KR20060029621A - Plasma generator and method with adjustable duty cycle and high frequency drive circuit - Google Patents
Plasma generator and method with adjustable duty cycle and high frequency drive circuit Download PDFInfo
- Publication number
- KR20060029621A KR20060029621A KR1020057024404A KR20057024404A KR20060029621A KR 20060029621 A KR20060029621 A KR 20060029621A KR 1020057024404 A KR1020057024404 A KR 1020057024404A KR 20057024404 A KR20057024404 A KR 20057024404A KR 20060029621 A KR20060029621 A KR 20060029621A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- plasma
- reactance
- expected
- high frequency
- impedance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 22
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 22
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 22
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 10
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000010754 BS 2869 Class F Substances 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 26
- 230000008859 change Effects 0.000 description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N Aspirin Chemical compound CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(O)=O BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000013461 design Methods 0.000 description 14
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 3
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001364096 Pachycephalidae Species 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000010752 BS 2869 Class D Substances 0.000 description 1
- 238000006842 Henry reaction Methods 0.000 description 1
- 101000965313 Legionella pneumophila subsp. pneumophila (strain Philadelphia 1 / ATCC 33152 / DSM 7513) Aconitate hydratase A Proteins 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005312 nonlinear dynamic Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Chemical group 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/36—Circuit arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/26—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with electric discharge tube
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B31/00—Electric arc lamps
- H05B31/02—Details
- H05B31/26—Influencing the shape of arc discharge by gas blowing devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
동적 임피던스를 나타내는 플라즈마를 직접 구동하기 위해 동적 매칭 네트워크의 사용을 필요로 하지 않는 고밀도 플라즈마를 생성하기 위한 방법 및 시스템의 일부로서 리액티브 회로가 개시된다. 리액티브 회로는 플라즈마 리액턴스가 제1 플라즈마 리액턴스일 때 작은 전체 리액턴스를 나타내고, 제2 플라즈마 리액턴스에서 특정된 리액턴스를 초과하지 않는 리액턴스를 나타낸다. 상기 제1 플라즈마 리액턴스 및 제2 플라즈마 리액턴스는 예상 동적 플라즈마 리액턴스 범위의 실질적으로 부분에 걸쳐있다. 상기 제1 플라즈마 리액턴스 및 제2 플라즈마 리액턴스는, 예컨대 높은 예상 플라즈마 리액턴스 한계 및 낮은 예상 플라즈마 리액턴스 한계에 대응되거나, 상기 제1 플라즈마 리액턴스는 평균 예상 플라즈마 리액턴스에 대응될 수 있다.Reactive circuits are disclosed as part of a method and system for generating high density plasma that does not require the use of a dynamic matching network to directly drive a plasma exhibiting dynamic impedance. The reactive circuit exhibits a small overall reactance when the plasma reactance is the first plasma reactance and exhibits a reactance that does not exceed the reactance specified at the second plasma reactance. The first plasma reactance and the second plasma reactance span substantially a portion of the expected dynamic plasma reactance range. The first plasma reactance and the second plasma reactance may correspond to, for example, a high expected plasma reactance limit and a low expected plasma reactance limit, or the first plasma reactance may correspond to an average expected plasma reactance.
Description
관련출원에 대한 참조Reference to related application
본 출원은 미국특허법 제119조에 의해 미국가출원(Provisional Application) 제60/480,338호(2003년 6월 19일 출원)에 기한 우선권을 주장하고, 또한 본 출원은 미국특허출원 제10/419,052호(2003년 4월 17일 출원)의 일부계속출원(continuation-in-part)이며, 이는 또한 미국특허법 제119조에 의해 미국가출원 제60/328,249호(2001년 10월 9일 출원)에 기한 우선권을 향유하는 미국특허출원 제10/268,053호(2002년 10월 9일 출원)의 일부계속출원이다. 이 모든 출원들은 여기서 그 전체가 참조문헌으로 통합된다.This application claims priority under U.S. Provisional Application No. 60 / 480,338 (filed Jun. 19, 2003) under U.S. Patent Act No. 119, and this application also claims U.S. Patent Application No. 10 / 419,052 (2003). Continuation-in-part of the application dated April 17, which also enjoys priority under US Provisional Application No. 60 / 328,249 (filed October 9, 2001) under section 119 of the US Patent Act. Partially filed in US Patent Application No. 10 / 268,053, filed Oct. 9, 2002. All these applications are hereby incorporated by reference in their entirety.
본 발명은 일반적으로 플라즈마 생성 시스템의 설계와 구현에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 고주파 증폭기, 안테나, 및 플라즈마의 생성을 위한 증폭기와 안테나를 인터페이스하는 효과적인 회로 연결에 관한 것이다.The present invention relates generally to the design and implementation of a plasma generation system. More particularly, the present invention relates to high frequency amplifiers, antennas, and effective circuit connections that interface amplifiers and antennas for the generation of plasma.
플라즈마는 일반적으로 고체, 액체 및 기체 상태에 이은 물질의 네 가지 상태 중의 하나로 여겨진다. 플라즈마 상태에서 물질의 기본 구성요소들은 실질적으 로 이온화된 형태로 존재한다. 이 형태는 특히 증대된 반응성, 에너지, 및 방향성 빔의 형성에 대한 적합성에 기인하여 많은 응용에 유용하다.Plasma is generally considered to be one of four states of matter, followed by solid, liquid and gaseous states. In the plasma state, the basic components of the material exist in substantially ionized form. This form is particularly useful for many applications due to its increased reactivity, energy, and suitability for the formation of directional beams.
플라즈마 생성기는 전자 부품, 집적회로, 및 의료장비의 제조와, 다양한 상품들과 기계의 작동에 폭넓게 사용되고 있다. 예를 들어, 플라즈마는 이를테면 (ⅰ)화학 반응이나 소스로부터의 스퍼터링에 이어 원하는 물질층의 증착에, (ⅱ)재료를 높은 정밀도로 에칭하는 데에, (ⅲ)플라즈마 내 또는 플라즈마에 의해 유기된 자유 라디칼(free radical)에 의해 대상물을 살균하는 데에, 그리고 (ⅳ) 재료의 표면 특성을 변화시키는 데에 광범위하게 사용된다.Plasma generators are widely used in the manufacture of electronic components, integrated circuits, and medical equipment, and in the operation of various goods and machines. For example, a plasma may be induced, for example, by (i) chemical reaction or sputtering from a source, followed by the deposition of a desired layer of material, (ii) by etching the material with high precision, (i) by plasma or by plasma. It is widely used to sterilize objects by free radicals and (iii) to change the surface properties of the material.
고주파("RF") 전력 공급기에 기반한 플라즈마 생성기는 곧바로 쓸 수 있는 플라즈마 소스를 제공하고 휴대와 위치 변경이 용이하여 실험 및 산업 환경에서 종종 사용된다. 이러한 플라즈마 생성기는, 가스를 이온화시키는 전형적으로 저감된 압력(및 밀도)하에서 RF 방사에너지를 가스에 커플링한다. 어떤 RF 플라즈마 생성 시스템에서도, 플라즈마는 공정조건의 변화에 따라 전형적으로 RF 전력 공급기에 의해 구동되는 안테나 단말에서 가변하는 부하로 나타난다. 이러한 가변하는 공정 조건들은, 안테나 단말에서 보여지는 부하의 양에 영향을 미치는 동작 가스 및 압력의 변화를 포함한다. 게다가, RF 구동 파형 자체의 진폭도 플라즈마 온도와 밀도에 영향을 미치고, 이는 또한 결과적으로 안테나 부하에 영향을 미친다. 따라서, 안테나/플라즈마 결합은 RF 전원에 대하여 일정하지 않고 비선형적인 부하로 나타난다.Plasma generators based on high frequency (“RF”) power supplies are often used in experimental and industrial environments because they provide ready-to-use plasma sources and are portable and repositionable. Such plasma generators couple RF radiation to the gas, typically under a reduced pressure (and density) that ionizes the gas. In any RF plasma generation system, the plasma appears to vary in load at the antenna terminal typically driven by the RF power supply as the process conditions change. These varying process conditions include changes in operating gas and pressure that affect the amount of load seen at the antenna terminal. In addition, the amplitude of the RF drive waveform itself also affects plasma temperature and density, which in turn also affects antenna load. Thus, antenna / plasma coupling is seen as a non-linear and nonlinear load on the RF power supply.
전형적인 RF 전원은 약 50 오옴의 출력 임피던스를 가지고, 이는 결과적으로 RF 전원을 50 오옴의 임피던스에 매칭하는 부하에 가장 효율적으로 커플링시킨다. 플라즈마 자기 인덕턴스, 실효 저항, 및 안테나와의 상호 인덕턴스에 종종 있는 불측의 변화 때문에, RF 전원으로부터 생성된 플라즈마로의 만족할 만한 에너지 전달을 얻기 위해 어떤 회로 소자와 어떤 때는 플라즈마의 재조정에 의해 임피던스 매칭이 이루어진다. 이를 달성하기 위해, 플라즈마 상태의 변화에 기인한 부하 임피던스의 변화를 보상하는 데에, 조절가능한 임피던스 매칭 네트워크 또는 "매칭 박스"가 전형적으로 사용된다. A typical RF power supply has an output impedance of about 50 ohms, which results in the most efficient coupling of the RF power supply to a load that matches the 50 ohms impedance. Due to inadvertent changes in plasma magnetic inductance, effective resistance, and mutual inductance with the antenna, impedance matching is sometimes caused by the readjustment of the plasma element and sometimes by the plasma to obtain satisfactory energy transfer from the RF power source to the plasma generated. Is done. To achieve this, an adjustable impedance matching network or "matching box" is typically used to compensate for changes in load impedance due to changes in plasma state.
전형적인 매칭 박스는 두 개의 독립적으로 조정가능한 구성요소를 가지고 있는데, 하나는 직렬 임피던스를 조절하고 다른 하나는 병렬 임피던스를 조절한다. 이 조정가능한 요소들은 플라즈마로의 최적의 전력전달을 이루기 위하여 상호 조화롭게 조절되어야 한다. 이 요소들의 정확한 조정이 종종 까다로운 작업이라는 것은 뜻밖의 사실이 아니다. 전형적으로, 재조정은 플라즈마 임피던스의 변화로서의 하나 또는 그 이상의 요소 값을 조절하는 수동/기계적 작업/장치와 제한된 자동화 가능성 때문에 일반적으로 복잡한 피드백 회로를 요한다.A typical matching box has two independently adjustable components, one for adjusting the series impedance and the other for adjusting the parallel impedance. These adjustable elements must be coordinated with each other to achieve optimal power delivery to the plasma. It is no surprise that correct adjustment of these elements is often a difficult task. Typically, readjustment typically requires complex feedback circuits due to manual / mechanical tasks / devices that adjust one or more element values as a change in plasma impedance and limited automation possibilities.
가스에 대한 충분히 큰 전기장의 인가는 가스 원자들 안에서 플러스로 대전된 핵으로부터 전자들을 분리함으로써 가스를 이온화하고 플라즈마로 알려진 도전성 유체와 같은 실체를 형성한다고 잘 알려져 있다. 안테나를 경유하여 가스에 고주파 전기장 및 자기장을 커플링하면, 이 이온화된 가스 안에 유도 전류가 생성된다. 그리고, 이는 다시 가스를 더욱 이온화함으로써 그 전기 전도도를 증대시키며, 이어서 안테나의 필드가 가스 내의 대전된 입자들에 커플링되는 효율을 증대시킨 다. 이는 또한, 유도 전류의 증가를 이끌며, 결과적으로 다양한 메카니즘에 의해 가스의 실질적인 이온화와 점진적인 전기적 절연파괴로 귀결된다. RF 커플링의 효율성은 사용되는 특정 RF 필드 및/또는 파동에 의존한다. 큰 용적의 플라즈의 생성에 효율적인 특정 유형의 RF 필드와 파동들에 대해서는 후술한다.It is well known that the application of a sufficiently large electric field to a gas ionizes the gas by separating electrons from the positively charged nucleus in the gas atoms and forms a substance such as a conductive fluid known as a plasma. Coupling a high frequency electric and magnetic field to a gas via an antenna creates an induced current in this ionized gas. This in turn increases the electrical conductivity by further ionizing the gas, which in turn increases the efficiency with which the field of the antenna is coupled to the charged particles in the gas. This also leads to an increase in induced currents, which in turn results in substantial ionization of the gas and gradual electrical breakdown by various mechanisms. The efficiency of the RF coupling depends on the specific RF field and / or wave used. Specific types of RF fields and waves that are efficient for generating large volumes of plasma are described below.
휘슬러파(Whistler wave)는 정자기장(static magnetic field) Bo에 담겨져 있는 무한 플라즈마 안에서 전파될 수 있는 우선 원편광 전자기파(right-hand-circularly-polarized electromagnetic wave)(간혹 R-파로 지칭된다)이다. 이러한 파동들이 실린더와 같은 유한 플라즈마 안에서 생성된다면, 경계조건 (즉, 시스템이 무한하지 않다는 사실)의 존재는, 전체 파동의 필드에 대한 정전기적 기여와 함께, 좌선 원편광 모드(L-파)를 동시에 존재하게 한다. 이러한 "경계지워진 휘슬러(bounded Whistler)"는 헬리콘 파로 알려져 있다. Boswell, R.W., Plasma Phys. 26, 1147(1981)을 참조하라. 이들의 흥미롭고 유용한 속성은 다음과 같은 것들을 포함한다. (1) 다른 RF 플라즈마 생성 기술에 비해 더 큰 효율을 가지고 상대적으로 고밀도의 플라즈마를 생성하고 지속한다는 점, (2) 수 kW의 RF 입력 전력만의 상대적으로 작은 장치로도 입방 센티미터당 입자수인 플라즈마 밀도 Np가 최고 1014에 이르는 점, (3) 대부분의 경우에 안정적이고 정적인 플라즈마, (4) 높은 정도의 플라즈마 균일도, 및 (5) 수분의 1 mTorr에서 수십 mTorr까지의 넓은 압력 범위에 걸친 플라즈마의 생성. 헬리콘 모드 여기(excitation)와 관련된 의미있는 플라즈마의 향상은 상대적으로 낮은 Bo 필드에서 관찰되는데, 이는 저렴한 구성요소를 사용 하여 용이하고 경제적으로 이루어진다.Whistler wave is a right-hand-circularly-polarized electromagnetic wave (sometimes referred to as R-wave) that can propagate in an infinite plasma contained in a static magnetic field B o . If these waves are generated in a finite plasma, such as a cylinder, then the presence of boundary conditions (ie the fact that the system is not infinite) is dependent on the left circular polarization mode (L-wave), with an electrostatic contribution to the field of the entire wave. To exist at the same time. This "bounded whistler" is known as a helicon wave. Boswell, RW, Plasma Phys. 26, 1147 (1981). Their interesting and useful attributes include the following: (1) generates and sustains relatively high density plasma with greater efficiency than other RF plasma generation technologies, and (2) the number of particles per cubic centimeter, even with relatively small devices with only a few kW of RF input power. Plasma density Np of up to 10 14 , (3) stable and static plasma in most cases, (4) high degree of plasma uniformity, and (5) a wide pressure range from 1 mTorr to tens of mTorr of moisture. Generation of plasma across. Significant plasma enhancement associated with helicon mode excitation is observed in the relatively low B o field, which is easily and economically achieved using inexpensive components.
