CN103327724B - Rf发生器的双峰自动功率和频率调谐的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种射频发生器的双峰自动功率和频率调谐的系统及方法。所述射频发射器包括功率控制模块、频率控制模块和脉冲发生模块。所述功率控制模块被配置为产生表示功率发生器的目标状态的功率水平的功率信号。所述频率控制模块被配置为产生表示所述功率放大器的所述目标状态的频率的频率信号。所述脉冲发生模块被配置为（i）向所述功率放大器供应输出信号，（ii）调出所述功率放大器的所述目标状态之一的最新功率水平和最新频率中的至少一个，并且（iii）基于所述功率放大器的所述最新功率水平和所述最新频率中的至少一个、所述功率信号和所述频率信号，将所述输出信号的当前功率水平和当前频率从第一状态调节至第二状态。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年3月23日递交的美国临时申请No.61/615,063的权益。上述申请的整个公开内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及射频（RF）发生器，并且具体来说，涉及RF发生器的功率和频率调谐控制。
背景技术
此文所提供的背景技术说明以对本公开内容的环境作一般性说明为目的。发明人的某些工作（即已在此背景技术部分中作出描述的工作）以及公开内容中关于某些尚未成为申请日之前的现有技术的内容，无论是以明确或隐含的方式均不被视为相对于本公开的现有技术。
在半导体制造中经常使用等离子刻蚀。在等离子刻蚀中，离子被电场加速以刻蚀基板上暴露的表面。电场基于由射频（RF）功率系统的一个或多个RF发生器产生的RF功率信号而产生。由RF发生器产生的RF功率信号必须被精确控制以有效地实施等离子刻蚀。
RF功率系统可以包括RF发生器、匹配网络和诸如等离子腔室的负载。RF功率信号可以用于驱动负载以制造各种部件，诸如集成电路、太阳能电池板、光盘（CD）和数字多功能（或影音）光盘（DVD）等。负载可以包括由RF信号驱动的任何数目的元件或设备，通过非限制性示例，可以包括等离子腔室。负载可以包括宽带非匹配负载（即具有非匹配电阻器终端的电缆）、窄带非匹配负载（即2元匹配网络）和谐振器负载。
在匹配网络处接收RF功率信号。匹配网络使得匹配网络的输入阻抗与RF发生器和匹配网络之间的传输线的特性阻抗相匹配。这种阻抗匹配有助于最小化在朝向等离子腔室的正向上施加到匹配网络上的功率量（“正向功率”）和从匹配网络反射回RF发生器的功率量（“反向功率”）。阻抗匹配还有助于最大化从匹配网络输出到等离子腔室的正向功率。
在RF功率源领域，通常具有两种方法来给负载施加RF信号。第一种更传统的方法是给负载施加连续波信号。连续波信号通常是由功率源连续输出至负载的正弦波。在连续波方法中，RF信号呈现为正弦输出，并且正弦波的幅度和/或频率可以改变，从而改变施加至负载的输出功率。将RF信号施加至负载的第二种方法涉及脉冲化RF信号，而不是施加连续波信号至负载。
发明内容
提供一种射频发射器，包括功率控制模块、频率控制模块和脉冲发生模块。所述功率控制模块被配置为产生表示功率发生器的目标状态的功率水平的功率信号。所述频率控制模块被配置为产生表示所述功率放大器的所述目标状态的频率的频率信号。所述脉冲发生模块被配置为（i）向所述功率放大器供应输出信号，（ii）调出所述功率放大器的所述目标状态之一的最新功率水平和最新频率中的至少一个，并且（iii）基于所述功率放大器的所述最新功率水平和所述最新频率中的至少一个、所述功率信号和所述频率信号，将所述输出信号的当前功率水平和当前频率从第一状态调节至第二状态。
在其他特征，提供一种方法，包括产生表示射频发生器中的功率放大器的目标状态的功率水平的功率信号。产生表示所述功率放大器的所述目标状态的频率的频率信号。向所述功率放大器供应输出信号。针对所述功率放大器的所述目标状态之一调出最新功率水平和最新频率中的至少一个。基于所述功率放大器的所述最新功率水平和所述最新频率中的至少一个、所述功率信号和所述频率信号，将所述输出信号的当前功率水平和当前频率从第一状态调节至第二状态。
从具体实施方式、权利要求和附图，本公开的进一步的应用领域将会变得显而易见。具体实施方式和特定示例仅仅用于说明性的目的并且不致力于限制公开的范围。
附图说明
根据具体实施方式和附图，本公开将得到更加充分的理解，其中：
图1是根据本公开的RF功率系统的功能框图；
图2是根据本公开的RF发生器的功能框图；
图3是示出根据本公开的脉冲发生模块、功率放大器或RF发生器的输出功率的状态的功率信号图；
