TW201631621A - 功率輸出產生系統與適用於週期性波形之方法 - Google Patents

Abstract

依照連續時間間隔期間重複的預定圖案，重複設定值產生器模組選擇性地改變輸出參數的設定值。在時間間隔的第一時間間隔期間，基於(i)時間間隔之第一時間間隔期間的N個時間點的N個設定值與(ii)時間間隔之第一時間間隔期間的N個時間點的輸出參數的N個測量值之間的N個差值，閉環模組分別產生N個閉環值。在時間間隔的第一時間間隔期間，基於(i)時間間隔的第二時間間隔的N個時間點的N個設定值與(ii)時間間隔的第二時間間隔的N個時間點的輸出參數的N個測量值之間的N個差值，調整模組分別產生N個調整值。

Description

功率輸出產生系統與適用於週期性波形之方法

本揭露係關於電漿腔室與射頻產生系統與方法，特別是關於射頻產生器。

本文提供的背景描述係出於一般地展示本揭露之上下文之目的。在某種程度上背景技術部份中描述的本發明人的工作，以及申請時未被認定為習知技術的描述的方面，均未被明確或默示承認為對抗本揭露之習知技術。

射頻（RF）產生器接收交流（AC）輸入功率以及產生射頻輸出。舉個例子，射頻輸出被施加到電漿腔室的電漿電極。電漿腔室用於薄膜製造系統與其他類型的系統中。

在某些情況下，電漿腔室包含複數個電漿電極。僅僅舉個例子，在被處理的表面區域比單個電漿電極能夠服務的區域大的位置處，實施不止一個電漿電極。

因此，某些情況下採用多個射頻產生器。每一射頻產生器產生射頻輸出，以及施加此射頻輸出至電漿電極其中之一。射頻產生器被電連接以試圖產生相同的射頻輸出。

一個特徵中，揭露了一種功率輸出產生系統。依照連續時間間隔期間重複的預定圖案，重複設定值產生器模組選擇性地改變輸出參數的設定值。在時間間隔的第一時間間隔期間，基於(i)時間間隔之第一時間間隔期間的N個時間點的N個設定值與(ii)時間間隔之第一時間間隔期間的N個時間點的輸出參數的N個測量值之間的N個差值，閉環模組分別產生N個閉環值。在時間間隔的第一時間間隔期間，基於(i)時間間隔的第二時間間隔的N個時間點的N個設定值與(ii)時間間隔的第二時間間隔的N個時間點的輸出參數的N個測量值之間的N個差值，調整模組分別產生N個調整值。時間間隔的第二時間間隔係為直接位於時間間隔的第一時間間隔之前的時間間隔。功率放大器施加輸出功率至負載。混合器模組，基於N個閉環值與N個調整值分別產生N個輸出值，以及基於N個輸出值控制到功率放大器的功率輸入。

進一步的特徵中，N個時間點為等距。

進一步的特徵中，N個時間點為非等距。

進一步的特徵中，閉環模組使用比例－積分（proportional-integral；PI）控制產生N個閉環值。

進一步的特徵中，調整模組使用比例－積分（PI）控制產生N個調整值。

進一步的特徵中，混合器模組更基於混合比率產生N個輸出值，以及其中混合器模組選擇性地改變混合比率。

進一步的特徵中，頻率控制模組選擇性地調整功率放大器之基本頻率。

進一步的特徵中，頻率控制模組基於反射功率選擇性地調整功率放大器之基本頻率。

進一步的特徵中，頻率控制模組基於反射係數選擇性地調整功率放大器之基本頻率。

進一步的特徵中，功率放大器施加輸出至電漿電極。

進一步的特徵中，驅動器控制模組判定輸出之失真，以及基於失真選擇性地調整功率放大器之基本頻率。

進一步的特徵中，驅動器控制模組基於失真與輸出之至少一個先前失真量判定第一頻率調整，基於輸出之至少一個先前失真量判定第二頻率調整，以及基於功率放大器之一先前頻率、第一頻率調整與第二頻率調整設定功率放大器之基本頻率。