상당한 플라즈마 밀도(Np)의 향상과 균일도는 Bo < 150 G의 상대적으로 작은 챔버 안에서의 저필드 m = +1 헬리콘 R-파의 여기에 의해 달성될 수 있다. 예컨대 이는 다음과 같은 안테나를 사용함으로써 달성될 수 있다. 즉, 이 안테나는 안테나 필드와 동일한 용적을 차지하는 하나 또는 그 이상의 헬리콘 모드와 필드 패턴이 유사하고 따라서 이에 커플링된다. 조합된 조건의 적절한 설정은 인가된 자기장 Bo, RF 주파수(FRF), 밀도(Np) 자체, 및 물리적 크기를 포함한다.Significant increase of the plasma density (Np) and uniformity can be achieved by the low-field m = +1 helicon wave excitation of R- within the B o <150 G relatively small chamber. For example, this can be achieved by using the following antenna. In other words, the antenna is similar and thus coupled to one or more helicon modes and field patterns occupying the same volume as the antenna field. Appropriate settings of the combined conditions include the applied magnetic field Bo , RF frequency (F RF ), density (N p ) itself, and physical size.
RF 전력을 플라즈마에 커플링하기 위한 몇몇 안테나의 디자인에 대해서는 미국특허 제4,792,732호, 제6,264,812호, 및 제6,304,036호에 개시되어 있다. 그러나 이러한 디자인들은 상대적으로 복잡하고 종종 시스템 획득과 유지보수 비용을 증대시키는 맞춤 구성요소들을 요구한다. 게다가, 이들 디자인들의 모두가 여기서 바람직한 모드로서 개시되는 헬리콘 모드의 효율적인 생성에 적합한 것은 아니다.Some antenna designs for coupling RF power to a plasma are disclosed in US Pat. Nos. 4,792,732, 6,264,812, and 6,304,036. However, these designs are relatively complex and often require custom components that increase system acquisition and maintenance costs. In addition, not all of these designs are suitable for efficient generation of the helicon mode disclosed herein as the preferred mode.
RF 전원은 전형적으로 외부 RF 신호를 입력으로서 받아들이거나 RF 신호 생성 회로를 포함하고 있다. 많은 공정 응용들에서 이 RF 신호는 약 13.56 MHz의 주파수를 가지고 있다. 이 RF 신호는 전력의 출력단에서 증폭되고 플라즈마의 생성을 위한 플라즈마 생성기 안에서 안테나를 통해 가스/플라즈마에 커플링된다. RF power sources typically accept an external RF signal as input or include RF signal generation circuitry. In many process applications, this RF signal has a frequency of about 13.56 MHz. This RF signal is amplified at the output of the power and coupled to the gas / plasma via an antenna in the plasma generator for generation of the plasma.
RF 전원에 적합한 RF 증폭기를 포함하여 증폭기는, 통상 효율성, 선형성, 증폭도, 임피던스 등과 같은 성능 특성과 의도된 응용분야에 따라 많은 등급으로 분류된다. 열을 분산시키기 위해 히트 싱크가 제공되어야 하고 이는 다시 비효율적인 증폭기를 사용하는 장치의 크기를 증대시키므로, 열로 버려지는 전력의 양은 전력 증폭에서 중요한 고려사항이다. 증폭기에 의해 나타나는 출력 임피던스는, 증폭기에 의해 낭비되는 전력의 내재적인 한계를 설정하므로, 분류의 관심사항이다.Amplifiers, including RF amplifiers suitable for RF power supplies, are typically classified into many classes depending on their intended application and performance characteristics such as efficiency, linearity, amplification degree, impedance, and the like. Heat dissipation must be provided to dissipate heat, which in turn increases the size of devices that use inefficient amplifiers, so the amount of heat dissipated by heat is an important consideration in power amplification. The output impedance exhibited by the amplifier is a matter of classification as it sets an inherent limit of power dissipated by the amplifier.
전형적인 RF 증폭기는 50 오옴의 표준 출력 임피던스를 나타내도록 설계된다. 증폭기의 출력 단자에 걸쳐 나타나는 전압 또는 이를 통하는 전류는 0이 아닌 값이므로, 이들의 적(product)은 증폭기에 의해 낭비되는 전력의 계산값을 제공한다. A typical RF amplifier is designed to exhibit a standard output impedance of 50 ohms. Since the voltage across the output terminal of the amplifier or the current through it is non-zero, their product provides a calculation of the power wasted by the amplifier.
이 적은 스위치에서의 전력 소실과 유사하게, 증폭기의 출력 단자에 나타나는 전압과 전류 사이의 위상차를 도입함으로써 감소될 수 있다. 통상의 증폭기들과는 달리, 스위치는 단락회로 즉, 낮은 임피던스에 상응하는 온, 또는 개방 회로 즉, 무한대(또는 적어도 매우 큰) 임피던스에 상응하는 오프라는 두 가지 상태를 제공한다. 절환 모드 증폭기에서 증폭기 소자는 증폭할 신호의 제어하에 있는 스위치로서 동작한다. 이 신호들을 적절히 만듦으로써, 예컨대 매칭 부하 네트워크를 통해 전류와 전압간의 위상차를 도입하여 스위치 소자에서의 전력 소실을 최소화하도록 위상을 어긋나게 할 수 있다. 다시 말해, 전류가 높으면 전압을 낮게 또는 0으로 한다. 그리고 이 역도 마찬가지이다. 미국특허 제3,919,656호와 제5,187,580호는 절환 모드 증폭기에서 전력 소실을 감소하거나 최소화하기 위한 다양한 전압/전류 관계를 개시하고 있다.Similar to the power dissipation in the switch, this can be reduced by introducing a phase difference between the voltage and the current appearing at the output terminal of the amplifier. Unlike conventional amplifiers, the switch provides two states: short circuit, ie on or low circuit, which corresponds to a low impedance, or off, which corresponds to infinite (or at least very large) impedance. In a switched mode amplifier the amplifier element acts as a switch under the control of the signal to be amplified. By making these signals appropriately, one can introduce a phase difference between current and voltage, for example, via a matching load network to shift the phase to minimize power dissipation in the switch element. In other words, if the current is high, the voltage is made low or zero. And this is also the case. US Patent Nos. 3,919,656 and 5,187,580 disclose various voltage / current relationships for reducing or minimizing power dissipation in switch mode amplifiers.
미국특허 제5,747,935호는 원하는 주파수에서 나타난 임피던스가 높은 반면 플라즈마 임피던스의 편차를 고려하여 RF 전원이 보다 안정화되도록 기본파의 고조 파가 단락회로로 되는 절환 모드 RF 증폭기 및 매칭 부하 네트워크를 개시하고 있다. 이러한 매칭 네트워크들은 동적 매칭 네트워크를 배제하기보다는 절환 모드 전력 공급기에 동작의 복잡성을 더한다. 이러한 부하 매칭 네트워크는 또한 주파수에 매우 예민하지는 않은데 이는 대략 기저에 가까운 좁은 주파수 대역에 r한 강한 선택성에 의존하기 때문이다.U. S. Patent No. 5,747, 935 discloses a switching mode RF amplifier and matching load network in which harmonics of the fundamental wave are short-circuited so that the RF power is more stabilized in consideration of the variation in plasma impedance while the impedance shown at the desired frequency is high. These matching networks add complexity of operation to the switch mode power supply rather than excluding the dynamic matching network. Such load matching networks are also not very sensitive to frequency because they rely on strong selectivity in narrow frequency bands that are close to the base.
미국특허 제6,432,260호는 플라즈마의 동적 복합 임피던스가 저항값에 가깝게 보이도록 하기 위해 임피던스 매칭 네트워크에 스위칭된 소자를 사용하여 플라즈마 임피던스의 리액티브 요소를 효과적으로 중성화하는 것을 개시하고 있다. 이것은 전원을 플라즈마 내의 저항 변화에만 응답하게 하는데 이는 오직 이러한 변화가 전원에 의해 보여지는 것이기 때문이다. 동적 플라즈마 저항은 플라즈마에 전달되는 전력을 제어한다.U. S. Patent No. 6,432, 260 discloses the effective neutralization of the reactive element of plasma impedance using a switched element in an impedance matching network so that the dynamic complex impedance of the plasma appears close to the resistance value. This causes the power supply to respond only to changes in resistance in the plasma because only these changes are seen by the power supply. Dynamic plasma resistance controls the power delivered to the plasma.
플라즈마 임피던스가 RF 전원에 의해 보여지는 임피던스의 작은 부분일 때, 플라즈마 임피던스에서의 변화는 상대적으로 덜 심각하다. 따라서, 플라즈마 임피던스의 변화 범위가 전원에 의해 보여지는 전체 임피던스의 작은 부분이라면 플라즈마를, 개재되는 동적 매칭 네트워크 없이 RF 전력 공급으로 구동할 수 있다. 플라즈마 인덕턴스를 충분한 고전력 구동기로 제압하면 어느 정도까지의 효율성은 담보할 수 있다. 결과적으로, 동적 플라즈마 임피던스가 RF 전원에 의해 보여지는 전체 임피던스의 상당한 부분이 될 때 매칭 네트워크가 요구된다.When the plasma impedance is a small part of the impedance seen by the RF power source, the change in plasma impedance is relatively less severe. Thus, if the variation range of the plasma impedance is a small part of the overall impedance seen by the power supply, the plasma can be driven by an RF power supply without an intervening dynamic matching network. Overpowering the plasma inductance with enough high-power drivers can guarantee some efficiency. As a result, a matching network is required when the dynamic plasma impedance is a significant part of the overall impedance seen by the RF power supply.
미국특허들 제6,150,628호, 제6,338,226호, 제6,486,431호 및 제6,552,296호는 플라즈마 부하에 직렬연결되는 유도 소자를 포함하는 정전류 스위칭 모드 RF 전 력 공급기를 개시한다. 이 플라즈마는 그 일차측이 RF 전력 공급기에 의해 구동되는 철 또는 페라이트 코어 변압기의 2차측으로서 주로 구동된다. 이러한 구성에서, 동적 임피던스 매칭 네트워크는 요구되지 않는다고 개시되어 있다. 플라즈마를 통하는 전류는 대략 초기 인덕터 전류의 값으로 유지되어 부하의 크기에 근거한 전력을 조절한다.U.S. Patent Nos. 6,150,628, 6,338,226, 6,486,431 and 6,552,296 disclose constant current switching mode RF power supplies comprising inductive elements in series with a plasma load. This plasma is mainly driven as the secondary side of an iron or ferrite core transformer whose primary side is driven by an RF power supply. In this configuration, it is disclosed that no dynamic impedance matching network is required. The current through the plasma is maintained at approximately the value of the initial inductor current to regulate the power based on the size of the load.
또한 이 특허들에 개시된 것은 고전압 펄스, 자외광 및 용량성 결합을 포함하는 다양한 플라즈마 점화 방법으로서, 이들은 또한 플라즈마 점화시에 만나게 되는 큰 임피던스 변화를 회피함으로써 플라즈마 임피던스의 변화를 제한하는 데에 기여한다.Also disclosed in these patents are various plasma ignition methods, including high voltage pulses, ultraviolet light and capacitive coupling, which also contribute to limiting the change in plasma impedance by avoiding large impedance changes encountered during plasma ignition. .
나아가 플라즈마를 변압기의 2차측으로서 사용하는 디자인들이 알려져 있는데, 여기서 1차측과 2차측은 공유 코어를 통해 상대적으로 약하게 결합되어 있다. 테일러(R. J. Taylor)는 공정 플라즈마를 이용하여 토로이달 진공 챔버의 내부를 세정하기 위한 플라즈마 발생 기술을 발명했고, 1973년에 그 장치가 구축되었다. 그 변압기 1차측으로서의 회로는 토카막(tokamak)의 공심(air-core) OH(Ohmic Heating) 권회와 고정된 C1 및 C2로 이루어진 매칭 네트워크를 사용했다. 철심 변압기를 사용하여 다른 토카막을 작동시키는 몇몇 비슷한 디자인들이 알려져 있다. 이 디자인들은 전형적으로 1-50 kHz의 주파수 범위에서 동작한다.Further designs are known using plasma as the secondary side of the transformer, where the primary side and the secondary side are relatively weakly coupled through a shared core. Taylor invented a plasma generation technique for cleaning the interior of a toroidal vacuum chamber using a process plasma, and in 1973 the device was built. The circuit as the primary side of the transformer used a matching network consisting of tokamak air-core Ohmic Heating (OH) winding and fixed C1 and C2. Several similar designs are known for using iron core transformers to drive other tokamaks. These designs typically operate in the frequency range of 1-50 kHz.
테일러의 디자인에 비슷한 디자인들에서, 플라즈마 임피던스의 변화는 구동기의 부하에 심각한 영향을 미치지 않는데, 이는 파라미터 (여기서, M1p는 1차측 인덕턴스 L1과 플라즈마 인덕턴스 Lp간의 상호 인덕턴스)가 매우 작기 때문이다. 결과적으로, 변압기 1차측 단자에서 보여지는 유도 부하의 변화가 더 작다. 반면에, 플라즈마가 실질적으로 직접 구동될 때, 예컨대, 전류띠(current-strap)를 통해 (여기서, Mant -plasma는 안테나 인덕턴스 Lant와 플라즈마 인덕턴스 Lplasma 간의 상호 인덕턴스)는 작지 않고, 결과로서 플라즈마 임피던스에서의 변화는 RF 전원에 의해 보여지는 부하 임피던스에서 상대적으로 더 큰 변화를 나타낸다. 이 변화는 전형적으로 전력 전달을 위해 RF 전원의 50 오옴 임피던스에 합리적인 매칭을 제공하기 위해 가변 매칭 네트워트의 사용을 요구한다.In designs similar to Taylor's design, changes in plasma impedance do not have a significant effect on the load of the driver, which is a parameter. (Where M 1p is the mutual inductance between the primary inductance L 1 and the plasma inductance L p ) is very small. As a result, the change in inductive load seen at the transformer primary terminal is smaller. On the other hand, when the plasma is driven substantially directly, for example through a current-strap (Where M ant -plasma is the mutual inductance between the antenna inductance L ant and the plasma inductance L plasma ) is not small and as a result the change in plasma impedance represents a relatively larger change in the load impedance seen by the RF power source. This change typically requires the use of a variable matching network to provide a reasonable match to the 50 ohm impedance of the RF power supply for power delivery.