图4示出根据本公开的功率控制方法；
图5示出根据本公开的频率控制方法；以及
图6示出根据本公开的脉冲发生模块的状态控制方法。
在附图中，相同的附图标记可以重复用于标识类似和/或相同的元件。
具体实施方式
RF发生器输出的功率（“输出功率”）可以被脉冲化，并且包括例如HIGH状态和LOW状态。HIGH状态可以指脉冲的峰值功率水平（或者幅度）。LOW状态可以指脉冲的最小功率水平和/或连续脉冲之间的功率水平。虽然这个示例提供两种状态（HIGH和LOW），但是RF发生器的输出功率可以具有n个不同的状态，此处n是大于或等于2的整数。输出功率的脉冲可以针对输出功率和/或负载阻抗的低频改变（频率改变小于预定频率）进行RF频率调谐。随着输出功率和/或负载阻抗改变时的RF频率增加，对输出功率的RF频率进行调谐以发生阻抗匹配的能力受到限制。
最终，对于以高频发生的输出功率和负载阻抗的改变，输出功率的第一（或者HIGH）状态可以在多个脉冲上被频率调谐至预定频率。一旦第一状态的RF频率与预定频率相匹配，则输出功率的RF频率可以不改变。这导致了所有状态的RF频率是相同的。最终，对于第一状态，阻抗匹配良好，而对于其他状态，阻抗不匹配（不那么准确）。替代的是不执行RF频率调谐，这导致所有状态可能具有不匹配阻抗。
RF频率调谐可以是缓慢的，并且可能在下一个脉冲改变之前无法实现目标。这会限制阻抗匹配或脉冲速率。以下的实施方式包括控制输出功率的离散状态的RF发生器。输出功率的功率和RF频率被控制为以步进式（即以各功率设定点和RF频率设定点为基础）在离散状态之间转移。这种控制基于最新的事先传送的功率水平和对应的RF频率的反馈。这种反馈控制允许RF频率和功率水平的快速改变，这提供对功率设定点和/或负载阻抗的改变的快速响应时间。在脉冲化期间，这里公开的实施方式（i）最小化多个不同功率水平的反射功率，（ii）最小化针对负载改变的反射功率，并且（iii）增加对于所传递的输出功率的控制。负载改变可以因为例如负载的脉冲化等离子体而产生。
图1示出RF功率系统10。RF功率系统10可以包括一个或多个RF发生器12（示出RF发生器1-m）。RF发生器12可以接收交流（AC）功率，并且经由各自的传输线16提供RF功率至匹配网络14，接着匹配网络14提供RF功率至负载18。仅作为示例，AC功率可以是大约480伏特AC（VAC）的三相AC功率或者另一适合的电压。RF发生器12的功率输出可以合并到匹配网络14中，并被提供至负载18。作为一个替代例，匹配网络可以针对RF发生器12中的每一个提供，并且匹配网络的输出可以合并到并被提供至负载18。
RF发生器12包括各自的脉冲控制电路20（示出脉冲控制电路1-m）。脉冲控制电路20提供输出功率，输出功率在传输线16上被发送至匹配网络14。由RF发生器12中的每一个提供的输出功率可以是连续波（CW）功率、脉冲功率或伪CW功率。CW功率可以是采用例如正弦信号的形式。脉冲功率可以包括具有不同RF频率和/或不同功率水平以及对应的脉冲频率（或者脉冲功率在各状态之间改变时的频率）的离散脉冲。伪CW功率可以包括离散脉冲，此处每个脉冲具有相同功率水平。
虽然在伪CW模式下时RF发生器的功率设定点可以是相同的，但是RF频率可以是不同的和/或被调制为具有与其他RF发生器相同的脉冲频率。作为示例，一个或多个RF发生器12可以提供具有改变的幅度和改变的RF（被称为在双峰模式下运行）频率的脉冲输出功率信号。一个或多个其他的RF发生器12可以提供具有与脉冲输出功率信号（被称为在伪CW模式下运行）的频率相同的脉冲频率的伪CW功率信号。这使得伪CW功率信号的脉冲频率在任何时刻与脉冲输出功率信号的脉冲频率相匹配。在双峰模式下和/或伪CW模式下运行的每个RF发生器12可以基于相同或不同的预定状态和/或所检测的RF发生器12中相应功率放大器的RF输出而产生RF输出信号。
匹配网络14将匹配网络14的输入阻挡匹配到传输线16的特性阻抗。换句话说，匹配网络14将负载18的阻抗匹配到从RF发生器12的输出端看的阻抗。匹配网络14和负载18可以被认为是RF发生器12的负载。负载18可以是例如等离子腔室或其他RF负载。负载18的阻抗可以是静态的（即随时间恒定）或者动态的（即随时间改变）。
虽然RF发生器12中的每一个被示出为具有单个RF输出端，但是RF发生器12中的每一个可以具有任意数目的RF输出端。仅仅作为示例，RF发生器12可以根据在负载18的一个或多个等离子腔室中实现的等离子电极产生RF输出。一个或多个RF发生器可以控制匹配网络14。具体来说，RF发生器12可以控制匹配网络14执行阻抗匹配的程度。匹配网络14可以分别施加RF输出至负载18中实现的等离子电极。可以在例如薄膜沉积系统、薄膜刻蚀系统和其他适合的系统中执行RF输出至等离子电极的施加。RF输出还可以施加到其他适合的系统。