進一步的特徵中，基於第二頻率調整之至少一個先前值，驅動器控制模組判定第二頻率調整。

一個特徵中，揭露了一種功率輸出之產生方法。此方法包含︰依照在連續時間間隔期間重複的預定圖案，選擇性地改變輸出參數之設定值；在時間間隔的第一時間間隔期間，基於(i)時間間隔之第一時間間隔期間的N個時間點的N個設定值與(ii)時間間隔之第一時間間隔期間的N個時間點的輸出參數的N個測量值之間的N個差值，分別產生N個閉環值；在時間間隔的第一時間間隔期間，基於(i)時間間隔的第二時間間隔期間的N個時間點的N個設定值與(ii)時間間隔的第二時間間隔期間的N個時間點的輸出參數的N個測量值之間的N個差值，分別產生N個調整值，其中時間間隔的第二時間間隔係為直接位於時間間隔的第一時間間隔之前的時間間隔；利用功率放大器，施加輸出功率至負載；基於N個閉環值與N個調整值，分別產生N個輸出值；以及基於N個輸出值，控制到功率放大器的功率輸入。

進一步的特徵中，N個時間點為等距。

進一步的特徵中，N個時間點為非等距。

進一步的特徵中，產生N個閉環值包含使用比例－積分控制產生N個閉環值

進一步的特徵中，產生N個調整值包含使用比例－積分控制產生N個調整值。

進一步的特徵中，此方法更包含︰更基於混合比率產生N個輸出值；以及選擇性地改變混合比率。

進一步的特徵中，此方法更包含選擇性地調整功率放大器之基本頻率。

進一步的特徵中，此方法更包含基於反射功率選擇性地調整功率放大器之基本頻率。

進一步的特徵中，此方法更包含基於反射係數選擇性地調整功率放大器之基本頻率。

進一步的特徵中，此方法更包含利用功率放大器，施加輸出至電漿電極。

進一步的特徵中，此方法更包含︰判定輸出之失真；以及基於失真選擇性地調整功率放大器之基本頻率。

進一步的特徵中，此方法更包含︰基於失真與輸出之至少一個先前失真量判定第一頻率調整；基於輸出之至少一個先前失真量判定第二頻率調整；以及基於功率放大器之先前基本頻率、第一頻率調整與第二頻率調整設定功率放大器之基本頻率。

進一步的特徵中，此方法更包含基於第二頻率調整之至少一個先前值，判定第二頻率調整。

本發明更多的應用領域將由以下的詳細說明、申請專利範圍與圖式揭示。詳細說明和具體示例僅僅是為了說明而不是為了限定本發明的範圍。

圖式中，參考標號被再用以識別相似與／或相同元件。

現在請參考第1圖，圖中表示代表性射頻（RF）電漿腔室控制系統之功能方塊圖。射頻產生器模組104接收交流輸入功率，以及使用此交流輸入功率產生射頻輸出。射頻輸出被施加到電漿腔室112之電漿電極108。在其他類型的系統中，射頻輸出採用不同的方式被使用。舉個例子，電漿電極108可用於薄膜沈積、薄膜蝕刻與其他類型的系統中。

輸出控制模組116接收功率設定值（P Set），用於射頻產生器模組104產生的射頻輸出以及射頻輸出被遞送至電漿電極108。舉個例子，經由外部介面120或另一合適的來源提供功率設定值。舉個例子，經由通用標準（universal standard；US）RS-232連接、經由乙太網路連接、經由現場匯流排（fieldbus）連接（例如，Profibus、DeviceNet、Ethercat）、經由無線連接、或者經由前面板介面，基於提供的診斷或使用者輸入，外部介面120提供功率設定值至輸出控制模組116。根據電漿需求，設定值還可為電壓或電流設定值。

射頻感測器124測量射頻輸出的一或多個參數，以及根據測量的參數產生一或多個感測器訊號。僅僅舉個例子，射頻感測器124包含電壓－電流（voltage-current；VI）感測器、射頻探針、定向耦合器（directional coupler）、伽馬感測器、相位－幅度感測器，或者其他合適類型的射頻感測器。

測量控制模組128依照預定的取樣頻率對感測器訊號取樣。各個實施例中，測量控制模組128將（類比）樣本轉換為對應的數位值。測量控制模組128還施加一或多個訊號處理功能至數位值以產生已處理的數值。輸出控制模組116控制射頻產生器模組104以達成功率設定值。各個實施例中，包含提供匹配的匹配網路模組132。雖然圖中表示射頻感測器124位於匹配網路模組132的上游，各個實施例中，射頻感測器124也可以位於匹配網路模組132與負載之間。

現在請參考第2圖，圖中表示包含射頻電漿腔室控制系統之代表性部份之功能方塊圖。輸出控制模組116根據功率設定值產生導軌電壓設定值（Rail Set）與驅動器控制設定值（Driver Set）。根據導軌電壓設定值，電源模組304由交流輸入功率產生導軌電壓。電源模組304施加導軌電壓至射頻功率模組308。舉個例子，射頻功率模組308包含驅動器模組與功率放大器。各種實施中，輸出控制模組116產生多個相移驅動器訊號，用於反相（outphasing）放大器拓撲。