플라즈마가 직접 구동될 때, 즉, 플라즈마 2차측을 RF 전원에 연결된 1차측 권선에 실질적으로 커플링하기 위한 코어를 사용하지 않을 때, 안테나 단자 또는 커플링 변압기의 1차측 권선에서의 플라즈마 임피던스의 변화는 상당하다. 이러한 구성은 플라즈마 임피던스 변화에 응답하여 지속적으로 조절하기 위해 동적 매칭 네트워크를 통해 플라즈마 또는 플라즈마/안테나 조합에 커플링되어 왔다.Changes in plasma impedance at the primary winding of the antenna terminal or coupling transformer when the plasma is driven directly, i.e. without using a core for substantially coupling the plasma secondary to the primary winding connected to the RF power source. Is considerable. This configuration has been coupled to a plasma or plasma / antenna combination through a dynamic matching network to continuously adjust in response to plasma impedance changes.
효율적인 플라즈마 생성기의 디자인이 직면한 문제는, 유지보수 및 구성이 용이한 안테나에 대한 요구, RF 전원을 플라즈마에 의해 나타나는 비선형 동적 임피던스에 직접적으로 커플링하기 위한 값비싸고 제한된 매칭 네트워크의 배제, 및 효율적으로 변조될 수 있고 주파수에 민감한 RF 전원에 대한 요구를 포함한다.The challenges faced by the design of an efficient plasma generator include the need for an antenna that is easy to maintain and configure, the elimination of expensive and limited matching networks to directly couple RF power to the nonlinear dynamic impedance exhibited by the plasma, and efficient Includes the need for a frequency-sensitive RF power supply.
하나 또는 그 이상의 RF 전원을 플라즈마에 효율적으로 커플링하기 위한 개선된 디자인이 개시된다. 또한, RF 전원을 플라즈마에 커플링하기 위한 동적 매칭 네트워크를 사용하지 않고, RF 전원의 도움을 받아 플라즈마를 생성하기 위한 방법과 시스템이 개시된다. 여기서 동적 매칭 네트워크는 플라즈마에 의해 나타나는 동적 임피던스에 응답하여 임피던스를 조절할 것을 요구한다.An improved design for efficiently coupling one or more RF power supplies to a plasma is disclosed. Also disclosed is a method and system for generating a plasma with the aid of an RF power source, without using a dynamic matching network for coupling the RF power source to the plasma. The dynamic matching network here requires adjusting the impedance in response to the dynamic impedance represented by the plasma.
동적 임피던스 매칭 네트워크 대신에, 리액티브 네트워크가 RF 전원을 안테나-플라즈마 조합에 커플링한다. 이 리액티브 네트워크는 적어도 제1 플라즈마 임피던스값, 실질적으로 저항성 부하가 RF 전원에 나타나도록 선택된다. 나아가, 제2 플라즈마 임피던스값에서, 예상되는 동적 플라즈마 리액턴스 범위를 상당 부분 커버하도록 RF 전원에 의해 보여지는 리액턴스가 RF 전원 자체의 그것과 대략 같아지도록 선택되는 것이 바람직하다. 따라서, 플라즈마와 RF 전원 사이에 동적 매칭 회로를 없앨 수 있는 리액티브 회로를 설계하는 방법이 개시된다. 또한, 약 13.56 MHz에서 동작하는 플라즈마 생성기에 적합한 리액티브 회로가 개시된다. 이 개시된 방법은 또한 13.56 MHz 이외의 많은 주파수에서 동작하는 리액티브 회로를 설계하는 데에도 적용가능하다.Instead of a dynamic impedance matching network, the reactive network couples the RF power source to the antenna-plasma combination. This reactive network is selected such that at least a first plasma impedance value, substantially a resistive load, appears in the RF power supply. Furthermore, at the second plasma impedance value, it is desirable that the reactance seen by the RF power supply be selected to be approximately equal to that of the RF power supply itself so as to cover a substantial portion of the expected dynamic plasma reactance range. Accordingly, a method of designing a reactive circuit capable of eliminating a dynamic matching circuit between a plasma and an RF power source is disclosed. In addition, a reactive circuit suitable for a plasma generator operating at about 13.56 MHz is disclosed. This disclosed method is also applicable to designing reactive circuits that operate at many frequencies other than 13.56 MHz.
상기 리액티브 회로의 설계에는 플라즈마 임피던스에 추가하여, 다른 고려사항들도 또한 고려될 수 있다. 예를 들어, 스위칭되는 전력 공급기, RF 전원에서 위상차가 나타나도록 설계될 수 있고, 이것은 스위치들에서 저항 손실을 줄임으로써 전력 공급기의 효율을 증진시킬 수 있다. 이러한 부가적인 조건들은, 일반적으로 원하는 동작을 제공하도록 결정된 세 개 또는 그 이상의 리액턴스 소자값을 요구할 수 있다. In addition to plasma impedance, other considerations may also be considered in the design of the reactive circuit. For example, a phase difference can be designed in the switched power supply, the RF power source, which can improve the efficiency of the power supply by reducing the resistance loss in the switches. These additional conditions may typically require three or more reactance element values determined to provide the desired operation.
예시적인 플라즈마 생성 시스템은, 적어도 하나의 플라즈마 소스, 적어도 하나의 고주파 전원, 정자기장 및 리액티브 네트워크를 포함한다. 상기 적어도 하나의 플라즈마 소스는 복수의 루프를 포함하는 안테나를 가지고, 각 루프는 루프 축을 가지며, 복수의 루프는 공통 축에 대하여 각 루프 축이 공통 축에 실질적으로 직교하도록 배열된다. 상기 적어도 하나의 고주파 전원은 복수의 루프를 직교위상(quadrature)으로 구동하기 위한 것으로서, 원편광 모드, 바람직하게는 헬리콘 모드로 구동되는 플라즈마 부하에 상기 안테나를 통해 커플링된다. 상기 정자기장은 상기 공통 축을 따라 형성되며, 상기 리액티브 네트워크는 절환 증폭기를 안테나 루프에 커플링한다.An exemplary plasma generation system includes at least one plasma source, at least one high frequency power source, a static magnetic field, and a reactive network. The at least one plasma source has an antenna comprising a plurality of loops, each loop having a loop axis, and the plurality of loops are arranged such that each loop axis is substantially orthogonal to the common axis with respect to the common axis. The at least one high frequency power source is for driving a plurality of loops in quadrature and is coupled via the antenna to a plasma load driven in a circular polarization mode, preferably in a helicon mode. The static magnetic field is formed along the common axis, and the reactive network couples a switching amplifier to the antenna loop.
고주파 전원은 실질적으로 클래스(Class) A 증폭기, 실질적으로 클래스 AB 증폭기, 실질적으로 클래스 B 증폭기, 실질적으로 클래스 C 증폭기, 실질적으로 클래스 D 증폭기, 실질적으로 클래스 E 증폭기, 및 실질적으로 클래스 F 증폭기로 이루어지는 군중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 실시예에서, 이들은 변압기의 1차측에 연결되어 구동 임피던스를 낮은 값으로 저감시킨다. 좀더 바람직하게는 상기 고주파 전원은 상대적으로 낮은 출력 임피던스를 가지는 푸시-풀(push-pull) 형태의 클래스 D 증폭기를 포함한다.The high frequency power supply consists essentially of a Class A amplifier, substantially a Class AB amplifier, substantially a Class B amplifier, substantially a Class C amplifier, substantially a Class D amplifier, substantially a Class E amplifier, and substantially a Class F amplifier It is preferable to include at least one crowd. In an embodiment, they are connected to the primary side of the transformer to reduce the drive impedance to low values. More preferably, the high frequency power supply includes a push-pull type D amplifier having a relatively low output impedance.
바람직하게, 고주파 전원은 낮은 출력 임피던스를 보인다. 종종 이 낮은 출력 임피던스는 표준 임피던스인 50 오옴보다도 상당히 적다. 이 출력 임피던스는 바람직하게, 약 0.5 오옴 미만, 약 2 오옴 미만, 약 3 오옴 미만, 약 5 오옴 미만, 약 8 오옴 미만, 약 10 오옴 미만, 및 약 20 오옴 미만으로 이루어지는 집합중에서 선택된 범위 안에 있다. 이 출력 임피던스는 5 오옴 미만인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2 오옴이며, 가장 바람직하게는 1 오옴 미만이다. 바람직한 실시예에서, 출력 임피던스는 약 12 오옴이다. 구동기를 안테나의 전류 띠(current strap)에 연결하기 위해 개시된 회로와 함께 이러한 낮은 임피던스 구동기의 사용은, 매칭 박스의 필요를 배제시키고, 따라서 회로의 복잡도를 저감시키며 플라즈마 처리 시스템의 실패와 높은 비용을 초래하는 원인을 제거한다.Preferably, the high frequency power source exhibits a low output impedance. Often this low output impedance is significantly less than the standard 50 ohms. This output impedance is preferably within a range selected from the set consisting of less than about 0.5 Ohms, less than about 2 Ohms, less than about 3 Ohms, less than about 5 Ohms, less than about 8 Ohms, less than about 10 Ohms, and less than about 20 Ohms. . This output impedance is preferably less than 5 ohms, more preferably 0.5 to 2 ohms, and most preferably less than 1 ohm. In a preferred embodiment, the output impedance is about 12 ohms. The use of such a low impedance driver in conjunction with the disclosed circuitry to connect the driver to the current strap of the antenna eliminates the need for a matching box, thus reducing the complexity of the circuit and reducing the failure and high cost of the plasma processing system. Eliminate the cause.
개시된 시스템의 다른 장점은 안테나에 인가된 전압을 플라즈마 형성 전에 상당히 크게 할 수 있어 다양한 동작 조건에서 플라즈마를 일으킬 수 있는 능력을 증진시킬 수 있다는 점이다. 일단 플라즈마가 형성되면, 전압은 플라즈마를 지속하는 더 낮은 레벨로 감소된다.Another advantage of the disclosed system is that the voltage applied to the antenna can be significantly greater prior to plasma formation, thereby enhancing the ability to generate plasma at various operating conditions. Once the plasma is formed, the voltage is reduced to a lower level that sustains the plasma.
안테나 소자와 Bo 값 사이의 위상에 따라서, 시스템은 헬리콘 소스로 동작하거나, 자기 유도 결합 플라즈마(magnetized inductively coupled plasma; MICP)로 동작하거나, 또는 Bo = 0에서 ICP로 동작할 수 있다. 나아가, 종래의 플라즈마 소스를 사용하는 경우에는 접근하기가 매우 어렵거나 적절히 사용될 수 없었던 압력 상황(예컨대, Po가 약 100 mTorr)에서 효율적이고 탄탄하게 동작한다는 것이 관찰되었다. 안테나 소자 내의 전류는 중압(neutral pressure) P0, 입력 전력 PRF, 및 외부에서 인가된 축 자기장 Bo에 대한 조건이 올바르게 되었을 때, 직교위상 여기 모드로 급격하게 "고정(lock)"되는 것으로 나타난다. 이렇게 되면 유리하게도 플라즈마는 챔버를 대략 균일하게 채우고, 따라서 균일한 공정 조건을 만드는 능력을 제공한다.Antenna according to the phase between the element and the Bo value, the system operation, or the magnetic induction coupling plasma as helicon source; may operate in (magnetized inductively coupled plasma MICP), or B o = operating at 0 to ICP. Furthermore, it has been observed that when using a conventional plasma source, it works efficiently and robustly in pressure situations that are very difficult to access or could not be used properly (eg, Po is about 100 mTorr). The current in the antenna element is rapidly "locked" in quadrature excitation mode when the conditions for neutral pressure P 0 , input power P RF , and externally applied axial magnetic field B o are correct. appear. This advantageously allows the plasma to fill the chamber approximately uniformly, thus providing the ability to create uniform process conditions.
부가적으로, 안테나 시스템과 RF 생성기의 이 결합은, 어떤 동적 매칭 네트워크의 요소 없이도 플라즈마 파라미터들이 다른 소스들에서 보고된 것보다 훨씬 큰 범위에 걸쳐 변화하는 상태(예컨대, 대략 1분의 싸이클 동안 중압 Po가 100 mTorr에서 5 mTorr로 낮아지고, 다시 100+ mTorr로 회복하는)에서 플라즈마를 생성하고 유지할 수 있다.In addition, this combination of the antenna system and the RF generator provides a state in which plasma parameters change over a much larger range than reported from other sources without any element of a dynamic matching network (eg, medium voltage for approximately one minute of cycles). Po can be lowered from 100 mTorr to 5 mTorr and back to 100+ mTorr), creating and maintaining a plasma.
개시된 이 시스템의 또 다른 장점은 매칭 네트워크 없이도 플라즈마 소스로서 "즉시(instant-on)" 사용할 수 있게 한다는 점이다. 이 특징은 사용되는 공정을 위해 추가적인 제어를 제공하는 데에 이용될 수 있다. 특히, 플라즈마를 생성하는 RF 전력의 진폭을, 30%와 100% 또는 완전 온-오프 방식(0%에서 100%)과 같은 2 (또는 그 이상의) 레벨 사이에서 변조할 수 있다. 이 변조는 빠르게, 예컨대 수킬로헤르츠의 주파수로 일어날 수 있고, 여러 목적들을 달성할 수 있다. 예를 들면, 평균 RF 전력은 결과적으로 평균 플라즈마 밀도의 감소와 함께 감소될 수 있다. "즉시" 동작은 5W의 평균 RF 입력 전력으로 50 리터 체적의 플라즈마를 생성시킬 수 있다.Another advantage of this disclosed system is that it can be used "instant-on" as a plasma source without a matching network. This feature can be used to provide additional control for the process used. In particular, the amplitude of the RF power generating the plasma can be modulated between two (or more) levels, such as 30% and 100% or a full on-off scheme (0% to 100%). This modulation can happen quickly, for example at frequencies of several kilohertz, and can achieve several purposes. For example, the average RF power can be reduced as a result of the decrease in the average plasma density. "Immediate" operation can produce 50 liters of volume plasma with an average RF input power of 5W.
