CN111033681B - 平衡rf电路和交叉耦合的simo分配网络的控制 - Google Patents

平衡rf电路和交叉耦合的simo分配网络的控制 Download PDF

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Abstract

一种单输入多输出等离子控制系统包括接收单个输入并产生多个输出的分路器。将来自分路器的每个输出提供至负载。分路器包括被连接在所选择的分路器输出之间的分支电路。分支电路控制每个分支之间的电压、电流、功率、频率或相位以使能控制在每个负载处测得的电压、电流、功率、阻抗、频率或相位之间的预定关系。

Description

平衡RF电路和交叉耦合的SIMO分配网络的控制
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年8月24日提交的第16/112,055号美国实用新型专利申请案的优先权，并且也要求享有于2017年8月29日提交的第62/551,637号美国临时申请案的权益。上述申请案的全部公开内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及RF系统以及在多个输出之间的多个功率、电压或电流之间分配功率。
背景技术
本部分提供了与本公开相关的、不必是现有技术的信息。在此提供的背景技术描述是用于一般地呈现本公开内容的目的。就在本背景技术部分中所描述的程度而言，当前署名的发明人的工作以及在递交时可能未另外描述为现有技术的说明书的方面，既不明确地也不隐含地被承认为本公开的现有技术。
在各种基于等离子的制造系统中，工件在电极或工作站之间旋转。在一些配置中，工件在每个电极或工作站处花费相等的时间。在每个电极或工作站处花费相等的时间导致在每个电极或工作站之间的功率失配，因为工件在每个工作站或电极处花费相等的时间。通过旋转工件以相等的时间段通过多个站而提供的该理论上相等的能量理论上导致改进的沉积均匀性并相应地提高了吞吐量。例如，如果工件旋转通过四个电极或工作站，提供了4:1的吞吐量。
然而，在一些基于等离子的制造系统中，每个电极或工作站之间的功率偏差可以显著变化。显著变化可以降低理论上通过旋转工件通过多个电极或工作站所提供的所期望的均匀性。
发明内容
本部分提供了本公开的一般性概述，且并非是本公开的全部范围或所有特征的全面公开。
一种单输入多输出等离子控制系统包括接收单个输入并产生多个输出的分路器。将来自分路器的每个输出提供至负载阻抗。分路器包括被连接在所选择的分路器输出之间的分支电路。分支电路控制每个分支之间的电压、电流或功率流以使能平衡施加至每个负载的各个电压、电流或功率。
电分路器接收RF输出信号并产生第一RF输出和第二RF输出至各个第一负载和第二负载。电分路器包括提供第一RF输出至第一负载的第一支路，以及提供第二RF输出至第二负载的第二支路。被连接在第一支路和第二支路之间的平衡电路控制与第一支路和第二支路中的一个相关联的电参数的第一数值，以及与第一支路和第二支路中的另一个相关联的电参数的第二数值。第一数值和第二数值被控制为预定关系。
RF系统包括产生RF信号的RF功率源。分路器接收RF信号并产生第一RF输出和第二RF输出至各个第一负载和第二负载。RF系统包括提供第一RF输出至第一负载的第一支路，以及提供第二RF输出至第二负载的第二支路。平衡电路被连接在第一支路和第二支路之间。平衡电路包括至少一个部件。至少一个部件是可变的，以控制与第一支路和第二支路中的一个相关联的电参数的第一数值，以及与第一支路和第二支路中的另一个相关联的电参数的第二数值。控制器被配置为改变至少一个部件。控制器控制至少一个部件，使得第一数值和第二数值被控制为预定关系。
电分路器的平衡电路接收RF输出信号并产生第一RF输出和第二RF输出至各个第一负载和第二负载。第一支路提供第一RF输出至第一负载，且第二支路提供第二RF输出至第二负载。平衡电路包括被连接在第一支路和第二支路之间的至少一个部件。至少一个部件是可变的，以控制与第一支路和第二支路中的一个相关联的电参数的第一数值，以及与第一支路和第二支路中的另一个相关联的电参数的第二数值。第一数值和第二数值被控制为预定关系。
根据本文提供的描述，其它应用领域将变得显而易见。发明内容中的描述和特定示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文所描述的附图仅是为了说明所选择的实施例而非所有可能的实施方式的目的，且并非旨在限制本公开的范围。
图1是本公开的RF功率分配系统的示例的示意性和功能性方框图；
图2是包括两个输出的示例性功率分配系统的示意性和功能性方框图；
图3是图2的两个输出的输出电流的示例性波形；
图4是包括多达n个输出的示例性功率分配系统的示意性和功能性方框图；
图5是当存在四个输出时图4的输出的输出电流的示例性波形；
图6是包括多达n个输出和n个桥接电路的示例性功率分配系统的示意性和功能性方框图；
图7是当存在四个输出时图6的输出的输出电流的示例性波形；
图8是相对于初始负载功率误差的累积密度函数的示例性绘图；
图9是相对于最终负载功率误差的累积密度函数的示例性绘图；以及
图10a-图10c是本文所描述的桥接电路的各种配置的示意图。