基於驅動器控制設定值，驅動器控制模組312驅動射頻功率模組308。驅動器控制設定值表示目標工作循環（即，針對每一預定週期的開（ON）時間的百分比）。在射頻輸出被施加到電漿電極108以前，濾波器316被實施以過濾射頻功率模組308（例如，功率放大器）的諧波輸出。基於射頻感測器124測量的射頻輸出的一或多個參數，調整射頻系統（例如，電源模組304、驅動器控制模組312）之一或多個致動器（actuator）之輸出。

現在請參考第3圖，圖中表示針對致動器（例如，電漿電極108）之代表性回饋控制系統之功能方塊圖。舉個例子，第3圖的回饋致動器控制系統可用於產生脈衝射頻訊號輸出、用於控制或驅動訊號的包絡，或者另一合適的射頻輸出。脈衝射頻訊號輸出指具有重複圖案的輸出，重複圖案包含但是並非限制於等距定義的或任意形狀的圖案。

在也被稱為離散時間控制系統的數位控制系統中，能夠產生合適的脈衝射頻包絡輸出所要求的控制器的閉環頻寬需要為比循環之（相同部份）間的週期大至少兩個數量級。額外地，感測器與致動器的群延遲（group delay）需要近似於控制器取樣時間。因此，適合的控制系統複雜且昂貴。

第3圖中，控制模組350包含誤差模組（error module）354、比例（P）模組358、積分（I）模組362、加法模組（summer module）366，以及嵌位模組（clamping module）370。基於參數的設定值（例如，功率設定值）與此參數的測量值之間的差值，誤差模組354判定誤差。

基於比例增益與誤差值，比例模組358判定P項值。基於誤差與積分增益，積分模組362判定I項值。加法模組366將P項值與I項值加起來以判定輸出。嵌位模組370限定輸出於預定範圍內。基於輸出控制致動器（例如，電源模組、驅動器幅度、反相驅動等）。然而，如上所述，包含此控制模組的控制系統複雜且昂貴。

共同指定的美國專利No. 6,700,092（「Vona」）中描述了基於設定值控制輸出的另一方式，此專利的整個揭露被併入本文中。在Vona中，「關斷時間（holdoff time）」或延遲週期用於以不連續方式中從一個脈衝狀態跳到另一脈衝狀態。在變遷到閉環作業以前，在關斷時間期間控制器被凍結以允許脈衝幅度安定於新的數值。這種配置中，可使用比以上結合第3圖描述的更慢的控制迴路頻寬。然而，關斷時間的使用影響超越量（overshoot）、上升時間與其他響應。

舉個例子，將開環中的輸出向關斷時間期間安定幅度的數值方向升高，可改善Vona的回應。共同指定的美國專利No. 8,736,377（「Rughoonundon」）中描述了這種配置，此專利的整體揭露被併入本文中。可針對多個輸出／致動器比如幅度、頻率等完成升高。Rughoonundon針對矩形脈衝提供了更好的回應。

第4圖包含代表性射頻控制系統之功能方塊圖，包含射頻產生器模組404、射頻功率放大器408以及一或多個感測器412。射頻產生器模組404控制射頻功率放大器408，以調節從射頻功率放大器408到比如電漿電極或另一射頻裝置的射頻輸出。射頻功率放大器408為第2圖的射頻功率模組308的部件。

依照循環或週期內的重複圖案，重複設定值產生器模組416產生前向功率（forward power；PFwd）設定值。頻率控制模組420控制驅動器控制模組312的基本射頻頻率。舉個例子，頻率控制模組420改變頻率，以改善複數阻抗匹配，以及由此降低反射功率與反射係數。包絡定義循環／週期內輸出訊號的一或兩個（上部與下部）界線。

舉個例子，重複圖案被儲存於記憶體中。第5圖包含三個例子的重複圖案，但是也可以使用其他圖案。各個實施例中，使用的圖案可以為非標準的、週期性圖案。舉個例子，標準的週期性圖案包含正弦波、餘弦波、週期性脈衝、三角波等。與重複圖案內時間週期對應的頻率被完成一次。依照每一時間週期／循環內的圖案的一個循環，重複設定值產生器模組416改變前向功率設定值。雖然將要討論的是前向功率設定值與前向功率測量值的例子，本應用可被應用到其他射頻設定值與對應的測量值。