게다가, 변조는 반응챔버 내의 동작 가스의 공간 분포를 제어하는 데 사용될 수 있다. 플라즈마는 동작 가스의 분포를 변경하고, 따라서 활성 케미컬이나 라디칼의 흐름의 비균일성에 기여한다. 플라즈마 생성의 듀티 싸이클(duty cycle)을 변조함으로써, 플라즈마 오프시(또는 전력 레벨이 감소되었을 때)의 중성 가스 흐름의 특성은 조정될 수 있고 공정의 균일성을 제어할 수 있다. 플라즈마 시동 시간은 통상 10-20 마이크로초 이내의 RF 인가로 되기 때문에, 듀티 싸이클은 수십 또는 수백 kHz 만큼 높은 주파수에서 제어될 수 있다.In addition, modulation can be used to control the spatial distribution of the working gas in the reaction chamber. The plasma alters the distribution of the working gas and thus contributes to the nonuniformity of the flow of active chemicals or radicals. By modulating the duty cycle of plasma generation, the characteristics of the neutral gas flow at plasma off (or when the power level is reduced) can be adjusted and control the uniformity of the process. Since the plasma startup time is typically RF application within 10-20 microseconds, the duty cycle can be controlled at frequencies as high as tens or hundreds of kHz.
본 발명의 이러한 그리고 다른 특징들은 다음의 설명적인 도면들과 함께 후술된다.These and other features of the invention are described below in conjunction with the following illustrative figures.
다음의 예시적인 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들을 더욱 잘 설명하기 위해 제공되는 것으로 특허청구범위를 한정하기 위한 도면들이 아니다.The following illustrative drawings are provided to better illustrate various embodiments of the invention and are not intended to limit the scope of the claims.
도 1은 두 세트의 안테나 소자를 가진 플라즈마 소스 챔버를 도시한 도면이다.1 shows a plasma source chamber having two sets of antenna elements.
도 2는 RF 전원이 안테나에 커플링된 조정가능한 회로를 도시한 도면이다.2 illustrates an adjustable circuit with an RF power source coupled to the antenna.
도 3은 RF 전원이 안테나에 커플링된 제2의 조정가능한 회로를 도시한 도면이다.3 shows a second adjustable circuit in which an RF power source is coupled to the antenna.
도 4는 RF 전원이 안테나에 커플링된 제3의 조정가능한 회로를 도시한 도면이다.4 shows a third adjustable circuit in which an RF power source is coupled to the antenna.
도 5는 RF 전력 증폭기가 안테나 전류 띠(current strap)에 커플링된 회로를 도시한 도면이다.FIG. 5 shows a circuit in which an RF power amplifier is coupled to an antenna current strap.
도 6은 RF 전력 증폭기가 안테나 전류 띠에 커플링된 제2의 회로를 도시한 도면이다.6 shows a second circuit in which an RF power amplifier is coupled to an antenna current band.
도 7은 RF 전력 증폭기가 안테나 전류 띠에 커플링된 제3의 회로를 도시한 도면이다.7 shows a third circuit in which an RF power amplifier is coupled to an antenna current band.
도 8은 RF 전력 증폭기, 안테나 전류 띠, 및 플라즈마의 단순화된 모델을 도시한 도면이다.8 illustrates a simplified model of an RF power amplifier, antenna current band, and plasma.
도 9는 도 8에 도시된 모델의 전체 등가회로도이다.9 is an overall equivalent circuit diagram of the model shown in FIG. 8.
도 10은 플라즈마가 없는 상태의 플라즈마 소스의 주파수 응답을 도시한 도면이다.10 is a diagram illustrating the frequency response of a plasma source in the absence of plasma.
도 11은 플라즈마가 존재하는 상태의 플라즈마 소스의 주파수 응답을 도시한 도면이다.11 is a diagram illustrating a frequency response of a plasma source in a state where plasma is present.
도 12는 플라즈마 소스를 제어하기 위한 피드백 구성을 도시한 도면이다.12 is a diagram illustrating a feedback configuration for controlling a plasma source.
도 13은 RF 전원을 플라즈마에 커플링하기 위한 리액티브 네트워크를 도시한 도면이다.13 illustrates a reactive network for coupling an RF power source to a plasma.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 동적 매칭 네트워크의 필요를 배제하는 리액티브 네트워크로 선택된 소자들의 도면이다.14 is a diagram of devices selected as a reactive network that eliminates the need for a dynamic matching network in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도면을 참조하면, 도 1은 두 세트의 안테나 소자를 가진 플라즈마 소스 챔버를 도시한 도면이다. 이 안테나 디자인은 공통 축에 대하여 배열된 두 직교하는 1회 또는 다수회 감은 루프 소자(105, 110, 115, 및 120)를 포함한다. 안테나 소자(105, 110, 115, 및 120)는 도시된 바와 같이 각각 RF 전원 A(125) 또는 B(130)에 의해 구동된다. 각 안테나 루프는 직교위상으로 안테나 소자들을 구동하기 위한 서로 다른 RF 전원들에 또는 동일한 RF 전원에 위상 스플리터를 개재하여 결합될 수도 있다. 바람직하게는 안테나에서 루프들은 8 게이지 테프론 코팅된 와 이어로 구성되나, 코팅되지 않은 구리 와이어 또는 다른 도전체가 사용될 수도 있다.First, referring to the drawings, FIG. 1 shows a plasma source chamber having two sets of antenna elements. This antenna design includes two orthogonal one or multiple winding
도 1은 직교하는 두 세트의 2-소자 헬름홀츠 코일 유사 루프 안테나(2-element Helmholtz-coil-like loop antenna)를 도시한 것으로, 루프 소자(105 및 115)가 한 세트에 해당하고 루프 소자(110 및 120)가 두 번째 세트에 해당한다. 루프 소자들은 절연 실린더(135) 주위를 등각으로 감싸고 있어, 이들에 전류가 흘렀을 때 만들어지는 자기장이 대략 실린더의 축을 횡단하게 된다. 각 세트의 대향하는 소자들은 헬름홀츠 방식에 따라 직렬로 연결된다. 대향하는 루프 소자들을 상호 연결하는 와이어는, 이들에 연관된 표유 필드의 소거를 증진하기 위하여 인접하는 세그먼트가 반대방향으로 전류를 흐르게 하도록 배열되는 것이 바람직하나, 이것이 본 장치의 동작에 필수적인 것은 아니다. 안테나들에는 직교하는 양 가지 내의 전류가 거의 동일하고 90도의 위상차가 있어 회전하는 횡단 자기장에 가까운 자기장을 생성하도록 에너지가 인가된다.1 shows two sets of orthogonal two-element Helmholtz-coil-like loop antennas, where
헬리콘 모드 플라즈마의 예에서, 정적(static) 축 Bo-필드는 예컨대 간단한 전자석에 의해 만들어진다. 이 필드는 실린더의 축을 따라 흐른다. 이 정적 필드의 방향은 회전하는 횡단 필드가 m = +1 헬리콘파의 그것과 흡사하게 한다. 실제로, 외부 필드를 만드는 전류의 진폭과 방향은 플라즈마 생성기의 성능을 바꾸도록 조절될 수 있다. 필요한 필드의 전체 진폭은 여기서 논의되는 파라미터들의 경우 전형적으로 10-100 가우스의 범위 안에 있으나, 다른 크기의 소스에는 다른 범위가 채용될 수도 있다. 일단 정적 필드의 최적 진폭과 방향이 선택되면 이들은 보통 더 이상의 조절을 필요로 하지 않는다.In the example of helicon mode plasma, the static axis B o -field is made, for example, by a simple electromagnet. This field flows along the axis of the cylinder. The direction of this static field causes the rotating transverse field to resemble that of the m = +1 helicon wave. In practice, the amplitude and direction of the currents that make up the external field can be adjusted to alter the performance of the plasma generator. The overall amplitude of the required field is typically in the range of 10-100 gauss for the parameters discussed herein, although other ranges may be employed for other size sources. Once the optimal amplitude and direction of the static field is selected, they usually do not require further adjustment.
이와 결합하여, 정적 필드와 안테나 소자들의 RF 필드는 절연 실린더 내부에 m = +1 헬리콘 모드를 만들고, 이 플라즈마 방전을 지속시킨다. 또한 이 정자기장을 어긋나도록 조정하거나, 전혀 필드를 인가하지 않도록 하여 헬리콘 모드가 직접적으로 여기되지 않도록 할 수도 있음은 물론이다. 이러한 작동은 물론 플라즈마를 만들지만 보통 헬리콘 모드 만큼 효율적이지는 않다. 물론, 플라즈마 소스/생성기의 작동을 개선하도록 정적 필드를 나중에 인가할 수도 있다.In combination with this, the static field and the RF field of the antenna elements create an m = +1 helicon mode inside the isolation cylinder and sustain this plasma discharge. In addition, the helicon mode may not be directly excited by adjusting to shift the static magnetic field or by not applying a field at all. This operation, of course, creates a plasma but is not as efficient as normal helicon mode. Of course, a static field may be applied later to improve the operation of the plasma source / generator.
또한, 예컨대 단일 루프 대신에 다수회 감은 루프 안테나 및/또는 스쿼트 벨 쟈(squat bell jar)를 사용하여 도 1과 전체로서 동일한 상태를 달성할 수도 있다. 반드시 요구되는 것은 아니지만, 벨 쟈는 안테나 프레임과 1/2 인치 이하의 갭을 가지도록 조절되는 것이 바람직하다.It is also possible, for example, to achieve the same state as in Figure 1 as a whole using loop antennas and / or squat bell jars wound multiple times instead of a single loop. Although not necessarily required, the bell jar is preferably adjusted to have a gap of 1/2 inch or less with the antenna frame.
플라즈마 소스 셋업의 일례는 다음과 같다. 즉, 석영 벨 쟈는 대략 12 인치 내경을 가지고(표준 K.J. Lesker 12 x 12와 같이), 6 인치 반경의 반구형 상부를 가지는 15 cm 높이의 곧은 원통형 단면으로 이루어진다. 이 쟈는 대략 12 인치 내경과 8 인치 높이(플라즈마 소스 부분 제외)의 진공 챔버 위에 놓여진다. 안테나는 두 세트의 대향하는, 꽉찬, 대략 직사각형의 2회 감긴 연속 루프 안테나 소자로 이루어지는데, 안테나는 벨 쟈를 모든 지점에서 대략 1/8 인치에서 1/2 인치의 간격을 두고 감싼다. 각 소자 내에서 권선(turn)들은 직렬로 연결되고, 두 소자들은 각 세트 내에서 또한 직렬로 연결되어, 그 필드들은 더해지게 된다. 이 예에서 각 세 트의 자기 인덕턴스(self-inductance)는 대략 10 마이크로 헨리이고, 두 세트 간의 상호 인덕턴스는 1 마이크로 헨리 미만이다. 안테나 루프의 수직 및 수평 단면은 각각 대략 25 cm 및 20 cm 길이이고, 8-게이지 테프론 코팅된 와이어로 이루어진다. 선택적인 실시예에서는 1회 감긴 구리 도전체가 1회 또는 2회 감긴 테프론 코팅 와이어 대신에 채용될 수 있다. 횡단 회전 필드를 만들기 위해 여기에 기술되는 특정 실시예는 명시적인 표현이 없는 한 특허청구된 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.An example of a plasma source setup is as follows. That is, the quartz bell jar has a straight cylindrical cross section of 15 cm height with an approximately 12 inch inner diameter (as standard K.J. Lesker 12 x 12) and a hemispherical top of 6 inches radius. The jaws are placed on a vacuum chamber approximately 12 inches inside and 8 inches high (excluding the plasma source portion). The antenna consists of two sets of opposing, full, approximately rectangular, two-time continuous loop antenna elements, which wrap the bell jar at intervals of approximately 1/8 inch to 1/2 inch at all points. In each element the turns are connected in series, and the two elements are also connected in series in each set so that the fields are added. In this example, each set has a self-inductance of approximately 10 micro henrys, and the mutual inductance between the two sets is less than 1 micro henry. The vertical and horizontal cross sections of the antenna loop are approximately 25 cm and 20 cm long, respectively, and consist of 8-gauge Teflon coated wire. In alternative embodiments, a single wound copper conductor may be employed in place of a one or two wound teflon coated wire. The specific embodiments described herein for creating a transverse rotation field are not intended to limit the scope of the claimed invention unless expressly stated.
통상의 RF 전원과 동적 매칭 구조(도 2 내지 도 4 참조)가 전술한 안테나 내에 안테나 전류를 일으키기 위해 사용될 수 있다. 나아가, 도 2 내지 도 4의 회로들은 개시된 많은 방법들과 양립할 수 있다. 이 방법들의 일부는, RF 전원에 낮은 출력 임피던스를 제공하는 단계; 및 플라즈마가 없는 상태에서의 공진 주파수가 원하는 RF 주파수가 되도록 RF 전원을 안테나에 커플링하는 리액턴스를 조정하는 단계를 포함한다. 낮은 출력 임피던스는 플라즈마가 있는 상태와 없는 상태에서 회로의 큐 값("Q")를 참조함으로써 이해할 수 있다. 플라즈마가 없는 상태의 "Q" 값은 플라즈마가 존재할 때보다 다섯 배에서 열 배 또는 그 이상이 될 것이다. 주목할 점은, 알려진 회로들과는 달리, RF 전원과 안테나의 결합은 플라즈마가 존재하는 상태에서 플라즈마의 임피던스 변화에 응하여 리액턴스를 변화시킴으로써 재조절될 필요가 없다는 점이다.Conventional RF power supplies and dynamic matching structures (see FIGS. 2-4) can be used to generate antenna current in the antenna described above. Furthermore, the circuits of FIGS. 2-4 are compatible with many of the disclosed methods. Some of these methods include providing a low output impedance to the RF power supply; And adjusting the reactance coupling the RF power source to the antenna such that the resonant frequency in the absence of plasma is a desired RF frequency. Low output impedance can be understood by referring to the circuit's cue value ("Q") with and without plasma. The "Q" value in the absence of a plasma will be five to ten times or more than when a plasma is present. Note that, unlike known circuits, the combination of the RF power source and the antenna does not have to be readjusted by changing the reactance in response to the plasma's impedance change in the presence of the plasma.