贯穿附图的若干视图，相应的参考数字指示相应的部分。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地说明示例性实施例。
等离子蚀刻经常被用于半导体制造。在等离子蚀刻中，离子由电场加速以蚀刻基板上的裸露表面。基于由RF功率系统的射频(RF)发生器所产生的RF功率信号产生电场。必须精确地控制由RF发生器所产生的RF功率信号以有效地执行等离子蚀刻。
RF功率系统可以包括RF发生器或供给、匹配网络和负载(例如，等离子腔室)。RF发生器产生RF功率信号，RF功率信号在匹配网络处被接收。匹配网络将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征阻抗进行匹配。该阻抗匹配有助于最大化被转发至匹配网络的功率的量(“正向功率”)，以及最小化从匹配网络被反射回RF发生器的功率的量(“反向功率”)。当匹配网络的输入阻抗与传输线的特征阻抗匹配时，正向功率可被最大化并且反向功率可被最小化。
在RF功率发生器或供给领域，通常有两种方案将RF信号施加至负载。第一种更传统的方案是施加连续波形信号至负载。在连续波形模式中，连续波形信号通常是正弦波形，该正弦波形由功率源连续地输出至负载。在连续波形方案中，RF信号可以是正弦输出，且正弦波形的振幅和/或频率可被改变以便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案包括脉冲RF信号，而不是将连续波形信号施加到负载。在脉冲操作模式中，RF正弦信号由调制信号调制以便定义已调制的正弦信号的包络。在传统的脉冲调制方案中，通常以预定的频率和振幅输出RF正弦信号。频率可被改变以改进阻抗匹配状况，提供灵活的频率调谐。振幅可被改变以改变RF信号的功率。除了或者不同于改变正弦RF信号，也可以通过改变调制信号来控制被输送至负载的功率。
在典型的RF功率发生器配置中，使用传感器确定施加至负载的输出功率，传感器测量了施加至负载的RF信号的正向功率和反射功率或者施加至负载的RF信号的电压和电流。分析这些信号的任一集合以确定施加至负载的功率的参数。参数可以包括例如电压、电流、频率和相位。分析可以确定例如用于调节RF功率供给的输出以便改变施加至负载的功率的功率值。在负载是等离子腔室的RF功率输送系统中，负载的变化阻抗导致施加到负载的相应的变化功率，因为所施加的功率部分地是负载阻抗的函数。因此，变化的阻抗可能需要改变施加至负载的功率的参数以便维持从RF功率供给到负载的最佳功率施加。
在等离子系统中，通常以两种配置之一输送功率。在第一种配置中，功率被电容性地耦合到等离子腔室。这样的系统被称为电容耦合等离子(CCP)系统。在第二种配置中，功率被电感性地耦合到等离子腔室。这样的系统通常被称为电感耦合等离子(ICP)系统。等离子输送系统通常包括将偏置功率和源功率分别施加至一个或多个电极的偏置和源。源功率通常在等离子腔室内产生等离子，且偏置功率将等离子调谐至相对于偏置RF功率供给的能量。根据各种设计考虑，偏置和源可以共享相同的电极或可以使用单独的电极。
当RF功率输送系统驱动等离子腔室形式的负载时，由输送至等离子腔室的功率所产生的电场在腔室内导致离子能量。离子能量的一个特征度量是离子能量分布函数(IEDF)。离子能量分布函数(IEDF)可采用RF波形控制。为将多个RF功率信号施加至负载的系统控制IEDF的一种方式是通过改变由频率和相位关联的多个RF信号。多个RF功率信号之间的频率被锁定，且多个RF信号之间的相对相位也被锁定。该系统的示例可以参照转让给本发明的受让人的并通过引用并入本申请的第7,602,127号美国专利、第8,110,991号美国专利、第8,395,322号美国专利、以及第9,336,995号美国专利。
RF等离子处理系统包括用于等离子产生和控制的部件。一种这样的部件被称作等离子腔室或反应器。例如举例来说用于薄膜制造的RF等离子处理系统中采用的典型的等离子腔室或反应器采用双频系统。双频系统的一个频率(源)控制等离子的产生，且双频系统的另一个频率(偏置)控制离子能量。双频系统的示例包括在上述第7,602,127号美国专利、第8,110,991号美国专利、第8,395,322号美国专利、以及第9,336,995号美国专利中所描述的系统。上述专利中所描述的双频系统包括闭环控制系统，用于调节RF功率供给操作，以用于控制离子密度及其对应的IEDF的目的。
图1的示意性和功能性方框图描绘了用于交叉耦合的单输入多输出(SIMO)分配网络的平衡和控制系统10。平衡和控制系统10包括RF发生器12。RF发生器12产生输入至匹配网络14的RF信号。匹配网络14改变RF发生器12和等离子腔室组件18之间的阻抗，使得将最大功率从RF发生器12传输至腔室组件18。等离子腔室组件18包括多个电极或腔室20a、20b、20c、…、20n。电分路器16被插入在匹配网络14和等离子腔室组件18之间。分路器16从匹配网络14接收RF信号，并分路RF信号用于施加至等离子腔室组件20a的每个各个腔室。