在既定時間（given time），基於此時間的前向功率幅度設定值（樣本）與此時間感測器412測量的前向功率幅度（樣本），閉環控制模組424產生閉環輸出。更特別地，閉環控制模組424產生閉環輸出，以向前向功率幅度設定值的方向調整前向功率幅度。第6圖表示閉環控制模組424的例子的功能方塊圖。如上所述，雖然將要討論前向功率幅度設定值與前向功率幅度測量值的例子，但是本應用還可被應用到其他射頻設定值與對應的測量值，比如電壓與／或電流幅度。

現在請參考第6圖，閉環控制模組424包含誤差模組504、比例（P）模組508、積分（I）模組512與加法模組516。基於某個時間的前向功率設定值與此時間使用感測器412測量的前向功率之間的差值，誤差模組504判定前向功率誤差。

基於預定的比例增益與前向功率誤差，比例模組508判定比例項（數值）。基於預定的積分增益與前向功率誤差，積分模組512判定積分項（數值）。積分模組512限定（例如，嵌位）積分項於預定範圍內。加法模組516將P項與I項加起來以產生閉環輸出。圖中表示且討論PI閉環控制器的例子，也可以使用P（比例）閉環控制器、比例-積分-微分（proportional-integral-derivative；PID）閉環控制器，或者另一適當類型的閉環控制器。

請參考第4圖，射頻產生器模組404還包含觸發模組428、設定值儲存模組432與測量儲存模組436。每一循環期間，觸發模組428產生觸發訊號N次。N為大於1的整數。一個例子中，每一循環期間，觸發模組428產生觸發訊號86次。

觸發模組428在預定（時間）間隔中產生觸發訊號，或者產生觸發訊號的時間之間的間隔可變化。觸發訊號間的不同間隔的情況下，舉個例子，在前向功率設定值（以及由此重複圖案）變化時以及附近，觸發模組428更頻繁地產生觸發訊號。當前向功率設定值更加平穩時，觸發模組428不頻繁地產生觸發訊號。觸發模組428在每一循環期間N個時間點產生觸發訊號，以及在此循環各自的開始與結束相關的每一循環期間的同樣N個時間點產生觸發訊號。每次產生觸發訊號時，閉環控制模組424還更新閉環輸出。

每次產生觸發訊號時，設定值儲存模組432儲存前向功率設定值的當前數值。當完成循環時，因此設定值儲存模組432在這個循環內的N個時間點已經儲存前向功率設定值的N個數值。每次產生觸發訊號時，測量儲存模組436儲存前向功率的當前數值。當完成循環時，由此測量儲存模組436在這個週期內的N個時間點已經儲存前向功率的N個數值。

每次在N個時間點其中之一產生觸發訊號時，在最後循環期間，設定值儲存模組432與測量儲存模組436分別輸出針對此N個時間點其中之一儲存的前向功率設定值與前向功率。最後循環期間那個時間點的前向功率設定值將被稱為先前前向功率設定值。最後循環期間那個時間點測量的前向功率將被稱為先前前向功率。各個實施例中，先前前向功率可為基於多個先前循環判定的合成值。這種合成值可依照多種方式比如使用無限脈衝響應（Infinite Impulse Response；IIR）濾波器被判定。使用這種合成值減少了雜訊與電漿暫態現象的影響。

最後循環期間，在既定時間，基於這個時間的先前前向功率設定值與這個時間感測器412測量的先前前向功率，調整模組440產生輸出調整。第7圖表示調整模組440的例子的功能方塊圖。

現在請參考第7圖，調整模組440包含誤差模組604、比例（P）模組608、積分（I）模組612與加法模組616。基於某個時間的先前前向功率設定值與這個時間的先前前向功率間的差值，誤差模組604判定先前誤差。

基於預定比例增益與先前誤差，比例模組608判定比例項（數值）。基於預定積分增益與先前誤差，積分模組612判定積分項（數值）。積分模組612限定（即，嵌位）積分項於預定範圍內。加法模組616將P項與I項加起來以產生輸出調整。因此，先前循環期間，某個時間的輸出調整反映這個時間的閉環輸出。

雖然圖中表示且討論PI閉環控制器的例子，也可以使用P（比例）閉環控制器、比例-積分-微分（PID）閉環控制器，或者另一合適類型的閉環控制器。此外，雖然圖中表示且討論先前前向功率設定值先前前向功率設定值與先前前向功率的儲存，某個循環期間針對N個時間點判定的（誤差模組504所判定的）誤差值被儲存以及分別用於在下一循環期間的那些N個時間點。