도 2에서 RF 전원(200)은 상용 2 MHz, 0-1 kW 생성기일 수 있고, 도 1에 도시된 포트 "A"(125)에서 50 오옴 동축케이블을 통해 직교위상/하이브리드 회로와 연결된다. 직교위상/하이브리드 회로의 "+45 도" 및 "-45 도" 단은 조절가능한 커패시터(205, 210, 215, 및 220)로 이루어진 각각의 L-형 용량성 매칭 네트워크와 연결된다. 각 동작 주파수에서 커패시터(225)의 리액턴스는 약 100 오옴이고, 변압기(230)의 어느 한 측의 리액턴스는 다른 측이 개방되었을 때 약 100 오옴이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 단일 RF 전원(200)은, 두 개의 분리된 안테나 인덕턴스(235 및 240)와 매칭하기 위하여, 수동(passive) 전력 스플리터(직교위상/하이브리드 회로) 및 네 개의 조절가능한 조정 소자(205, 210, 215, 및 220)와 함께 사용될 수 있다.The
도 3에 도시된 다른 실시예는 두 개의 분리된 RF 전원(305 및 310)을 채용하고, 따라서 각각 조정가능한 커패시터(315, 320, 325, 및 330)를 개재하여 인덕턴스(335 및 340)에 연결된 두 개의 안테나 전력 회로로 완전히 분리시키고 있다. 이러한 구성은 각 RF 전원이 최고 전력으로 작동될 수 있고, 따라서 단일 RF 전원의 경우에 비해 입력 전력의 양을 두 배로 할 수 있으며, 안테나들 간에 위상과 진폭비가 조절될 수 있다는 점에서 유리하다. 전원(305 및 310)은 전형적으로 대략 동일한 진폭과 90 도의 위상차를 가지고 작동되지만, 진폭 및/또는 위상차는 여기 모드의 성질을 변화시키기 위해 변화될 수도 있다. 예컨대, 이들을 다른 진폭으로 작동시킴으로써 완전 원편광 모드가 아닌 타원 편광 플라즈마 헬리콘 모드가 유지될 수 있다.Another embodiment shown in FIG. 3 employs two separate
도 4에 도시된 세 번째 실시예는 인덕터/안테나 인덕턴스(405) 및 일단의 조절가능한 커패시터(410)를 포함하는 수동 공진 회로를 두고, 안테나 인덕턴스(425) 에 연결된 조정가능한 커패시터(415 및 420)를 가지는 동적 매칭 회로와 함께 RF 전원(400)으로 타단을 구동한다. 이 구성은 플라즈마 안에서 수동측이 구동측과 대략 90 도의 위상차를 가지는 동일한 성질의 타원 헬리콘 모드를 여기하는데 도움이 되고, 따라서 오직 하나의 RF 전원과 동적 매칭 네트워크 만의 구성에도 많은 이점을 제공한다.The third embodiment shown in FIG. 4 has a passive resonant circuit comprising an inductor /
제시된 이 예에서 동작 가스는 10 mTorr에서 100 mTorr에 걸치는 압력의 아르곤이다. 정적 축 필드는 0-150 G에서 수동으로 설정가능하고 벨 쟈/안테나 조립체 외부에 위치한 코일에 의해 대략 9 인치의 반경으로 형성된다.In this example shown, the working gas is argon at a pressure ranging from 10 mTorr to 100 mTorr. The static axis field is manually set at 0-150 G and is formed with a radius of approximately 9 inches by a coil located outside the bell jar / antenna assembly.
대략 75 mTorr에서의 플라즈마 동작은 적어도 세 가지 다른 모드를 보인다. 첫째, PRF가 대략 200 W보다 작거나 그 근방일 때 Bo < Bcritical인 경우에, 플라즈마가 벨 쟈의 주변부 근방에 집중되는 선명한 모드(bright mode)가 관찰된다. 여기서, Bo는 축 자기장이고, Bcritical은 헬리콘 모드를 사용하는 플라즈마를 여기시키기 위한 축 필드의 임계치이다. 유사하게, PEF와 Pthreshold는 안테나에 공급된 RF 전력과 후술하는 문턱 전력을 지칭한다. 이 모드에서 RF 안테나 전류는 직교위상에 있지 않고 오히려 180 도 만큼의 큰 위상차를 보이는 경향이 있다. 둘째, 더 높은 전력에서는 균일한 밀도/글로우를 보이나 더 낮은 전력에서는 벨 쟈의 벽을 따라서 대략 1-2 cm 두께의 어두운 공간이 있는 탁한 글로우 방전 유사 모드(dull-glow-discharge-like mode)가 관찰되는데, 이는 Bo > Bcritical이지만 PEF < Pthreshold인 경우이다. 이 경우에 RF 전류는 탄탄한 직교위상을 보이고, 플라즈마가 형성된 후 곧바 로 대략 90 도 위상 쉬프트로 고정되는 것으로 나타난다. 셋째, PEF > Pthreshold이고 Bo > Bcritical에서 선명한 플라즈마가 형성되어 모드 (1)보다 더 고른 방사상 분포를 보이고, 안테나 전류는 다시 직교위상으로 고정되는 경향을 보인다. 세 번째 유형은 효율적인 동작모드를 나타내는데, 이는 중압에서는 알려진 플라즈마 소스로는 접근하기 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 그러나, 이 유형들의 각각은 플라즈마 공정에 적용될 수 있다.Plasma operation at approximately 75 mTorr exhibits at least three different modes. First, when Bo <B critical when P RF is less than or near 200 W, a bright mode in which the plasma is concentrated near the periphery of the bell jar is observed. Where B o is the axial magnetic field and B critical is the threshold of the axial field to excite the plasma using the helicon mode. Similarly, P EF and P threshold refer to the RF power supplied to the antenna and the threshold power described below. In this mode, the RF antenna current is not in quadrature but rather tends to be as large as 180 degrees out of phase. Second, a dull-glow-discharge-like mode with uniform density / glow at higher powers and dark spaces approximately 1-2 cm thick along the walls of the bell jar there is seen, which is when the B o> B critical but P EF <P threshold. In this case, the RF current shows a solid quadrature, and appears to be fixed at approximately 90 degree phase shift immediately after the plasma is formed. Third, a clear plasma is formed at P EF > P threshold and B o > B critical , resulting in a more even radial distribution than mode (1), and the antenna current tends to be fixed in quadrature again. The third type represents an efficient mode of operation, which is known to be very difficult to access with known plasma sources at medium pressure. However, each of these types can be applied to a plasma process.
한편으로, 간소화된 전력 회로에 유리하게, 도 2 내지 도 4에 도시된 통상의 RF 전원과 조정가능한 매칭 네트워크는 배제될 수 있다.On the other hand, in the interest of a simplified power circuit, the conventional RF power supply and the matching network shown in FIGS. 2-4 can be excluded.
바람직한 실시예에서 RF 전력 회로는 도 5에 도시된 바와 같은 구성을 이용하여 안테나 전류 띠를 직접 구동한다. 도 5에 도시된 RF 증폭기는 이 분야에서 알려진 낮은 출력 임피던스(즉, 푸시-풀 출력단)를 가지는 많은 유형의 RF 증폭기들 중의 하나인 것이 바람직하다. 트랜지스터(505 및 510)는 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 바와 같이, 적절한 회로(500)에 의해 푸시-풀 방식으로 구동된다. 이러한 구성에서는 임의의 시각에서 오직 일방 또는 타방 트랜지스터만이 전형적으로 50% 이하의 듀티 싸이클을 가지고 통전상태에 있다. 트랜지스터의 출력은 결합되어 완전한 신호를 생성한다.In a preferred embodiment, the RF power circuit directly drives the antenna current strip using the configuration as shown in FIG. The RF amplifier shown in FIG. 5 is preferably one of many types of RF amplifiers having a low output impedance (ie, push-pull output stage) known in the art.
바람직하게, 전력 반도체 예컨대, 트랜지스터(505 및 510)는 출력 단에서 절환 모드로 작동된다. 도 5 내지 도 7에서 이들은 FET로 표현되나, 예컨대 바이폴라 트랜지스터, IGBT, 진공관, 또는 다른 적당한 증폭소자가 될 수도 있다. 절환 모드 의 예는 클래스 D 작동에 의해 제공된다. 이 모드에서 교번하는 출력 소자는 RF 파형의 반대되는 반 주기로 빠르게 온과 오프가 절환된다. 이상적으로, 출력 소자들은 전압강하가 없는 완전한 온 상태이거나 전류 흐름이 없는 완전한 오프 상태에 있으므로 전력 소실이 없게 된다. 따라서 클래스 D 작동은 이상적으로 100%의 효율을 가진다. 그러나, 이러한 계산은 무한히 빠른 절환 시간을 가진 영의 온-임피던스 절환을 가정한 것이다. 실제 구현은 전형적으로 90%에 가까운 효율을 보인다.Preferably, power semiconductors such as
이어서 RF 구동기는 고정 또는 가변 리액턴스(515), 바람직하게는 커패시터를 개재하여 안테나 전류 띠(520)에 직접 커플링된다. 이 커플링 리액턴스 값은 플라즈마가 존재하지 않는 상태에서 이 커플링 리액턴스 및 안테나의 회로의 공진 주파수가 대략 RF 동작 주파수와 동일하도록 하는 것이 바람직하다.The RF driver is then coupled directly to the antenna
이 회로의 출력단의 다른 구성은 도 6의 (A)에 도시되어 있는데, 구동기(600) 및 트랜지스터(605 및 610)를 가지고, 푸시-풀 단에 뒤따르거나 통합된 변압기(620)를 포함하여 전기적 격리 상태를 제공한다. 변압기(620)는 푸시-풀 단의 출력 임피던스가 너무 높으면 이를 낮은 임피던스로 변환하도록 선택적으로 배열될 수 있다. 커패시터(615)는 변압기(620) 및 안테나 전류 띠(625)로 형성된 유도 회로와 원하는 구동 주파수에서 공진하도록 구성된다. 유사한 실시예가 도 6의 (B)에 도시되어 있는데, 여기서 커패시터(615)는 직류 제거를 위해 사용되고, 커패시터(630)는 변압기의 누설 인덕턴스 및 전류 띠(625)의 인덕턴스의 직렬회로와 공진한다.Another configuration of the output stage of this circuit is shown in FIG. 6A, which includes a
도 7은 또 다른 RF 전력과 안테나 전류 띠 구성을 도시한다. 직류 전력 입력 에 결합된 중앙에 탭을 구비한 인덕터(725)는 푸시-풀 구동기(700) 및 트랜지스터(705 및 710)를 가지는 출력단에 연결된다. 변압기(720)에 의해 격리된다. 다시, 임의의 시각에서 오직 일방 또는 타방 트랜지스터만이, 전형적으로 50%의 듀티 싸이클을 가지고 통전된다. 도 5 내지 도 7의 회로들은 오직 예시적인 예로서 제공된다. 낮은 출력 임피던스를 제공하는 잘 알려진 임의의 푸시-풀 단 또는 다른 구성들이 대체되어 사용될 수 있다.7 shows another RF power and antenna current band configuration. An
RF 전원은 또한 대칭 안테나(나고야 타입(Nagoya Type) Ⅲ 또는 그 변형, 예컨대 보스웰 타입 주걱모양 안테나(Boswell-type paddle-shaped antenna)) 또는 비대칭 안테나(예컨대, 우선 헬리컬(right-hand helical), 트위스트 나고야 Ⅲ(twisted-Nagoya-Ⅲ) 안테나) 사양과 같은 임의의 헬리콘 안테나, 또는 다른 임의의 비헬리콘 유도 결합 사양과 함께 사용될 수 있다.The RF power supply may also be a symmetric antenna (Nagoya Type III or a variant thereof, such as a Boswell-type paddle-shaped antenna) or an asymmetric antenna (e.g. right-hand helical, It can be used with any helicon antenna, such as the twisted-Nagoya-III antenna specification, or any other non-helicon inductive coupling specification.
RF 전원은 다양한 듀티 싸이클을 가지고 진폭 변조되어 더 높은 플라즈마 밀도의 시간들 사이에 산재된 줄어든 또는 제로 플라즈마 밀도의 시간들을 제공할 수 있다. 이러한 플라즈마 밀도의 변조는 동작 가스의 균일도와 결과적으로 공정의 균일도 및 유체역학에 영향을 미치는 데 사용될 수 있다. 따라서, 좀 더 공간적으로 균일한 분포를 가지는 플라즈마는 플라즈마 생성 시스템에 적절한 변조 스킴을 선택함으로써 생성될 수 있다.The RF power source may be amplitude modulated with various duty cycles to provide reduced or zero plasma density times interspersed between times of higher plasma density. This modulation of plasma density can be used to affect the uniformity of the working gas and consequently the uniformity and hydrodynamics of the process. Thus, a plasma having a more spatially uniform distribution can be generated by selecting an appropriate modulation scheme for the plasma generation system.
일반적으로, 플라즈마 생성 시스템은, 실질적으로 클래스(Class) A 증폭기, 실질적으로 클래스 AB 증폭기, 실질적으로 클래스 B 증폭기, 실질적으로 클래스 C 증폭기, 실질적으로 클래스 D 증폭기, 실질적으로 클래스 E 증폭기, 또는 실질적으 로 클래스 F 증폭기, 또는 이들의 임의의 서브 조합으로서의 동작에 기초한 고주파 전원을 사용할 수 있다. 헬리콘 모드의 여기를 위해 안테나와 결합된 이러한 전원은 고밀도 플라즈마의 생성에 적합하다. 나아가, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같은 비절환 증폭기를 위해서는, 여기에 기재된 실시예에 기초한 절환 증폭기의 효율적인 동작에 근접시키기 위하여 RF 전원 임피던스를 낮은 출력 임피던스로 변환하는 중간 단이 채용될 수 있다.In general, a plasma generation system may include a substantially Class A amplifier, substantially Class AB amplifier, substantially Class B amplifier, substantially Class C amplifier, substantially Class D amplifier, substantially Class E amplifier, or substantially A high frequency power supply based on operation as a low class F amplifier or any subcombination thereof can be used. This power source coupled with the antenna for excitation in helicon mode is suitable for the generation of high density plasma. Further, for the non-switching amplifier as shown in Figs. 2 to 4, an intermediate stage for converting the RF power impedance into a low output impedance may be employed to approximate the efficient operation of the switching amplifier based on the embodiments described herein. have.