现在参见图2，其示出RF发生器30、32（可以被称为RF发生器模块）。RF发生器30、32可以替换图1的RF发生器12中的两个。RF发生器30、32提供RF输出功率，RF输出功率可以被提供给匹配网络（例如匹配网络14）。RF发生器30、32可以包括各自的源电路34、36、脉冲控制电路38、40、功率放大器42、44和传感器46、48。源电路34、36产生脉冲图形，脉冲图形被提供给脉冲控制电路38、40。脉冲控制电路38、40控制RF以及由脉冲控制电路38、40和/或功率放大器42、44提供的RF输出的脉冲频率和功率水平。传感器46、48检测和/或被用于检测功率放大器42、44的RF频率和RF输出。
源电路34、36可以包括脉冲图形模块50、52、从脉冲源模块54、56、主脉冲源模块58、60和其他脉冲源模块62、64。脉冲图形模块50、52可以确定脉冲图形，脉冲图形包括脉冲幅度、脉冲时间、功率水平、脉冲宽度（或持续时间）、脉冲间延迟、脉冲图形的占空比、RF频率等。脉冲图形可以基于这些参数中的每一个的存储数值而产生。脉冲图形和/或这些参数中的任一个可以被提供给脉冲源模块54-64中的一个或多个。脉冲图形表示何时从当前状态转移到下一个状态。每个状态可以具有各自的幅度、持续时间、RF频率和功率水平。
脉冲源模块54-56基于脉冲图形模块50、52的输出产生脉冲控制电路38、40的脉冲图形。脉冲源模块54-64可以基于同步信号和/或脉冲控制电路38、40和/或功率放大器42、44的检测的RF输出产生脉冲图形。作为示例，第一RF发生器30可以作为主RF发生器操作，而第二RF发生器32可以作为从RF发生器操作。在这个示例中，如图所示，第二RF发生器32的从脉冲源模块56可以从第一RF发生器的主脉冲源接收同步信号。同步信号可以表示由第一RF发生器30的主脉冲源模块58产生的脉冲图形的功率水平，而不是脉冲持续时间。然后，第二RF发生器32的从脉冲源模块56可以基于同步信号和第二RF发生器32的脉冲图形模块52的输出产生脉冲图形。其他脉冲源模块62、64可以基于同步信号和/或脉冲控制电路38、40和/或功率放大器42、44的检测的RF输出而产生脉冲图形。
脉冲控制电路38、40包括各自的脉冲控制模块70、72、功率控制模块74、76、频率控制模块78、80、功率设定点模块82、84以及脉冲发生模块86、88。脉冲控制模块70、72分别（i）从脉冲源模块54-64的输出端接收脉冲图形信号，以及（ii）接收反馈数据信号DATAP&f1、DATAP&f2。反馈数据信号DATAP&f1、DATAP&f2中的每一个包括相应的功率放大器42、44的RF输出的一个或多个更新的功率水平和一个或多个更新的RF频率。
脉冲控制模块70、72基于脉冲图形信号和反馈数据信号DATAP&f1、DATAP&f2确定脉冲频率并产生状态信号STATE1、STATE2、功率数据信号DATAP1、DATAP2以及频率数据信号DATAf1、DATAf2。脉冲频率（例如10-100kHz）可以被存储在脉冲控制模块70、72中、RF功率发生器30、32的存储器中以及或者作为来自输入设备（例如用户接口）的输入而被接收。脉冲频率可以被用于调制RF发生器30、32的RF输出功率，RF输出功率具有相应的RF频率（例如10-20MHz）。脉冲频率指的是RF输出功率在状态之间改变的速率。RF输出功率的RF频率是对应脉冲频率的函数。
状态信号STATE1、STATE2例如经由数值表示下一个状态。状态信号STATE1、STATE2可以是大于或等于0的整数。在一个实施方式中，状态信号STATE1、STATE2提供状态数值i，此处i等于0－n并且n是状态总数。功率数据信号DATAP1、DATAP2可以表示一个或多个更新的功率水平。频率数据信号DATAf1、DATAf2可以表示功率放大器42、44各自的RF输出的更新的RF频率。
