相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2015年11月30日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第14/953,917號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并且還要求2014年12月4日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/087,290號(hào)的權(quán)益。上述申請(qǐng)的整個(gè)內(nèi)容通過(guò)引用合并于此。

本公開涉及等離子體腔室以及射頻(rf)生成系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及rf生成器。

背景技術(shù)：

在此所提供的背景描述通常是為了呈現(xiàn)本公開上下文的目的。就在此背景部分中所述的程度而言，當(dāng)前所指定的發(fā)明人的工作、以及可以另外在遞交時(shí)刻不具有作為現(xiàn)有技術(shù)的資格的描述的方面并未明確地或隱含地承認(rèn)作為對(duì)抗本公開的現(xiàn)有技術(shù)。

射頻(rf)生成器接收交流(ac)輸入功率并且生成rf輸出。rf輸出可以例如施加至等離子體腔室的等離子體電極。等離子體腔室可以用于薄膜制造系統(tǒng)以及其他類型的系統(tǒng)中。

在一些情況下，等離子體腔室可以包括多個(gè)等離子體電極。僅作為示例，可以實(shí)現(xiàn)多于一個(gè)等離子體電極，其中被處理的表面區(qū)域大于單個(gè)等離子體電極可以能夠服務(wù)的區(qū)域。

因此，在一些情況下，可以采用多個(gè)rf生成器。rf生成器中的每一個(gè)生成rf輸出并且將rf輸出施加至等離子體電極中的每一個(gè)?？梢灾铝τ陔娺B接rf生成器以生成相同的rf輸出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在特征中，公開了一種功率輸出生成系統(tǒng)。重復(fù)設(shè)定點(diǎn)生成器模塊根據(jù)在連續(xù)時(shí)間間隔期間重復(fù)的預(yù)定模式而選擇性地改變輸出參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)。閉環(huán)模塊在所述時(shí)間間隔中的第一時(shí)間間隔期間，基于(i)所述時(shí)間間隔中的第一時(shí)間間隔期間所述設(shè)定點(diǎn)在n個(gè)時(shí)刻處的n個(gè)值與(ii)所述時(shí)間間隔中的第一時(shí)間間隔期間所述輸出參數(shù)在所述n個(gè)時(shí)刻處的n個(gè)測(cè)量值之間的n個(gè)差而分別生成n個(gè)閉環(huán)值。調(diào)節(jié)模塊在所述時(shí)間間隔中的第一時(shí)間間隔期間，基于(i)所述時(shí)間間隔中的第二時(shí)間間隔期間所述設(shè)定點(diǎn)在所述n個(gè)時(shí)刻處的n個(gè)值與(ii)所述時(shí)間間隔中的第二時(shí)間間隔期間所述輸出參數(shù)在所述n個(gè)時(shí)刻處的n個(gè)測(cè)量值之間的n個(gè)差而分別生成n個(gè)調(diào)節(jié)值。時(shí)間間隔中的第二時(shí)間間隔是緊接在時(shí)間間隔中的第一時(shí)間間隔之前的時(shí)間間隔。功率放大器將輸出功率施加至負(fù)載?；旌掀髂K基于n個(gè)閉環(huán)值和n個(gè)調(diào)節(jié)值而分別生成n個(gè)輸出值，并且基于n個(gè)輸出值而控制輸入至功率放大器的功率。

在進(jìn)一步特征中，n個(gè)時(shí)刻是相等地間隔開的。

在進(jìn)一步特征中，n個(gè)時(shí)刻不相等地間隔開的。

在進(jìn)一步特征中，閉環(huán)模塊使用比例積分(pi)控制而生成n個(gè)閉環(huán)值。

在進(jìn)一步特征中，調(diào)節(jié)模塊使用比例積分(pi)控制而生成n個(gè)調(diào)節(jié)值。

在進(jìn)一步特征中，混合器模塊進(jìn)一步基于混合比率而生成n個(gè)輸出值，并且混合器模塊選擇性地改變混合比率。

在進(jìn)一步特征中，頻率控制模塊選擇性地調(diào)節(jié)功率放大器的基礎(chǔ)頻率。

在進(jìn)一步特征中，頻率控制模塊基于反射功率而選擇性地調(diào)節(jié)功率放大器的基礎(chǔ)頻率。

在進(jìn)一步特征中，頻率控制模塊基于反射系數(shù)而選擇性地調(diào)節(jié)功率放大器的基礎(chǔ)頻率。

在進(jìn)一步特征中，功率放大器將輸出施加至等離子體電極。

在進(jìn)一步特征中，驅(qū)動(dòng)器模塊確定輸出的失真并且基于失真選擇性地調(diào)節(jié)功率放大器的基礎(chǔ)頻率。

在進(jìn)一步特征中，驅(qū)動(dòng)器控制模塊基于失真和輸出的失真的至少一個(gè)之前的量而確定第一頻率調(diào)節(jié)，基于輸出的失真的至少一個(gè)之前的量而確定第二頻率調(diào)節(jié)，并且基于功率放大器的之前的開關(guān)頻率、第一頻率調(diào)節(jié)和第二頻率調(diào)節(jié)而設(shè)定功率放大器的基礎(chǔ)頻率。

在進(jìn)一步特征中，驅(qū)動(dòng)器控制模塊基于第二頻率調(diào)節(jié)的至少一個(gè)之前的值而確定第二頻率調(diào)節(jié)。

在特征中，公開了一種生成功率輸出的方法。該方法包括：根據(jù)在連續(xù)時(shí)間間隔期間重復(fù)的預(yù)定模式而選擇性地改變輸出參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)；在所述時(shí)間間隔中的第一時(shí)間間隔期間，基于(i)所述時(shí)間間隔中的第一時(shí)間間隔期間所述設(shè)定點(diǎn)在n個(gè)時(shí)刻處的n個(gè)值與(ii)所述時(shí)間間隔中的第一時(shí)間間隔期間所述輸出參數(shù)在所述n個(gè)時(shí)刻處的n個(gè)測(cè)量值之間的n個(gè)差而分別生成n個(gè)閉環(huán)值；在所述時(shí)間間隔中的第一時(shí)間間隔期間，基于(i)所述時(shí)間間隔中的第二時(shí)間間隔期間所述設(shè)定點(diǎn)在所述n個(gè)時(shí)刻處的n個(gè)值與(ii)所述時(shí)間間隔中的第二時(shí)間間隔期間所述輸出參數(shù)在所述n個(gè)時(shí)刻處的n個(gè)測(cè)量值之間的n個(gè)差而分別生成n個(gè)調(diào)節(jié)值，其中所述時(shí)間間隔中的第二時(shí)間間隔是緊接在所述時(shí)間間隔中的第一時(shí)間間隔之前的時(shí)間間隔；使用功率放大器將輸出功率施加至負(fù)載；基于n個(gè)閉環(huán)值和n個(gè)調(diào)節(jié)值而分別生成n個(gè)輸出值；以及基于n個(gè)輸出值而控制輸入至功率放大器的功率。

在進(jìn)一步特征中，n個(gè)時(shí)刻是相等地間隔開的。

在進(jìn)一步特征中，n個(gè)時(shí)刻是不相等地間隔開的。

在進(jìn)一步特征中，生成n個(gè)閉環(huán)值包括使用比例積分(pi)控制而生成n個(gè)閉環(huán)值。

在進(jìn)一步特征中，生成n個(gè)調(diào)節(jié)值包括使用比例積分(pi)控制而生成n個(gè)調(diào)節(jié)值。

在進(jìn)一步特征中，該方法進(jìn)一步包括：進(jìn)一步基于混合比率而生成n個(gè)輸出值；以及選擇性地改變混合比率。

在進(jìn)一步特征中，該方法進(jìn)一步包括：選擇性地調(diào)節(jié)功率放大器的基礎(chǔ)頻率。

在進(jìn)一步特征中，該方法進(jìn)一步包括：基于反射功率而選擇性地調(diào)節(jié)功率放大器的基礎(chǔ)頻率。

在進(jìn)一步特征中，該方法進(jìn)一步包括：基于反射系數(shù)而選擇性地調(diào)節(jié)基礎(chǔ)頻率。

在進(jìn)一步特征中，該方法進(jìn)一步包括：使用功率放大器將輸出施加至等離子體電極。

在進(jìn)一步特征中，該方法進(jìn)一步包括：確定輸出的失真；以及基于失真選擇性地調(diào)節(jié)功率放大器的基礎(chǔ)頻率。

在進(jìn)一步特征中，該方法進(jìn)一步包括：基于失真和輸出的失真的至少一個(gè)之前的量而確定第一頻率調(diào)節(jié)；基于輸出的失真的至少一個(gè)之前的量而確定第二頻率調(diào)節(jié)；以及基于功率放大器的之前的基礎(chǔ)頻率、第一頻率調(diào)節(jié)、和第二頻率調(diào)節(jié)而設(shè)定功率放大器的開關(guān)頻率。

在進(jìn)一步特征中，該方法進(jìn)一步包括：基于第二頻率調(diào)節(jié)的至少一個(gè)之前的值而確定第二頻率調(diào)節(jié)。

本公開的進(jìn)一步的可應(yīng)用性范圍將從詳細(xì)說(shuō)明書、權(quán)利要求和附圖變得明顯。詳細(xì)說(shuō)明書和具體示例意在僅為了示意說(shuō)明的目的并且不意在限制本公開的范圍。

附圖說(shuō)明

將從詳細(xì)的描述和附圖變得更充分理解本公開，其中：

圖1是示例射頻(rf)等離子體腔室控制系統(tǒng)的功能框圖；

圖2是rf等離子體腔室控制系統(tǒng)的示例部分的功能框圖；

圖3是示例反饋控制系統(tǒng)的功能框圖；

圖4是示例rf生成器系統(tǒng)的功能框圖；

圖5包括可以在循環(huán)/周期內(nèi)重復(fù)的示例模式的曲線圖；

圖6包括rf生成器系統(tǒng)的示例閉環(huán)控制模塊的功能框圖；

圖7包括示例調(diào)節(jié)模塊的功能框圖；

圖8-圖13包括設(shè)定點(diǎn)和測(cè)量值與時(shí)間對(duì)比的曲線圖；

圖14包括描繪控制rf輸出的示例方法的流程圖；

圖15是示例rf生成器系統(tǒng)的功能框圖；以及

圖16是示例驅(qū)動(dòng)器控制模塊的功能框圖。

在附圖中，可以重復(fù)使用附圖標(biāo)記以標(biāo)識(shí)類似和/或相同的元件。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參照?qǐng)D1，呈現(xiàn)示例射頻(rf)等離子體腔室控制系統(tǒng)的功能框圖。射頻(rf)生成器模塊104接收交流(ac)輸入功率，并且使用ac輸入功率生成rf輸出。rf輸出施加至等離子體腔室112的等離子體電極108。在其他類型系統(tǒng)中，rf輸出可以被不同地使用。等離子體電極108可以例如用于薄膜沉積、薄膜刻蝕以及其他類型系統(tǒng)中。

輸出控制模塊116接收用于rf輸出的功率設(shè)定點(diǎn)(pset)，該rf輸出由rf生成器模塊104生成并且輸送至等離子體電極108。功率設(shè)定點(diǎn)可以例如經(jīng)由外部接口120或另一合適來(lái)源而提供。外部接口120可以將功率設(shè)定點(diǎn)提供至輸出控制模塊116，例如基于經(jīng)由通用標(biāo)準(zhǔn)(us)rs-232連接、經(jīng)由以太網(wǎng)連接、經(jīng)由字段總線(fieldbus)連接(例如profibus、devicenet、ethercat)、經(jīng)由無(wú)線連接或經(jīng)由前面板接口所提供的診斷或用戶輸入。取決于等離子體需求，設(shè)定點(diǎn)也可以是電壓或電流設(shè)定點(diǎn)。

rf傳感器124測(cè)量rf輸出的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，并且基于所測(cè)量的參數(shù)生成一個(gè)或多個(gè)傳感器信號(hào)。僅作為示例，rf傳感器124可以包括電壓-電流(vi)傳感器、rf探測(cè)器、定向耦合器、伽馬傳感器、相位-幅度傳感器、或另一合適類型的rf傳感器。

測(cè)量值控制模塊128以預(yù)定的采樣頻率對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行采樣。在各個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量值控制模塊128將(模擬)樣本轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字值。測(cè)量值控制模塊128還將一個(gè)或多個(gè)信號(hào)處理函數(shù)應(yīng)用至數(shù)字值以生成已處理的值。輸出控制模塊116控制rf生成器模塊104以實(shí)現(xiàn)功率設(shè)定點(diǎn)。在各個(gè)實(shí)施例中，可以包括提供匹配的匹配網(wǎng)絡(luò)模塊132。雖然rf傳感器124示出為在匹配網(wǎng)絡(luò)模塊132的上游，但在各個(gè)實(shí)施例中，rf傳感器124可以位于匹配網(wǎng)絡(luò)模塊132和負(fù)載之間。

現(xiàn)在參照?qǐng)D2，呈現(xiàn)了包括rf等離子體腔室控制系統(tǒng)的示例部分的功能框圖。輸出控制模塊116可以基于功率設(shè)定點(diǎn)而生成干線電壓設(shè)定點(diǎn)(干線設(shè)定)和驅(qū)動(dòng)器控制設(shè)定點(diǎn)(驅(qū)動(dòng)器設(shè)定)?；诟删€電壓設(shè)定點(diǎn)，電源模塊304從ac輸入功率生成干線電壓。電源模塊304將干線電壓施加至rf功率模塊308。rf功率模塊308包括例如驅(qū)動(dòng)器模塊和功率放大器。在各個(gè)實(shí)施方式中，輸出控制模塊116可以生成用于異相放大器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多個(gè)相移驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。

驅(qū)動(dòng)器控制模塊312基于驅(qū)動(dòng)器控制設(shè)定點(diǎn)而驅(qū)動(dòng)rf功率模塊308。驅(qū)動(dòng)器控制設(shè)定點(diǎn)可以指示目標(biāo)占空比(即，每個(gè)預(yù)定周期的導(dǎo)通時(shí)間的百分比)。可以實(shí)現(xiàn)濾波器316以在rf輸出施加至等離子體電極108之前過(guò)濾rf功率模塊308(例如功率放大器)的諧波輸出?？梢曰谟蓃f傳感器124所測(cè)量的rf輸出的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)而調(diào)節(jié)rf系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器(例如電源模塊304、驅(qū)動(dòng)器控制模塊312)的輸出。

現(xiàn)在參照?qǐng)D3，呈現(xiàn)了用于致動(dòng)器(例如等離子體電極108)的示例反饋控制系統(tǒng)的功能框圖。圖3的反饋致動(dòng)器控制系統(tǒng)可以用于生成例如脈沖rf信號(hào)輸出，用于控制或驅(qū)動(dòng)信號(hào)的包絡(luò)(envelope)，或者另一合適的rf輸出。脈沖rf信號(hào)輸出可以指具有重復(fù)模式的輸出，包括但不限于相等間隔限定或任意形狀的模式。

在也可以稱作離散時(shí)間控制系統(tǒng)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，能夠產(chǎn)生合適的脈沖rf包絡(luò)輸出的控制器的所需閉環(huán)帶寬將需要至少比在循環(huán)的(相同部分)之間的周期大至少兩個(gè)數(shù)量級(jí)的幅度。此外，傳感器和致動(dòng)器的群組延遲將需要大約控制器的采樣時(shí)間。因此，合適的控制系統(tǒng)可能是復(fù)雜且昂貴的。

在圖3中，控制模塊350包括誤差模塊354，比例(p)模塊358，積分(i)模塊362，加法器模塊366，以及鉗位模塊370。誤差模塊354基于參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)(例如功率設(shè)定點(diǎn))與該參數(shù)的所測(cè)量的值之間的差而確定誤差。

比例模塊358基于比例增益和誤差值確定p項(xiàng)的值。積分模塊362基于誤差和積分增益確定i項(xiàng)的值。加法器模塊366將p項(xiàng)的值和i項(xiàng)的值相加以確定輸出。鉗位模塊370可以將輸出限制到預(yù)定范圍內(nèi)。致動(dòng)器(例如電源模塊、驅(qū)動(dòng)器幅度、異相驅(qū)動(dòng)等)基于輸出而被控制。然而，如上所述，包括該控制模塊的控制系統(tǒng)可能是復(fù)雜且昂貴的。

在共同受讓人的美國(guó)專利第6,700,092號(hào)(“vona”)中描述了基于設(shè)定點(diǎn)控制輸出的另一方式，其整個(gè)公開被并入本文。在vona中，“拖延(holdoff)時(shí)間”或延遲周期用于以間斷方式從一個(gè)脈沖狀態(tài)跳變至另一個(gè)脈沖狀態(tài)。在拖延時(shí)間期間，凍結(jié)控制器以允許在轉(zhuǎn)變至閉環(huán)工作之前脈沖幅度穩(wěn)定在新數(shù)值處。在該配置中，可以使用比上述結(jié)合圖3更緩慢的控制環(huán)路帶寬。然而，拖延時(shí)間的使用可能影響過(guò)沖、上升時(shí)間和其他響應(yīng)。

可以例如通過(guò)在開環(huán)中朝向其中幅度將在拖延時(shí)間期間穩(wěn)定的數(shù)值而斜線拉升(ramp)輸出從而改進(jìn)vona的響應(yīng)。這種配置在共同受讓人的美國(guó)專利第8,736,377號(hào)(“rughoonundon”)中描述，其全文被并入本文。可以針對(duì)多個(gè)輸出/致動(dòng)器(諸如幅度、頻率等)執(zhí)行斜線拉升。rughoonundon對(duì)矩形脈沖提供更好的響應(yīng)。

圖4包括示例rf控制系統(tǒng)的功能框圖，示例rf控制系統(tǒng)包括rf生成器模塊404、rf功率放大器408、以及一個(gè)或多個(gè)傳感器412。rf生成器模塊404控制功率放大器408以調(diào)節(jié)從rf功率放大器408諸如至等離子體電極或另一rf裝置的rf輸出。rf功率放大器408可以是圖2的rf電源模塊308的部件。

重復(fù)設(shè)定點(diǎn)生成器模塊416根據(jù)在循環(huán)或周期內(nèi)的重復(fù)模式而生成正向功率(pfwd)設(shè)定點(diǎn)。頻率控制模塊420控制驅(qū)動(dòng)器控制模塊312的基礎(chǔ)rf頻率。頻率控制模塊420可以改變例如頻率以改進(jìn)復(fù)數(shù)阻抗匹配，并且因此降低反射功率和反射系數(shù)。包絡(luò)可以限定在循環(huán)/周期內(nèi)的輸出信號(hào)的一個(gè)或兩個(gè)(上和下)包絡(luò)。

重復(fù)模式可以例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。圖5包括可以重復(fù)的模式的三個(gè)示例，然而可以使用其他模式。在各個(gè)實(shí)施方式中，所使用的模式可以是非標(biāo)準(zhǔn)的、周期性模式。標(biāo)準(zhǔn)周期性模式包括例如正弦波、余弦波、周期性脈沖、三角波等。頻率對(duì)應(yīng)于重復(fù)模式在其內(nèi)執(zhí)行一次的時(shí)間周期。重復(fù)設(shè)定點(diǎn)生成器模塊416根據(jù)每個(gè)時(shí)間周期/循環(huán)內(nèi)模式的一個(gè)循環(huán)而改變正向功率設(shè)定點(diǎn)。盡管將討論正向功率設(shè)定點(diǎn)和正向功率測(cè)量值的示例，但本申請(qǐng)也可適用于其他rf設(shè)定點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的測(cè)量值。

閉環(huán)控制模塊424在給定時(shí)刻基于針對(duì)該時(shí)刻的正向功率幅度設(shè)定點(diǎn)(樣本)以及針對(duì)該時(shí)刻的由傳感器412所測(cè)量的正向功率幅度(樣本)而生成閉環(huán)輸出。更具體地，閉環(huán)控制模塊424生成閉環(huán)輸出以朝向正向功率幅度設(shè)定點(diǎn)調(diào)節(jié)正向功率幅度。閉環(huán)控制模塊424的示例的功能框在圖6中示出。如上所述，盡管將討論正向功率幅度設(shè)定點(diǎn)和正向功率幅度測(cè)量值的示例，但本申請(qǐng)也可適用于其他rf設(shè)定點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的測(cè)量值，諸如電壓和/或電流幅度。

現(xiàn)在參照?qǐng)D6，閉環(huán)控制模塊424包括誤差模塊504，比例(p)模塊508，積分(i)模塊512，以及加法器模塊516。誤差模塊504基于在某時(shí)刻的正向功率設(shè)定點(diǎn)與在該時(shí)刻使用傳感器412所測(cè)量的正向功率之間的差而確定正向功率誤差。

比例模塊508基于預(yù)定的比例增益和正向功率誤差而確定比例項(xiàng)(值)。積分模塊512基于預(yù)定的積分增益和正向功率誤差而確定積分項(xiàng)(值)。積分模塊512可以將積分項(xiàng)限制(也即鉗位)到預(yù)定范圍內(nèi)。加法器模塊516將p項(xiàng)和i項(xiàng)相加以生成閉環(huán)輸出。盡管示出并討論了pi閉環(huán)控制器的示例，但可以使用p(比例)閉環(huán)控制器、pid(比例-積分-微分)閉環(huán)控制器、或另一合適類型的閉環(huán)控制器。

返回參照?qǐng)D4，rf生成器模塊404還包括觸發(fā)模塊428，設(shè)定點(diǎn)存儲(chǔ)模塊432，以及測(cè)量值存儲(chǔ)模塊436。觸發(fā)模塊428在每個(gè)循環(huán)期間在n個(gè)時(shí)刻生成觸發(fā)信號(hào)。n是大于1的整數(shù)。在一個(gè)示例中，觸發(fā)模塊428可以在每個(gè)循環(huán)期間生成86次觸發(fā)信號(hào)。

觸發(fā)模塊428可以以預(yù)定(時(shí)間)間隔生成觸發(fā)信號(hào)，或者生成觸發(fā)信號(hào)的時(shí)刻之間的間隔可以改變。在觸發(fā)信號(hào)之間不同間隔的情形中，觸發(fā)模塊428可以例如更頻繁地并且當(dāng)正向功率設(shè)定點(diǎn)(以及因此重復(fù)模式)改變時(shí)而生成觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)正向功率設(shè)定點(diǎn)更穩(wěn)定時(shí)，觸發(fā)模塊428可以較不頻繁地生成觸發(fā)信號(hào)。觸發(fā)模塊428在每個(gè)循環(huán)期間在n個(gè)時(shí)刻生成觸發(fā)信號(hào)，并且在每個(gè)循環(huán)期間相對(duì)于各循環(huán)的相應(yīng)開始和結(jié)束而在相同n個(gè)時(shí)刻生成觸發(fā)信號(hào)。閉環(huán)控制模塊424也可以在每次生成觸發(fā)信號(hào)時(shí)更新閉環(huán)輸出。

設(shè)定點(diǎn)存儲(chǔ)模塊432在每次生成觸發(fā)信號(hào)時(shí)存儲(chǔ)正向功率設(shè)定點(diǎn)的當(dāng)前值。當(dāng)循環(huán)完成時(shí)，設(shè)定點(diǎn)存儲(chǔ)模塊432已經(jīng)因此在該循環(huán)內(nèi)存儲(chǔ)了在n個(gè)時(shí)刻處的正向功率設(shè)定點(diǎn)的n個(gè)值。測(cè)量值存儲(chǔ)模塊436在每次生成觸發(fā)信號(hào)時(shí)存儲(chǔ)正向功率的當(dāng)前值。當(dāng)循環(huán)完成時(shí)，測(cè)量值存儲(chǔ)模塊436因此在該循環(huán)內(nèi)已經(jīng)存儲(chǔ)了在n個(gè)時(shí)刻處的正向功率的n個(gè)值。

每一次在n個(gè)時(shí)刻中的一個(gè)時(shí)刻生成觸發(fā)信號(hào)時(shí)，設(shè)定點(diǎn)存儲(chǔ)模塊432和測(cè)量值存儲(chǔ)模塊436分別輸出針對(duì)上一次循環(huán)期間n個(gè)時(shí)刻中的該一個(gè)時(shí)刻所存儲(chǔ)的正向功率設(shè)定點(diǎn)和正向功率。來(lái)自上一次循環(huán)期間該時(shí)刻的正向功率設(shè)定點(diǎn)將稱作前一個(gè)正向功率設(shè)定點(diǎn)。上一次循環(huán)期間在該時(shí)刻處所測(cè)量的正向功率將稱作前一個(gè)正向功率。在各個(gè)實(shí)施方式中，前一個(gè)正向功率可以是基于多個(gè)之前循環(huán)所確定的合成值。這種合成值可以以各種方式確定，諸如使用無(wú)限脈沖響應(yīng)(iir)濾波器。這種合成值的使用可以減小噪聲和等離子體瞬變現(xiàn)象的效應(yīng)。

調(diào)節(jié)模塊440基于針對(duì)給定時(shí)刻的前一個(gè)正向功率設(shè)定點(diǎn)以及在上一次循環(huán)期間針對(duì)該時(shí)刻由傳感器412所測(cè)量的前一個(gè)正向功率而在該時(shí)刻生成輸出調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)模塊440的示例的功能框圖在圖7中示出。

現(xiàn)在參照?qǐng)D7，調(diào)節(jié)模塊440包括誤差模塊604、比例(p)模塊608、積分(i)模塊612、以及加法器模塊616。誤差模塊604基于在某時(shí)刻處的前一個(gè)正向功率設(shè)定點(diǎn)與在該時(shí)刻處的前一個(gè)正向功率之間的差而確定前一個(gè)誤差。

比例模塊608基于預(yù)定的比例增益和前一個(gè)誤差而確定比例項(xiàng)(值)。積分模塊512基于預(yù)定的積分增益和前一個(gè)誤差確定積分項(xiàng)(值)。積分模塊512可以將積分項(xiàng)限制(也即鉗位)到預(yù)定范圍內(nèi)。加法器模塊516將p項(xiàng)和i項(xiàng)相加以生成輸出調(diào)節(jié)。因此，在某時(shí)刻處的輸出調(diào)節(jié)反映了前一個(gè)循環(huán)期間在該時(shí)刻的閉環(huán)輸出。

盡管示出并討論了pi閉環(huán)控制器的示例，但可以使用p(比例)閉環(huán)控制器、pid(比例-積分-微分)閉環(huán)控制器、或另一合適類型的閉環(huán)控制器。同樣地，盡管示出并討論了前一個(gè)正向功率設(shè)定點(diǎn)和前一個(gè)正向功率的存儲(chǔ)，但可以在下一個(gè)循環(huán)期間針對(duì)這n個(gè)時(shí)刻分別存儲(chǔ)并使用循環(huán)期間針對(duì)n個(gè)時(shí)刻所確定的誤差值(由誤差模塊504所確定)。

返回參照?qǐng)D4，混合器模塊444將閉環(huán)輸出與輸出調(diào)節(jié)混合以生成最終rf輸出?；旌掀髂K444可以例如基于混合比率而將閉環(huán)輸出與輸出調(diào)節(jié)混合?；旌媳嚷士梢允穷A(yù)定值或者可以改變。例如，混合器模塊444可以取決于所需的行為(諸如負(fù)載瞬變靈敏度或其他規(guī)則)而改變混合比率，或者可以由另一(例如更高層級(jí))控制器設(shè)定。混合比率可以對(duì)應(yīng)于施加至閉環(huán)輸出和輸出調(diào)節(jié)的增益，以使得當(dāng)將施加值后的增益相加時(shí)，導(dǎo)致最終rf輸出。

鉗位模塊448可以將最終rf輸出限制(也即鉗位)到預(yù)定范圍內(nèi)。rf生成器的致動(dòng)器(諸如功率放大器/驅(qū)動(dòng)器408)基于最終rf輸出而操作生成器，以生成rf輸出。驅(qū)動(dòng)器控制模塊312控制功率放大器/驅(qū)動(dòng)器408的基礎(chǔ)工作頻率?；A(chǔ)工作頻率也可以稱作載波頻率。rf輸出可以例如施加至等離子體電極108或另一rf裝置。

調(diào)節(jié)模塊440的使用改進(jìn)了響應(yīng)特性。例如，與例如實(shí)現(xiàn)圖3的系統(tǒng)的rf生成器模塊相比，調(diào)節(jié)模塊440可以使正向功率能夠更緊密地跟隨正向功率設(shè)定點(diǎn)，可以更快速(例如以更少循環(huán)次數(shù))完成，并且具有較少的過(guò)沖和/或欠沖。盡管已經(jīng)示出并討論了rf包絡(luò)輸出和設(shè)定點(diǎn)的示例，但本申請(qǐng)也可適用于其他非rf輸出，諸如直流(dc)輸出(包括重復(fù)dc設(shè)定點(diǎn))，以及交流(ac)輸出(包括重復(fù)ac設(shè)定點(diǎn))。該方法可以在包括具有非線性傳輸特性的一個(gè)或多個(gè)部件模塊的系統(tǒng)中日漸有效。在這些系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)呈現(xiàn)增益擴(kuò)展、增益壓縮或限幅(諸如其可隨rf功率放大器發(fā)生)時(shí)，使用傳統(tǒng)的線性控制技術(shù)是困難的。等離子體負(fù)載也可以呈現(xiàn)非線性行為，諸如隨著所施加功率變化的負(fù)載阻抗。

圖8包括針對(duì)根據(jù)重復(fù)、預(yù)定形狀設(shè)定的設(shè)定點(diǎn)在第一循環(huán)期間設(shè)定點(diǎn)和測(cè)量值與時(shí)間對(duì)比的示例曲線圖。在圖8的示例中，形狀是矩形脈沖或方波。在第一循環(huán)期間，尚未存儲(chǔ)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)之前循環(huán)的設(shè)定點(diǎn)或測(cè)量值。因此，在該循環(huán)期間，基于設(shè)定點(diǎn)和測(cè)量值之間的差僅使用閉環(huán)反饋而控制輸出。測(cè)量的和期望的波形之間的差異可歸咎于存在于功率放大器子系統(tǒng)中的非線性。然而，在第一循環(huán)之后，之前的設(shè)定點(diǎn)和測(cè)量值也用于控制輸出，并且因此，測(cè)量值更緊密地跟隨設(shè)定點(diǎn)(例如參見圖9，循環(huán)1、2、10和100)。

圖9-圖13是圖示該特征的示例曲線圖并且包括具有各種不同重復(fù)形狀的設(shè)定點(diǎn)。如圖9-圖13中所示，測(cè)量值在稍后循環(huán)期間更緊密跟隨設(shè)定點(diǎn)。從圖9-圖13可見，本文所述的控制系統(tǒng)可以用于生成正弦波、方波或任意形狀的波形。所生成的波形可以限定原始信號(hào)，或者所生成的波形可以限定驅(qū)動(dòng)信號(hào)工作在其內(nèi)的包絡(luò)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)和包絡(luò)信號(hào)可以是連續(xù)的波或脈沖信號(hào)。

圖14是描繪控制輸出的示例方法的流程圖?？刂崎_始于704，其中計(jì)數(shù)值(i)被設(shè)置為1。在708處，確定當(dāng)前循環(huán)是否是第一循環(huán)，例如，在選擇了不同重復(fù)模式之后或者在單元導(dǎo)通之后。如果708為真，則控制繼續(xù)至712。如果708為假，則控制轉(zhuǎn)移至730，如下進(jìn)一步所述。

在712處，監(jiān)控觸發(fā)信號(hào)，并且做出關(guān)于是否已經(jīng)生成觸發(fā)信號(hào)的判定。當(dāng)生成觸發(fā)信號(hào)時(shí)，控制繼續(xù)至716。當(dāng)未生成觸發(fā)信號(hào)時(shí)，控制可以留在712處。在716處，設(shè)定點(diǎn)存儲(chǔ)模塊432存儲(chǔ)第i個(gè)設(shè)定點(diǎn)(例如正向功率設(shè)定點(diǎn))，并且測(cè)量值存儲(chǔ)模塊436存儲(chǔ)第i個(gè)所測(cè)量的值(例如所測(cè)量的正向功率)。在720處，閉環(huán)控制模塊424基于第i個(gè)設(shè)定點(diǎn)和第i個(gè)所測(cè)量的值之間的差而確定閉環(huán)輸出。在722處，混合器模塊444將輸出設(shè)定成等于閉環(huán)輸出?；谠撦敵隹刂浦聞?dòng)器，諸如功率放大器/驅(qū)動(dòng)器408。

在724處，做出關(guān)于計(jì)數(shù)值(i)是否小于預(yù)定數(shù)目(n)的判定。預(yù)定數(shù)目對(duì)應(yīng)于在每個(gè)循環(huán)期間生成觸發(fā)信號(hào)的實(shí)例的數(shù)目。如果724為真，則在728處計(jì)數(shù)值(i)遞增(例如i＝i+1)，并且控制返回至712。如果724為假，則控制返回至704以將計(jì)數(shù)值(i)重置為1。

在730處，在第一循環(huán)完成之后，監(jiān)控觸發(fā)信號(hào)，并且做出關(guān)于是否生成觸發(fā)信號(hào)的判定。當(dāng)生成觸發(fā)信號(hào)時(shí)，控制繼續(xù)至732。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)未生成時(shí)，控制可以留在730處。在732處，設(shè)定點(diǎn)存儲(chǔ)模塊432存儲(chǔ)第i個(gè)設(shè)定點(diǎn)(例如，正向功率設(shè)定點(diǎn))，并且測(cè)量值存儲(chǔ)模塊436存儲(chǔ)第i個(gè)所測(cè)量的值(例如，所測(cè)量的正向功率)。在736處，閉環(huán)控制模塊424基于第i個(gè)設(shè)定點(diǎn)和第i個(gè)所測(cè)量的值之間的差而確定閉環(huán)輸出。

在740處，調(diào)節(jié)模塊440獲得來(lái)自上一次循環(huán)的第i個(gè)設(shè)定點(diǎn)以及來(lái)自上一次循環(huán)的第i個(gè)測(cè)量值。在744處，調(diào)節(jié)模塊440基于在來(lái)自上一次循環(huán)的第i個(gè)設(shè)定點(diǎn)與來(lái)自上一次循環(huán)的第i個(gè)測(cè)量值之間的差而生成輸出調(diào)節(jié)。在748處，混合器模塊444將閉環(huán)輸出(在736處確定)與輸出調(diào)節(jié)(在744處確定)混合，以產(chǎn)生輸出。如上所述，基于輸出控制致動(dòng)器，諸如功率放大器/驅(qū)動(dòng)器408。

在752處，做出關(guān)于計(jì)數(shù)值(i)是否小于預(yù)定數(shù)目(n)的判定。預(yù)定數(shù)目對(duì)應(yīng)于在每個(gè)循環(huán)期間生成觸發(fā)信號(hào)的實(shí)例的數(shù)目。如果752為真，則在756處，計(jì)數(shù)值(i)遞增(例如i＝i+1)，并且控制返回至730。如果756為假，則控制返回至704以將計(jì)數(shù)值(i)重置為1。

圖15是rf生成系統(tǒng)的功能框圖。除了由rf生成器模塊404所提供的控制之外，驅(qū)動(dòng)器控制模塊312可以基于由傳感器412測(cè)量的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)而控制功率放大器/驅(qū)動(dòng)器408的基礎(chǔ)rf工作頻率。例如，可以調(diào)節(jié)頻率以改進(jìn)rf功率模塊308與等離子體負(fù)載的阻抗匹配。

圖16是驅(qū)動(dòng)器控制模塊312的示例實(shí)施方式的功能框圖。失真模塊804基于由傳感器412測(cè)量的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)而確定rf輸出中的失真量。失真量可以對(duì)應(yīng)于反射功率的量，并且可以例如由反射系數(shù)或逆功率而指示。

第一頻率調(diào)節(jié)模塊808和第二頻率調(diào)節(jié)模塊812致力于生成第一頻率調(diào)節(jié)和第二頻率調(diào)節(jié)以最小化失真，并且因此最小化反射功率。第一頻率調(diào)節(jié)模塊808分別基于當(dāng)前失真量、來(lái)自之前時(shí)刻的失真的一個(gè)或多個(gè)之前的量、以及一個(gè)或多個(gè)預(yù)定增益值而生成第一頻率調(diào)節(jié)。第一頻率調(diào)節(jié)的示例在共同受讓人的美國(guó)專利第8,576,013號(hào)和第6,020,794號(hào)中進(jìn)行了描述，這兩個(gè)專利的全文并入本文。第二頻率調(diào)節(jié)模塊808分別基于來(lái)自之前時(shí)刻的失真的一個(gè)或多個(gè)之前的量、第二頻率調(diào)節(jié)的一個(gè)或多個(gè)之前的值、以及一個(gè)或多個(gè)預(yù)定增益值而生成第二頻率調(diào)節(jié)。

混合器模塊812基于功率放大器/驅(qū)動(dòng)器408的之前基礎(chǔ)工作頻率、第一頻率調(diào)節(jié)以及第二頻率調(diào)節(jié)而確定功率放大器/驅(qū)動(dòng)器408的基礎(chǔ)工作頻率。例如，混合器812可以將功率放大器/驅(qū)動(dòng)器408的基礎(chǔ)工作頻率設(shè)定為前一個(gè)基礎(chǔ)工作頻率減去第一頻率調(diào)節(jié)和第二頻率調(diào)節(jié)。延遲模塊820在已經(jīng)存儲(chǔ)了預(yù)定周期(例如一個(gè)采樣周期)的前一個(gè)基礎(chǔ)工作頻率之后，提供前一個(gè)基礎(chǔ)工作頻率。在各個(gè)實(shí)施方式中，在減法之前，混合器模塊812可以選擇性地改變施加至第一頻率調(diào)節(jié)和第二頻率調(diào)節(jié)的增益值。

前述描述本質(zhì)上僅是示意性的并且決非意在限制本公開、其應(yīng)用或用途。本公開的廣泛教導(dǎo)可以以各種形式實(shí)現(xiàn)。因此，盡管本公開包括特定示例，但本公開的真實(shí)范圍將不限于此，因?yàn)橐坏┭辛?xí)了附圖、說(shuō)明書和以下權(quán)利要求，其他修改將是明顯的。應(yīng)該理解的是，方法內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)步驟可以以不同順序(或同時(shí)地)執(zhí)行而并不改變本公開的原理。進(jìn)一步，盡管以上實(shí)施例中的每一個(gè)描述為具有某些特征，但相對(duì)于本公開的任何實(shí)施例所述的那些特征中的任意一個(gè)或多個(gè)可以在任何其他實(shí)施例的特征中實(shí)現(xiàn)和/或與任何其他實(shí)施例的特征組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，即便該組合并未明確描述。換言之，所述實(shí)施例不是互斥的，并且一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例與另一實(shí)施例的置換保留在本公開的范圍內(nèi)。

使用各種術(shù)語(yǔ)描述元件之間(例如模塊之間)的空間和功能關(guān)系，包括“連接”、“結(jié)合”、“接合”和“聯(lián)接”。除非明確地描述為“直接”，當(dāng)在以上本公開中描述第一元件和第二元件之間的關(guān)系時(shí)，該關(guān)系包括其中在第一元件和第二元件之間不存在其他中間元件的直接關(guān)系，以及其中在第一元件和第二元件之間(空間地或功能地)存在一個(gè)或多個(gè)中間元件的間接關(guān)系。如本文所使用的，短語(yǔ)a、b和c中的至少一個(gè)應(yīng)該理解為意味著邏輯(aorborc)，使用非排他性的邏輯or，并且不應(yīng)理解為意味著“a中的至少一個(gè)，b中的至少一個(gè)，以及c中的至少一個(gè)”。

在該申請(qǐng)中，包括以下的定義，術(shù)語(yǔ)“模塊”或術(shù)語(yǔ)“控制器”可以替換為術(shù)語(yǔ)“電路”。術(shù)語(yǔ)“模塊”可以指執(zhí)行代碼的處理器硬件(公用、專用或群組)以及存儲(chǔ)了由處理器硬件執(zhí)行的代碼的存儲(chǔ)器硬件(公用、專用或群組)的一部分，或者包括執(zhí)行代碼的處理器硬件(公用、專用或群組)以及存儲(chǔ)了由處理器硬件執(zhí)行的代碼的存儲(chǔ)器硬件(公用、專用或群組)。

模塊可以包括一個(gè)或多個(gè)接口電路。在一些示例中，接口電路可以包括連接至局域網(wǎng)(lan)、互聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)(wan)或其組合的有線或無(wú)線接口。本公開的任何給定模塊的功能可以分布在經(jīng)由接口電路連接的多個(gè)模塊之間。例如，多個(gè)模塊可以允許負(fù)載平衡。在進(jìn)一步的示例中，服務(wù)器(也已知為遠(yuǎn)程的，或云)模塊可以實(shí)現(xiàn)代表客戶端模塊的一些功能。

如上所使用的，術(shù)語(yǔ)代碼可以包括軟件、固件和/或微代碼，并且可以指程序、例程、函數(shù)、類、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、和/或?qū)ο?。共用的處理器硬件包括?zhí)行來(lái)自多個(gè)模塊的一些或全部代碼的單個(gè)微處理器。群組處理器硬件包括與額外的微處理器組合而執(zhí)行來(lái)自一個(gè)或多個(gè)模塊的一些或全部代碼的微處理器。提到的多個(gè)微處理器包括在分立電路芯片上的多個(gè)微處理器、在單個(gè)電路芯片上的多個(gè)微處理器、單個(gè)微處理器的多個(gè)內(nèi)核、單個(gè)微處理器的多個(gè)線程、或者以上的組合。

共用存儲(chǔ)器硬件包括存儲(chǔ)來(lái)自多個(gè)模塊的一些或全部代碼的單個(gè)存儲(chǔ)器裝置。群組存儲(chǔ)器硬件包括與其他存儲(chǔ)器裝置組合而存儲(chǔ)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)模塊的一些或全部代碼的存儲(chǔ)器裝置。

術(shù)語(yǔ)存儲(chǔ)器硬件是術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的子集。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)并未包括通過(guò)介質(zhì)(諸如在載波上)傳播的臨時(shí)電子或電磁信號(hào)；因此，術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)被視作是有形的且非瞬態(tài)的。非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性示例是非易失性存儲(chǔ)器裝置(諸如快閃存儲(chǔ)器裝置、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器裝置、或者掩模只讀存儲(chǔ)器裝置)、易失性存儲(chǔ)器裝置(諸如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置或動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器裝置)、磁性存儲(chǔ)介質(zhì)(諸如模擬或數(shù)字磁帶或硬盤驅(qū)動(dòng))、以及光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(諸如cd、dvd、或藍(lán)光碟片)。

在本申請(qǐng)中所述的設(shè)備和方法可以部分地或完全地由專用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，該專用計(jì)算機(jī)通過(guò)配置通用計(jì)算機(jī)以執(zhí)行具體化在計(jì)算機(jī)程序中的一個(gè)或多個(gè)特定功能而創(chuàng)建。如上所述的功能塊和流程圖要素用作軟件規(guī)范，其可以由熟練技工或程序員的常規(guī)工作而轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)程序。

計(jì)算機(jī)程序包括存儲(chǔ)在至少一個(gè)非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)程序也可以包括或依賴于所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)程序可以包括與專用計(jì)算機(jī)的硬件交互的基本輸入/輸出系統(tǒng)(bios)、與專用計(jì)算機(jī)的特定裝置交互的裝置驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)或多個(gè)操作系統(tǒng)、用戶應(yīng)用程序、后臺(tái)服務(wù)、后臺(tái)應(yīng)用程序等。

計(jì)算機(jī)程序可以包括：(i)待解析的描述性文本，諸如html(超文本標(biāo)記語(yǔ)言)或xml(可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言)，(ii)匯編代碼，(iii)由編譯器從源代碼生成的目標(biāo)代碼，(iv)用于由注釋器執(zhí)行的源代碼，(v)用于由適時(shí)編譯器編譯并執(zhí)行的源代碼等。僅作為示例，可以使用來(lái)自包括以下語(yǔ)言的語(yǔ)法來(lái)編寫源代碼：c、c++、c#、objective-c、haskell、go、sql、r、lisp、fortran、perl、pascal、curl、ocaml、html5、ada、asp(動(dòng)態(tài)服務(wù)器網(wǎng)頁(yè))、php、scala、eiffel、smalltalk、erlang、ruby、visuallua、以及

權(quán)利要求中記載的要素并非意在作為在35u.s.c.§112(f)含義內(nèi)的裝置加功能要素，除非使用短語(yǔ)“用于……的裝置”或者在方法權(quán)利要求中使用短語(yǔ)“用于……的操作”或“用于……的步驟”而明確地記載要素。