유도 결합 플라즈마 소스에서는, 안테나 전류 띠가 보통 절연 용기의 외부인 플라즈마가 형성되는 영역 근방에 위치한다. 회로의 관점에서 안테나 소자는 비이상적인 변압기의 1차측을 형성하고, 플라즈마는 2차측이다. 도 8에 도시된 등가회로에서, 인덕터(810)는 예컨대 몇몇 실시예에 나타난 구동기의 출력 변압기를 포함하여, 전류 띠 및 배선의 모든 인덕턴스의 총합 소자 표현으로서 표현된다. 박스(P) 안의 요소는 플라즈마를 나타내고, 인덕터(820)는 플라즈마의 자기 인덕턴스를, 그리고 실효 저항으로 표현된 임피던스(815)는 플라즈마 소실을 나타낸다. M은 안테나와 플라즈마 간의 상호 인덕턴스를 나타낸다. 트랜지스터 구동기(800)는 구형파 전압원으로 표현된다. 커패시턴스(805)는 시스템이 설치될 때 회로의 공진 주파수가 원하는 동작 주파수와 대략적으로 매칭되도록 조절된다. 고정된 커패시터를 사용하는 다른 실시예에서는, 동일한 효과를 얻도록 RF 주파수가 조절될 수 있다.In an inductively coupled plasma source, the antenna current band is located near the area where the plasma is formed, which is usually outside of the insulated vessel. From the circuit's point of view, the antenna element forms the primary side of the non-ideal transformer, and the plasma is the secondary side. In the equivalent circuit shown in FIG. 8, the
이 시스템의 동작을 설명하자면 전체 시스템은 도 9에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다. 도 9에서 모든 인덕터는 인덕턴스(905)로, 모든 커패시터는 커패시턴스(910)로, 그리고 모든 소실 소자는 저항(915)으로 총합되어 나타내어지고, 증 폭기는 RF 전압원으로서 이상적으로(즉, 출력 임피던스가 0) 동작한다.To describe the operation of this system, the entire system can be represented as shown in FIG. In FIG. 9, all inductors are represented as
플라즈마가 없는 상태에서, 소실이 거의 없으므로 R은 작고, 도 9의 회로는 도 10에 도시된 바와 같이 주파수의 변화에 대해 좁은 공진 응답을 보인다. 이는 이 회로의 동작의 이점들 중의 하나를 제공한다. 즉 상대적으로 매우 적은 전력 입력으로 안테나에 높은 값의 전압을 걸 수 있고, 따라서 반응 챔버내 가스의 초기 절연파괴를 용이하게 할 수 있다. 일단 플라즈마가 형성되면 시스템 내의 감폭은 공진 피크를 상당히 넓히고, 도 11에 도시된 바와 같이, 전체 회로의 Q 값을 저감시킨다. 공진의 중심 주파수는 플라즈마 상태에 따라 쉬프트될 수 있지만, 이 쉬프트는 플라즈마 부하가 존재할 때의 공진 응답의 폭에 비해 무시할 수 있다. 따라서, 플라즈마 부하와 함께 동작시 회로는 상대적으로 운영 상태의 변화에 둔감하게 되고 재조정을 필요로 하지 않는다. 이는 도 11에 도시되어 있는데, 전체 시스템 공진은 그 주파수가 약간 쉬프트되었고 Q 값이 충분히 감소되었지만 시스템의 동작은 여전히 효율적이다. 회로의 Q 값의 감소와 더불어 플라즈마에 인가된 전압은 자기 조절되어 플라즈마 없는 경우에 대해 상당히 감소한다. 몇몇 실시예들에서, RF 구동의 동작 주파수를 플라즈마 없는 상태의 정확한 공진으로부터, 플라즈마가 형성되었을 때의 공진 주파수의 쉬프트에 따라 한 쪽 또는 다른 쪽으로 실제로 약간 어긋나게 조정하는 것이 다소 유리할 수 있다.In the absence of plasma, R is small since there is little loss, and the circuit of FIG. 9 shows a narrow resonance response to a change in frequency as shown in FIG. This provides one of the advantages of the operation of this circuit. That is, it is possible to apply a high voltage to the antenna with a relatively very small power input, thus facilitating the initial breakdown of the gas in the reaction chamber. Once the plasma is formed, the damping in the system considerably widens the resonance peak and reduces the Q value of the overall circuit, as shown in FIG. The center frequency of resonance can be shifted depending on the plasma state, but this shift can be negligible compared to the width of the resonance response when a plasma load is present. Thus, when operating with a plasma load, the circuit is relatively insensitive to changes in operating conditions and does not require readjustment. This is illustrated in Figure 11, where the overall system resonance is slightly shifted in frequency and the Q value is sufficiently reduced, but the operation of the system is still efficient. In addition to the reduction of the Q value of the circuit, the voltage applied to the plasma is self-regulated to significantly decrease for the absence of plasma. In some embodiments, it may be somewhat advantageous to adjust the operating frequency of the RF drive from the exact resonance in the absence of the plasma to actually slightly shift to one or the other depending on the shift in the resonance frequency when the plasma is formed.
플라즈마로의 전력 입력의 레벨은 RF 출력단에서의 직류 공급 레벨의 조절과 같은 다양한 기술에 의해 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 공급 전압은 감지된 플라즈마 부하의 변화에 반응하여 플라즈마 소스에 상대적으로 일정한 전력을 유지할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 직류 공급 조정기(1230)에 의한 조절을 위해 플라즈마 부하가 다음과 같은 방법으로 감지될 수 있다. 즉, 예컨대 전압 센서(1200)에 의해 직류 공급기(1215)로부터의 전압을 모니터링하고, 전류 센서(1205)에 의해 RF/플라즈마 시스템으로의 직류 전류를 모니터링 함으로써, 그리고 이들의 적(products)을 RF 증폭기(1220)로부터 플라즈마(1225)로의 순 전력을 계산하기 위해 이전에 측정된 모듈(1210) 내의 증폭기 효율의 근사치와 함께 이용함으로써, 플라즈마 부하가 감지될 수 있다. 이득 모듈(1235)을 위한 증폭기 효율은 예컨대 시스템의 다양한 지점에서의 열 부하를 모니터링 함으로써 서로 다른 출력 레벨에서 측정될 수 있고, 그리고 디지털로 저장되어 출력 레벨에 따른 효율의 변화가 계산될 수 있다. 대안으로서, RF 전압과 전류를 측정하고 이들의 동상적(in-phase product)을 평가하여 플라즈마 안에서 소실되는 실 전력을 계산할 수 있다.The level of power input into the plasma can be controlled by various techniques such as adjusting the level of direct current supply at the RF output stage. In one embodiment, the supply voltage may maintain a constant power relative to the plasma source in response to a change in the sensed plasma load. As shown in FIG. 12, the plasma load may be sensed in the following manner for adjustment by the
플라즈마의 감지는 또한, 전압 또는 전류의 변동을 통한 간접 감지 또는 직접 감지에 의한 공간 균일도의 감지로 연장될 수 있다. 이러한 변동에 따른 듀티 싸이클의 변경은 플라즈마의 공간 분포를 제어할 수 있다. 나아가, 듀티 싸이클의 변조는 플라즈마 생성의 효율성을 증진시키는 평균 입력 전력에 대한 제어를 가능하게 할 수 있다. 도 12의 피드백 구성은 또한 전술한 둘 또는 그 이상의 전력 레벨 사이에서 절환하는 것을 가능하게 한다.The sensing of the plasma can also be extended to the sensing of spatial uniformity by indirect or direct sensing through variations in voltage or current. The change in the duty cycle according to this variation can control the spatial distribution of the plasma. Furthermore, modulation of the duty cycle may enable control over average input power that enhances the efficiency of plasma generation. The feedback configuration of FIG. 12 also makes it possible to switch between the two or more power levels described above.
"낮은" 임피던스는, 여기서 사용되는 것처럼, 도 9에 도시된 직렬 공진 회로가, 플라즈마 없는 상태의 Q 값이 플라즈마가 있는 상태보다 다섯 배 내지 열 배 또는 그 이상으로 높은 Q 값을 갖는다는 것을 의미한다. 즉, 증폭기 출력 임피던스 가 충분히 작아 출력의 반 주기 동안 소실된 에너지가 리액턴스 요소에 저장된 그것보다 훨씬 적다. 이러한 조건은 수학적으로 Z_out << (L/C)1/2으로 나타낼 수 있는데, 여기서 L과 C는 도 9에 도시된 총합 값이다. 이 조건이 유지되면 RF 증폭기는 전압원으로서의 동작에 접근할 것이다."Low" impedance, as used herein, means that the series resonant circuit shown in FIG. 9 has a Q value that is five to ten times higher than the plasma-free state, with a Q value in the absence of plasma. do. That is, the amplifier output impedance is small enough that the energy lost during half of the output is much less than that stored in the reactance element. This condition can be mathematically represented as Z_out << (L / C) 1/2 , where L and C are the total values shown in FIG. 9. If this condition is maintained, the RF amplifier will approach its operation as a voltage source.
예를 들어 RF 전원의 낮은 임피던스를 위한 낮은 저항은 일반적으로 10 오옴보다 작은, 바람직하게는 6 오옴보다 작은, 더욱 바람직하게는 4 오옴보다 작은, 그리고 가장 바람직하게는 1 오옴보다 작은 저항을 지칭한다.For example, low resistance for the low impedance of an RF power supply generally refers to a resistance of less than 10 ohms, preferably less than 6 ohms, more preferably less than 4 ohms, and most preferably less than 1 ohm. .
그러나, 본 발명의 모든 실시예들이 RF 전원을 안테나/플라즈마에 커플링하는 리액티브 회로에서 소자들이 플라즈마가 없는 상태에서의 회로의 공진 주파수에 근거하여 선택될 것을 요구하지는 않는다. 플라즈마의 동적 임피던스에 효율적인 커플링이 가능하면서도 동적 매칭 회로가 필요 없는 리액티브 회로의 적절한 특정을 가능하게 하는 몇몇 다른 조건들이 있을 수 있다.However, not all embodiments of the present invention require that elements in a reactive circuit coupling an RF power source to an antenna / plasma be selected based on the resonant frequency of the circuit in the absence of plasma. There may be several other conditions that allow for an efficient coupling of the dynamic impedance of the plasma while also allowing proper specification of a reactive circuit that does not require a dynamic matching circuit.
가변 임피σ던스라고는 하지만, 플라즈마 리액턴스는 상한과 하한 사이에 제한이 예상되는 것으로 설명할 수 있다. 따라서, 높은 예상 플라즈마 리액턴스 성분과 낮은 예상 플라즈마 리액턴스가 특정될 수 있다. 예를 들어, 이러한 특정은 예상 평균값으로부터 1σ 편차를 반영할 수 있다. 플라즈마 임피던스가 실제로 특정된 한계를 벗어날 가능성을 적시하는 다른 많은 비슷한 특정들도 가능하다. 참으로, 높은 플라즈마 리액턴스 대신에, 낮은 예상 플라즈마 리액턴스에 대칭적으로 위치하지 않는 값을 특정하는 것도 가능하다. 나아가, 특정 플라즈마 임피던스가 정규 분포를 따르지 않더라도, 플라즈마의 몇몇 모음은 전체적으로 조합된 임피던스의 정규 분포를 보인다.Although referred to as variable impedance, the plasma reactance can be explained by the fact that a limit is expected between the upper and lower limits. Thus, a high expected plasma reactance component and a low expected plasma reactance can be specified. For example, this specification may reflect a 1σ deviation from the expected mean value. Many other similar specifications are possible, indicating the possibility that the plasma impedance actually deviates from specified limits. Indeed, instead of the high plasma reactance, it is also possible to specify a value that is not symmetrically located at the low expected plasma reactance. Furthermore, even though a particular plasma impedance does not follow a normal distribution, some vowels of the plasma show a normal distribution of combined impedances throughout.
유사하게, 몇몇 RF 전원의 모음은 또한 주파수와 시간에서 모두 정규 분포를 나타내는 것으로 귀결된다. 그래서, 리액턴스 네트워크의 적절한 선택은 실제로 플라즈마 리액턴스의 변화가 RF 전원에서의 변화에 잘 매칭된다는 것을, 이들을 예상 플라즈마 리액턴스의 두 가지 값에서 매칭함으로써, 보장한다.Similarly, some collections of RF power supplies also result in a normal distribution in both frequency and time. Thus, proper selection of the reactance network ensures that the change in the plasma reactance actually matches well with the change in the RF power supply, by matching them at two values of the expected plasma reactance.
이러한 플라즈마 리액턴스의 특정과 가장 낮은 또는 매우 낮은 플라즈마 리액턴스, 플라즈마 임피던스의 변화가 가장 커지게 되는 값의 인식 또는 평가에 의해, 리액티브 회로에서의 성분들을 특정하는 방법에 도달할 수 있다.By specifying this plasma reactance and the lowest or very low plasma reactance, the recognition or evaluation of the value at which the change in plasma impedance is greatest, a method of specifying components in the reactive circuit can be reached.
예를 들어, 도 13에 예시된 회로(출전: "3kW and 5kW Half-bridge Class-D RF Generators at 13.56MHz with 89% Efficiency and Limited Frequency Agility", Directed Energy Inc. ⓒ 2002, document number 9300-0008 Rev. 1, 웹 어드레스 http://www.ixysrf.com/pdf/switch_mode/appnotes/3ap_3_5kw13_56mhz_gen.pdf에서 2004년 6월 10일 조회. 여기서 참조문헌으로 통합됨)에서, RF 잭에서의 임피던스는 50 오옴이고, Ca=C1+C2, Cb=C3+C4, 직렬 임피던스는 , 병렬 임피던스는 이다. 입력측에서 본 임피던스는 Z1+Z2이다. 여기서 L1은 2.1μH로 주어지고, Ca가 약 81.6pF으로, Cb가 약 376pF으로 조절되며, 이 복소수는 적절한 성분에 의해 조절되어 14+j12.6 오옴이 된다.For example, the circuit illustrated in FIG. 13 (Source: “3kW and 5kW Half-bridge Class-D RF Generators at 13.56 MHz with 89% Efficiency and Limited Frequency Agility”, Directed Energy Inc. © 2002, document number 9300-0008 Rev. 1, viewed June 10, 2004, at the web address http://www.ixysrf.com/pdf/switch_mode/appnotes/3ap_3_5kw13_56mhz_gen.pdf, incorporated herein by reference, the impedance at the RF jack is 50 ohms , C a = C 1 + C 2 , C b = C 3 + C 4 , the series impedance is Parallel impedance to be. The impedance seen from the input side is Z 1 + Z 2 . Where L1 is given as 2.1 μH, C a is adjusted to about 81.6 pF, C b is adjusted to about 376 pF, and this complex number is controlled by the appropriate component to be 14 + j12.6 ohms.
예를 들어, 반도체 처리 챔버 내의 기판에 RF 바이어스를 제공하기 위하여 13.56MHz에서 사용하는 용량 결합된 시스템에서, 예시적인 플라즈마 안테나 조합은, 예컨대 약 1 내지 15 오옴의 저항 Rp와 약 -8 내지 -25 오옴의 리액턴스 Xp를 보인다. 따라서, 도 13의 회로를 이러한 안테나/플라즈마 조합에 거는 것은 일반적으로 어렵다. 이 임피던스의 큰 허수 성분으로 인해 트랜지스터 스위칭 회로는 약 700 내지 800V의 원하는 피크 공급 전압의 부분, 예컨대 약 250V(200보다는 더 큰)에서 안전하게 동작할 것이다. 피크 출력 전압은 Vsupply/2X|H|로 주어지고(여기서 |H|는 시스템의 전달함수의 크기이다), 250V의 예에서 다양한 플라즈마 조건에서 28 내지 83V의 범위가 될 것이다.For example, in a capacitively coupled system using at 13.56 MHz to provide an RF bias to a substrate in a semiconductor processing chamber, an exemplary plasma antenna combination may, for example, have a resistance R p of about 1 to 15 ohms and about -8 to-. 25 ohms reactance X p . Thus, it is generally difficult to hook the circuit of FIG. 13 to this antenna / plasma combination. The large imaginary component of this impedance will allow the transistor switching circuit to operate safely at a portion of the desired peak supply voltage of about 700 to 800V, such as about 250V (greater than 200). The peak output voltage is given by V supply / 2X | H | (where | H | is the magnitude of the transfer function of the system) and will be in the range of 28 to 83V at various plasma conditions in the 250V example.