功率控制模块74、76产生表示n个状态中每个状态的功率水平的功率控制信号PDels1、PDels2。功率控制模块74、76产生表示n个状态中每个状态下功率放大器42、44的RF输出的预定幅度的输出。功率控制模块74、76的输出还表示何时在状态之间转移。功率控制模块74、76接收状态信号STATE1、STATE2、功率数据信号DATAP1、DATAP2和设定点信号SET1、SET2。设定点信号SET1、SET2从功率设定点模块82、84接收并且表示功率控制模块74、76中每一个的预定功率设定点（例如PDel(i)）。仅仅作为示例，功率设定点模块82、84可以存储预定的功率设定点PDel(i)。功率控制信号PDels1、PDels2还可以包括在当前状态和目标状态之间转移时与中间设定点之间的增量偏移相对应的步长。步长可以指脉冲发生模块86、88和/或功率放大器42、44的当前脉冲与目标脉冲之间的转移脉冲的幅度和/或持续时间。这允许功率放大器42、44的功率水平随时间被调谐到脉冲发生模块86、88和/或功率放大器42、44的目标状态的目标功率水平。功率控制模块74、76基于状态信号STATE1、STATE2、功率数据信号DATAP1、DATAP2和预定功率设定点，产生功率控制信号PDels1、PDels2。
频率控制模块78、80基于状态信号STATE1、STATE2和频率数据信号DATAf1、DATAf2产生频率控制信号fDels1、fDels2，频率控制信号fDels1、fDels2包括n个状态中每个状态的RF频率设定点f(0)-f(n)。频率控制模块78、80存储对应于功率设定点的RF频率设定点f(0)-f(n)。频率控制信号还可以包括在当前状态和目标状态之间转移时与中间设定点之间的增量偏移相对应的步长。频率控制信号的步长可以指RF频率的改变，以提供脉冲发生器86、88和/或功率放大器42、44的当前脉冲和目标脉冲之间的每个转移脉冲。这允许功率放大器42、44的功率输出的RF频率随时间被调谐到脉冲发生模块86、88和/或功率放大器42、44的目标状态的目标RF频率。功率控制模块74、76和/或频率控制模块80、82可以各自包括比例积分微分（PID）控制器和/或直接数字合成（DDS）部件。
脉冲发生模块86、88基于脉冲控制模块70、72、功率控制模块74、76和频率控制模块78、80的输出产生具有预定脉冲的RF输出。脉冲发生模块86、88和功率放大器42、44可以从相应的功率源90、92接收功率。虽然功率源90、92被示出为RF发生器30、32的一部分，但是功率源90、92可以处于RF发生器30、32的外部并且被集成为单个功率源。功率源90、92可以是例如直流（DC）功率源。功率源90、92可以接收AC输入功率，并为脉冲发生模块86、88和/或功率放大器42、44产生DC功率。功率放大器42、44放大脉冲发生模块86、88的RF输出。
脉冲发生模块86、88存储功率放大器42、44的RF输出的更新的功率水平和RF频率。功率水平可以由传感器46、48检测和/或基于传感器46、48的输出确定，并且被反馈至脉冲发生模块86、88。RF频率可以由频率控制模块78、80确定。RF频率可以基于多个输入而确定。第一输入可以包括由脉冲控制模块70、72确定并从脉冲控制模块70、72接收的当前状态（还可以被称为脉冲状态）的标识。其他输入可以是传感器46、48的输出。频率控制模块可以调出每个状态的最新频率。然后频率控制模块可以选择RF频率以最小化每个状态的反射功率（或者反射率γ）。
存储并调出更新的功率水平和RF频率允许在状态之间快速转移。脉冲发生模块86、88可以基于功率控制信号PDels1、PDels2和频率控制信号fDels1、fDels2产生反馈数据信号DATAP&f1、DATAP&f2和/或脉冲发生模块86、88的RF输出。更新的功率水平和RF频率可以在反馈数据信号DATAP&f1、DATAP&f2中表示。
提供多个反馈回路。第一反馈回路包括被反馈回脉冲发生模块86、88的更新的功率水平和RF频率的检测。第二反馈回路包括将更新的功率水平和RF频率从脉冲发生模块86、88提供至脉冲控制模块70、72。第三反馈回路包括将传感器信号和/或从传感器46、48检测的参数提供至功率设定点模块82、84。功率设定点模块82、84可以基于传感器信号和/或所检测的参数确定功率设定点。第四反馈回路可以包括将传感器信号和/或从传感器46、48检测的参数提供至频率控制模块78、80。频率控制模块78、80可以基于传感器信号和/或所检测的参数确定RF频率设定点。
传感器46、48可以包括电压、电流和/或定向耦合传感器。传感器46、48可以检测（i）功率放大器42、44的电压和电流输出，（ii）功率放大器20和/或RF发生器30、32的正向（或源）功率输出，（iii）从匹配网络接收的反向（或反射）功率。电压、电流、正向功率和反向功率可以是功率放大器42、44的RF输出的实际电压、实际电流、实际正向功率和实际反向功率的比例缩放版本和/或被过滤版本。传感器46、48可以是模拟传感器和/或数字传感器。在数字实施方式中，传感器46、48可以包括模数（A/D）转换器和具有对应采样率的信号采样部件。传感器46、48产生传感器信号，传感器信号由功率控制模块74、76、频率控制模块78、80和/或脉冲发生模块86、88接收。传感器信号可以表示电压、电流、正向功率和反向功率。
图3示出说明脉冲发生模块、功率放大器和/或RF发生器（例如图1、2中的脉冲发生模块86、88，功率放大器42、44和/或RF发生器12、30、32中的一个）的脉冲和对应状态的功率信号图。脉冲发生模块、功率放大器和/或RF发生器可以产生具有n个离散状态的输出。n个离散状态中的每一个具有关联的RF频率、持续时间、幅度和占空比。在图3中，示出了示例的状态0-6。状态0-6说明了不同脉冲宽度（或者持续时间）、幅度、占空比、RF频率等。输出功率的状态可以包括多个每脉冲和/或状态幅度。
作为示例，脉冲发生模块、功率放大器或RF发生器可以从当前状态（状态0）转移到目标状态（状态1-6中的一个或其他目标状态）。状态1-6可以是过渡状态（或者中间状态）。脉冲发生模块、功率放大器或RF发生器可以经一个或多个脉冲从当前状态转移到目标状态。当包括过渡状态时，预定偏移可以被用于转移到过渡状态和从过渡状态转移。偏移可以表示幅度（或者功率水平）、RF频率、脉冲持续时间等的改变。偏移可以被存储在、被提供给RF发生器的脉冲控制模块、功率控制模块、频率控制模块和/或脉冲发生模块（例如图2的一个或多个模块70-88）和/或被这些模块使用。这些模块中的每一个可以具有各自的偏移值。
例如，脉冲发生模块可以在功率设定点（例如功率设定点PDel(0)-PDel(n)中的两个或多个）之间施以脉冲，以从第一状态转移至第二状态。同样，脉冲发生模块针对多个RF频率设定点f(0)-f(n)中每一个维持不同RF功率设定点。当脉冲改变发生时，RF功率和RF频率都可以在第一时段期间在功率设定点和RF频率设定点的范围之间梯度改变。
图4说明功率控制方法。功率控制方法可以由例如图2的脉冲控制模块70、72和/或功率控制模块74、76中的一个或多个执行。虽然主要相对于图1-2的实施方式和单个RF发生器的特征描述下文的任务，但是这些任务可以被轻易地修改以应用到本公开的其他实施方式和应用到多个RF发生器。这些任务可以被反复执行。图4的方法可以在200处开始。在这个方法中执行并行的任务组。每组任务对应于n个状态中的一个。虽然任务组被示出为在相同周期期间和/或同时并行执行，然而任务组可以被顺序和/或以不同次序执行。
在202a-n，脉冲控制模块70和/或功率控制模块74确定更新的功率水平和/或RF频率是否已经被检测并保存。更新的功率水平可以已经被传感器46检测，并且被脉冲发生模块86、脉冲控制模块70和/或功率控制模块74存储和/或访问。如上所述，更新的RF频率可以已经被频率控制模块78确定，并且被脉冲发生模块86、脉冲控制模块70和/或功率控制模块74存储和/或访问。更新的功率水平和/或RF频率可以经由反馈数据信号DATAP&f1表示。如果更新的功率水平已经被检测并存储，则执行任务204a-n。
在204a-n，脉冲控制模块70可以基于更新的功率水平和RF频率以及一个或多个脉冲源模块（例如脉冲源模块54、58、62中一个或多个）的一个或多个输出产生状态信号STATE1和功率数据信号DATAP1。
在206a-n，功率控制模块74可以保存和/或将更新的功率水平数据发送至频率控制模块78。当这个数据从脉冲控制模块70和/或脉冲发生模块86被提供至频率控制模块78时，可以不执行任务206a-n。
在208a-n，功率控制模块74产生功率控制信号PDels1以包括n个状态中每个状态的一个或多个功率水平。功率控制模块74基于状态信号STATE1和更新的功率数据产生功率控制信号PDels1。该方法可以在任务208a-n之后结束或者可以返回至任务202a-n，如图所示。
图5说明频率控制方法。频率控制方法可以由例如图2的脉冲控制模块70、72和/或频率控制模块78、80中的一个或多个执行。虽然主要相对于图1-2的实施方式和单个RF发生器的特征描述下文的任务，但这些任务可以被轻易地修改以应用到本公开的其他实施方式和应用到多个RF发生器。这些任务可以被反复执行。图5的方法可以在250处开始。
在252a-n，脉冲控制模块70和/或频率控制模块78确定更新的功率水平和/或RF频率是否已经被检测并保存。更新的功率水平可以已经被传感器46检测，并且被脉冲发生模块86、脉冲控制模块70和/或频率控制模块78存储和/或访问。如上所述，更新的RF频率可以已经被频率控制模块78确定，并且被脉冲发生模块86、脉冲控制模块70和/或功率控制模块74存储和/或访问。更新的功率水平和/或RF频率可以经由反馈数据信号DATAP&f1表示。如果更新的功率水平已经被检测并存储，则执行任务254a-n。
在254a-n，脉冲控制模块70可以基于更新的功率水平和RF频率以及一个或多个脉冲源模块（例如一个或多个脉冲源模块54、58、62）的一个或多个输出产生状态信号STATE1和频率数据信号DATAf1。
在256a-n，频率控制模块78可以保存和/或将更新的频率数据发送至功率控制模块74。当这个数据从脉冲控制模块70和/或脉冲发生模块86被提供至功率控制模块74时，可以不执行任务256a-n。
在258a-n，频率控制模块78产生频率控制信号fDels1以包括n个状态中每个状态的RF频率。频率控制模块78基于状态信号STATE1和更新的频率数据产生频率控制信号PDels1。该方法可以在任务258a-n之后结束或者可以返回至任务252a-n，如图所示。
图6说明状态控制方法。状态控制方法可以由例如图2的脉冲发生模块86、88中的一个或多个执行。虽然主要相对于图1-2的实施方式和单个RF发生器的特征描述下文的任务，但这些任务可以被轻易地修改以应用到本公开的其他实施方式和应用到多个RF发生器。这些任务可以被反复地执行。图6的方法可以在300处开始。
在302，脉冲控制模块70可以确定是否从当前状态i-1切换至下一个状态i。如果在状态之间执行转移，则可以执行任务304。
在304，脉冲控制模块70、功率控制模块74、频率控制模块78和/或脉冲发生模块86调出状态i的最新RF频率f(i-1)和最新功率水平PDel(i-1)。这些信息可以在模块70、74、78、86之间共享。最新RF频率f(i-1)和最新功率水平PDel(i-1)的调出和使用为脉冲发生模块86和/或功率放大器42的输出提供了对功率设定点改变和/或负载阻抗改变的快速响应时间。
在306，功率控制模块74、频率控制模块78和/或脉冲发生模块86操作为设定脉冲发生模块86的RF输出的功率水平和RF频率，以转移至和/或被设定在由功率控制信号PDels1和频率控制信号FDels1表示的功率水平和RF频率。这可以是一系列增量改变中朝向目标功率水平和目标RF频率的增量改变。脉冲发生模块86的功率水平和RF频率可以基于相应的和预定的偏移值从最新功率水平和最新RF频率改变预定量。
在308，脉冲发生模块86等待预定的保持OFF时段。在310，脉冲发生模块86可以接收和/或存储由传感器46和频率控制模块78检测和/或确定的当前状态的更新的功率水平PDel(i)和更新的RF频率F(i)。
在312，脉冲发生模块86可以将当前状态的反馈数据信息DATAP&f1中的更新的功率水平PDel(i)和更新的RF频率F(i)发送至脉冲控制模块70。可以经由反馈数据信号DATAP1、DATAf1将更新的功率水平PDel(i)和更新的RF频率F(i)返回至功率控制模块74和频率控制模块78。可以在任务312之后执行任务302。
图4-6的上述任务意为说明性示例；可以顺序地、同步地、同时地、连续地、在重叠时间段期间或以依赖于应用的不同顺序执行这些任务。同样，根据实施方式和/或事件的顺序，可以不执行或忽略这些任务中的任意任务。
这里公开的实施方式包括在传送的功率设定值之间，例如在PDel(High)和PDel(Low)之间，施加脉冲的RF发生器，RF发生器可以针对多个设定点（例如f(high)和f(Low)）中的每一个维持不同的RF频率。当脉冲发生改变时，RF发生器的RF功率和RF频率都可以在相同的时段期间改变和/或同时改变。这允许每个设定点的阻抗匹配最大化。这些实施方式提供高端（峰值幅度）脉冲阻抗匹配和低端（最小幅度）脉冲阻抗匹配。这些实施方式还在脉冲化等离子负载的各种方面时，维持传送到等离子负载的功率恒定。
上面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝对致力于限制公开内容、其应用或用途。可以以多种形式实施本公开的宽泛教导。因此，虽然本公开包括特定示例，但本公开的真实范围不应该被如此限定，因为基于对附图、说明书和所附权利要求的研究，其他的修改将变得显而易见。这里所用的短语A、B和C中的至少一个应该被解释为逻辑的（A或B或C），使用非排它的逻辑OR。应当理解，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序执行（或者同时），而不会改变本公开的原理。
在本申请中，包括以下定义，词语模块可以被词语电路取代。词语模块可以指以下电路、作为以下电路的一部分或包括以下电路：专用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共用的、专用的或组合）；存储由处理器执行的代码的存储器（共用的、专用的或组合）；提供所描述的功能的其他适合的硬件部件；或者以上的一些或全部的组合，诸如片上系统。
以上使用的词语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、函数、类和/或对象。词语共用处理器包含执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器。词语组合处理器包含结合附加处理器执行来自多个模块的一些或全部代码的处理器。词语共用存储器包含存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器。词语组合处理器包含结合附加存储器存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器。词语存储器可以是词语计算机可读介质的子集。词语计算机可读介质不包含通过介质传送的暂时的电信号和电磁信号，因此可以被认为是有形的且非暂时的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁性存储器和光存储器。
虽然词语第一、第二、第三等可以被用于本公开以描述各个元件、部件、回路、电路和/或模块、这些元件、部件、回路、电路和或模块不应该被这次词语限制。这些词语可以不仅仅用于从另一个元件、部件、回路、电路或模块区分一个元件、部件、回路、电路或模块。除非上下文清楚的表示，诸如“第一”、“第二”的词语和本公开使用的其他数字词语不表明顺序或次序。因此，本公开讨论的第一元件、部件、回路、电路或模块可以被称为第二元件、部件、回路、电路或模块，而不会偏离本公开公开的示例性实施方式的教导。
本申请描述的装置和方法可以被由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序部分的或全部的实施。计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形计算机可读媒介上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括和/或倚靠在存储数据。
Claims (20)
1.一种射频发生器包括：
功率控制模块，配置为产生表示功率放大器的多个目标状态的功率水平的功率信号；
频率控制模块，配置为产生表示所述功率放大器的多个目标状态的频率的频率信号；以及
脉冲发生模块，配置为(i)向所述功率放大器供应输出信号，(ii)调出所述功率放大器的所述多个目标状态之一的最新功率水平和最新频率中的至少一个，(iii)基于所述功率放大器的所述最新功率水平和所述最新频率中的至少一个、所述功率信号和所述频率信号，将所述输出信号的当前功率水平和当前频率从第一状态调节至第二状态。
2.根据权利要求1所述的射频发生器，其中所述脉冲发生模块被配置为(i)调出所述最新功率水平和所述最新频率两者，并(ii)基于所述最新功率水平和所述最新频率两者调节所述输出信号。
3.根据权利要求1所述的射频发生器，其中：
所述脉冲发生模块被配置为(i)向所述功率控制模块提供所述最新功率水平，并(ii)向所述频率控制模块提供所述最新频率；
所述功率控制模块被配置为基于所述最新功率水平产生所述功率信号；并且
所述频率控制模块被配置为基于所述最新频率产生所述频率信号。
4.根据权利要求1所述的射频发生器，其中所述脉冲发生模块被配置为在所述功率放大器的单个脉冲期间，并基于所述功率信号、所述频率信号、所述最新功率水平和所述最新频率，调节所述当前功率水平和所述当前频率两者。
5.根据权利要求1所述的射频发生器，其中所述脉冲发生模块被配置为基于所述功率信号、所述频率信号、所述最新功率水平和所述最新频率，调节所述功率放大器的连续脉冲中的每一个的功率水平和频率。
6.根据权利要求1所述的射频发生器，其中：
所述脉冲发生模块被配置为(i)在调节所述当前功率水平和所述当前频率之后等待一预定时段，(ii)响应于所述预定时段到期，存储所述功率放大器的更新的功率水平和更新的频率，并且(iii)向所述功率控制模块提供所述更新的功率水平，并向所述频率控制模块提供所述更新的频率；
所述功率控制模块被配置为基于所述更新的功率水平产生所述功率信号；并且所述频率控制模块被配置为基于所述更新的频率产生所述频率信号。
7.根据权利要求1所述的射频发生器，其中所述脉冲发生模块被配置为存储所述多个目标状态中每一个的更新的功率水平和更新的频率。
8.根据权利要求1所述的射频发生器，进一步包括所述功率放大器以及传感器，其中：
所述功率放大器被配置为接收所述输出信号；
所述传感器被配置为检测所述多个目标状态中每一个目标状态下所述功率放大器的功率输出的功率水平；
所述频率控制模块被配置为基于当前脉冲状态的指示，确定所述功率放大器的所述功率输出的频率，以及
所述脉冲发生模块被配置将所检测的功率水平和频率存储为所述多个目标状态的最新功率水平和频率。
9.根据权利要求8所述的射频发生器，其中：
所述功率放大器的所述功率输出的检测的功率水平和频率以所述功率放大器的负载的阻抗改变为基础；
所述功率控制模块被配置为基于所检测的功率水平产生所述功率信号；并且所述频率控制模块被配置为基于所确定的频率产生所述频率信号。
10.根据权利要求1所述的射频发生器，其中当所述输出信号从所述第一状态转移至所述第二状态时，以下至少之一：
所述功率控制模块被配置为递增地调节所述功率信号，以将所述当前功率水平调节至所述第二状态的目标功率水平；以及
所述脉冲发生模块将所述当前功率水平递增地调节至所述第二状态的目标功率水平。
11.根据权利要求1所述的射频发生器，其中当所述输出信号从所述第一状态转移至所述第二状态时，以下至少之一：
所述频率控制模块被配置为递增地调节所述频率信号，以将所述当前频率调节至所述第二状态的目标频率；以及
所述脉冲发生模块将所述目标频率递增地调节至所述第二状态的目标频率。
12.一种用于控制射频发生器的功率和频率的方法，包括：产生表示所述射频发生器中的功率放大器的多个目标状态的功率水平的功率信号；
产生表示所述功率放大器的所述多个目标状态的频率的频率信号；
向所述功率放大器供应输出信号；
调出所述功率放大器的所述多个目标状态之一的最新功率水平和最新频率中的至少一个，以及
基于所述功率放大器的所述最新功率水平和所述最新频率中的至少一个、所述功率信号和所述频率信号，将所述输出信号的当前功率水平和当前频率从第一状态调节至第二状态。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
调出所述最新功率水平和所述最新频率两者；以及
基于所述最新功率水平和所述最新频率两者调节所述输出信号。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括(i)将所述最新功率水平提供给功率控制模块，以及(ii)将所述最新频率提供给频率控制模块，其中：
所述功率控制模块被配置为基于所述最新功率水平产生所述功率信号；并且所述频率控制模块被配置为基于所述最新频率产生所述频率信号。
15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在所述功率放大器的单个脉冲期间，并基于所述功率信号、所述频率信号、所述最新功率水平和所述最新频率，调节所述当前功率水平和所述当前频率两者。
16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括基于所述功率信号、所述频率信号、所述最新功率水平和所述最新频率，调节所述功率放大器的连续脉冲中的每一个的功率水平和频率。
17.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
在调节所述当前功率水平和所述当前频率之后等待一预定时段；
响应于所述预定时段到期，存储所述功率放大器的更新的功率水平和更新的频率；
基于所述更新的功率水平产生所述功率信号；以及
基于所述更新的频率产生所述频率信号。
18.根据权利要求12所述的方法，进一步包括存储所述多个目标状态中每一个的更新的功率水平和更新的频率。
19.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
经由所述功率放大器接收所述输出信号；
经由传感器，检测所述多个目标状态中每一个目标状态下所述功率放大器的功率输出的功率水平，其中所述功率放大器的所述功率输出的检测的功率水平以所述功率放大器的负载的阻抗改变为基础；
基于当前脉冲状态的指示，确定所述功率放大器的所述功率输出的频率；
将所检测的功率水平和频率存储为所述多个目标状态的最新功率水平和频率；
基于所检测的功率水平产生所述功率信号；以及
基于所确定的频率产生所述频率信号。
20.根据权利要求12所述的方法，其中当所述输出信号从所述第一状态转移至所述第二状态时：
递增地调节所述功率信号，以将所述当前功率水平调节至所述第二状态的目标功率水平；
将所述当前功率水平递增地调节至所述第二状态的目标功率水平；
递增地调节所述频率信号，以将所述当前频率调节至所述第二状态的目标频率；以及
将所述目标频率递增地调节至所述第二状态的所述目标频率。
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