請再次參考第4圖，混合器模組444將閉環輸出與輸出調整混合，以產生最終的射頻輸出。舉個例子，混合器模組444基於混合比率混合閉環輸出與輸出調整。混合比率可以為預定數值或者可以變化。舉個例子，混合器模組444根據期望行為比如負載暫態靈敏度或其他規則改變混合比率，或者由另一（例如，高位準）控制器被設定。混合比率對應被施加到閉環輸出與輸出調整的增益，這樣增益值被施加且被加起來以導致最終的射頻輸出。

嵌位模組448限制（即，嵌位）最終射頻輸出於預定範圍內。基於最終射頻輸出操作射頻產生器的致動器比如功率放大器／驅動器408以產生射頻輸出。驅動器控制模組312控制功率放大器／驅動器408的基本作業頻率。基本作業頻率還被稱為載波頻率（carrier frequency）。舉個例子，射頻輸出被施加到電漿電極108或另一射頻裝置。

調整模組440的使用改善了響應特性（response characteristics）。舉個例子，調整模組440使得前向功率更加緊密地追隨前向功率設定值，盡快實現（例如，較少的循環次數），以及例如利用少於與／或低於實施第3圖的系統的射頻產生器模組。雖然圖中已經表示與討論了射頻包絡輸出與設定值的例子，本應用還可被應用到其他非射頻輸出，例如直流輸出（涉及重複直流設定值）與交流輸出（涉及重複交流設定值）。在包含具有非線性轉移特性的一或多個部件模組的系統中，這種方式愈加有效。這種系統中，當一或多個子系統展示出例如伴隨射頻功率放大器出現的增益擴展、增益壓縮或者截割（clipping）時，則難以使用傳統的線性控制技術。電漿負載也展示出非線性行為，例如隨施加的功率而變化的負載阻抗。

第8圖包含依照重複、預定形狀設定設定值的第一循環期間設定值與測量值對時間的代表性圖形。在第一循環期間，沒有儲存來自一或多個先前循環的設定值或測量值。因此，基於這個循環期間的設定值與測量值間的差值，僅僅使用閉環回饋控制輸出。測量的與期望的波形間的差值可歸因於功率放大器子系統中的出現的非線性特性。然而，第一循環以後，先前設定值與測量值還用於控制輸出，因此測量值更緊密地追蹤設定值（例如，請參考第9圖，循環1、2、10與100）。

第9～13圖為表示這種特徵的代表性圖形以及包含具有各種不同重複形狀的設定值。如第9～13圖所示，後續週期期間測量值更緊密地追蹤設定值。從第9～13圖可看出，本文描述的控制系統可用於產生正弦、方形或任意形狀的波形。產生的波形可定義初級訊號（primary signal），或者產生的波形定義包絡訊號，其中驅動訊號在包絡訊號內作業。驅動訊號與包絡訊號為連續波或脈衝訊號。

第14圖為描繪控制輸出的代表性方法的流程圖。控制起始於704，計數器數值（I）被設定為1。在708處，舉個例子，在選擇不同的重複圖案以後或此單元被打開以後，判定當前循環是否為第一循環。如果708為真，控制繼續712。如果708為假，控制則轉移到730，以下將進一步加以討論730。

在712處，監視觸發訊號，以及判定是否已經產生觸發循環。當產生觸發訊號時，控制繼續716。當未產生觸發訊號時，控制保持在712。在716處，設定值儲存模組432儲存第I個設定值（例如，前向功率設定值），以及測量儲存模組436儲存第I個測量值（例如，測量的前向功率）。在720處，基於第I個設定值與第I個測量值之間的差值，閉環控制模組424判定閉環輸出。在722處，混合器模組444設定與閉環輸出相同的輸出。基於此輸出控制致動器比如功率放大器／驅動器408。

在724處，判定計數器數值（I）是否小於預定數目（N）。預定數目對應每一循環期間產生觸發訊號的實例的數目。如果724為真，計數器數值（I）在728處增量（例如，I=I+1），以及控制返回712。如果724為假，則控制返回704以重新設定計數器數值（I）為1。

在730處，完成第一循環以後，監視觸發訊號，以及判定是否產生觸發訊號。當產生觸發訊號時，控制繼續732。當未產生觸發訊號時，控制保持在730。在732處，設定值儲存模組432儲存第I個設定值（例如，前向功率設定值），以及測量儲存模組436儲存第I個測量值（例如，測量的前向功率）。在736處，基於第I個設定值與第I個測量值間的差值，閉環控制模組424判定閉環輸出。

