KR20230025486A - 플라즈마 프로세싱 애플리케이션들을 위한 펄스 전압 소스 - Google Patents

플라즈마 프로세싱 애플리케이션들을 위한 펄스 전압 소스 Download PDF

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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 명세서에 제공된 실시예들은 일반적으로 프로세싱 챔버에서 기판의 플라즈마 프로세싱을 위한 장치, 예를 들어 플라즈마 프로세싱 시스템들 및 방법들을 포함한다. 일부 실시예들은 파형 생성기에 관한 것이다. 파형 생성기는 일반적으로, 제1 전압 소스; 제1 스위치; 및 제2 스위치를 갖는 제1 전압 스테이지를 포함하고, 여기서 제1 전압 소스의 제1 단자는 제1 스위치의 제1 단자에 커플링되고, 제1 전압 소스의 제2 단자는 제2 스위치의 제1 단자에 커플링된다. 파형 생성기는 또한 제1 스위치와 제2 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드에 커플링된 전류 스테이지를 포함하고, 전류 스테이지는 전류 소스 및 전류 소스에 커플링된 제3 스위치를 갖는다.

Description

플라즈마 프로세싱 애플리케이션들을 위한 펄스 전압 소스
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 반도체 디바이스 제조에 사용되는 시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 개시내용의 실시예들은 기판을 프로세싱하는 데 사용되는 플라즈마 프로세싱 시스템에 관한 것이다.
[0002] 높은 종횡비 피처(feature)들을 안정적으로 생성하는 것은 차세대 반도체 디바이스들에 대한 주요 기술 과제들 중 하나이다. 높은 종횡비 피처들을 형성하는 한 가지 방법은 기판 표면 상에 형성되는 패터닝된 마스크 층에 형성된 개구들을 통해 기판의 표면 상에 형성된 재료에 충격을 가하도록 플라즈마 보조 에칭 프로세스를 사용한다.
[0003] 기술 노드가 2nm로 발전함에 따라, 더 큰 종횡비들을 갖는 더 작은 피처들의 제조는 플라즈마 프로세싱을 위한 원자 정밀도를 필요로 한다. 플라즈마 이온들이 중요한 역할을 하는 에칭 프로세스들에서, 이온 에너지 제어는 항상 반도체 장비 산업에 도전 과제이다. 전형적인 플라즈마 보조 에칭 프로세스에서, 기판은 프로세싱 챔버 내에 배치되는 ESC(electrostatic chuck) 상에 포지셔닝되고, 플라즈마는 기판 위에 형성되며, 이온들은 플라즈마 시스(sheath) 즉, 플라즈마와 기판 표면 사이에 형성되는 전자들이 고갈된 영역에 걸쳐, 플라즈마로부터 기판을 향해 가속된다. 전통적으로 플라즈마를 여기시켜 플라즈마 시스를 형성하기 위해 정현파 RF 파형을 사용하는 RF 기판 바이어싱 방법들은 이러한 더 작은 디바이스 피처 사이즈들을 바람직하게 형성하는 것이 불가능했었다. 최근에, 프로세싱 챔버 내의 하나 이상의 전극들로의 고전압 DC 펄스들의 전달이 기판의 표면 위에 형성되는 플라즈마 시스를 바람직하게 제어하는 데 유용할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
[0004] 그러나, 빠른 상승 시간들 및/또는 빠른 하강 시간들을 갖는 고전압 펄스들을 생성하는 것은 도전과제이다. 예를 들어, 고전압 펄스(예를 들면, ＞ 5 kV)에 대해 빠른 상승 시간 및/또는 빠른 하강 시간(예를 들면, ＜ 2.5 μs)을 달성하기 위해, 펄스 상승 및/또는 하강의 기울기가 매우 가파르게 되어야 한다(예를 들면, ＞10 V/s). 이러한 가파른 상승 시간들 및/또는 하강 시간들은 특히 낮은 커패시턴스로 부하를 구동하는 회로들에서 특히 생성하기가 매우 어렵다. 이러한 펄스는 표준 전기 부품들을 사용하여 콤팩트한 방식으로; 및/또는 가변 펄스 폭들, 전압들 및 반복 속도들을 갖는 펄스들로; 및/또는 예를 들어 플라즈마를 형성하는 것과 같은 용량성 부하들을 갖는 어플리케이션들 내에서 생성하기가 특히 어려울 수 있다.
[0005] 따라서, 기판 상에서 바람직한 플라즈마 보조 프로세스의 완료를 가능하게 할 수 있는 펄스 전압 소스 및 바이어싱 방법들에 대한 당업계의 요구가 있다.
[0006] 본 명세서에 제공되어 있는 실시예들은 일반적으로 프로세싱 챔버 내에서 기판의 플라즈마 프로세싱을 위한 장치 예컨대, 플라즈마 프로세싱 시스템들 및 방법들을 포함한다.
[0007] 일부 실시예들은 파형 생성기에 관한 것이다. 파형 생성기는 일반적으로, 제1 전압 소스; 제1 스위치; 및 제 2 스위치를 갖는 제1 전압 스테이지를 포함하고, 제 1 전압 소스의 제 1 단자는 제 1 스위치의 제 1 단자에 커플링되고, 제 1 전압 소스의 제 2 단자는 제 2 스위치의 제 1 단자에 커플링된다. 파형 생성기는 또한 제1 스위치와 제2 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드에 커플링된 전류 스테이지를 포함하고, 전류 스테이지는 전류 소스 및 전류 소스에 커플링된 제3 스위치를 갖는다.
[0008] 일부 실시예들은 파형 생성 방법을 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 일반적으로, 제1 동작 모드 동안에 다수의 스위치들을 제어함으로써 파형 생성기의 출력 전류 경로에 제1 전압 소스를 통합하는 단계, 및 제2 동작 모드 동안에 다수의 스위치들을 제어함으로써 출력 전류 경로에 전류 소스를 통합하는 단계를 포함한다. 다수의 스위치들은: 제1 스위치; 제2 스위치 ― 제1 전압 소스의 제1 단자는 제1 스위치의 제1 단자에 커플링되고, 제1 전압 소스의 제2 단자는 제2 스위치의 제1 단자에 커플링됨 ―; 및 전류 소스와 병렬로 커플링된 제3 스위치를 포함하고, 제3 스위치는 제1 스위치와 제2 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드에 커플링된다.
[0009] 일부 실시예들은 파형 생성을 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 일반적으로 메모리, 및 메모리에 커플링되는 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 메모리 및 하나 이상의 프로세서들은 제1 동작 모드 동안, 다수의 스위치들을 제어함으로써 파형 생성기의 출력 전류 경로에 제1 전압 소스를 통합하고; 제2 동작 모드 동안, 다수의 스위치들을 제어함으로써 출력 전류 경로에 전류 소스를 통합하도록 구성된다. 다수의 스위치들은: 제1 스위치; 제2 스위치 ― 제1 전압 소스의 제1 단자는 제1 스위치의 제1 단자에 커플링되고, 제1 전압 소스의 제2 단자는 제2 스위치의 제1 단자에 커플링됨 ―; 및 전류 소스와 병렬로 커플링된 제3 스위치를 포함하고, 제3 스위치는 제1 스위치와 제2 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드에 커플링된다.
[0010] 본 개시내용의 상기 인용된 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명은 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 그 중 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하며, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
[0011] 도 1은 본 명세서에 기재된 방법들을 실시하도록 구성된, 하나 이상의 실시예들에 따르는 프로세싱 시스템의 개략적인 횡단면도이다.