주어진 주파수에서 동작할 때, 전체 임피던스는 인덕터(양의 리액턴스를 가지는) 또는 커패시터(음의 리액턴스를 가지는)를 임피던스에 직렬로 추가함으로써 조절될 수 있다. 예로서, 단자 등에 기인하는 표유 인덕턴스(stray inductance) L이 있다면, 전체 임피던스는 커패시턴스를 조절하여 로 되도록 하는 커패시터를 직렬로 추가함으로써 주어진 동작 주파수에서 제로 또는 그에 가까운 레벨로 조절될 수 있다. 유사하게, 트랜지스터나 모스펫과 같은 상당한 출력 커패시턴스를 가지는 출력 소자를 사 용하는 구동기 회로에서, 출력 커패시턴스(예컨대 어떤 시방서에서 Coss)에 기인하는 소실은 인덕터 부하를 간단히 제공함으로써 감소될 수 있다. 이는 그 커패시턴스에 축적된 전하 때문으로, 적절하게 조정된 인덕터 부하는 이 전하를 소실함이 없이 커패시턴스를 방전한다. When operating at a given frequency, the overall impedance can be adjusted by adding an inductor (with positive reactance) or capacitor (with negative reactance) in series with the impedance. For example, if there is stray inductance L due to the terminal, etc., the overall impedance is adjusted by adjusting the capacitance. By adding a capacitor in series that allows it to be adjusted to zero or near the given operating frequency. Similarly, in driver circuits using output devices with significant output capacitance, such as transistors or MOSFETs, the loss due to output capacitance (eg, C oss in some specifications) can be reduced by simply providing an inductor load. This is due to the charge accumulated in the capacitance, so that a properly adjusted inductor load discharges the capacitance without losing this charge.
도 14는 고주파 전원(1405)를 용량적으로 구동되는 플라즈마 또는 안테나-플라즈마 조합에 커플링하는 데에 적합한 일반적인 예시적인 리액티브 회로(1400)를 도시한다. 이 회로는 예컨대 반도체 처리 플라즈마 내의 기판의 RF 바이어스를 위한 용량 결합된 구동기에 관한 것이나, 각 성분들의 값을 결정하는 원리는 유도 결합 시스템에도 적용된다. 예시적인 일반 리액티브 회로(1400)는 커패시터 또는 인덕터 또는 이 양자를 사용하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 커패시터(1415 및 1425)의 리액턴스는 최소 플라즈마 리액티브 성분과 대략 같도록 각각 약 500pF으로 선택될 수 있다. 그리고 인덕터(1410 및 1420)은 다음 두 가지 조건을 만족하도록 조정된다. 즉 a) 플라즈마 리액턴스가 최대 크기 즉, 예상 플라즈마 리액턴스의 상한에서 트랜지스터 출력단에서 본 전체 부하의 허수부가 작고, 또한 b) 플라즈마 리액턴스가 최소 크기 즉, 예상 플라즈마 리액턴스의 하한에서 트랜지스터 출력단에서 본 전체 부하의 허수부가 고주파 전원의 동작을 최적화하도록, 예컨대 전술한 Direct Energy의 참조문헌에 기재된 회로에서 +12 오옴이 되도록 조절된다. 14 illustrates a typical exemplary
트랜지스터 구동단에서 본 임피던스는 Zload = Z1410 + Z1415 + (Z1420 + Z1425)||Zp이다. 여기서 Z1410은 도 14의 인덕터(1410) 등의 임피던스를 나타내고, Zp는 예상 플라즈마 리액턴스의 한 값을 나타낸다. 즉, 구동기는 커패시터(1410)와 인덕터(1415)가, 플라즈마 임피던스(1440)와 커패시터(1425)+인덕터(1420) 직렬 조합의 병렬 조합에, 직렬로 부가된 것으로 본다.The impedance seen at the transistor drive stage is Z load = Z 1410 + Z 1415 + (Z 1420 + Z 1425 ) || Z p . Here Z 1410 represents the impedance of the inductor 1410 of FIG. 14, and Z p represents a value of the expected plasma reactance. That is, the driver assumes that the
부하를 +12 오옴의 출력 리액턴스로 구동할 때 가장 바람직하게 동작하는 고주파 전원에서, 케이스 "a"는 약 -25 오옴의 플라즈마 리액턴스 Xp에서 약 0 오옴의 Im(Zload)에 상응한다. 케이스 "b"는 약 -8 오옴의 플라즈마 리액턴스 Xp에서 약 12 오옴의 Im(Zload)에 상응한다. 이러한 조건들은 Rp를 낮은 값, 말하자면 약 1 오옴으로 셋팅하여 풀 수 있는 한 쌍의 방정식으로 귀결되는데, 이 레벨의 플라즈마 리액턴스가 RF 구동기에서 본 부하에 큰 변화를 야기하기 때문이다. 이러한 두 방정식은 지지의 인덕턴스(1415 및 1420) 값에 대하여 풀 수 있다. 상술된 조건 하에서, 이 예시적인 실시예에서 인덕턴스(1420)의 값은 약 345nH이고 인던턱스(1415)의 값은 약 185nH이며 이는 Im(Zload)가 조건 "a"와 "b"에서 각각 약 0 오옴과 약 11.9 오옴이 되게 한다. 좀더 복잡한 계산은 비이상적인 효과에 따른 표유 인덕턴스, 코일 인덕턴스 등을 고려하는 것이 바람직하다.In a high frequency power supply which works most preferably when driving a load with an output reactance of +12 ohms, case "a" corresponds to Im (Z load ) of about 0 ohms at a plasma reactance X p of about -25 ohms. Case “b” corresponds to Im (Z load ) of about 12 ohms at a plasma reactance Xp of about −8 ohms. These conditions result in a pair of equations that can be solved by setting R p to a low value, say about 1 ohm, because this level of plasma reactance causes a large change in the load seen by the RF driver. These two equations can be solved for the values of
만약 두 비교가능한 값들을 감산하는 것이 큰 오차를 초래한다면 커패시터(1410 및 1425)의 값으로서, 예컨대 허용오차를 향상시키는 더 작은 값들을 택하는 다른 선택들이 취해질 수 있다. 부가적으로 커패시터(1410 및 1425)의 값을 수정하고 인덕터(1415 및 1420)의 값을 조절하는 대신에, 인덕터(1415 및 1420)의 값을 수정하고 커패시터(1410 및 1425)의 값을 조절할 수도 있다. 나아가 리액티브 성분 의 임의의 직렬 또는 병렬 조합의 전체 임피던스가 중요한 양이고, L 및 C의 특정값 또는 특정 기하학적 구조가 상술한 회로에 사용될 수도 있다는 점을 주목해야 한다. 예로서, 인덕터 L과 커패시터 C의 직렬 조합은, L=345nH이고 C=500pF일 때 또는 L=620.5nH이고 C=250pF일 때, 약 5.9 오옴의 리액턴스를 가질 수 있다. 이러한 값들은 제2고조파에서의 높은(또는 낮은) 임피던스를 가질 필요와 같은 시스템의 다른 제약들을 만족하도록 조절될 수 있다.If subtracting two comparable values results in a large error, other choices may be taken that take the value of the
대안적인 출력 트랜지스터 단은 약간의 용량성 부하를 포함하는 리액티브 부하의 다른 임피던스에서 동작될 수 있다. 그러면, Im(Zload)가 약 0 오옴이라는 조건은 예상 플라즈마 리액턴스의 낮은 또는 높은 한계가 아니라 어떤 중간점에서 특정될 수 있다. 따라서, 플라즈마 리액턴스의 이 특정된 크기, 즉 특정된 플라즈마 리액턴스의 한계에서 트랜지스터 출력단에서 보여지는 전체 부하의 허수부는 작다. 나아가, 특정된 플라즈마 리액턴스는 예상 동작 범위를 벗어난 값일 수 있다. 그러나, 이러한 특정은 더 높은 출력 전류를 초래할 수 있다. 게다가, 커패시터(1425)에 병렬로 저항 패스를 부가하는 것은 리액티브 회로의 성능을 개선할 수 있다. 따라서, 리액티브 회로는 저항 소자도 포함할 수 있다.Alternative output transistor stages can be operated at different impedances of the reactive load including some capacitive load. Then, the condition that Im (Z load ) is about 0 ohms can be specified at some intermediate point rather than the low or high limit of the expected plasma reactance. Thus, the imaginary part of the total load seen at the transistor output stage is small at this specified magnitude of plasma reactance, i.e., at the limit of the specified plasma reactance. Furthermore, the specified plasma reactance may be outside the expected operating range. However, this specification can lead to higher output currents. In addition, adding a resistance pass in parallel to the
다른 측면에서, 비선형 저항성 또는 리액티브 소자가 RF 전원에서 보여지는 임피던스 변화를 저감할 목적으로 사용될 수 있다. 또 다른 측면에서, 인덕터(1415 및 1420)는 양의 값이든 음의 값이든 상호 인덕턴스가 작은 양이 되도록 배열될 수 있다. 양의 상호 인덕턴스 M1415 ,1420 즉, 의 범위 내의 인덕턴스가 플라즈마 리액턴스의 변화에 대한 전달 함수 H의 응답 감도를 저감하는 데에 사용될 수 있다. 한편, 음의 상호 인덕턴스는 이 감도를 높일 수 있다.In another aspect, a nonlinear resistive or reactive element can be used for the purpose of reducing the impedance change seen in an RF power supply. In another aspect,
리액티브 네트워크의 조정 또는 셋업을 위한 이러한 방법들은 동적으로 조정되는 매칭 회로의 필요를 제거하는 것에 더해 몇 가지 장점을 제공한다. 예를 들어, 플라즈마 매칭을 위한 리액턴스 값들의 범위내의 하나의 플라즈마 리액턴스에서 조정하는 것은 증폭기의 동작에 매칭되므로, 트랜지스터들에 고전압에서 충분히 동작하는 데 필요한 리액티브 임피던스를 제공한다. 나아가, 플라즈마 범위의 타단이지만 출력단에서 본 리액턴스가 작고 전체 부하 또한 작아, 높은 전류의 낮은 공급 전압에서의 동작을 가능하게 하고 트랜지스터들에 나타나는 리액턴스는 덜 중요하게 된다. 게다가, 이러한 사양은 플라즈마 리액턴스의 넓은 범위에 걸쳐서 RF 전원으로부터 플라즈마로의 합리적인 양의 전력이 전달되게 한다. 또 다른 측면에서, 이러한 디자인은 예컨대 병렬로 결합된 많은 수의 출력단을 사용할 수 있게 한다.These methods for coordinating or setting up a reactive network offer several advantages in addition to eliminating the need for dynamically adjusting matching circuits. For example, adjusting at one plasma reactance within the range of reactance values for plasma matching is matched to the operation of the amplifier, thus providing the transistors with the reactive impedance needed to fully operate at high voltages. Furthermore, the other end of the plasma range, but the reactance seen at the output stage is small and the overall load is also small, enabling operation at low supply voltages of high currents and the reactance present in the transistors becomes less important. In addition, this specification allows a reasonable amount of power from the RF power source to the plasma to be delivered over a wide range of plasma reactances. In another aspect, such a design makes it possible to use a large number of output stages coupled in parallel, for example.
종종 RF 전력 공급기를 위한 사양은 다양한 플라즈마 동작 조건에 필요한 것에 따라 원하는 출력 전압을 산출하도록 조절된 RF 입력 전압 레벨과 함께 안테나 단자에 인가하기 위한 출력 전압이다. 전달 함수 H=Vplasma/Vin에 대한 시험은 시스템 "전압 전달 함수" 또는 입력 전압에 대한 출력전압의 비 H=Vplasma/Vin = [(Z1410+Z1415)||Zp]/Zload를 나타낸다.Often the specification for an RF power supply is an output voltage for application to the antenna terminal with an RF input voltage level that is adjusted to produce the desired output voltage as required for various plasma operating conditions. The test for the transfer function H = V plasma / V in is carried out with the system "voltage transfer function" or the ratio of the output voltage to the input voltage H = V plasma / V in = [(Z 1410 + Z 1415 ) || Z p ] / Z load .
조정에 대해 상술한 바와 같이, 이 전달 함수는, 전체가 아니라면, 실질적인 동작 범위에 걸쳐서 H의 크기가 하나보다 더 많은 공진 특성을 가진다. |H|는 -25 오옴의 Xp에서 대략 75(전술한 케이스 "a", 약 1 오옴의 Rp에서)에서 -8 오옴의 Xp에서 대략 1.5(전술한 케이스 "b", 여전히 약 1 오옴의 Rp에서)까지 변화한다. 더 높은 플라즈마 리액턴스, 예를 들어 약 4 오옴의 Rp에서 |H|는 대략 21에서 1.6까지 변화한다. 따라서, 가장 낮은 예상 플라즈마 리액턴스에서 동작하도록 잘 선택된 리액턴스 네트워크는 플라즈마 임피던스의 변화가 더 높은 값의 플라즈마 리액턴스에서 더 작게 되는 것을 높은 확실성을 가지고 보장한다.As described above for the adjustment, this transfer function, if not entirely, has a resonance characteristic of more than one magnitude of H over the actual operating range. | H | is approximately 75 at X p of -25 ohms (case A described above, at R p of about 1 ohm) approximately 1.5 at X p of -8 ohms (case "b" described above, still about 1 To ohm's R p ). At higher plasma reactance, eg, R p of about 4 ohms, | H | varies from approximately 21 to 1.6. Thus, a reactance network well chosen to operate at the lowest expected plasma reactance ensures with high certainty that the change in plasma impedance is smaller at higher values of plasma reactance.
전술한 일부 설명이 리액티브 네트워크의 공진 주파수라는 용어를 가지고 이루어졌지만, 플라즈마가 없는 상태에서보다 플라즈마가 존재함에 따라 주파수가 확산되는 방향으로 약간 편차를 가진 주파수의 고주파 전원을 구동하는 것이 종종 바람직하다는 것에 주목하여야 한다. 이것은 관심 주파수에서 안정적이고 효율적인 동작을 보장한다.Although some of the foregoing descriptions have been made with the term resonant frequency of a reactive network, it is often desirable to drive a high frequency power source with a slight deviation in the direction in which the frequency spreads as there is a plasma than in the absence of the plasma. It should be noted that This ensures stable and efficient operation at the frequency of interest.