在740處，調整模組440從最後循環獲得第I個設定值以及從最後循環獲得第I個測量值。基於從最後循環獲得的第I個設定值與從最後循環獲得的第I個測量值間的差值，調整模組440在744處產生輸出調整。在748處，混合器模組444混合（736處判定的）閉環輸出與（744處判定的）輸出調整以產生輸出。如上所述，基於此輸出控制致動器比如功率放大器／驅動器408。

在752處，判定計數器數值（I）是否小於預定數目（N）。預定數目對應每一循環期間產生觸發訊號的實例的數目。如果752為真，計數器數值（I）在756處增量（例如，I=I+1），以及控制返回730。如果752為假，控制返回704以重新設定計數器數值（I）為1。

第15圖為射頻產生系統的功能方塊圖。除了射頻產生器模組404提供的控制以外，基於感測器412測量的一或多個參數，驅動器控制模組312也控制功率放大器／驅動器408的基本射頻作業頻率。舉個例子，頻率可被調整以改善射頻功率模組308對電漿負載的阻抗匹配。

第16圖為驅動器控制模組312的代表性實施例之功能方塊圖。基於感測器412測量的一或多個參數，失真模組804判定射頻輸出的失真量。失真量對應反射功率的數量，以及例如由反射係數或反向功率表示。

第一頻率調整模組808與第二頻率調整模組812產生第一與第二頻率調整，以試圖最小化失真，由此最小化反射功率。分別基於當前失真量、先前時間點的一或多個先前失真量以及一或多個預定增益值，第一頻率調整模組808產生第一頻率調整。共同指定的美國專利號8,576,013與6,020,794中描述了第一頻率調整的例子，這兩個美國專利均整體併入本案中。分別基於各個先前時間點的一或多個先前失真量、第二頻率調整之一或多個先前值以及一或多個預定增益值，第二頻率調整模組812產生第二頻率調整。

基於功率放大器／驅動器408的先前基本作業頻率、第一頻率調整以及第二頻率調整，混合器模組816判定功率放大器／驅動器408的基本射頻作業頻率。舉個例子，混合器模組816設定功率放大器／驅動器408的基本射頻作業頻率為先前基本作業頻率減去第一與第二頻率調整。在針對預定週期（例如，一個取樣週期）已經儲存先前基本作業頻率以後，延遲模組820提供先前基本作業頻率。各個實施例中的減法以前，混合器模組816選擇性地改變被施加到第一與第二頻率調整的增益值。

以上描述僅僅為實際闡述，以及絕非意圖限制本揭露、其應用或用途。本揭露之廣泛教示可被實施為多種形式。因此，雖然本揭露包含特定的例子，但是因為基於對附圖、說明書與以下申請專利範圍的研究，其他修正將變得明顯，故本揭露的真實範圍不應該受此限制。本文使用的片語A、B與C至少其一應該被解釋為意味著使用非互斥邏輯OR的邏輯（A OR B OR C），以及不應該被解釋為意味著「A至少其一、B至少其一以及C至少其一」。應該理解的是，一種方法中的一或多個步驟可以依照不同順序（或者同時）被執行，而不會變更本揭露之原理。

包含以下定義的本應用中，術語「模組」或者術語「控制器」可由術語「電路」代替。術語「模組」包含︰應用特定積體電路（ASIC）；數位、類比或混合類比／數位離散電路；數位、類比或混合類比／數位積體電路；組合邏輯電路；現場可程式閘陣列（FPGA）；執行代碼的處理器電路（共享、專屬或集合）；儲存處理器電路所執行的代碼的記憶體電路（共享、專屬或集合）；提供所述功能性的其他合適的硬體部件；或者以上部份或者全體的組合，比如系統單晶片（system-on-chip）或者其部份。

模組包含一或多個介面電路。一些例子中，介面電路包含有線或無線介面，連接區域網路（LAN）、網際網路、廣域網路（WAN）或者其組合。本揭露的任意既定模組的功能性被分佈於藉由介面電路連接的多個模組中。舉個例子，多個模組允許負載平衡。另一例子中，伺服器（也被稱為遠程或雲端）模組代表客戶模組完成一些功能性。

以上使用的術語代碼包含硬體、韌體與／或微碼（microcode），以及指程式、常式、函數、類別、資料結構與／或物件。術語共享處理器電路包含執行多過模組的一些或全部代碼的單個處理器電路。術語群組處理器電路（group processor circuit）包含執行一或多個模組的一些或全部代碼的與額外處理器電路組合的處理器電路。多個處理電路的引用包含離散模上的多個處理器電路、單模上的多個處理器電路、單個處理器電路的多核、單個處理器電路的多線程或者以上組合。術語共享記憶體電路包含儲存多個模組的一些或全部代碼的單個記憶體電路。術語群組記憶體電路包含存貨一或多個模組的一些或全部代碼的與額外記憶體組合的記憶體電路。

術語記憶體電路為術語電腦可讀媒體的子集。本文使用的術語電腦可讀媒體不包含透過媒體（比如載波上的）傳播的過渡電或電磁信號；因此，術語電腦可讀媒體為認為是有形且非過渡的。非過渡的、有形的電腦可讀媒體的非限性例子為非揮發性記憶體電路（比如快閃記憶體電路、可抹寫程式化唯讀記憶體電路或者遮罩唯讀記憶體電路）、揮發性記憶體電路（比如靜態隨機存取記憶體電路或者動態隨機存取記憶體電路）、磁性儲存器媒體（比如類比或數位磁帶或者硬式磁碟機）以及光儲存媒體（比如光碟、數位視訊光碟或者藍光光碟）。

透過配置一般目的的電腦以執行電腦程式中具體化的一或多個特定功能，藉由建立的特定目的的電腦可實施本申請所述的設備與方法。以上描述的功能方塊圖與流程圖元件用作軟體規格，可藉由熟練的技術人員或程式員的日常工作被翻譯為電腦程式。

電腦程式包含儲存於至少一個非暫態、有形電腦可讀媒體上的處理器可執行的指令。電腦程式還包含或者依賴儲存的資料。電腦程式包含與特定目的電腦的硬體交互的基本輸出入系統（BIOS）、與特定目的電腦的特定裝置交互的裝置驅動器、一或多個作業系統、使用者應用、後台服務、後台應用等。

電腦程式包含︰(i)待剖析的描述性文本，比如超文件標示語言（hypertext markup language；HTML）或者可延伸標示語言（extensible markup language；XML），(ii)組合代碼，(iii)藉由編譯器由來源代碼產生的目標代碼，(v)用於及時編譯器之編譯與執行的來源代碼等。僅僅作為例子，來源代碼可使用語法由語言寫出，語言包含C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5、Ada、主動伺服器頁（active server pages；ASP）、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua與Python®。

除非某個元件被清楚地表示為使用片語「手段方式」或者在使用片語「作業方式」或者「步驟方式」的方法項的情況下，否則申請專利範圍所述的元件均非意圖為美國專利法第112條第6項（35 U.S.C. §112(f)）內的含義手段加功能的元件。

104‧‧‧射頻產生器模組
108‧‧‧電漿電極
116‧‧‧輸出控制模組
120‧‧‧外部介面
124‧‧‧射頻感測器
128‧‧‧測量控制模組
132‧‧‧匹配網路模組
304‧‧‧電源模組
308‧‧‧射頻功率模組
312‧‧‧驅動器控制模組
316‧‧‧濾波器
350‧‧‧控制模組
354‧‧‧誤差模組
358‧‧‧比例模組
362‧‧‧積分模組
366‧‧‧加法模組
370‧‧‧嵌位模組
404‧‧‧射頻產生器模組
408‧‧‧射頻功率放大器
412‧‧‧感測器
416‧‧‧重複設定值產生器模組
420‧‧‧頻率控制模組
424‧‧‧閉環控制模組
428‧‧‧觸發模組
432‧‧‧設定值儲存模組
436‧‧‧測量儲存模組
440‧‧‧調整模組
444‧‧‧混合器模組
448‧‧‧嵌位模組
504‧‧‧誤差模組
508‧‧‧比例模組
512‧‧‧積分模組
516‧‧‧加法模組
604‧‧‧誤差模組
608‧‧‧比例模組
612‧‧‧積分模組
616‧‧‧加法模組
804‧‧‧失真模組
808‧‧‧第一頻率調整模組
812‧‧‧第二頻率調整模組
816‧‧‧混合器模組
820‧‧‧延遲模組

第1圖為代表性射頻電漿腔室控制系統之功能方塊圖。 第2圖為射頻電漿腔室控制系統之代表性部份之功能方塊圖。 第3圖為代表性回饋控制系統之功能方塊圖。 第4圖為代表性射頻產生器系統之功能方塊圖。 第5圖包含循環／週期內可被重複的代表性圖案的圖形。 第6圖包含射頻產生器系統之代表性閉環（closed-loop）控制模組之功能方塊圖。 第7圖包含代表性調整模組之功能方塊圖。 第8～13圖包含設定點與測量值對時間的圖形。 第14圖包含描繪射頻輸出之代表性控制方法之流程圖。 第15圖為代表性射頻產生器系統之功能方塊圖。 第16圖為代表性驅動器控制模組之功能方塊圖。