传感器22a、22b、22c、…、22n被放置在分路器16和等离子腔室组件18之间。如图1中所示，每个传感器22a、22b、…、22n对应于各个等离子腔室或电极20a、20b、…、20n，以确定与输出至每个各个等离子腔室或电极的信号的各个电特征或参数相关联的电特征值或电参数值。在说明书的各个部分中，多个传感器可被共同地称作传感器22，且等离子腔室或电极可被共同地称作等离子腔室或电极20。
根据各种实施例，传感器22检测RF信号的运行电参数或特征并输出指示其的数值。本领域技术人员将认识到，传感器22可被实施为电压、电流和/或定向耦合器传感器，以检测施加至其的RF信号的所选择的电参数特征。在各种实施例中，传感器22可以检测(i)电压v和电流i，和/或(ii)从分路器16输出的正向(或源)功率PFWD和/或来自各个等离子腔室或电极的反向(或反射)功率PREV。电压v、电流i、正向功率PFWD和反向功率PREV可以是与施加至各个传感器22的RF信号相关联的真实电压、电流、正向功率和反向功率的缩放和/或滤波版本。在各种实施例中，传感器22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22可以包括模拟至数字(A/D)转换器和具有对应的采样率的信号采样部件。在各种实施例中，传感器22可被配置为确定施加至腔室20的RF信号的电压、电流、功率或相位。
本领域技术人员将认识到，匹配网络14可被实施为独立部件或者与其它部件组合。进一步地，本领域技术人员将认识到，传感器22可与各个匹配网络14整体实施，或者可与各个匹配网络14分开实施。又进一步地，本领域技术人员将认识到，匹配网络14和传感器22可被配置为相邻，使得来自分路器16的输出被施加至匹配网络14且来自匹配网络14的输出被施加至传感器22。
平衡和控制系统10还包括控制器24。控制器24被配置为与RF功率发生器12、匹配网络14、分路器16、传感器22和腔室20中的一个或全部选择性地通信。在各种实施例中，控制器24从各个部件接收输入并产生控制信号至各个部件，以便改变平衡和控制系统10的操作。
图2描绘了分路器16的展开图。在整个说明书中，相同的参考数字将被用于指代附图和说明书中的类似部件。图2描绘了匹配网络14诸如从RF发生器12接收RF输入并输出匹配信号至分路器16。图2中的分路器16包括一对分支(n＝2)，这对分支接收从匹配网络14输出的信号并将信号分为输出至各个传感器1 22a和传感器2 22b的一对信号。传感器1 22a和传感器2 22b输出RF信号至各个腔室120a和腔室2 20b。如图2中所示，腔室1和腔室2由各个阻抗Z1和Z2表示。
图2的分路器16示出了由平衡或桥接电路32互连的两个分支或支路30a、30b。支路30a包括第一LC电路，第一LC电路包括电感器La1和电容器Ca1。电感器La1连接至分路电感器Ls1。在各种实施例中，分支或支路30a包括第二LC电路，第二LC电路包括连接至分路电感器Ls1相对端的电感器La1’和电容器Ca1’。在各种实施例中，选择L和C的数值，使得LC电路以RF信号的工作频率谐振。因此，在各种实施例中，各个LC电路以不同于RF信号的频率的频率在阻抗Z1和Z2与RF功率发生器12之间提供隔离。隔离的大小根据通过各个LC电路的信号的频率变化。在各种其它实施例中，所选择的LC电路解决了阻抗和带宽考虑。
分路器16还包括平衡或桥接电路32。桥接电路32包括并联的电感器Lb1和电容器Cb1。在各种配置中，桥接电路32控制在分支或支路30a和30b之间传输的电流、电压、阻抗或功率。在各种其它配置中，桥接电路32控制在分支或支路30a、30b之间的相位。在各种实施例中，控制桥接电路32以改变与各个分支30a、30b相对应的电参数的数值。将各个数值控制为预定关系。电参数可以包括电压、电流、功率、阻抗、频率或相位。以该方式，从分路器16支路或分支30a、30b至各个阻抗Z1 20a和Z2 20b的输出可被改变。因此，通过恰当地选择电感器Lb1和电容器Cb1的数值，桥接电路32使得分路器16产生相等的功率。在各种实施例中，电感器Lb1和电容器Cb1中的一个或两个可以由控制器24控制，使得由分路器16的每个支路或分支30a、30b输出的功率可被动态地控制。
参照图3中的波形，图3描绘了桥接电路32的电容器Cb1的数值以及由各个传感器22a、22b测得的输出电流的绘图。如图3中可见，改变电容器Cb1的数值导致通过各个传感器22a、22b的电流(图3中电参数电流的各个数值)对应地变化。如图3中还可见，当电容器Cb1的数值变化时，流过传感器2 22b的电流的增加对应于流过传感器1 22a的电流的减小，且反之亦然。进一步，在波形交叉处，流过传感器1 22a和传感器2 22b的电流相等。因此，改变Cb1使能改变由各个传感器1 22a和传感器2 22b所测量的电流之间的关系。
图4描绘了对于n个分支或支路30a、30b、30c、…、30n的分路器16的概况图。图4描绘了匹配网络14诸如从RF发生器12接收RF输入，并输出匹配信号至分路器16。图4中的分路器16包括n个分支，n个分支接收从匹配网络14输出的信号，并将信号分为输出至各个传感器1、2、3、…、n(22a、22b、22c、…、22n)的n个信号。传感器1、2、3、…、n(22a、22b、22c、…、22n)输出RF信号至各个腔室1、2、3、…、n。如图4中所示，每个腔室由各个阻抗Z1、Z2、Z3、…、Zn(20a、20b、20c、…、20n)表示。
图4的分路器16示出了由各个平衡或桥接电路32a、32b、…、30n-1互连的n个分支或支路30a、30b、30c、…、30n。在各种实施例中，每个支路或分支30a、30b、30c、…、30n可被配置为具有如上参照图2所描述的谐振LC电路。
分路器16还包括平衡或桥接电路32a、32b、…、32n-1。每个桥接电路32、32a、32b、…、32n-1被配置为如以上参照图2所述。以该方式，从分路器16的支路或分支30a、30b、30c、…、30n至各个阻抗Z1、Z2、Z3、…、Zn(20a、20b、20c、…、20n)的输出可被改变，以使能维持由各个桥接电路所连接的每个桥或支路的电参数的数值之间的预定关系。因此，通过恰当地选择桥接电路的电感器和电容器的数值，桥接电路32a、32b、…、32n-1使得分路器16从每个分支或支路产生相等的功率。在各种实施例中，每个分支电路的电感器和电容器中的一个或两个可以由控制器24控制，使得由分路器16的每个支路或分支30a、30b、30c、…、30n-1输出的功率可被动态地控制。可以如以上参照图2所述控制每个平衡或桥接电路32a、32b、…、32n，以使能控制每个支路30a、30b、…、30n中的电参数值为预定关系。在各种实施例中，可以在各个支路30a、30b、…、30n的电参数的数值之间维持许多预定关系。
参照图5中的波形，图5描绘了对于桥接电路32的n＝4的电容器的数值Cb1＝Cb2＝Cb3与由各个传感器22a、22b、22c、22d测得输出电流(图5中的电参数电流的各个数值)的绘图。如图5中可见，改变电容器的数值导致流过各个传感器22a、22b、22c、22d的电流对应地改变。在波形交叉处，与交叉波形相对应的流过传感器的电流相等。因此，改变Cb1、Cb2和Cb3使能改变由传感器1 22a、传感器2 22b、传感器3 22c和传感器4 22d测得的电流之间的关系。
图6描绘了类似于图4的配置，添加了桥接电路32n。图6操作类似于图4，桥接电路32n控制在分支30a和30n之间的电压、电流、功率、阻抗、频率或相位。参照图7中的波形，图7描绘了对于图6的配置的n＝4的电容器的数值Cb1＝Cb2＝Cb3＝Cb4的绘图。如图7中可见，改变电容器的数值导致流过各个传感器22a、22b、22c、22d的电流(图7中的电参数电流的各个数值)对应地变化。在波形交叉处，通过传感器的电流相等。因此，改变Cb1、Cb2、Cb3和Cb4使能改变由传感器1 22a、传感器2 22b、传感器3 22c和传感器4 22d测得的电流之间的关系。
用于控制等离子的腔室或腔室组件18的统一控制框架包括在工具上的K个活动的等离子腔室之中确定均匀负载功率。可以通过施加阈值检测水平以确定对应的等离子腔室是否正在工作来自动地确定活动的等离子腔室。备选地，可以通过数字输入或数字通信接口向控制器24指示正在工作的等离子腔室。从活动的腔室计算平均负载功率：
Figure GDA0003874919700000081
其中，
E[Pj]是平均或均值功率，
Pn是第n个腔室的功率，以及
PDA是平均功率分配，
为了在活动的腔室之中获得均匀功率，由成本函数最小化平均功率与各个腔室功率测量值的差：
min(ΔPj)＝PDA-(α1P1+α2P2+…αKPK)＝0 (2)
为了找到最优的α系数，将成本函数转化为矩阵形式，
Figure GDA0003874919700000082
令Λ表示矩阵，我们形成矩阵方程P＝Λα。最优α由下式确定：
α＝(ΛTΛ)-1ΛTP (4)
对于所有活动的腔室，αj被用于确定新负载功率设定点pj(n+1)＝αjpj(n)，其经由来自公共分析模块的模拟输出信号或经由数字通信接口被传送至各个功率输送系统。随后，系统效益的偏移可被添加至新负载功率设定点。以周期性的间隔重新计算α，以实现设备中的动态效果。
参照图8和图9，用于动态功率输送系统和等离子腔室的蒙特卡洛模拟展示了本公开的功效。初始均方根(RMS)负载功率误差的累积密度函数在图8中示出为从近似2.5％变化至35％。图9中的RMS负载功率误差的最终分布未超过1％，且90％的时间近似小于0.1％RMS误差。
以下描述备选的最小化方案。之前的方程描述了最小化平均负载功率与对应于活动的腔室的负载功率之间的差的成本函数。备选的方案利用了最小化与活动的腔室相对应的电参数(例如负载功率)测量值之间的电参数(例如负载功率)差的成本函数。
Figure GDA0003874919700000091
这对应于可被表示为以下矩阵形式的一组方程
Figure GDA0003874919700000092
如前所示，这具有采用由下式所确定的最优α的等价形式
α＝(ΛTΛ)-1ΛTP (7)
系数αn确定桥接电路32中的L和C中的一个或两个的可调节的数值，以实现如本文所述的控制。
如上所述，αj被用于确定新电参数设定点pj(n+1)＝αjpj(n)，其经由来自诸如控制器24的公共分析模块的模拟输出信号或经由数字通信接口被传送至各个功率输送系统。功率输送系统随后确定对系统效益的偏移的调节，其随后可被添加至新负载功率设定点。以周期性的间隔重新计算α，以实现设备中的动态效果。
在两种最小化方法中使用的矩阵形式具有作为最后项被包括在矩阵中的行。这是约束方程，用于促使α结果收敛到平均负载功率PDA。在各种实施例中，对于其它约束条件，该方程可被省略或修改。约束方程的一个可能排列可以是非均匀功率水平，其中K-1常数由加权值替换，要求加权值的总和为1。这在电参数值之间产生预定关系，该预定关系可以是非均匀的且未最小化中的一个或两个。
以上讨论使用负载功率作为提供统一控制的示例。该概念是可扩展的，目的是使用不同电参数或变量代替最小化成本函数中的负载功率变量进行统一控制。这些电参数变量可以包括测得的电压、电流、阻抗、频率、功率或相位。相位可以包括电压和电流之间的相位差，或者测得的电压或测得的电流的相位。进一步扩展可以包括这些变量的函数。这些函数可以包括从一组这些测得的数值导出的等离子参数。例如，离子质量/通量和等离子密度以及电子温度可以由公共分析模块的测量值确定。
以下讨论描述了用于控制各种不同的测得参数的方案的归纳。之前所描述的示例依赖于负载功率。负载功率可被替换为通用变量χ，指示了其它测得的数值的电参数或那些数值的函数。我们从我们之前的成本函数入手，并概括地定义它们：
min(Δχj)＝ξ-(α1χ1+α2χ2+…αKχK)＝0 (8)
Figure GDA0003874919700000101
我们注意到，在第一最小化方程中ξ之前被赋值为PDA。对于一般情形，ξ可以采用替代于E[χ]的备选定义。这些成本函数具有它们各自的等价矩阵形式：
Figure GDA0003874919700000102
以及
Figure GDA0003874919700000103
如前所示，这有个等式，其最优α由下式确定：
α＝(ΛTΛ)-1ΛTξ (12)
αj被用于确定新设定点：
χj(n+1)＝αjχj(n) (13)
其经由来自公共分析模块的模拟输出信号或经由数字通信接口被传送至各个功率输送系统。系统效益的偏移可被随后添加至新设定点。以周期性间隔重新计算α，以实现设备中的动态效果。
图10a-图10c指示了平衡或桥接电路32的各种实施例。在图2、图4、图6中，平衡电路32被示出为并联LC电路。图10a指示了包括串联LC电路的平衡电路32的实施例。图10b指示了被实施为电容器的平衡电路32。图10c指示了被实施为电感器的平衡电路32。可以根据特定设计考虑和需求选择平衡电路32的这些不同的四种配置。
用于使RF功率平衡到各种节点输出的分配方案包括，当在包含多个等离子腔室的单个处理工具上制造多个目标时，对于与处理工具相关联的所有RF等离子腔室，在均匀处理时间期间工件可被暴露于相同的功率量。本公开的系统允许具有桥接电路的电极之间的负载共享，以保持电极之间的功率均匀和用于隔离的高阻抗。单个分析模块可被配置为分析多个RF传感器，以实现跨整个工具可被实现的统一控制。
桥接元件通过并联谐振电路从高阻抗源导出。并联电路的元件中的一个是可变的，以允许电极之间的功率调谐。
统一控制可以通过向工具上的活动的腔室均匀输送功率实现。等离子处理工具的动态利用可以不同时地使用所有腔室。因为公共分析模块耦合至RF传感器，可以将控制仅仲裁到在工具上活动的那些RF等离子腔室。
分析模块或控制器可以提供与诸如输送功率的统一参数相对应的激励信号。类似地，控制信号可以经由诸如RS-232的数字链路被传送，或者通过经由以太网的网络方案被实现。
本文所描述的控制器方案对于将不同的活动的等离子腔室收敛于最小负载功率误差是最优的。
上述描述本质上仅是说明性的，且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以多种形式实现。因此，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应受到如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求书后，其它修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序(或同时)执行方法内的一个或多个步骤。此外，尽管将以上实施例中的每一个描述为具有某些特征，但是本公开的任何实施例描述的任何一个或多个特征也可以被实现和/或组合在任何其它实施例的特征中，即使该组合没有被明确地描述。换句话说，所描述的实施例不是互相排斥的，并且一个或多个实施例彼此之间的置换仍在本公开的范围内。
使用各种术语描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系，包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧邻”、“上方”、“上”、“下”和“布置”。除非明确描述为“直接”，否则在以上公开内容中描述第一元件和第二元件之间的关系时，若第一元件和第二元件之间不存在其它中间元件，该关系可以为直接关系，但是该关系也可以是在第一元件和第二元件之间(空间上或功能上)存在一个或多个中间元件的间接关系。如本文所使用的，短语A、B和C中的至少一个应被解释为使用非排他性逻辑或(OR)表示逻辑(AOR B OR C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个。”
在附图中，如箭头所示，箭头的方向通常说明该图示感兴趣的信息(例如数据或指令)流。例如，当元件A和元件B交换各种信息、但从元件A传输到元件B的信息与图示有关时，箭头可从元件A指向元件B。此单向箭头并不意味着没有其它信息被从元件B传输到元件A。此外，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可以将对该信息的请求或接收确认发送到元件A。
在包括下面的定义的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指代，作为一部分或包括：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；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)；执行代码的处理器电路(共享、专用或组)；存储处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或组)；提供上述功能的其它合适的硬件组件；或上述某些或全部的组合，例如在片上系统中。
该模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、互联网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一个示例中，服务器(也被称为远程或云)模块可以代表客户端模块完成某些功能。
模块的部分或全部硬件特征可以使用用于硬件描述的语言定义，诸如IEEE标准1364-2005(通常称作“Verilog”)和IEEE标准1076-2008(通常称作“VHDL”)。硬件描述语言可被用于制造和/或编程硬件电路。在一些实施方式中，模块的部分或全部特征可以由诸如IEEE 1666-2005(通常称作“SystemC”)的语言定义，语言包括如以下所描述的代码以及硬件描述两者。
如以上所使用的，术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包括执行多个模块中的部分或全部代码的单个处理器电路。术语组处理器电路包括处理器电路，该处理器电路与附加处理器电路组合执行来自一个或多个模块的部分或全部代码。对多个处理器电路的引用包括离散管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程或上述的组合。术语共享存储器电路包括单个存储器电路，该存储器电路存储来自多个模块的部分或全部代码。术语组存储器电路包括一种存储器电路，该存储器电路与其它存储器组合存储来自一个或多个模块的部分或全部代码。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文中所使用的，术语计算机可读介质不包括通过介质(例如在载波上)传播的瞬时电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性的计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(例如闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩码只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(例如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中描述的装置和方法可以被专用计算机部分地或完全地实现，该专用计算机通过将通用计算机配置为执行计算机程序中体现的一个或多个特定功能而创建。上述功能块和流程图元素用作软件规范，其可以通过技术人员或程序员的例行工作被转换为计算机程序。
计算机程序包括处理器可执行指令，处理器可执行指令存储在至少一个非暂时性的计算机可读介质上。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动程序、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。
计算机程序可以包括：(i)待解析的描述性文本，例如HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)或JSON(JavaScript Object Notation)，(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码生成的目标代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码，等等。仅作为示例，可使用以下语言的语法编写源代码：C、C++、C#、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、
Figure GDA0003874919700000131
Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、
Figure GDA0003874919700000132
HTML5(超文本标记语言第5版)、Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP(PHP：超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、
Figure GDA0003874919700000133
Lua、MATLAB、SIMULINK和
Figure GDA0003874919700000134
权利要求中描述的所有元件均不旨在成为35U.S.C.§112(f)含义内的装置加功能元件，除非使用短语“针对……的手段”明确表述一个元件，或者在方法权利要求中使用短语“针对……的操作”或“针对……的步骤”的情况下。

Claims (32)

1.一种接收RF输出信号并产生第一RF输出和第二RF输出至各个第一负载和第二负载的电分路器，包括：
第一支路，提供所述第一RF输出至所述第一负载；
第二支路，提供所述第二RF输出至所述第二负载；以及
平衡电路，被连接在所述第一支路和所述第二支路之间，所述平衡电路控制与所述第一支路和所述第二支路中的一个相关联的电参数的第一数值，以及与所述第一支路和所述第二支路中的另一个相关联的所述电参数的第二数值，
其中，所述第一数值和所述第二数值被控制为预定关系。
2.根据权利要求1所述的电分路器，其中，所述电参数是电压、电流、功率、阻抗、频率和相位中的一个。
3.根据权利要求1所述的电分路器，其中，所述平衡电路在所述第一支路和所述第二支路之间分路，并且进一步包括电感器和电容器中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的电分路器，其中，所述电感器和所述电容器被并联布置。
5.根据权利要求4所述的电分路器，其中，所述电容器和所述电感器中的至少一个是可变的，且被控制以改变所述第一数值和所述第二数值之间的所述关系。
6.根据权利要求5所述的电分路器，进一步包括控制器，所述控制器被配置为改变所述电容器和所述电感器中的至少一个，以便改变所述第一数值和所述第二数值之间的所述关系。
7.根据权利要求1所述的电分路器，其中，所述平衡电路包括至少一个部件，所述至少一个部件被改变以便调节所述第一数值和所述第二数值之间的所述关系。
8.根据权利要求1所述的电分路器，进一步包括控制器，所述控制器被配置为根据感测信号改变所述关系，所述感测信号分别根据所述第一数值和所述第二数值改变。
9.根据权利要求1所述的电分路器，其中，基于根据下式之一最小化所述第一数值和所述第二数值之间的差来确定所述预定关系：
min(Δχj)＝ξ-(α1χ1+α2χ2+…aKχK)或
Figure FDA0003874919690000011
其中：
i和j指所述电分路器的K个支路中的一个；
ξ是所述电参数；
αn是对应于第n个支路的系数，其中，n＝(i或j)；以及
χn是对应于第n个支路的所述电参数的感测数值，其中，n＝(i或j)。
10.根据权利要求9所述的电分路器，其中，根据下式确定第j个支路的所述电参数的设定点：
χj(n+1)＝αjχj(n)
其中：
αj是对应于所述第j个支路的系数，以及
Xj(n)是在当前设定点的第n次迭代期间对应于所述第j个支路的所述电参数的感测数值。
11.根据权利要求1所述的电分路器，其中，所述第一支路和所述第二支路中的至少一个包括用于将所述第一支路和所述第二支路中的所述至少一个与所述第一支路和所述第二支路中的另一个进行隔离的隔离电路，并且所述隔离电路包括电感器和电容器中的至少一个。
12.根据权利要求1所述的电分路器，其中，所述电分路器产生第三RF输出至第三负载，进一步包括：
第三支路，提供所述第三RF输出至所述第三负载；以及
第二平衡电路，被连接在所述第一支路和所述第二支路中的所选择的一个与所述第三支路之间，
其中，所述第二平衡电路改变所述电参数的第三数值以及与所述第一支路和所述第二支路中的所选择的一个相对应的所述第一数值或所述第二数值，以及
其中，所述第三数值以及与所述第一支路和所述第二支路中的所选择的一个相对应的所述第一数值或所述第二数值被控制为第二预定关系。
13.根据权利要求12所述的电分路器，进一步包括：
第三平衡电路，被连接在所述第一支路和所述第二支路中的所选择的一个的另一个与所述第三支路之间，
其中，所述第三平衡电路改变所述第三数值以及与所述第一支路和所述第二支路中的另一个相对应的所述第一数值和所述第二数值中的另一个，以及
其中，所述第三数值以及与所述第一支路和所述第二支路中的所选择的一个的另一个相对应的所述第一数值或所述第二数值的另一个被控制为第三预定关系。
14.根据权利要求13所述的电分路器，其中，所述第一数值、所述第二数值和所述第三数值被控制为相等的预定关系和不同的预定关系中的一个。
15.一种RF系统，包括：
RF功率源，产生RF信号；
分路器，接收所述RF信号并产生第一RF输出和第二RF输出至各个第一负载和第二负载，包括：
第一支路，提供所述第一RF输出至所述第一负载；
第二支路，提供所述第二RF输出至所述第二负载；
平衡电路，被连接在所述第一支路和所述第二支路之间，所述平衡电路包括至少一个部件，其中，所述至少一个部件是可变的，以控制与所述第一支路和所述第二支路中的一个相关联的电参数的第一数值，以及与所述第一支路和所述第二支路中的另一个相关联的所述电参数的第二数值；以及
控制器，被配置为改变所述至少一个部件，
其中，所述控制器控制所述至少一个部件，使得所述第一数值和所述第二数值被控制为预定关系。
16.根据权利要求15所述的RF系统，其中，所述电参数是电压、电流、功率、阻抗、频率和相位中的一个。
17.根据权利要求15所述的RF系统，其中，所述平衡电路进一步包括电感器和电容器中的至少一个，并且所述控制器被配置为改变所述电感器和所述电容器中的至少一个以改变所述第一数值和所述第二数值之间的关系。
18.根据权利要求17所述的RF系统，其中，所述电感器和所述电容器被布置为并联连接和串联连接中的一种。
19.根据权利要求15所述的RF系统，其中，所述控制器被配置为根据感测信号改变所述预定关系，所述感测信号分别根据所述第一数值和所述第二数值改变。
20.根据权利要求15所述的RF系统，其中，基于根据下式之一最小化所述第一数值和所述第二数值之间的差来确定所述预定关系：
min(Δχj)＝ξ-(α1χ1+α2χ2+…aKχK)或
Figure FDA0003874919690000031
其中：
i和j指所述分路器的K个支路中的一个；
ξ是所述电参数；
αn是对应于第n个支路的系数，其中，n＝(i或j)；以及
χn是对应于第n个支路的所述电参数的感测数值，其中，n＝(i或j)。
21.根据权利要求20所述的RF系统，其中，根据下式确定第j个支路的所述电参数的设定点：
χj(n+1)＝αjχj(n)
其中：
αj是对应于所述第j个支路的系数，以及
Xj(n)是在当前设定点的第n次迭代期间对应于所述第j个支路的所述电参数的感测数值。
22.根据权利要求15所述的RF系统，其中，所述第一支路和所述第二支路中的至少一个包括用于将所述第一支路和所述第二支路中的所述至少一个与所述第一支路和所述第二支路中的另一个进行隔离的隔离电路，并且所述隔离电路包括电感器和电容器中的至少一个。
23.根据权利要求15所述的RF系统，其中，所述分路器产生第三RF输出至第三负载，进一步包括：
第三支路，提供所述第三RF输出至所述第三负载；以及
第二平衡电路，被连接在所述第一支路和所述第二支路中的所选择的一个与所述第三支路之间，
其中，所述第二平衡电路改变所述电参数的第三数值以及与所述第一支路和所述第二支路中的所选择的一个相对应的所述第一数值或所述第二数值，以及
其中，所述第三数值以及与所述第一支路和所述第二支路中的所选择的一个相对应的所述第一数值或所述第二数值被控制为第二预定关系。
24.根据权利要求23所述的RF系统，进一步包括：
第三平衡电路，被连接在所述第一支路和所述第二支路中的所选择的一个的另一个与所述第三支路之间，
其中，所述第三平衡电路改变所述第三数值以及与所述第一支路和所述第二支路中的另一个相对应的所述第一数值和所述第二数值中的另一个，以及
其中，所述第三数值以及与所述第一支路和所述第二支路中的所选择的一个的另一个相对应的所述第一数值或所述第二数值的另一个被控制为第三预定关系。
25.根据权利要求24所述的RF系统，其中，所述第一数值、所述第二数值和所述第三数值被控制为相等的预定关系和不同的预定关系中的一个。
26.一种电分路器的平衡电路，所述电分路器接收RF输出信号并产生第一RF输出和第二RF输出至各个第一负载和第二负载，其中，第一支路提供所述第一RF输出至所述第一负载且第二支路提供所述第二RF输出至所述第二负载，所述平衡电路包括至少一个部件，所述至少一个部件被连接在所述第一支路和所述第二支路之间，其中，所述至少一个部件是可变的，以控制与所述第一支路和所述第二支路中的一个相关联的电参数的第一数值以及与所述第一支路或所述第二支路的另一个相关联的所述电参数的第二数值，其中，所述第一数值和所述第二数值被控制为预定关系。
27.根据权利要求26所述的平衡电路，其中，所述电参数是电压、电流、功率、阻抗、频率和相位中的一个。
28.根据权利要求26所述的平衡电路，其中，所述平衡电路进一步包括电感器和电容器中的至少一个，并且电感和电容中的各个至少一个被控制为改变所述第一数值和所述第二数值之间的关系。
29.根据权利要求28所述的平衡电路，其中，所述电感器和所述电容器被布置为并联连接和串联连接中的一种。
30.根据权利要求26所述的平衡电路，其中，电感和电容中的至少一个根据感测信号改变所述预定关系，所述感测信号分别根据所述第一数值和所述第二数值改变。
31.根据权利要求26所述的平衡电路，其中，基于根据下式之一最小化所述第一数值和所述第二数值之间的差来确定所述预定关系：
min(Δχj)＝ξ-(α1χ1+α2χ2+…aKχK)或
Figure FDA0003874919690000051
其中：
i和j指所述分路器的K个支路中的一个；
ξ是所述电参数；
αn是对应于第n个支路的系数，其中，n＝(i或j)；以及
χn是对应于第n个支路的所述电参数的感测数值，其中，n＝(i或j)。
32.根据权利要求31所述的平衡电路，其中，根据下式确定第j个支路的所述电参数的设定点：
χj(n+1)＝αjχj(n)
其中：
αj是对应于所述第j个支路的系数，以及
Xj(n)是在当前设定点的第n次迭代期间对应于所述第j个支路的所述电参数的感测数值。
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