[0012] 도 2는 프로세싱 챔버와 연관된 스트레이 커패시턴스 및 기판 지지 커패시턴스를 예시한다.
[0013] 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 플라즈마 프로세싱을 위한 예시적인 전압 파형들을 도시한다.
[0014] 도 4는 본 개시내용의 특정 실시예들에 따른, 펄서(pulser)를 예시한다.
[0015] 도 5a는 본 개시내용의 특정 실시예들에 따른, 펄서의 다양한 동작 모드들을 예시한다.
[0016] 도 5b는 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 다양한 동작 모드들 동안의 펄서의 스위치들의 상태들을 도시하는 타이밍도이다.
[0017] 도 6은 본 개시내용의 특정 양태들에 따른, 용량성 소자를 충전하기 위해 사용되는 충전 회로를 예시한다.
[0018] 도 7은 본 개시내용의 특정 실시예들에 따른, 파형 생성 방법을 예시하는 프로세스 흐름도이다.
[0019] 본 개시내용의 특정 양태들은 일반적으로 플라즈마 프로세싱 시스템용의 전압 파형을 생성하기 위한 기법들에 관한 것이다. 기판의 플라즈마 프로세싱 동안, 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 배치되는 전극에 제공되는 전압 파형은 전형적으로 시스 붕괴 스테이지 및 이온 전류 스테이지를 포함하도록 구성될 것이다. 시스 붕괴 스테이지는 프로세싱 챔버 내에 위치되는 기판 지지부 상에 배치되는 기판의 표면 위에 생성되는 시스를 붕괴시키는 데 사용되는 양의 전압(예를 들어, 100볼트)을 생성시킴으로써 구현될 수 있다. 이온 전류 스테이지 동안, 프로세싱 챔버 내의 이온들은 음의 전압(예를 들어, -1600볼트)을 생성시킴으로써 흐르기 시작할 수 있다. 일부 실시예들에서, 파형의 이온 전류 스테이지 동안의 전압은 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 전류 보상을 구현하기 위한 램프를 가질 수 있다. 전압 파형은 파형 생성기의 출력 전류 경로에 다양한 전압 소스들(예를 들면, 용량성 소자)를 선택적으로 통합함으로써 생성될 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템 예들
[0020] 도 1은 본 명세서에 기재된 하나 이상의 플라즈마 프로세싱 방법들을 실행하도록 구성된 프로세싱 시스템(10)의 개략적인 횡단면도이다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 시스템(10)은 반응성 이온 에칭(RIE) 플라즈마 프로세싱과 같은 플라즈마 보조 에칭 프로세스용으로 구성된다. 그러나, 본 명세서에 기술된 실시예들은 또한 플라즈마 강화 증착 프로세스들, 예를 들어, PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 프로세스들, PEPVD(plasma-enhanced physical vapor deposition) 프로세스들, PEALD(plasma-enhanced atomic layer deposition) 프로세스들, 플라즈마 처리 프로세싱 또는 플라즈마 기반 이온 주입 프로세싱, 예를 들어 PLAD(plasma doping) 프로세싱과 같은 다른 플라즈마 보조 프로세스들에 사용하도록 구성된 프로세싱 시스템과 함께 사용될 수 있음에 유의해야 한다.
[0021] 도시되어 있는 바와 같이, 프로세싱 시스템(10)은 CCP(Capacitively Coupled Plasma)를 형성하도록 구성되며, 여기에서 프로세싱 챔버(100)는, 프로세싱 볼륨(volume)(129) 내에 배치되고, 프로세싱 볼륨(129) 내에 또한 배치된 하부 전극(예를 들어, 기판 지지 어셈블리(136))에 면하는, 상부 전극(예를 들어, 챔버 리드(lid)(123))을 포함한다. 전형적인 CCP(capacitively coupled plasma) 프로세싱 시스템에서, RF(radio frequency) 소스(예를 들어, RF 생성기(118))는 상부 또는 하부 전극 중 하나에 전기적으로 커플링되어, 플라즈마(예를 들어, 플라즈마(101))를 점화하여 유지하도록 구성된 RF 신호를 전달한다. 이 구성에서, 플라즈마는 상부 및 하부 전극들 각각에 용량적으로 커플링되고, 그들 사이의 프로세싱 영역 내에 배치된다. 전형적으로, 상부 또는 하부 전극들 중 대향하는 전극은 접지에 또는 제2 RF 전원에 커플링된다. 지지 베이스(107)와 같은 기판 지지 어셈블리(136)의 하나 이상의 구성요소들이 RF 생성기(118)를 포함하는 플라즈마 생성기 어셈블리(163)에 전기적으로 커플링되고, 챔버 리드(123)는 접지에 전기적으로 커플링된다. 도시되어 있는 바와 같이, 프로세싱 시스템(10)은 프로세싱 챔버(100), 지지 어셈블리(136) 및 시스템 컨트롤러(126)를 포함한다.
[0022] 프로세싱 챔버(100)는 전형적으로 챔버 리드(123), 하나 이상의 측벽들(122) 및 챔버 베이스(124)를 포함하는 챔버 본체(113)를 포함하며, 이들은 집합적으로 프로세싱 볼륨(129)을 한정한다. 하나 이상의 측벽들(122) 및 챔버 베이스(124)는 일반적으로, 프로세싱 동안 프로세싱 챔버(100)의 프로세싱 볼륨(129) 내에서 유지되는 진공 환경 내에서 플라즈마(101)가 생성되는 동안, 프로세싱 챔버(100)의 소자들에 대한 구조적 지지부를 형성하도록 사이즈 및 형상이 정해지고 이들에 가해지는 압력들 및 추가되는 에너지를 견디도록 구성되는 재료를 포함한다. 일례에서, 하나 이상의 측벽들(122) 및 챔버 베이스(124)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 스테인리스강 합금과 같은 금속으로 형성된다.
[0023] 챔버 리드(123)를 통해 배치된 가스 유입구(128)는 하나 이상의 프로세싱 가스들을 이들과 유체 연통하고 있는 프로세싱 가스 공급원(119)으로부터 프로세싱 볼륨(129)으로 전달하는 데 사용된다. 기판(103)은 기판(103)의 플라즈마 프로세싱 동안 슬릿 밸브(도시 생략)로 밀봉되는 하나 이상의 측벽들(122) 중 하나에 있는 개구(도시 생략)를 통해 프로세싱 볼륨(129) 내로 로딩되고 프로세싱 볼륨(129)으로부터 제거된다.
[0024] 본 명세서에서 프로세싱 챔버 컨트롤러라고도 칭해지는 시스템 컨트롤러(126)는 CPU(central processing unit)(133), 메모리(134) 및 지원 회로(135)를 포함한다. 시스템 컨트롤러(126)는 본 명세서에 기술된 기판 바이어싱 방법을 포함하여 기판(103)을 프로세싱하기 위해 사용되는 프로세스 시퀀스를 제어하는 데 사용된다. CPU(133)는 프로세싱 챔버 및 이와 관련된 서브 프로세서를 제어하기 위해 산업적인 설정에 사용하도록 구성된 범용 컴퓨터 프로세서이다. 일반적으로 비휘발성 메모리인 본 명세서에 기술된 메모리(134)는 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플로피 또는 하드 디스크 드라이브, 또는 로컬 또는 원격의 다른 적절한 형태의 디지털 저장소를 포함할 수 있다. 지원 회로(135)는 통상적으로 CPU(133)에 커플링되고, 캐시, 클록 회로들, 입력/출력 서브시스템들, 전원 공급 장치들 등 및 이들의 조합을 포함한다. 소프트웨어 명령(프로그램) 및 데이터는 코딩되어 CPU(133) 내의 프로세서에 지시하기 위해 메모리(134) 내에 저장될 수 있다. 시스템 컨트롤러(126) 내에서 CPU(133)에 의해 판독 가능한 소프트웨어 프로그램(또는 컴퓨터 명령)은 프로세싱 시스템(10) 내의 구성요소들에 의해 어느 작업들이 수행가능한지를 결정한다.