상술한 시스템 및 방법들은 플라즈마가 없는 상태에서의 회로의 높은 Q 값 이 상대적으로 낮은 전력 요구로 안테나 소자에 높은 전압을 유도한다는 사실로부터 가스에서 절연 파괴를 가능하게 하고 플라즈마를 생성하는 데에 장점을 제공한다. 이 플라즈마가 없는 상태의 전압은 동작 가스의 프로그래밍된 절연 파괴를 제공하도록 제어될 수 있고, 플라즈마가 일단 형성되면, 플라즈마 내에 유도된 전류 는 시스템을 로딩하고 절연 파괴를 유도하기 위한 고전압을 낮추며, 따라서 시스템에 스트레스를 피할 수 있다.The systems and methods described above have the advantage of enabling dielectric breakdown in gas and generating plasma from the fact that the high Q value of the circuit in the absence of plasma induces a high voltage to the antenna element with relatively low power requirements. to provide. The voltage in the absence of this plasma can be controlled to provide programmed dielectric breakdown of the working gas, and once the plasma is formed, the current induced in the plasma lowers the high voltage to load the system and induce dielectric breakdown, thus You can avoid stress on the system.
상술한 회로 구성은 오직 고정된 커패시턴스 C만이 필요하므로 기계적으로 조절가능한 커패시터와 같은 가변 조정 소자를 요구하지 않는다. 그러나, 어떤 바람직한 실시예에서 예를 들어 시스템 공진을 원하는 동작 주파수에 매칭하기 위해 조절되는 가변 커패시터를 이용하여 다양한 회로들이 구축될 수 있다. 그러나 이것이 플라즈마 동작점에서 실시간 임피던스 매칭을 요하는 것은 아니다. 이러한 매칭은 L-C 공진 주파수의 표류를 야기할 수 있는 기계적 진동 또는 노화에 따른 효과에 대응하는 데에 유용하다.The circuit configuration described above only requires a fixed capacitance C and therefore does not require a variable adjustment element such as a mechanically adjustable capacitor. However, in some preferred embodiments, various circuits can be built using, for example, variable capacitors adjusted to match the system resonance to the desired operating frequency. However, this does not require real time impedance matching at the plasma operating point. This matching is useful for countering the effects of mechanical vibration or aging that can cause drift of the L-C resonant frequency.
일 실시예에서, 동작 주파수는 공진으로부터의 작은 편차를 보상하도록 조절되는 한편, 큰 편차에 대해서는 커패시터의 기계적 조정으로 보상한다. 다른 실시예에서, 조절은 커패시터를 조정함으로써 이루어진다. 바람직한 (조정된) 실시예에서, 이 조정은 자동화되고 소스가 오프라인에 있을 때 일어난다. 다른 태양에서는, 조정이 예컨대 공정 조건을 미세 조정하기 위한 공정 제어의 일부로 됨으로써, 상술한 구성은 조절가능한 소자의 수를 조절가능한 조정 소자를 가지는 실시예에 있는 것 만큼 적게 감소시킨다.In one embodiment, the operating frequency is adjusted to compensate for small deviations from resonance, while large deviations are compensated for by mechanical adjustment of the capacitor. In another embodiment, the adjustment is made by adjusting the capacitor. In a preferred (adjusted) embodiment, this adjustment takes place when it is automated and the source is offline. In another aspect, the adjustment is made part of process control, for example to fine tune the process conditions, such that the above described configuration reduces the number of adjustable elements as low as in the embodiment with adjustable adjustment elements.
이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는, 상술한 본 발명에 본 발명의 시사와 정신을 벗어나지 않는 범위에서 많은 변형과 대안적인 구현의 여지가 있다는 것이 자명할 것이다. 이러한 수정은 후술하는 특허청구범위의 범위 안에 들어가는 것으로 해석된다. 예컨대, 낮은 임피던스를 위한 임피던스 매칭에 통상의 증폭 기와 함께 변압기가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명은 동적 매칭 회로의 필요를 제거했지만, 동적 매칭 네트워크에 부가된 다른 엄격한 요구를 경감하기 위하여 여기에 개시된 리액티브 회로와 결합하여 어떤 동적 매칭 회로를 사용하는 것도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 의도된다. 그러므로, 특허청구범위는 이러한 수정과 변형 및 그 등가물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 나아가, 여기에서 참조된 모든 문헌들은 그 개시와 시사가 전체로써 참조문헌으로서 통합된다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention described above has many variations and alternative implementations without departing from the spirit and spirit of the invention. Such modifications are intended to fall within the scope of the claims set forth below. For example, a transformer may be provided with a conventional amplifier for impedance matching for low impedance. In addition, although the present invention eliminates the need for a dynamic matching circuit, it is also within the scope of the present invention to use any dynamic matching circuit in combination with the reactive circuits disclosed herein to alleviate other stringent requirements placed on the dynamic matching network. It is intended to be. Therefore, it is to be understood that the claims include such modifications and variations and equivalents thereof. Furthermore, all documents referred to herein are incorporated by reference in their disclosure and suggestion as a whole.
Claims (40)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US48033803P | 2003-06-19 | 2003-06-19 | |
US60/480,338 | 2003-06-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20060029621A true KR20060029621A (en) | 2006-04-06 |
Family
ID=33539287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020057024404A Ceased KR20060029621A (en) | 2003-06-19 | 2004-06-21 | Plasma generator and method with adjustable duty cycle and high frequency drive circuit |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1689907A4 (en) |
JP (1) | JP2007524963A (en) |
KR (1) | KR20060029621A (en) |
CN (1) | CN1871373A (en) |
CA (1) | CA2529794A1 (en) |
WO (1) | WO2004114461A2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140103871A (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-27 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
KR20200006180A (en) * | 2017-06-08 | 2020-01-17 | 램 리써치 코포레이션 | Transformer coupled plasma pulsing systems and methods with transformer coupled capacitive tuning switching |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4773165B2 (en) * | 2005-08-31 | 2011-09-14 | 株式会社ダイヘン | High frequency power supply |
CN100411496C (en) * | 2005-09-21 | 2008-08-13 | 大连理工大学 | A Method of Realizing Matching Between Pulse Power Supply and Plasma Load |
JP5241578B2 (en) * | 2009-03-19 | 2013-07-17 | 株式会社日清製粉グループ本社 | Induction thermal plasma generation method and apparatus |
KR101757922B1 (en) | 2009-10-27 | 2017-07-14 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Plamsa processing apparatus |
CN102056395B (en) | 2009-10-27 | 2014-05-07 | 东京毅力科创株式会社 | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
JP5694721B2 (en) * | 2009-10-27 | 2015-04-01 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
JP5592098B2 (en) | 2009-10-27 | 2014-09-17 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
JP5957816B2 (en) * | 2011-02-23 | 2016-07-27 | 株式会社村田製作所 | Impedance conversion device, antenna device, and communication terminal device |
CN103456591B (en) * | 2012-05-31 | 2016-04-06 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | The inductively coupled plasma process chamber of automatic frequency tuning source and biased radio-frequency power supply |
US9685297B2 (en) | 2012-08-28 | 2017-06-20 | Advanced Energy Industries, Inc. | Systems and methods for monitoring faults, anomalies, and other characteristics of a switched mode ion energy distribution system |
CN103311648B (en) * | 2013-06-18 | 2015-04-29 | 浙江大学 | Ultra-wide-band plasma emission antenna device |
JP2016046391A (en) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | 株式会社アルバック | Plasma etching device |
KR20180023904A (en) * | 2015-07-03 | 2018-03-07 | 도요세이칸 그룹 홀딩스 가부시키가이샤 | High frequency dielectric heating device |
CN105228330B (en) * | 2015-09-01 | 2018-09-14 | 沈阳拓荆科技有限公司 | A kind of radio frequency plasma equipment adaptation |
US10211522B2 (en) | 2016-07-26 | 2019-02-19 | Smartsky Networks LLC | Density and power controlled plasma antenna |
US20190108976A1 (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-11 | Advanced Energy Industries, Inc. | Matched source impedance driving system and method of operating the same |
EP3711081B1 (en) | 2017-11-17 | 2024-06-19 | AES Global Holdings, Pte. Ltd. | Spatial and temporal control of ion bias voltage for plasma processing |
US11437221B2 (en) | 2017-11-17 | 2022-09-06 | Advanced Energy Industries, Inc. | Spatial monitoring and control of plasma processing environments |
CN119030506A (en) * | 2017-12-07 | 2024-11-26 | 朗姆研究公司 | RF pulses within pulses for semiconductor RF plasma processing |
US10672590B2 (en) * | 2018-03-14 | 2020-06-02 | Lam Research Corporation | Frequency tuning for a matchless plasma source |
KR102381323B1 (en) * | 2020-05-15 | 2022-03-31 | (주)엘오티씨이에스 | Inductively coupled plasma reactor and wire sturcture for antenna coil of inductively coupled plasma reactor |
CN115715422A (en) * | 2020-06-17 | 2023-02-24 | 朗姆研究公司 | Protection system for switches in direct drive circuit of substrate processing system |
CN116782994A (en) * | 2020-08-06 | 2023-09-19 | 纳米普拉兹技术有限公司 | Plasma reactor and plasma chemical reaction |
WO2022173626A1 (en) * | 2021-02-09 | 2022-08-18 | Advanced Energy Industries, Inc. | Spatial monitoring and control of plasma processing environments |
US12046448B2 (en) | 2022-01-26 | 2024-07-23 | Advanced Energy Industries, Inc. | Active switch on time control for bias supply |
US11670487B1 (en) | 2022-01-26 | 2023-06-06 | Advanced Energy Industries, Inc. | Bias supply control and data processing |
US11942309B2 (en) | 2022-01-26 | 2024-03-26 | Advanced Energy Industries, Inc. | Bias supply with resonant switching |
US11978613B2 (en) | 2022-09-01 | 2024-05-07 | Advanced Energy Industries, Inc. | Transition control in a bias supply |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0773105B2 (en) * | 1987-02-16 | 1995-08-02 | 日電アネルバ株式会社 | Plasma processing device |
JP3283476B2 (en) * | 1989-09-22 | 2002-05-20 | 株式会社日立製作所 | Discharge state fluctuation monitor |
JP2710467B2 (en) * | 1992-04-16 | 1998-02-10 | アドバンスド エナージィ インダストリーズ,インコーポレイテッド | Apparatus for characterizing AC characteristics of processing plasma |
US5473291A (en) * | 1994-11-16 | 1995-12-05 | Brounley Associates, Inc. | Solid state plasma chamber tuner |
US6264812B1 (en) * | 1995-11-15 | 2001-07-24 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for generating a plasma |
JP2884056B2 (en) * | 1995-12-07 | 1999-04-19 | パール工業株式会社 | High frequency power supply for generating discharge plasma and semiconductor manufacturing apparatus |
US5654679A (en) * | 1996-06-13 | 1997-08-05 | Rf Power Products, Inc. | Apparatus for matching a variable load impedance with an RF power generator impedance |
JP2001073149A (en) * | 1999-09-01 | 2001-03-21 | Shimadzu Corp | ECR film forming equipment |
JP2001332534A (en) * | 2000-05-25 | 2001-11-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
US6305316B1 (en) * | 2000-07-20 | 2001-10-23 | Axcelis Technologies, Inc. | Integrated power oscillator RF source of plasma immersion ion implantation system |
JP4711543B2 (en) * | 2001-05-22 | 2011-06-29 | キヤノンアネルバ株式会社 | Method and apparatus for detecting discharge in processing apparatus using discharge |
US7132996B2 (en) * | 2001-10-09 | 2006-11-07 | Plasma Control Systems Llc | Plasma production device and method and RF driver circuit |
JP3574104B2 (en) * | 2001-11-27 | 2004-10-06 | 三容真空工業株式会社 | Plasma generation driving device using matching circuit for plasma generation |
-
2004
- 2004-06-21 KR KR1020057024404A patent/KR20060029621A/en not_active Ceased
- 2004-06-21 JP JP2006517522A patent/JP2007524963A/en active Pending
- 2004-06-21 CN CNA2004800232588A patent/CN1871373A/en active Pending
- 2004-06-21 CA CA002529794A patent/CA2529794A1/en not_active Abandoned
- 2004-06-21 WO PCT/US2004/019931 patent/WO2004114461A2/en active Application Filing
- 2004-06-21 EP EP04755834A patent/EP1689907A4/en not_active Ceased
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140103871A (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-27 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
KR20200006180A (en) * | 2017-06-08 | 2020-01-17 | 램 리써치 코포레이션 | Transformer coupled plasma pulsing systems and methods with transformer coupled capacitive tuning switching |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2529794A1 (en) | 2004-12-29 |
EP1689907A4 (en) | 2008-07-23 |
EP1689907A2 (en) | 2006-08-16 |
WO2004114461A3 (en) | 2006-07-06 |
CN1871373A (en) | 2006-11-29 |
JP2007524963A (en) | 2007-08-30 |
WO2004114461A2 (en) | 2004-12-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100932019B1 (en) | Plasma generating device and method, and high frequency drive circuit | |
US7100532B2 (en) | Plasma production device and method and RF driver circuit with adjustable duty cycle | |
KR20060029621A (en) | Plasma generator and method with adjustable duty cycle and high frequency drive circuit | |
US7084832B2 (en) | Plasma production device and method and RF driver circuit with adjustable duty cycle | |
KR101048635B1 (en) | Plasma processor | |
US5325019A (en) | Control of plasma process by use of harmonic frequency components of voltage and current | |
US5572170A (en) | Electronically tuned matching networks using adjustable inductance elements and resonant tank circuits | |
US6451161B1 (en) | Method and apparatus for generating high-density uniform plasma | |
US6646385B2 (en) | Plasma excitation coil | |
KR20000062777A (en) | Apparatus for treating substrate by plasma and method thereof | |
JPH1083898A (en) | Plasma system | |
KR102378573B1 (en) | Plasma generator | |
KR101013357B1 (en) | High Power Plasma Generator | |
US12020902B2 (en) | Plasma processing with broadband RF waveforms | |
KR102295727B1 (en) | Substrate treating apparatus | |
HK1092509A (en) | Plasma production device and method and rf driver circuit with adjustable duty cycle | |
KR20170055926A (en) | Inductively Coupled Plasma System By Using Radio-Frequency Power | |
HK1076200A (en) | Plasma production device and method and rf driver circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0105 | International application |
Patent event date: 20051219 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
A201 | Request for examination | ||
PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20090504 Comment text: Request for Examination of Application |
|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20101115 Patent event code: PE09021S01D |
|
E601 | Decision to refuse application | ||
PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20110728 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20101115 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |