 제어, 증폭기 전력 공급 제어, 신호 생성기 출력 레벨 제어 등등 중 하나 이상과 같이 제어 신호(35a)를 출력하기 위한 처리 범위를 제공하도록 구성된다. 또한, 디지털 제어부(34a)는 생성기의 동작 파라미터를 외부 인터페이스 회로(26)에 전달할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 제어기(18)의 디지털 제어부(34a)는, 디지털 제어부(34a)에 의해 수행될 계산 또는 신호 처리의 특성에 따라, 임베디드 컴퓨터, 임베디드 마이크로프로세서, 고정 또는 프로그램 가능 로직(예컨대, FPGA), 디지털 신호 프로세서, 또는 이러한 디바이스의 조합으로 구현된다. 디지털 제어부(34a)가 거친 응답(coarse response)(예컨대, 오류 상태가 검출될 때 RF 증폭기 전력을 갑자기 떨어뜨림)을 사용하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하기만 하면 되는 경우, 비교적 원시적인 로직이 사용될 수 있다. 대안적으로, 디지털 제어부(34a)가 복잡한 디지털 신호 처리에 기초하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하는 것이 요구되는 경우, 디지털 신호 프로세서 또는 임베디드 마이크로프로세서가 필요하다.
도 3b 내지 도 3d는 아날로그 제어부에서 또는 아날로그 제어부로서 사용될 수 있는 선택적 회로를 도시한다.
도 3b는 아날로그 제어 회로(35b)에 대한 입력으로서 피크 검출기(36)를 도시한다. 피크 검출기(36)의 기능은 샘플러(14)로부터 연속적으로 변하는 아날로그 신호를 획득하고, (선택적으로 주어진 시간 창에 걸쳐) 그 신호의 가장 높은 값을 유지하는 것이다. 따라서, 피크 검출기(36)는 적절한 시정수(time constant)를 갖는 다이오드/RC 네트워크로서 구현될 수 있다. 피크 검출기(36)의 출력은 비교기(40)에 대한 제 1 입력으로서 제공된다. 고정 임계 값(38)은 비교기(40)에 대한 제 2 입력으로서 제공된다. 예를 들어, 고정 임계 값(38) 미만인 피크가 검출될 경우, 비교기의 출력은 조건이 충족되지 않음을 나타내는 "낮음" 또는 "음수"이다. 고정 임계 값(38) 이상인 피크가 검출될 경우, 비교기의 출력은 조건이 충족됨을 나타내는 "높음" 또는 "양수"이다. 이러한 준(quasi)-아날로그 신호는, 예를 들어, 저레벨 신호 생성기(16) 제어, 증폭기 바이어스 제어, 또는 증폭기 전원 제어에 대한 직접 출력 신호(35b)로서 제공된다. 선택적으로, 직접 출력 신호는 디지털 제어부(20)에 대한 입력으로서(예를 들어, 인터럽트 플래그로서) 제공될 수 있다. 이는 디지털 제어부가 피크 검출기의 출력에 기초하여 자신의 처리를 조정하는 것을 가능하게 한다.
도 3c는 포락선 검출기(42)를 도시한다. 선택적으로 포락선 검출기(42)는 로그 검출기이다. 포락선 검출기의 기능은 상대적으로 높은 주파수 신호(예컨대, RF 출력 신호)를 따르는 것과, 더 낮은 시간 간격에 걸쳐 그 진폭을 추적하는 것이다. 예를 들어, 포락선 검출기는 RC 네트워크를 사용하여 구현될 수 있다. 포락선 검출기(42)의 출력은 아날로그 처리 회로(34c)에 입력되고, 예를 들어, 저레벨 신호 생성기(16) 제어, 증폭기 바이어스 제어, 또는 증폭기 전력 공급 제어에 대한 직접 출력 신호(35c)로서 제공될 수 있다.
도 3d는 혼합 신호 처리의 예를 도시한다. 포락선 검출기(46)는 샘플러(14)에 접속되고, 샘플링된 신호의 포락선 신호(47)를 제공한다. ADC(48)는 포락선의 아날로그 값을 나타내는 디지털 신호(49)를 디지털 제어부(34d)에 제공한다. 출력 신호(35d)는, 예를 들어, 저레벨 신호 생성기(16) 제어, 증폭기 바이어스 제어, 또는 증폭기 전력 공급 제어에 제공될 수 있다.
당업자는 아날로그 피드백 경로를 제공하기 위해 다수의 아날로그 인터페이스 회로가 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 제 1 양태에 따른 생성기에서, 아날로그 피드백 경로의 적어도 일부는, RF 증폭기 및/또는 신호 생성기에 또는 선택적으로 회로 차단기(RF 스위치)에 직접 접속되고, 아날로그 신호 표현에 기초하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하도록 구성된다. 즉, 아날로그 피드백 경로는 디지털 제어부를 건너뛴다.
도 4는 제 1 양태의 실시예에 따른 생성기의 특정 예를 제공한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전력 스테이지(12)에 대한 입력으로서 신호 생성기(16)를 포함하는 생성기 신호 체인이 제공된다. 전력 공급기(24)는 생성기(및 전력 증폭기)에 전력을 공급한다. 전력 증폭기(12)의 출력은 샘플러(14)(제 1 샘플러(14a) 및 제 2 샘플러(14b)로 구성됨)를 통해 전달된다.
제 1 샘플러(14a)는 아날로그 피드백 경로(FA)의 제 1 노드이다. 선택적으로, 제 1 샘플러(14a)는, 예를 들어, 필터(50a), 로그 포락선 검출기(52), ADC(58)(디지털 제어부(20)에 입력을 제공함)를 포함하는 혼합 신호 피드백 경로(FM)을 제공한다. 즉, 로그 포락선 검출기(52)는 ADC(58)에 의한 디지털화 이전에 신호 동적 범위 압축과 같은 아날로그 신호 처리를 수행한다.
제 2 샘플러(14b)는 디지털 피드백 경로(FD, FD1, FD2)의 제 1 노드이다. 이 예에서, 디지털 피드백 경로는 RFOUT에서 순방향 전력을 정의하는 디지털 피드백 경로(FD1)와 반사 전력을 정의하는 FD2로 구성된다. ADC(54 및 56)는 안티-앨리어싱 필터(50c 및 50d)를 통해 전달된 제 2 샘플러(14b)로부터의 순방향 전력 및 반사 전력 신호를 디지털화하고, 이를 제 1 및 제 2 디지털 신호 표현으로서 디지털 제어부(20)에 제공한다.
스플리터(60)는 아날로그 피드백 경로(FA)로부터 아날로그 신호 표현을 수신한다. 이 예에서, 아날로그 피드백 경로의 제 1 분기는 아날로그 신호를 추가 로그 포락선 검출기(62), ADC(64), 및 디지털 제어부(20)에 제공한다. 아날로그 피드백 경로(FA)의 제 2 분기는 피크 검출기(66)에 입력된다. 피크 검출기(66)는 제 1 비교기(68) 및 제 2 비교기(72)에 제 1 입력을 제공한다. 제 1 임계 유닛(70) 및 제 2 임계 유닛(74)은 디지털 제어부(20)으로부터의 사전 설정에 따른 제 1 및 제 2 임계 레벨을 제 1 및 제 2 비교기(68, 72)의 각각의 입력에 제공한다.
제 1 고속 아날로그 제어 회로(76)는, 제 1 비교기(68)로부터, 선택적으로는 디지털 제어부(20)로부터 디지털-아날로그 변환기(DAC)(80)를 통해, 입력을 취한다. 제 1 고속 아날로그 제어 회로(76)의 기능은 전력 증폭기(12)의 RF 출력 레벨을 제어하는 것이다.
제 2 고속 아날로그 제어 회로(78)는 제 2 비교기(72)로부터 입력을 취한다. 제 2 고속 아날로그 제어 회로(76)의 기능은 예를 들어 전력 증폭기(12)의 바이어스 레벨을 제어하는 것이다.
따라서, 제 1 샘플러(14a)와 전력 증폭기(12) 제어 사이에 직접적인 아날로그 피드백 경로가 존재함을 알 수 있다. 경로는, 필터(50b), 스플리터(60), 피크 검출기(66), 제 1 비교기(68), 및 아날로그 제어 회로(76)를 포함한다. 스플리터(60), 로그 포락선 검출기(62), 및 ADC(64)를 통해 제공되는 경로는, 예를 들어, 아날로그 신호 표현에 기초한 디지털 제어 회로 인터럽트 플래그로서 기능한다.
디지털 신호 경로를 위한 방향성 커플러로서 개별 방향성 커플러를 포함하고 아날로그 신호 경로를 위한 픽업으로서 개별 방향성 커플러를 포함하는 도 4의 회로는 매우 유동적이다. 아날로그 신호 경로(FA) 상의 RF 스플리터(60)는 복수의 아날로그 처리 기술의 선택적인 병행 제공을 가능하게 한다. 고정밀 디지털 신호 처리는, 적어도 전력 증폭기(12)로 입력되는 저레벨 RF 신호의 생성 및 증폭기 전압을 선택적으로 제어한다. 선택적인 높은 동적 범위 혼합 신호 처리는 전력 증폭기(12)에 입력되는 저레벨 RF 신호를 제어한다. 선택적으로, 두 개의 비교기(68, 72)가 제공되는데, 하나는 신속한 아크 관리를 위한 것이고, 다른 하나는 신속한 증폭기 보호 및/또는 애플리케이션의 처리 기판의 신속한 보호를 위한 것이다.
선택적으로, 아날로그 및 디지털 피드백 경로는, 회로 보호 또는 절연을 사용하여 고전력 RF 출력으로부터 보호될 수 있다. 예를 들어, 광 절연기(도시되지 않음)를 사용하여 갈바닉 절연이 제공될 수 있다.
도 5는 발전된 생성기 제어 토폴로지를 제 1 양태의 실시예로서 도시한다. 제어기(18)는 아날로그 제어부(22), 제 1 디지털 제어부(20a), 및 제 2 디지털 제어부(20b)를 포함한다. 아날로그 제어부는 샘플러(14e)로부터 입력을 수신한다. 제 1 및 제 2 디지털 제어부는 샘플러(14d)로부터 디지털 입력을 수신한다. 효과적으로, 제 1 디지털 피드백 경로(FD1) 및 제 2 디지털 피드백 경로(FD2)는 디지털 신호 표현의 사본을 제 1 디지털 제어부(20a) 및 제 2 디지털 제어부(20b)에 각각 제공한다. 그러나, 제 1 디지털 제어부(20a)는, 예를 들어, 임베디드 컴퓨터, 마이크로프로세서 또는 디지털 신호 프로세서를 사용하여 구현된다. 제 2 디지털 제어부는, 예를 들어, 하드-와이어 로직, 필드 프로그래머블 게이트 어레이 또는 EEPROM, 또는 재구성 가능 부분을 갖는 필드 프로그래머블 게이트 어레이를 사용하여 구현된다. 이것의 효과는 제 1 디지털 제어부(20a)의 임베디드 프로세서에서 실행되는 프로그램보다 제 2 디지털 제어부가 훨씬 더 작은 응답 시간을 갖는다는 것이다(대략, 수 마이크로 초 또는 수 밀리 초). 제 1 디지털 제어부(20a)는 구성 인터페이스(21)를 사용하여 제 2 디지털 제어부를 구성하는 데 사용된다.
제 2 디지털 제어부(20b)는 디지털 신호 표현(FD2)에 기초하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 제 2 디지털 제어부(20b)는 인터페이스(23)를 통해 아날로그 제어부(22)를 모니터링하도록 구성된다.
이것의 효과는, 저속 디지털 프로세서와 상대적으로 비-유동적인 아날로그 회로 사이의 트레이드-오프로부터 혜택을 누리면서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이와 같은 부분적으로 재프로그램 가능하거나 구성 가능한 고속 논리 회로가 오류 상태 동안 생성기를 제어하는 데 사용될 수 있다는 것이다.
도 6은, 위에서 설명된 제 1 양태 또는 그 실시예에 따른 생성기(84) 및 생성기로부터 RF 신호를 수신하도록 구성된 반도체 처리 모듈(86)을 포함하는, 제 2 양태에 따른 플라즈마 처리 시스템(82)을 도시한다.
반도체 처리 모듈은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼의 플라즈마 처리(플라즈마 에칭 또는 플라즈마 증착)를 위한 플라즈마 챔버(88)를 포함한다. 따라서, 플라즈마 챔버는 실리콘 웨이퍼 근처에서 처리 가스를 포함할 수 있는 기밀 모듈(gas-tight module)이다. 플라즈마 챔버에는 일반적으로 기판/웨이퍼 운송 시스템(도시되지 않음)과 짝을 이룰 수 있는 밀봉 가능한 구멍이 제공된다. 챔버의 적절한 위치에 제 1 및 제 2 전극이 제공된다. 제 1 및 제 2 전극은, 선택적으로 중간 임피던스 매칭 네트워크(도시되지 않음)에 의해, 생성기(84)에 접속된다. 접속은 예를 들어 고전력 동축 커넥터 및/또는 버스 바를 포함한다. RF 생성기가 RF 전력 신호를 생성하고 이를 반도체 처리 모듈의 전극에 제공할 때, 고전력 RF 신호는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 급격하게 변화하는 전기장을 유도하는데, 이는 적절한 처리 가스의 존재 시에 처리 플라즈마가 형성될 수 있게 한다.
도 7은, 제 3 양태에 따른, 생성기 제어기를 동작시키기 위한 방법을 도시한다. 이 방법은,
RF 전력 스테이지를 사용하여, 신호 생성기에 의해 생성된 RF 입력 신호에 기초하여 RF 출력 신호를 생성하는 단계(90)와,
적어도 하나의 샘플러를 사용하여, RF 전력 스테이지의 출력에서 무선 주파수(RF) 신호를 샘플링하는 단계(92)와,
적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 디지털 신호 표현을 생성하여 적어도 하나의 샘플러와 제어기 사이의 디지털 피드백 경로를 통해 제어기에 제공하는 단계(94)와,
적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 아날로그 신호 표현을 생성하여 적어도 하나의 샘플러와 제어기 사이의 아날로그 피드백 경로를 통해 제어기에 제공하는 단계(96) － 디지털 제어부와 아날로그 제어부 중 하나 또는 둘 모두는 적어도 RF 전력 스테이지 및/또는 신호 생성기를 제어하도록 구성됨 － 와,
제어기를 사용하여, 아날로그 신호 표현 및/또는 디지털 신호 표현에 기초하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하는 단계(98)를 포함한다.
방법의 일 실시예에서, 적어도 하나의 샘플러는 RF 전력 스테이지의 출력에 캐스케이드(직렬)로 접속된 제 1 샘플러 및 제 2 샘플러를 포함한다. 제 1 샘플러는 사전-디지털화된 신호를 디지털 피드백 경로에 제공하고, 제 2 샘플러는 적어도 하나의 샘플러로부터의 아날로그 신호 표현을 아날로그 피드백 경로에 제공한다.
방법의 일 실시예에서, 적어도 하나의 샘플러는 RF 전력 스테이지의 출력에 접속된 제 1 샘플러를 포함하고, 생성기는 제 1 샘플러의 출력부에 접속된 제 1 스플리터 및 제 2 스플리터를 포함한다. 제 1 스플리터는 사전-디지털화된 신호를 디지털 피드백 경로에 제공하고, 제 2 스플리터는 적어도 하나의 샘플러로부터의 아날로그 신호 표현을 아날로그 피드백 경로에 제공하도록 구성된다.
방법의 일 실시예에서, 적어도 하나의 샘플러는 순방향 RF 신호 및 반사된 RF 신호를 아날로그 피드백 경로 및/또는 디지털 피드백 경로에 제공한다.
방법의 일 실시예에서, 적어도 하나의 샘플러는 적어도 하나의 방향성 커플러이거나 적어도 하나의 방향성 커플러를 포함한다.
방법의 일 실시예에서, 디지털 피드백 경로는, 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 디지털 신호 표현을 생성하도록 구성되고 바람직하게는 사전-아날로그-디지털 변환기 필터를 포함하는 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기를 포함한다.
방법의 일 실시예에서, 디지털 신호 표현은 제어기의 디지털 제어부에 제공된다.
방법의 일 실시예에서, 제어기의 디지털 제어부는 디지털 신호 표현을 획득하고, 디지털 신호 표현에 기초하여 전력 증폭기의 이득 및/또는 전력 공급 레벨 및/또는 RF 입력 신호를 조정한다.
방법의 일 실시예에서, 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기는 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호를 신호 생성기에 의해 생성된 RF 입력 신호의 주파수 사이클 당 적어도 2개의 샘플만큼 오버샘플링(oversample)하여 오버샘플링된 신호를 제공한다.
방법의 일 실시예에서, 디지털 제어부는 오버샘플링된 신호를 사용하여 순방향 및/또는 반사 전력 측정치를 획득하고 바람직하게는 부하 임피던스를 획득한다.
방법의 일 실시예에서, 제어기는 제어기의 디지털 제어부에 의해 제어되는 디지털-아날로그 변환기를 더 포함하고, 디지털-아날로그 변환기는 RF 전력 스테이지 및/또는 생성기의 전력 공급기 및/또는 RF 입력 신호 레벨에 제어 신호를 제공한다.
방법의 일 실시예에서, 제어기는 아날로그 제어부와 RF 전력 스테이지 사이에 직접적인 아날로그 제어 경로를 더 포함한다.
방법의 일 실시예에서, 제어기의 디지털 제어부는 디지털 신호 표현을 획득하고, RF 전력 스테이지의 출력에서의 신호가 정상 동작 상태를 나타내는지 또는 오류 상태를 나타내는지를 검출한다.
방법의 일 실시예에서, 제 1 상태 및/또는 제 2 상태는 RF 전력 생성기의 예상 상태를 정의하고, 오류 상태는 생성기의 RF 출력부에 접속된 플라즈마 챔버(plasma chamber) 내의 아킹 상태(arcing condition)를 정의한다.
방법의 일 실시예에서, 제어기의 디지털 제어부는 디지털 신호 표현을 복수의 오류 상태를 정의하는 저장된 디지털 신호와 비교함으로써 디지털 신호 표현의 디지털 비교를 수행하고, 제어기의 디지털 제어부는 디지털 비교의 결과에 기초하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정한다.
방법의 일 실시예에서, 제어기의 아날로그 제어부는 디지털 제어부를 건너뛰거나 무시하도록 구성된다.
방법의 일 실시예에서, 디지털 제어부를 건너뛰거나 무시하는 것은, 디지털 제어부가 비정상 동작 상태를 식별하지 않고 아날로그 제어부가 비정상 동작 상태를 식별한 경우, 제어기로 하여금 아날로그 신호 표현에만 기초하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하게 하는 것을 포함한다.
방법의 일 실시예에서, 아날로그 제어부는 디지털 제어부를 건너뛰거나 무시할 때 디지털 제어부에 인터럽트 신호를 제공한다.
본 발명의 전술된 상세한 설명에서는 적어도 하나의 예시적 양태가 제시되었지만, 수많은 변형이 존재한다는 것이 인식되어야 한다. 또한, 예시적인 양태 또는 예시적인 양태들은 단지 예일 뿐이며 어떤 방식으로든 본 발명의 범위, 응용 가능성 또는 구성을 제한하려는 의도가 아님이 인식되어야 한다. 오히려, 전술된 상세한 설명은 본 발명의 예시적 양태를 구현하기 위한 편리한 로드맵을 당업자에게 제공할 것이다. 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 예시적 양태에서 설명된 요소들의 기능 및 배열에 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.
Claims (26)
- 무선 주파수(radio-frequency: RF) 전력 생성기로서,
RF 전력 신호를 출력하도록 구성된 출력부와,
RF 입력 신호를 생성하는 신호 생성기와,
상기 RF 입력 신호를 수신하고 증폭된 RF 전력 신호를 자신의 출력에서 생성하는 RF 전력 스테이지와,
상기 RF 전력 스테이지의 출력에서 상기 RF 신호를 샘플링하도록 구성된 적어도 하나의 샘플러와,
디지털 제어부 및 아날로그 제어부를 포함하는 제어기와,
상기 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 아날로그 신호 표현이 상기 제어기에 제공될 수 있게 하는, 상기 적어도 하나의 샘플러와 상기 제어기 사이의 아날로그 피드백 경로와,
상기 적어도 하나의 샘플러로부터의 상기 신호의 디지털 신호 표현이 상기 제어기에 제공될 수 있게 하는, 상기 적어도 하나의 샘플러와 상기 제어기 사이의 디지털 피드백 경로를 포함하되,
상기 제어기는 상기 아날로그 신호 표현 및/또는 상기 디지털 신호 표현에 기초하여 상기 RF 생성기의 상기 출력부에서의 상기 RF 전력 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하도록 구성되고,
상기 제어기의 아날로그 제어부는 상기 디지털 제어부를 무시하도록 구성되고,
상기 제어기의 아날로그 제어부는,
상기 아날로그 신호 표현을 수신하고, 피크 검출 신호 또는 각각의 포락선 검출 신호를 생성하도록 구성된 피크 검출기 또는 포락선 검출기와,
상기 제어기의 디지털 제어부에 의해 제어되어 임계 전압을 생성하도록 구성되는 임계 전압 생성기와,
상기 피크 검출 신호 또는 각각의 상기 포락선 검출 신호와 상기 임계 전압을 비교하고, 상기 피크 검출 신호 또는 각각의 상기 포락선 검출 신호가 상기 임계 전압을 초과하는 경우 높은 비교기 출력 신호를 생성하거나 또는 그 반대가 되도록 구성되는 제 1 비교기를 더 포함하고,
상기 높은 비교기 출력 신호는 인터럽트 신호로서 사용되는,
RF 전력 생성기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 샘플러는 상기 RF 전력 스테이지의 출력에 캐스케이드(cascade)로 접속된 제 1 샘플러 및 제 2 샘플러를 포함하고, 상기 제 1 샘플러는 사전-디지털화된 신호를 상기 디지털 피드백 경로에 제공하고, 상기 제 2 샘플러는 상기 적어도 하나의 샘플러로부터의 상기 아날로그 신호 표현을 상기 아날로그 피드백 경로에 제공하는,
RF 전력 생성기.
- 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 샘플러는 상기 RF 전력 스테이지의 출력에 접속된 제 1 샘플러를 포함하고, 상기 생성기는 상기 제 1 샘플러의 출력에 접속된 스플리터를 포함하며, 상기 스플리터는, 상기 샘플러로부터의 상기 신호를 분할하여, 사전-디지털화된 신호를 상기 디지털 피드백 경로에 제공하고 상기 아날로그 신호 표현을 상기 아날로그 피드백 경로에 제공하도록 구성되는,
RF 전력 생성기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 샘플러는 순방향 RF 신호 및 반사된 RF 신호를 상기 아날로그 피드백 경로 및/또는 상기 디지털 피드백 경로에 제공하도록 구성되는,
RF 전력 생성기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 샘플러는 적어도 하나의 방향성 커플러 또는 적어도 하나의 VI 프로브를 포함하는,
RF 전력 생성기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디지털 피드백 경로는 상기 적어도 하나의 샘플러로부터의 상기 신호의 디지털 신호 표현을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기를 포함하는,
RF 전력 생성기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기의 디지털 제어부는 상기 디지털 신호 표현을 획득하고, 상기 디지털 신호 표현에 기초하여 DC 전력 공급 전압 레벨 및/또는 상기 RF 전력 스테이지의 RF 입력 신호를 조정하도록 구성되는,
RF 전력 생성기.
- 제 6 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 아날로그-디지털 변환기는 상기 적어도 하나의 샘플러로부터의 상기 신호를 상기 신호 생성기에 의해 생성된 상기 RF 입력 신호의 주파수 사이클 당 적어도 2개의 샘플만큼 오버샘플링(oversample)하도록 구성되는,
RF 전력 생성기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 RF 입력 신호를 제어하도록 구성된 디지털-아날로그 변환기를 더 포함하는
RF 전력 생성기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 RF 전력 스테이지 및/또는 DC 전력 공급 레벨을 제어하도록 구성된 디지털-아날로그 변환기를 더 포함하는
RF 전력 생성기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기의 디지털 제어부는 상기 디지털 신호 표현을 획득하고, 상기 RF 전력 스테이지의 출력에서의 상기 신호가 정상 동작 상태를 나타내는지 또는 오류 상태를 나타내는지를 검출하도록 구성되는,
RF 전력 생성기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기의 아날로그 제어부는 상기 아날로그 신호 표현을 획득하고, 상기 RF 전력 스테이지의 출력에서의 상기 신호가 정상 동작 상태를 나타내는지 또는 오류 상태를 나타내는지를 검출하도록 구성되는,
RF 전력 생성기.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 상태 및/또는 상기 제 2 상태는 상기 생성기의 예상 상태를 정의하고, 상기 오류 상태는 상기 생성기의 RF 출력부에 접속된 플라즈마 챔버(plasma chamber) 내의 아킹 상태(arcing condition)를 정의하는,
RF 전력 생성기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기의 디지털 제어부는 상기 디지털 신호 표현을 복수의 오류 상태를 정의하는 저장된 디지털 신호와 비교함으로써 상기 디지털 신호 표현의 디지털 비교를 수행하도록 구성되고, 상기 제어기의 디지털 제어부는 상기 디지털 비교의 결과에 기초하여 상기 RF 출력부에서의 상기 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하도록 구성되는,
RF 전력 생성기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기의 아날로그 제어부는 상기 아날로그 신호 표현을 복수의 오류 상태를 정의하는 임계 값과 비교함으로써 상기 아날로그 신호 표현의 아날로그 비교를 수행하도록 구성되고, 상기 제어기의 아날로그 제어부는 상기 아날로그 비교의 결과에 기초하여 상기 RF 출력부에서의 상기 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하도록 구성되는,
RF 전력 생성기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아날로그 제어부는 상기 디지털 제어부를 무시할 때 상기 디지털 제어부에 인터럽트 신호를 제공하도록 구성되는,
RF 전력 생성기.
- 제 16 항에 있어서,
상기 제어기의 디지털 제어부는, 상기 인터럽트 신호의 수신 시에, 미리 정의된 시간 동안 또는 상기 생성기의 일시 중지 신호 조건이 충족될 때까지 상기 생성기의 디지털 제어를 일시 중지하거나 디지털 제어의 범위를 감소시키도록 구성되는,
RF 전력 생성기.
- 제 16 항에 있어서,
상기 디지털 제어부는 상기 인터럽트 신호의 중단 시 또는 상기 생성기의 복구 신호 조건이 충족될 때까지 제어기의 디지털 제어를 복구하도록 구성되는,
RF 전력 생성기.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디지털 제어부는, 상기 디지털 피드백 경로로부터 상기 디지털 신호 표현을 수신하도록 구성된, 마이크로프로세서, 임베디드 프로세서 또는 임베디드 컴퓨터, 프로그램 가능 로직, 및/또는 디지털 신호 프로세서 중 하나 이상을 포함하는,
RF 전력 생성기.
- 무선 주파수(radio-frequency: RF) 전력 생성기로서,
RF 전력 신호를 출력하도록 구성된 출력부와,
RF 입력 신호를 생성하는 신호 생성기와,
상기 RF 입력 신호를 수신하고 증폭된 RF 전력 신호를 자신의 출력에서 생성하는 RF 전력 스테이지와,
상기 RF 전력 스테이지의 출력에서 상기 RF 신호를 샘플링하도록 구성된 적어도 하나의 샘플러와,
디지털 제어부 및 아날로그 제어부를 포함하는 제어기와,
상기 적어도 하나의 샘플러로부터의 신호의 아날로그 신호 표현이 상기 제어기에 제공될 수 있게 하는, 상기 적어도 하나의 샘플러와 상기 제어기 사이의 아날로그 피드백 경로와,
상기 적어도 하나의 샘플러로부터의 상기 신호의 디지털 신호 표현이 상기 제어기에 제공될 수 있게 하는, 상기 적어도 하나의 샘플러와 상기 제어기 사이의 디지털 피드백 경로를 포함하되,
상기 제어기는 상기 아날로그 신호 표현 및/또는 상기 디지털 신호 표현에 기초하여 상기 RF 생성기의 상기 출력부에서의 상기 RF 전력 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하도록 구성되고,
상기 제어기의 아날로그 제어부는 상기 디지털 제어부를 무시하도록 구성되고,
상기 디지털 제어부는 제 1 디지털 제어 요소 및 제 2 디지털 제어 요소를 포함하고,
적어도 상기 제 2 디지털 제어 요소는, 상기 제 1 디지털 제어 요소에 의해 상기 제 2 디지털 제어 요소로 통신된 상기 제 2 디지털 제어 요소의 구성 설정에 기초하여, 상기 제 1 디지털 제어 요소보다 더 빠르게 상기 디지털 피드백 경로로부터 상기 디지털 신호 표현을 수신하여 처리하도록 구성되고,
상기 제 2 디지털 제어 요소는 상기 구성 설정이 초과되는 상태에서 상기 제 1 디지털 제어 요소를 무시하도록 구성되고, 상기 제 2 디지털 제어 요소는 상기 RF 출력부에서의 상기 RF 신호를 상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 조정하도록 구성되는,
RF 전력 생성기.
- 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 디지털 제어 요소는 마이크로제어기, 마이크로프로세서, 또는 임베디드 컴퓨터이고, 상기 제 2 디지털 제어 요소는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array: FPGA), 재구성 가능한 필드 프로그래머블 게이트 어레이, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit), 또는 하드-와이어 로직(hard-wired logic)인,
RF 전력 생성기.
- 삭제
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아날로그 피드백 경로는 상기 디지털 피드백 경로보다 응답성이 더 높은 주요 경로(a more responsive critical path)를 포함하고,
상기 적어도 하나의 샘플러로부터의 상기 신호의 아날로그 신호 표현은 추가 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 디지털화되고, 상기 디지털 제어부에 의해 사용되어 혼합 신호 아크 검출을 제공하는,
RF 전력 생성기.
- 플라즈마 처리 시스템으로서,
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 생성기와,
상기 생성기로부터 RF 신호를 수신하도록 구성된 반도체 처리 모듈을 포함하는
플라즈마 처리 시스템.
- 생성기를 동작시키는 방법으로서,
RF 전력 스테이지를 사용하여, 신호 생성기에 의해 생성된 RF 입력 신호에 기초하여 RF 출력 신호를 생성하는 단계와,
적어도 하나의 샘플러를 사용하여, 상기 RF 전력 스테이지의 출력에서 무선 주파수(RF) 신호를 샘플링하는 단계와,
상기 적어도 하나의 샘플러로부터의 상기 신호의 디지털 신호 표현을 생성하고, 상기 적어도 하나의 샘플러와 제어기 사이의 디지털 피드백 경로를 통해 상기 디지털 신호 표현을 상기 제어기에 제공하는 단계와,
상기 적어도 하나의 샘플러로부터의 상기 신호의 아날로그 신호 표현을 생성하고, 상기 적어도 하나의 샘플러와 상기 제어기 사이의 아날로그 피드백 경로를 통해 상기 아날로그 신호 표현을 상기 제어기에 제공하는 단계－ 디지털 제어부와 아날로그 제어부 중 하나 또는 둘 모두는 적어도 상기 RF 전력 스테이지 및/또는 상기 신호 생성기를 제어하도록 구성됨 － 와,
상기 제어기를 사용하여, 아날로그 신호 표현 및/또는 상기 디지털 신호 표현에 기초하여 RF 출력부에서의 RF 신호를 제 1 상태로부터 제 2 상태로 조정하는 단계를 포함하되,
상기 제어기의 아날로그 제어부는 상기 디지털 제어부를 무시하도록 구성되고,
상기 제어기의 아날로그 제어부는,
상기 아날로그 신호 표현을 수신하고, 피크 검출 신호 또는 각각의 포락선 검출 신호를 생성하도록 구성된 피크 검출기 또는 포락선 검출기와,
상기 제어기의 디지털 제어부에 의해 제어되어 임계 전압을 생성하도록 구성되는 임계 전압 생성기와,
상기 피크 검출 신호 또는 각각의 상기 포락선 검출 신호와 상기 임계 전압을 비교하고, 상기 피크 검출 신호 또는 각각의 상기 포락선 검출 신호가 상기 임계 전압을 초과하는 경우 높은 비교기 출력 신호를 생성하거나 또는 그 반대가 되도록 구성되는 제 1 비교기를 더 포함하고,
상기 높은 비교기 출력 신호는 인터럽트 신호로서 사용되는,
방법. - 삭제
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Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102020104090A1 (de) * | 2020-02-17 | 2021-08-19 | Comet Ag | Hochfrequenzverstärker-Anordnung für einen Hochfrequenzgenerator |
| US20230207267A1 (en) * | 2020-05-27 | 2023-06-29 | Lam Research Corporation | Sensor data compression in a plasma tool |
| KR20230078406A (ko) | 2021-11-26 | 2023-06-02 | 주식회사 뉴파워 프라즈마 | 잡음 특성 향상을 위한 rf 제너레이터 전원 제어 시스템 |
| WO2023229169A1 (ko) * | 2022-05-24 | 2023-11-30 | 삼성전자 주식회사 | 무선 통신 시스템에서, 역 신호 및 피드백 신호를 획득하기 위한 전자 장치 및 방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008226820A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Mks Instruments Inc | 多点電圧電流プローブシステム |
| JP2012185922A (ja) | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Daihen Corp | 高周波電源装置 |
| CN107544464A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-05 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 一种工业故障的检测方法及*** |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0747820B2 (ja) * | 1989-09-22 | 1995-05-24 | 株式会社日立製作所 | 成膜装置 |
| US5629653A (en) * | 1995-07-07 | 1997-05-13 | Applied Materials, Inc. | RF match detector circuit with dual directional coupler |
| KR100610413B1 (ko) * | 1997-09-17 | 2006-08-09 | 동경 엘렉트론 주식회사 | Ｒｆ 플라즈마 시스템에서 아크를 검출하고 방지하기 위한디바이스 및 방법 |
| US6841124B2 (en) * | 2000-10-02 | 2005-01-11 | Ethicon, Inc. | Sterilization system with a plasma generator controlled by a digital signal processor |
| US7602127B2 (en) * | 2005-04-18 | 2009-10-13 | Mks Instruments, Inc. | Phase and frequency control of a radio frequency generator from an external source |
| US7324354B2 (en) * | 2005-07-08 | 2008-01-29 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Power supply with a digital feedback loop |
| US20080179948A1 (en) * | 2005-10-31 | 2008-07-31 | Mks Instruments, Inc. | Radio frequency power delivery system |
| US7768269B2 (en) * | 2007-08-15 | 2010-08-03 | Applied Materials, Inc. | Method of multi-location ARC sensing with adaptive threshold comparison |
| US7750645B2 (en) | 2007-08-15 | 2010-07-06 | Applied Materials, Inc. | Method of wafer level transient sensing, threshold comparison and arc flag generation/deactivation |
| US8264237B2 (en) | 2008-02-14 | 2012-09-11 | Mks Instruments, Inc. | Application of wideband sampling for arc detection with a probabilistic model for quantitatively measuring arc events |
| US8659335B2 (en) * | 2009-06-25 | 2014-02-25 | Mks Instruments, Inc. | Method and system for controlling radio frequency power |
| CN102386869A (zh) * | 2010-08-27 | 2012-03-21 | 杭州中科微电子有限公司 | 一种模拟/数字可配置可变增益放大器 |
| US8952765B2 (en) * | 2012-03-23 | 2015-02-10 | Mks Instruments, Inc. | System and methods of bimodal automatic power and frequency tuning of RF generators |
| CN103384144A (zh) * | 2012-05-02 | 2013-11-06 | 中国科学院微电子研究所 | 一种模拟控制vga与数字控制vga的转换电路 |
| WO2014036000A1 (en) * | 2012-08-28 | 2014-03-06 | Advanced Energy Industries, Inc. | Wide dynamic range ion energy bias control; fast ion energy switching; ion energy control and a pulsed bias supply; and a virtual front panel |
| US9313870B2 (en) | 2012-08-31 | 2016-04-12 | Advanced Energy Industries, Inc. | Arc management with voltage reversal and improved recovery |
| US9299538B2 (en) * | 2014-03-20 | 2016-03-29 | Applied Materials, Inc. | Radial waveguide systems and methods for post-match control of microwaves |
| US9721758B2 (en) * | 2015-07-13 | 2017-08-01 | Mks Instruments, Inc. | Unified RF power delivery single input, multiple output control for continuous and pulse mode operation |
| US9947514B2 (en) * | 2015-09-01 | 2018-04-17 | Mks Instruments, Inc. | Plasma RF bias cancellation system |
| CN109639275B (zh) * | 2018-11-12 | 2023-04-14 | 北京精密机电控制设备研究所 | 一种高可靠模拟数字转换器自动化监测控制*** |
-
2019
- 2019-09-10 EP EP21182480.0A patent/EP3907753B1/en active Active
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2020
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- 2020-09-09 JP JP2020151669A patent/JP6909346B2/ja active Active
- 2020-09-09 US US17/015,139 patent/US11705314B2/en active Active
-
2023
- 2023-05-26 US US18/202,555 patent/US20230298871A1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008226820A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Mks Instruments Inc | 多点電圧電流プローブシステム |
| JP2012185922A (ja) | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Daihen Corp | 高周波電源装置 |
| CN107544464A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-05 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 一种工业故障的检测方法及*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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