[0025] 전형적으로, 시스템 컨트롤러(126) 내에서 CPU(133)에 의해 판독 가능한 프로그램은 프로세서(CPU(133))에 의해 실행될 때 본 명세서에 기술된 플라즈마 프로세싱 방식과 관련된 작업들을 수행하는 코드를 포함한다. 프로그램은 본 명세서에 기술된 방법들을 구현하는 데 사용되는 다양한 프로세스 작업들 및 다양한 프로세스 시퀀스들을 수행하기 위해, 프로세싱 시스템(10) 내의 다양한 하드웨어 및 전기 구성요소들을 제어하는 데 사용되는 명령들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로그램은 도 7과 관련하여 아래에 설명된 동작들 중 하나 이상을 수행하는 데 사용되는 명령들을 포함한다.
[0026] 프로세싱 시스템은 플라즈마 생성기 어셈블리(163), 바이어스 전극(104)에서 제1 PV 파형을 설정하기 위한 제1 PV(pulsed voltage) 소스 어셈블리(196), 및 에지 제어 전극(115)에서 제2 PV 파형을 설정하기 위한 제2 PV 소스 어셈블리(197)를 포함할 수 있다. 제1 PV 파형 또는 제2 PV 파형은 도 4, 도 5a 및 도 5b에 대하여 본 명세서에서 더욱 상세히 설명되어 있는 바와 같이 파형 생성기를 사용하여 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 생성기 어셈블리(163)는 기판 지지 어셈블리(136)와 챔버 리드(123) 사이에 배치되는 프로세싱 영역에서 플라즈마(101)를 생성(유지 및/또는 점화)하는 데 사용될 수 있는 지지 베이스(107)(예를 들어, 전력 전극 또는 음극)에 RF 신호를 전달한다. 일부 실시예들에서, RF 생성기(118)는 1 MHz 이상 또는 약 2 MHz 이상, 예컨대 약 13.56MHz 이상인 주파수를 갖는 RF 신호를 전달하도록 구성된다.
[0027] 상기 논의되어 있는 바와 같이, 일부 실시예들에서, RF 생성기(118) 및 RF 생성기 어셈블리(160)를 포함하는 플라즈마 생성기 어셈블리(163)는 일반적으로, 시스템 컨트롤러(126)로부터 제공되는 제어 신호에 기초하여 기판 지지 어셈블리(136)의 지지 베이스(107)에 원하는 실질적으로 고정된 정현파 파형 주파수에서, 원하는 양의 연속적인 파(CW) 또는 펄스형 RF 전력을 전달하도록 구성된다. 프로세싱 동안, 플라즈마 생성기 어셈블리(163)는 RF 전력(예를 들어, RF 신호)을 기판 지지부(105)에 근접하게 그리고 기판 지지 어셈블리(136) 내에 배치되는 지지 베이스(107)로 전달하도록 구성된다. 지지 베이스(107)에 전달된 RF 전력은 프로세싱 볼륨(129) 내에 배치되는 프로세싱 가스들의 프로세싱 플라즈마(101)를 점화 및 유지하도록 구성된다.
[0028] 일부 실시예들에서, 지지 베이스(107)는, 둘 모두가 RF 생성기 어셈블리(160) 내에 배치되어 있는 RF 정합 회로(162) 및 제1 필터 어셈블리(161)를 통해 RF 생성기(118)에 전기적으로 커플링되는 RF 전극이다. 제1 필터 어셈블리(161)는 PV 파형 생성기(150)의 출력에 의해 생성된 전류가 RF 전력 전달 라인(167)을 통해 흘러 RF 생성기(118)를 손상시키는 것을 실질적으로 방지하도록 구성된 하나 이상의 전기 소자들을 포함한다. 제1 필터 어셈블리(161)는 PV 파형 생성기(150) 내의 PV 펄스 생성기(P1)에서 생성된 PV 신호에 높은 임피던스(예를 들어, 하이 Z)로서 작용함으로써 RF 정합 회로(162) 및 RF 생성기(118)로의 전류 흐름을 억제시킨다.
[0029] 일부 실시예들에서, RF 생성기 어셈블리(160) 및 RF 생성기(118)는 프로세싱 볼륨(129) 내에 배치되는 프로세싱 가스들 및 RF 생성기(118)에 의해 지지 베이스(107)에 전달되는 RF 전력(RF 신호)에 의해 생성되는 필드들을 사용하여 프로세싱 플라즈마(101)를 점화 및 유지하는 데 사용된다. 프로세싱 볼륨(129)은 진공 배출구(120)를 통해 하나 이상의 전용 진공 펌프들에 유체 커플링되며, 진공 배출구(120)는 프로세싱 볼륨(129)을 대기압보다 낮은 압력 조건에 유지하고 진공 배출구(120)로부터 프로세싱 및/또는 다른 가스들을 배출시킨다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 볼륨(129) 내에 배치되는 기판 지지 어셈블리(136)는, 접지되어 있고 챔버 베이스(124)를 통해 연장되는 지지 샤프트(138) 상에 배치된다. 그러나, 일부 실시예들에서, RF 생성기 어셈블리(160)는 기판 지지부(105) 대 지지 베이스(107)에 배치되는 바이어스 전극(104)에 RF 전력을 전달하도록 구성된다.
[0030] 위에서 간략히 논의된 바와 같이, 기판 지지 어셈블리(136)는 일반적으로 기판 지지부(105)(예를 들어, ESC 기판 지지부) 및 지지 베이스(107)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 어셈블리(136)는, 아래에서 더 논의되는 바와 같은 절연판(111) 및 접지 플레이트(112)를 추가로 포함할 수 있다. 지지 베이스(107)는 절연판(111)에 의해 챔버 베이스(124)와 전기적으로 절연되고, 접지 플레이트(112)는 절연판(111)과 챔버 베이스(124) 사이에 개재된다. 기판 지지부(105)는 지지 베이스(107)에 열적으로 커플링되어 지지 베이스(107) 상에 배치된다. 일부 실시예들에서, 지지 베이스(107)는 기판 프로세싱 동안 기판 지지부(105) 및 기판 지지부(105) 상에 배치되는 기판(103)의 온도를 조절하도록 구성된다.
[0031] 전형적으로, 기판 지지부(105)는 내부식성(corrosion-resistant) 금속 산화물 또는 금속 질화물 재료, 예를 들어 알루미늄 산화물(Al2O3), 알루미늄 질화물(AlN), 티타늄 산화물(TiO), 티타늄 질화물(TiN), 이트륨 산화물(Y2O3), 이들의 혼합물, 또는 이들의 조합과 같은 벌크 소결 세라믹 재료와 같은 유전체 재료로 형성된다. 본 명세서의 실시예들에서, 기판 지지부(105)는 기판 지지부(105)의 유전체 재료에 매립되는 바이어스 전극(104)을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 바이어스 전극(104) 위의 프로세싱 영역 내에 플라즈마(101)를 유지하는 데 사용되는 RF 전력의 하나 이상의 특성들은 바이어스 전극(104)에서 확립되는 RF 파형을 측정함으로써 결정 및/또는 모니터링된다.
[0032] 일 구성에서, 바이어스 전극(104)은, 본 명세서에 설명되어 있는 펄스 전압 바이어싱 방식들 중 하나 이상을 사용하여 기판 지지부(105)의 기판 지지 표면(105A)에 기판(103)을 고정(즉, 척)하는 데 그리고 프로세싱 플라즈마(101)에 대해 기판(103)을 바이어스하는 데 사용되는 처킹 폴이다. 전형적으로, 바이어스 전극(104)은 하나 이상의 금속 메쉬(mesh)들, 호일(foil)들, 플레이트들 또는 이들의 조합과 같은 하나 이상의 전기 전도성 부분들로 형성된다.
[0033] 일부 실시예들에서, 바이어스 전극(104)은 클램핑 네트워크(116)에 전기적으로 커플링되며, 클램핑 네트워크는 동축 전력 전달 라인(106)(예를 들어, 동축 케이블)과 같은 전기 도체를 사용하여 약 -5000 V와 약 5000 V 사이의 정적인 DC 전압과 같은 처킹 전압을 바이어스 전극에 제공한다. 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 클램핑 네트워크(116)는 바이어스 보상 회로 소자들(116A), DC 전원 공급 장치(155), 및 본 명세서에서 차단(blocking) 커패시터(C5)라고도 하는 바이어스 보상 모듈 차단 커패시터를 포함한다. 차단 커패시터(C5)는 PV(pulsed voltage) 파형 생성기(150)의 출력과 바이어스 전극(104) 사이에 배치된다.
[0034] 기판 지지 어셈블리(136)는, 에지 링(114) 아래에 위치되어 바이어스 전극(104)을 둘러싸는 및/또는 바이어스 전극(104)의 중심으로부터 거리를 두고 배치되는 에지 제어 전극(115)을 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 원형 기판들을 프로세싱하도록 구성되는 프로세싱 챔버(100)에서, 에지 제어 전극(115)은 형상이 환형이고, 전도성 재료로 만들어지며, 바이어스 전극(104)의 적어도 일부를 둘러싸도록 구성된다. 일부 실시예들에서는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 에지 제어 전극(115)은 기판 지지부(105)의 영역 내에 위치된다. 일부 실시예들에서는, 도 1에 예시되어 있는 바와 같이, 에지 제어 전극(115)은, 바이어스 전극(104)과 기판 지지부(105)의 기판 지지 표면(105A)으로부터 유사한 거리(즉, Z-방향)에 배치되는 전도성 메쉬, 호일 및/또는 플레이트를 포함한다. 일부 다른 실시예들에서, 에지 제어 전극(115)은 바이어스 전극(104) 및/또는 기판 지지부(105)의 적어도 일부를 둘러싸는 석영 파이프(110)의 영역 상에 또는 그 영역 내에 위치하는 전도성 메쉬, 호일 및/또는 플레이트를 포함한다. 대안적으로, 일부 다른 실시예들(도시 생략)에서, 에지 제어 전극(115)은 기판 지지부(105) 상에 그리고 기판 지지부(105)에 인접하게 배치되는 에지 링(114) 내에 위치되거나 에지 링(114)에 커플링된다. 이 구성에서, 에지 링(114)은 반도체 또는 유전체 재료(예를 들어, AlN 등)로 형성된다.
[0035] 에지 제어 전극(115)은 바이어스 전극(104)을 바이어스하는 데 사용되는 PV 파형 생성기(150)와 다른 PV 파형 생성기를 사용하여 바이어스될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에지 제어 전극(115)은 전력의 일부를 에지 제어 전극(115)으로 분할함으로써 바이어스 전극(104)을 바이어스하는 데에도 사용되는 PV 파형 생성기(150)의 사용에 의해 바이어스될 수 있다. 일 구성에서, 제1 PV 소스 어셈블리(196)의 제1 PV 파형 생성기(150)는 바이어스 전극(104)을 바이어스하도록 구성되고, 제2 PV 소스 어셈블리(197)의 제2 PV 파형 생성기(150)는 에지 제어 전극(115)을 바이어스하도록 구성된다.
[0036] 전력 전달 라인(157)은 제1 PV 소스 어셈블리(196)의 PV 파형 생성기(150)의 출력을 선택적인 필터 어셈블리(151) 및 바이어스 전극(104)에 전기적으로 연결한다. 아래의 논의는, PV 파형 생성기(150)를 바이어스 전극(104)에 커플링시키는 데 사용되는 제1 PV 소스 어셈블리(196)의 전력 전달 라인(157)을 주로 논의하는 한편, PV 파형 생성기(150)를 에지 제어 전극(115)에 커플링시키는 제2 PV 소스 어셈블리(197)의 전력 전달 라인(158)은 동일하거나 유사한 구성 요소들을 포함한다. 전력 전달 라인(157)의 다양한 부분들 내의 전기 도체(들)는 다음: (a) 강성의 동축 케이블과 직렬로 연결되는 플렉서블 동축 케이블과 같은 동축 케이블의 하나 또는 동축 케이블들의 조합, (b) 절연된 고전압 코로나 저항 접속 전선(corona-resistant hookup wire), (c) 나선(bare wire), (d) 금속 막대, (e) 전기 커넥터, 또는 (f) (a) ― (e)의 전기 소자들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 선택적 필터 어셈블리(151)는 RF 생성기(118)의 출력에 의해 생성되는 전류가 전력 전달 라인(157)을 통해 흘러 PV 파형 생성기(150)를 손상시키는 것을 실질적으로 방지하도록 구성된 하나 이상의 전기 소자들을 포함한다. 선택적 필터 어셈블리(151)는 RF 생성기(118)에 의해 생성된 RF 신호에 대해 높은 임피던스(예를 들어, 하이 Z)로서 작용하여 PV 파형 생성기(150)로의 전류 흐름을 억제한다.
[0037] 제2 PV 소스 어셈블리(197)는 에지 제어 전극(115)에 인가되는 바이어스가 제1 PV 소스 어셈블리(196) 내에 커플링되는 클램핑 네트워크(116)에 의해 바이어스 전극(104)에 인가되는 바이어스와 유사하게 구성될 수 있도록 클램핑 네트워크(116)를 포함한다. 바이어스 전극(104) 및 에지 제어 전극(115)에 유사하게 구성된 PV 파형들 및 클램핑 전압들을 인가하면, 프로세싱 동안 기판의 표면에 전반에 걸쳐 플라즈마 균일성을 개선하는 데 도움이 될 수 있고 그에 따라 플라즈마 프로세싱 프로세스 결과들을 개선할 수 있다.
[0038] 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버(100)는 기판 지지부(105) 및/또는 지지 베이스(107)가 부식성 프로세싱 가스들 또는 플라즈마, 세정 가스들 또는 플라즈마, 또는 이들의 부산물과 접촉하는 것을 방지하기 위해 기판 지지 어셈블리(136)의 일부분들을 적어도 부분적으로 둘러싸는 석영 파이프(110) 또는 칼라(collar)를 더 포함한다. 전형적으로, 석영 파이프(110), 절연판(111) 및 접지 플레이트(112)는 라이너(108)에 의해 둘러싸여 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 스크린(109)이 음극 라이너(108)와 측벽들(122) 사이에 위치되어 플라즈마가 라이너(108)와 하나 이상의 측벽들(122) 사이의 플라즈마 스크린(109) 아래의 볼륨에서 형성되는 것을 방지한다.
프로세싱 챔버의 예시적인 대표 회로
[0039] 도 2는 프로세싱 챔버와 연관된 스트레이 커패시턴스 및 이스케이프(escape) 커패시턴스를 예시한다. 스트레이 커패시턴스(204)(Cstray)는 프로세싱 챔버의 전극과 접지 사이의 커패시턴스를 나타내고, 본 명세서에서 정전 척 커패시턴스(Cesc)라고도 하는기판 지지 커패시턴스(202)는 바이어스 전극(104)과 및 기판 지지 표면(105A) 사이의 커패시턴스를 나타낸다. 도시되어 있는 바와 같이, Cesc는 출력 노드(Uout으로 표시됨)와 저항성 소자(206)로 표현되는 부하 사이에 커플링된다. 부하(예를 들어, 노드 Uload에서)에서 전압 펄스에 대해 사각형 형상을 갖기 위해, 본 명세서에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 기울기가 Cesc 양단 전압 및 Cstray 양단 전압(예를 들어, Uout에서의 전압)에 대해 구현된다. Cstray 양단의 전류(예를 들어, 보상 전류(Icomp))는 Cstray의 커패시턴스와 Cesc의 커패시턴스의 비율을 곱한 Cesc 양단의 부하 전류(Iload)와 같을 수 있다. 출력 전류(Iout)는 Iload와 Icomp의 합과 같을 수 있으며 다음 수학식으로 나타낼 수 있다:
Figure pct00001
프로세싱 챔버에 대한 예시적인 전압 파형
[0040] 도 3a는 도 1에 도시된 전극(104)과 같은 프로세싱 챔버 내에 배치되는 전극에서 확립될 수 있는 전압 파형을 도시한다. 파형은 이온 전류 스테이지와 시스 붕괴 스테이지의 2개의 스테이지들을 포함한다. 이온 전류 스테이지의 시작 부분에서 웨이퍼 전압 강하가 기판 위에 고전압 시스를 생성하여 양의 이온들을 기판(103)으로 가속시킨다. 양의 이온들은 기판 표면 상에 양의 전하를 증착시켜 기판 전압을 양으로 점진적으로 증가시키는 경향이 있습니다. 구형파가 공급되면, 기판을 향한 이온 전류는 기판 전압의 양의 기울기를 생성한다(예를 들어, 도 2에 도시된 Uload에서). 도 3c에 도시되어 있는 바와 같이 부하 상에(예를 들어, Uload에서) 전압 펄스에 대해 사각형 형상을 갖기 위해. 기울기는 도 3a에 도시된 바와 같이 이온 전류 스테이지 동안 Uout에서의 전압에 대해 구현되며, 도 3b에 도시된 바와 같이, 정전 척 용량성 소자 Cesc 양단의 전압을 형성하기 위해 사용된다. 이온 전류 스테이지 동안 전극(104) 및 정전 척 커패시터 Cesc에서 기울기를 구현하는 것은 일반적으로 전류 보상이라고 하며, 이는 이 이온 전류 스테이지 동안 Uload에서 볼 수 있는 정전압을 형성하는 데 사용된다. 이온 전류 단계의 시작과 끝 사이의 전압 차는 이온 에너지 분포 함수(IEDF) 폭을 결정한다. 전압 차가 클수록 이온 에너지 분포가 넓어지고 따라서 IEDF 폭이 넓어진다. 단일 에너지 이온과 더 좁은 IEDF 폭을 달성하기 위해, 이온 전류 단계에서 기판 전압 파형을 평탄화하기 위해 전류 보상 동작들이 수행된다. 일부 실시예들에서, 전압 파형들은 약 50 kHz와 1000 kHz 사이의 주파수(1/Tp)에서 전달될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전극에서 확립된 전압 파형은 이온 전류 기간(예를 들어, 이온 전류 스테이지의 길이)과 파형 기간 TP(예를 들어, 시스 붕괴 스테이지의 길이 + 이온 전류 스테이지의 길이)의 비율로 정의되는 온-타임(on-time)을 갖w지며, 이는 50%보다 크거나 70%보다 크며, 예를 들어 80%와 95% 사이이다. 일부 실시예들에서, 기간 TP(예를 들어, 약 2.5 ㎲)를 갖는 파형 주기를 갖는 전압 파형은 약 100마이크로초(㎲) 내지 약 10밀리초(ms) 사이인 버스트 기간을 갖는 파형 버스트 내에서 연속적으로 반복된다. PV 파형들의 버스트는 약 50%와 약 95% 사이와 같이 약 5% - 100% 사이의 버스트 듀티 사이클을 가질 수 있으며, 듀티 사이클은 버스트 기간을 버스트 기간과 버스트 기간을 분리시키는 비버스트 기간(즉, PV 파형이 생성되지 않음)을 더한 것으로 나눈 비율이다. 도시되어 있는 바와 같이, 시스 붕괴 스테이지는 약 200ns일 수 있는 TSH의 지속 시간을 가질 수 있다.
[0041] 도 4는 본 개시내용의 특정 실시예에 따르는 펄서(400)(본 명세서에서는 파형 생성기라고도 함)를 예시한다. 도시되어 있는 바와 같이, 펄서(400)는 펄스 용량성 소자들(402, 404, 406 및 408)(C1, C3, C4 및 C6으로 표시됨)뿐만 아니라, 트랜지스터들(410, 412, 414, 416, 418, 420, 422)(트랜지스터들 Q1, Q2, Q3, Q4, Q6, Q10 및 Q12로 표시됨)을 포함할 수 있다. 트랜지스터들(410, 412, 414, 416, 418, 420, 422)(본 명세서에서 스위치들로 또한 지칭됨)은 병렬 다이오드(예를 들어, 바디 다이오드)를 갖는 파워 트랜지스터들(예를 들어, 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터들(MOSFETs))일 수 있다. 트랜지스터들(410, 412, 414, 416, 418, 420, 422)은 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 펄서에 대한 전류 흐름 경로(출력 전류 경로로 또한 지칭됨)를 선택하는 데 사용될 수 있다. 용량성 소자들(402, 404, 406 및 408)은 도 6에 예시되어 있는 회로와 같은 충전 회로를 사용하여 충전될 수 있는 전압 저장 소자의 역할을 할 수 있다. 도 4, 도 5A 및 도 6에 예시되어 있는 용량성 소자들은 사실상 전압 소스들로서 작용한다. 예시적인 펄서(400)는 이해를 용이하게 하기 위해 용량성 소자들을 예시하지만, 임의의 적절한 전압 소스가 사용될 수 있다.
[0042] 저항성 소자(424)(R1로 표시됨)는 부하(426)에 커플링되는 펄서의 내부 직렬 저항성 소자를 나타낸다. 플라즈마 프로세싱 챔버 내에서 형성된 플라즈마일 수 있는 부하(426)는 용량성 소자(428)(C2로 표시됨) 및 저항성 소자(430)(R2로 표시됨)로 나타낼 수 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 용량성 소자(402) 및 트랜지스터(410, 412)는 제1 전압 스테이지(440)를 형성하고, 용량성 소자(404) 및 트랜지스터(414, 416)는 제2 전압 스테이지(442)를 형성한다. 펄서(400)는 또한, 용량성 소자(406), 트랜지스터(418) 및 유도성 소자(450)를 갖는 전류 스테이지(444)뿐만 아니라, 용량성 소자(408) 및 트랜지스터들(420, 422)을 갖는 제3 전압 스테이지(446)를 포함한다. 펄서(400)는 3개의 전압 스테이지로 구현되지만, 본 개시내용의 양태들은 3개의 전압 스테이지들 중 하나, 둘 또는 그 이상의 스테이지들로 구현될 수 있다. 펄서(400)의 일부 실시예들에서, 하나 이상의 전압 스테이지들은 제1 전압 스테이지(440), 2개 이상의 제2 전압 스테이지들(442), 전류 스테이지(444) 및 제3 전압 스테이지(446)를 포함하는 구성과 같이 1회 이상 중복될 수 있으며, 여기에서 2개 이상의 제2 전압 스테이지들(442)은 제1 전압 스테이지(440)와 전류 스테이지(444) 사이에 직렬로 연결된다.
[0043] 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 용량성 소자들(402, 404, 406, 408)은 구현되는 파형에 따라 특정 전압으로 충전될 수 있다. 예를 들어, 각각의 용량성 소자들(402, 404, 406)은 800 볼트로 충전되고, 용량성 소자(408)는 100볼트로 충전된다. 일부 구현예들에서, 용량성 소자들(402, 404, 406, 408)은 상이한 구현예들에 적합한 파형에 대해 상이한 전압 레벨들을 구현하기 위해 더 크거나 더 낮은 전압으로 충전될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 전압 스테이지들(440, 442, 446) 및 전류 스테이지(444)는 오작동의 경우에 쉬운 교체를 용이하게 하는 모듈식 설계를 가질 수 있다. 도 3a에 도시되어 있는 파형을 생성하기 위한 펄서(400)의 동작은 도 5와 대하여 보다 상세하게 설명된다.
[0044] 도 5a는 본 개시내용의 특정 실시예들에 따르는 펄서(400)의 다양한 동작 모드들을 예시한다. 다양한 동작 모드들(502, 504, 506) 및 도 5a에 예시되어 있는 회로 소자들과 연관된 전압의 크기는 펄스 파형의 생성 동안 확립될 수 있는 전압의 예들을 제공하기 위한 것이며 본 명세서에 제공된 개시내용의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 도 5b는 각각의 트랜지스터들(410, 412, 414, 416, 418, 420, 422)(예를 들어, 트랜지스터들 Q1, Q2, Q3, Q4, Q6, Q10, Q12)의 상태를 도시하는 타이밍도이다. 시스 붕괴 스테이지 동안, Uout에서의 전압은 일례로서, 100볼트로 설정될 수 있다. 동작 모드(502)로 도시된 바와 같이, 시스 붕괴 스테이지에서 이온 전류 스테이지로 전이하기 위해, 트랜지스터들 Q1, Q3, Q5 및 Q7은 턴온되고 트랜지스터들 Q2, Q4, Q6은 턴오프되어 100볼트에서 -1600볼트로의 전압 강하를 구현할 수 있다. 트랜지스터들 Q1, Q3, Q5 및 Q7을 턴온하고 트랜지스터들 Q2, Q4, Q6을 턴오프하면 도시되어 있는 바와 같이 펄서의 출력 전류 경로에 용량성 소자들(402, 404)을 효과적으로 통합한다. 동작 모드(502)에서, Iout은 접지로부터 용량성 소자들 C2, C1, 트랜지스터 Q1, 용량성 소자 C3 및 트랜지스터들 Q3, Q5, Q7을 통해 흐른다. 용량성 소자들 C1 및 C3은 Uout에서의 전압을 -1600 볼트(예를 들어, 용량성 소자 C1로부터 -800 볼트 및 용량성 소자 C3으로부터 -800 볼트)로 설정한다. 이온 전류 스테이지 동안 -1600 볼트를 구현하기 위해 2개의 전압 스테이지들이 사용되는 반면, 각각의 전압 스테이지는 -800 볼트를 제공하지만 단일 전압 스테이지가 사용될 수 있다. 예를 들어, 단일 전압 스테이지의 용량성 소자는 이온 전류 스테이지 동안 Uout에서 -1600 볼트를 제공하기 위해 1600 볼트로 충전될 수 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 동작 모드(502) 동안 Iout은 트랜지스터 Q5의 병렬 다이오드(예를 들어, 바디 다이오드)를 가로질러 흐르고 트랜지스터 Q7을 가로질러 접지로 되돌려 흐른다. 트랜지스터 Q5가 턴온되면, 전류(560)는 루프 내에서 용량성 소자 C4, 유도성 소자 L1을 통해 트랜지스터 Q5의 드레인에서 소스로 흐른다.
[0045] Uout에서의 전압이 -1600 볼트에 도달하면, 동작 모드(504)가 구현될 수 있다. 동작 모드(504) 동안, 용량성 소자 C4 및 유도성 소자 L1을 사용하여 구현된 전류 소스는 펄서(400)의 출력 전류 경로에 통합될 수 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 트랜지스터 Q5가 턴오프될 수 있고, Iout이 용량성 소자 C4 및 유도성 소자 L1를 가로질러(예를 들어, 동작 모드(502) 동안 트랜지스터 Q5의 병렬 다이오드를 통하는 대신에) 흐르기 시작할 것이다. 용량성 소자 C4 및 유도성 소자 L1은 전류 소스를 구현하고, 도 3a에 대해 설명된 바와 같이 이온 전류 보상을 위한 이온 전류 스테이지 동안 기울기를 구현하기 위해 Uout에서 전압을 효과적으로 점진적으로 감소시킨다. 예를 들어, 이온 전류 스테이지 동안 Uout의 전압은 -1600 볼트에서 -2400 볼트로 감소할 수 있다.
[0046] Uout에서의 전압이 -2400 볼트에 도달하면, 동작 모드(506)가 구현될 수 있다. 동작 모드(506) 동안, 용량성 소자 C6은 펄서(400)의 출력 전류 경로에 통합될 수 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 동작 모드(506) 동안, 트랜지스터들 Q1, Q3 및 Q7은 턴오프될 수 있고 트랜지스터들 Q2, Q4, Q5, Q6이 턴온될 수 있다. 따라서, Iout은 용량성 소자 C6, 트랜지스터들 Q6, Q5, Q4, Q2 및 용량성 소자 C2를 통해 흐른다. 설명된 바와 같이, 용량성 소자 C6은 100 볼트로 충전될 수 있다. 따라서, 동작 모드(506)는 도 3A에 대하여 설명된 바와 같이 시스 붕괴 스테이지 동안 Uout에서 100 볼트를 구현한다. 다시 말하면, Iout은 동작 모드들(502, 504)(예를 들어, 이온 전류 스테이지 동안)과 비교하여 동작 모드(506) 동안(예를 들어, 시스 붕괴 스테이지 동안) 반대 방향으로 흘러, 양의 전압(예를 들어, 100 볼트)은 시스 붕괴 스테이지 동안 구현되고 음의 전압(예: -1600 볼트에서 -2400 볼트 사이)은 이온 전류 스테이지 동안 구현된다.
[0047] 도 6은 본 개시내용의 특정 양태들에 따라서 용량성 소자(612)를 충전하는 데 사용되는 충전 회로(600)를 예시한다. 용량성 소자(612)는 용량성 소자들(402, 404, 406, 408) 중 어느 하나에 대응할 수 있다. 다시 말하면, 충전 회로(예를 들어, 충전 회로(600)와 유사함)가 본 명세서에 기술된 바와 같이 용량성 소자를 각각의 전압으로 충전하기 위해 용량성 소자들(402, 404, 406및 408)의 각각에 대해 구현될 수 있다. 충전 회로(600)는 직류(DC) 전압을 교류(AC) 전압으로 변환하기 위한 인버터(602)를 포함할 수 있다. AC 전압은 변압기(604)의 1차 권선(606)에 제공될 수 있다. 변압기는 1차 권선(606)에서의 AC 전압보다 높은 전압을 갖는 2차 권선(608)에서의 AC 전압을 생성할 수 있다. 예를 들어, 용량성 소자(402)를 충전하기 위해, 2차 권선(608)에서의 AC 전압은 800 볼트의 피크 전압을 가질 수 있다. 2차 권선(608)에서의 AC 전압은 정류기(610)에 제공되어 용량성 소자(612)를 충전하는데 사용되는 DC 신호를 생성할 수 있다.
[0048] 도 7은 본 개시내용의 특정 실시예들에 따르는 파형 생성 방법(700)을 예시하는 프로세스 흐름도이다. 방법(700)은 펄서(400)와 같은 파형 생성기 및/또는 시스템 컨트롤러(126)와 같은 제어 회로를 포함하는 파형 생성 시스템에 의해 수행될 수 있다.
[0049] 활동(702)에서, 파형 생성 시스템은 제1 동작 모드(예를 들어, 동작 모드(502)) 동안 다수의 스위치들을 제어함으로써 파형 생성기(예를 들어, 펄서(400))의 출력 전류 경로에 제1 전압 소스(예를 들어, 용량성 소자(402))를 통합한다. 활동(704)에서, 파형 생성 시스템은 제2 동작 모드(예를 들어, 동작 모드(504)) 동안, 다수의 스위치들을 제어함으로써 출력 전류 경로에 전류 소스(예를 들어, 유도성 소자(450) 및 용량성 소자(406))를 통합한다.
[0050] 일부 실시예들에서, 다수의 스위치들은 제1 스위치(예를 들어, 트랜지스터(410) 또는 트랜지스터(414)) 및 제2 스위치(예를 들어, 트랜지스터(412) 또는 트랜지스터(416))를 포함한다. 제1 전압 소스(예를 들어, 용량성 소자(402) 또는 용량성 소자(404))의 제1 단자는 제1 스위치의 제1 단자에 커플링되고, 제1 전압 소스의 제2 단자는 제2 스위치의 제1 단자에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 다수의 스위치들은 또한, 전류 소스와 병렬로 커플링되는 제3 스위치(예를 들어, 트랜지스터(418))를 포함한다. 제3 스위치는 제1 스위치와 제2 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 출력 전류 경로에 제1 전압 소스를 통합하는 것은 제1 스위치를 폐쇄하는 것, 제2 스위치를 개방하는 것, 및 제3 스위치를 폐쇄하는 것을 포함할 수 있다. 출력 전류 경로에 전류 소스를 통합하는 것은 제1 스위치를 폐쇄하는 것, 제2 스위치를 개방하는 것, 및 제3 스위치를 개방하는 것을 포함할 수 있다.
[0051] 일부 실시예들에서, 파형 생성 시스템은 제1 동작 모드(예를 들어, 동작 모드(502)) 동안, 다수의 스위치들을 제어함으로써 출력 전류 경로에 제2 전압 소스(예를 들어, 용량성 소자(404))를 통합한다. 다수의 스위치들은 제4 스위치(예를 들어, 트랜지스터(414)) 및 제5 스위치(예를 들어, 트랜지스터(416))를 더 포함할 수 있다. 제2 전압 소스의 제1 단자는 제4 스위치의 제1 단자에 커플링될 수 있고, 제2 전압 소스의 제2 단자는 제5 스위치의 제1 단자에 커플링될 수 있으며, 제4 스위치 및 제5 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드는 제2 스위치(예를 들어, 트랜지스터(412)) 또는 제3 스위치(예를 들어, 트랜지스터(418))에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 출력 전류 경로에 제2 전압 소스를 통합하는 것은 제4 스위치를 폐쇄하는 것 및 제5 스위치를 개방하는 것을 포함할 수 있다.
[0052] 일부 실시예들에서, 파형 생성 시스템은 또한 제3 동작 모드(예를 들어, 동작 모드(506)) 동안에 다수의 스위치들을 제어함으로써 출력 전류 경로에 제3 전압 소스(예를 들어, 용량성 소자(408))를 통합할 수 있다. 다수의 스위치들은 제6 스위치(예를 들어, 트랜지스터(420)) 및 제7 스위치(예를 들어, 트랜지스터(422))를 포함할 수 있다. 상기 제3 전압 소스의 제1 단자는 상기 제6 스위치의 제1 단자에 커플링될 수 있고, 상기 제3 전압 소스의 제2 단자는 상기 제7 스위치의 제1 단자에 커플링될 수 있으며, 상기 제6 스위치 및 제7 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드는 제3 스위치(예를 들어, 트랜지스터(418))에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 출력 전류 경로에 제3 전압 소스를 통합하는 것은 제6 스위치를 폐쇄하는 것 및 제7 스위치를 개방하는 것을 포함할 수 있다. 제6 스위치는 개방될 수 있고 제7 스위치는 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드 동안 폐쇄될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 전압 소스 또는 제2 전압 소스와 연관된 전압(예를 들어, 600 볼트)은 제3 전압 소스와 연관된 전압(예를 들어, 100 볼트)보다 크다.
[0053] 용어 "커플링된(coupled)"은 2개의 물체들 사이의 직접적 또는 간접적 커플링을 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 예를 들어, 물체 A가 물체 B에 물리적으로 접촉하고 물체 B가 물체 C에 접촉하는 경우, 물체들 A와 C가 물리적으로 서로 직접 접촉하지 않더라도 물체들 A와 C는 서로 커플링된 것으로 여전히 간주될 수 있다. 예를 들어, 제1 물체가 제2 물체와 직접적으로 물리적으로 접촉하지 않더라도 제1 물체는 제2 물체에 커플링될 수 있다.
[0054] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있고, 그 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 파형 생성기로서,
    제1 전압 스테이지 ― 상기 제1 전압 스테이지는,
    제1 전압 소스;
    제1 스위치; 및
    제2 스위치를 갖고, 상기 제1 전압 소스의 제1 단자는 상기 제1 스위치의 제1 단자에 커플링되고, 상기 제1 전압 소스의 제2 단자는 상기 제2 스위치의 제1 단자에 커플링됨 ―; 및
    상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드에 커플링된 전류 스테이지를 포함하며, 상기 전류 스테이지는,
    전류 소스; 및
    상기 전류 소스에 커플링된 제3 스위치를 갖는,
    파형 생성기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전압 소스는 용량성 소자를 포함하는,
    파형 생성기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전류 소스는,
    용량성 소자; 및
    상기 용량성 소자와 직렬로 커플링된 유도성 소자를 포함하는,
    파형 생성기.
  4. 제1 항에 있어서,
    제2 전압 스테이지를 더 포함하고, 상기 제2 전압 스테이지는,
    제2 전압 소스;
    제4 스위치; 및
    제5 스위치를 갖고, 상기 제2 전압 소스의 제1 단자는 상기 제4 스위치의 제1 단자에 커플링되고, 상기 제2 전압 소스의 제2 단자는 상기 제5 스위치의 제1 단자에 커플링되며, 그리고 상기 제4 스위치와 상기 제5 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드는 상기 제1 전압 스테이지 또는 상기 전류 스테이지에 커플링되는,
    파형 생성기.
  5. 제4 항에 있어서,
    제3 전압 스테이지를 더 포함하고, 상기 제3 전압 스테이지는,
    제3 전압 소스;
    제6 스위치; 및
    제7 스위치를 갖고, 상기 제3 전압 소스의 제1 단자는 상기 제6 스위치의 제1 단자에 커플링되고, 상기 제3 전압 소스의 제2 단자는 상기 제7 스위치의 제1 단자에 커플링되며, 그리고 상기 제6 스위치와 상기 제7 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드는 상기 제1 전압 스테이지, 상기 제2 전압 스테이지, 또는 상기 전류 스테이지에 커플링되는,
    파형 생성기.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 전압 소스는 제1 용량성 소자를 포함하고;
    상기 제2 전압 소스는 제2 용량성 소자를 포함하며;
    상기 제3 전압 소스는 제3 용량성 소자를 포함하고; 그리고
    상기 파형 생성기는 상기 제1 용량성 소자, 상기 제2 용량성 소자, 및 상기 제3 용량성 소자를 충전하도록 구성된 하나 이상의 충전 회로들을 더 포함하는,
    파형 생성기.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 충전 회로들은 상기 제1 및 제2 용량성 소자들보다 낮은 전압으로 상기 제3 용량성 소자를 충전하도록 구성되는,
    파형 생성기.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 스위치의 상기 제1 단자는 상기 파형 생성기의 출력 노드에 커플링되는,
    파형 생성기.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 파형 생성기의 상기 출력 노드는 프로세싱 챔버에 커플링되는,
    파형 생성기.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 스위치의 제1 단자와 제2 단자 사이에 커플링된 다이오드를 더 포함하는,
    파형 생성기.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 다이오드는 상기 제3 스위치의 바디(body) 다이오드를 포함하는,
    파형 생성기.
  12. 파형 생성을 위한 방법으로서,
    제1 동작 모드 동안, 다수의 스위치들을 제어함으로써 파형 생성기의 출력 전류 경로에 제1 전압 소스를 통합하는 단계; 및
    제2 동작 모드 동안, 상기 다수의 스위치들을 제어함으로써 상기 출력 전류 경로에 전류 소스를 통합하는 단계를 포함하며, 상기 다수의 스위치들은:
    제1 스위치;
    제2 스위치 ― 상기 제1 전압 소스의 제1 단자는 상기 제1 스위치의 제1 단자에 커플링되고, 상기 제1 전압 소스의 제2 단자는 상기 제2 스위치의 제1 단자에 커플링됨 ―; 및
    상기 전류 소스와 병렬로 커플링된 제3 스위치를 포함하고, 상기 제3 스위치는 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드에 커플링되는,
    파형 생성을 위한 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 출력 전류 경로에 상기 제1 전압 소스를 통합하는 단계는, 상기 제1 스위치를 폐쇄하는 단계, 상기 제2 스위치를 개방하는 단계, 및 상기 제3 스위치를 폐쇄하는 단계를 포함하는,
    파형 생성을 위한 방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 출력 전류 경로에 상기 전류 소스를 통합하는 단계는, 상기 제1 스위치를 폐쇄하는 단계, 상기 제2 스위치를 개방하는 단계, 및 상기 제3 스위치를 개방하는 단계를 포함하는,
    파형 생성을 위한 방법.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 동작 모드 동안, 상기 다수의 스위치들을 제어함으로써 상기 출력 전류 경로에 제2 전압 소스를 통합하는 단계를 더 포함하고, 상기 다수의 스위치들은,
    제4 스위치; 및
    제5 스위치를 더 포함하며,
    상기 제2 전압 소스의 제1 단자는 상기 제4 스위치의 제1 단자에 커플링되고,
    상기 제2 전압 소스의 제2 단자는 상기 제5 스위치의 제1 단자에 커플링되며,
    상기 제4 스위치와 상기 제5 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드는 상기 제2 스위치 또는 상기 제3 스위치에 커플링되는,
    파형 생성을 위한 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 출력 전류 경로에 상기 제2 전압 소스를 통합하는 단계는, 상기 제4 스위치를 폐쇄하는 단계 및 상기 제5 스위치를 개방하는 단계를 포함하는,
    파형 생성을 위한 방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    제3 동작 모드 동안, 상기 다수의 스위치들을 제어함으로써 상기 출력 전류 경로에 제3 전압 소스를 통합하는 단계를 더 포함하고, 상기 다수의 스위치들은:
    제6 스위치; 및
    제7 스위치를 더 포함하며,
    상기 제3 전압 소스의 제1 단자는 상기 제6 스위치의 제1 단자에 커플링되고,
    상기 제3 전압 소스의 제2 단자는 상기 제7 스위치의 제1 단자에 커플링되며,
    상기 제6 스위치와 상기 제7 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드는 상기 제3 스위치에 커플링되는,
    파형 생성을 위한 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 출력 전류 경로에 상기 제3 전압 소스를 통합하는 단계는, 상기 제6 스위치를 폐쇄하는 단계 및 상기 제7 스위치를 개방하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 동작 모드 및 상기 제2 동작 모드 동안 상기 제6 스위치는 개방되고 상기 제7 스위치는 폐쇄되는,
    파형 생성을 위한 방법.
  19. 파형 생성을 위한 장치로서,
    메모리; 및
    상기 메모리에 커플링된 하나 이상의 프로세서들을 포함하고, 상기 메모리 및 상기 하나 이상의 프로세서들은,
    제1 동작 모드 동안, 다수의 스위치들을 제어함으로써 파형 생성기의 출력 전류 경로에 제1 전압 소스를 통합하고; 그리고
    제2 동작 모드 동안, 상기 다수의 스위치들을 제어함으로써 상기 출력 전류 경로에 전류 소스를 통합하도록 구성되고, 상기 다수의 스위치들은,
    제1 스위치;
    제2 스위치 ― 상기 제1 전압 소스의 제1 단자는 상기 제1 스위치의 제1 단자에 커플링되고, 상기 제1 전압 소스의 제2 단자는 상기 제2 스위치의 제1 단자에 커플링됨 ―; 및
    상기 전류 소스와 병렬로 커플링된 제3 스위치를 포함하고, 상기 제3 스위치는 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 제2 단자들 사이의 공통 노드에 커플링되는,
    파형 생성을 위한 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 메모리 및 상기 하나 이상의 프로세서들은, 상기 제1 스위치를 폐쇄하고, 상기 제2 스위치를 개방하고, 그리고 상기 제3 스위치를 폐쇄함으로써 상기 출력 전류 경로에 상기 제1 전압 소스를 통합하도록 구성되고, 그리고
    상기 메모리 및 상기 하나 이상의 프로세서들은 상기 제1 스위치를 폐쇄하고, 상기 제2 스위치를 개방하고, 그리고 상기 제3 스위치를 개방함으로써 상기 출력 전류 경로에 상기 전류 소스를 통합하도록 구성되는,
    파형 생성을 위한 장치.
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