104‧‧‧射頻產生器模組

108‧‧‧電漿電極

116‧‧‧輸出控制模組

120‧‧‧外部介面

124‧‧‧射頻感測器

128‧‧‧測量控制模組

132‧‧‧匹配網路模組

Claims (56)

1. 一種功率輸出產生系統，包含︰ 一重複設定值產生器模組，依照連續時間間隔期間重複的一預定圖案，選擇性地改變一輸出參數的一設定值； 一閉環模組，在該些時間間隔的一第一時間間隔期間，基於(i)該些時間間隔之該第一時間間隔期間的N個時間點的N個設定值與(ii)該些時間間隔之該第一時間間隔期間的該些N個時間點的該輸出參數的N個測量值之間的N個差值，分別產生N個閉環值； 一調整模組，在該些時間間隔的該第一時間間隔期間，基於(i)該些時間間隔的一第二時間間隔的N個時間點的N個設定值與(ii)該些時間間隔的該第二時間間隔的該些N個時間點的該輸出參數的N個測量值之間的N個差值，分別產生N個調整值，其中該些時間間隔的該第二時間間隔係為直接位於該些時間間隔的該第一時間間隔之前的時間間隔； 一功率放大器，施加一輸出至一負載；以及 一混合器模組，基於該些N個閉環值與該些N個調整值，分別產生N個輸出值，以及基於該些N個輸出值，控制到該功率放大器的功率輸入。
2. 如請求項1所述之功率輸出產生系統，其中該些N個時間點為等距。
3. 如請求項1所述之功率輸出產生系統，其中該些N個時間點為非等距。
4. 如請求項1所述之功率輸出產生系統，其中該閉環模組使用比例－積分（proportional-integral；PI）控制產生該些N個閉環值。
5. 如請求項1所述之功率輸出產生系統，其中該調整模組使用比例－積分（PI）控制產生該些N個調整值。
6. 如請求項1所述之功率輸出產生系統，其中該混合器模組更基於一混合比率產生該些N個輸出值，以及 其中該混合器模組選擇性地改變該混合比率。
7. 如請求項1所述之功率輸出產生系統，更包含一頻率控制模組，選擇性地調整該功率放大器之一基本頻率。
8. 如請求項7所述之功率輸出產生系統，其中該頻率控制模組基於一反射功率選擇性地調整該功率放大器之該基本頻率。
9. 如請求項7所述之功率輸出產生系統，其中該頻率控制模組基於一反射係數選擇性地調整該功率放大器之該基本頻率。
10. 如請求項1所述之功率輸出產生系統，其中該功率放大器施加該輸出至一電漿電極。
11. 如請求項1所述之功率輸出產生系統，更包含一驅動器控制模組，判定該輸出之一失真，以及基於該失真選擇性地調整該功率放大器之一頻率。
12. 如請求項11所述之功率輸出產生系統，其中該驅動器控制模組基於該失真與該輸出之至少一個先前失真量判定一第一頻率調整，基於一射頻輸出之至少一個先前失真量判定一第二頻率調整，以及基於該功率放大器之一先前頻率、該第一頻率調整與該第二頻率調整設定該功率放大器之該頻率。
13. 如請求項12所述之功率輸出產生系統，其中基於該第二頻率調整之至少一個先前值，該驅動器控制模組判定該第二頻率調整。
14. 一種輸出功率之產生方法，包含︰ 依照在連續時間間隔期間重複的一預定圖案，選擇性地改變一輸出參數之一設定值； 在該些時間間隔的一第一時間間隔期間，基於(i)該些時間間隔之該第一時間間隔期間的N個時間點的N個設定值與(ii)該些時間間隔之該第一時間間隔期間的該些N個時間點的該輸出參數的N個測量值之間的N個差值，分別產生N個閉環值； 在該些時間間隔的該第一時間間隔期間，基於(i)該些時間間隔的一第二時間間隔期間的該些N個時間點的N個設定值與(ii)該些時間間隔的該第二時間間隔期間的該些N個時間點的該輸出參數的N個測量值之間的N個差值，分別產生N個調整值，其中該些時間間隔的該第二時間間隔係為直接位於該些時間間隔的該第一時間間隔之前的時間間隔； 利用一功率放大器，施加輸出功率至一負載； 基於該些N個閉環值與該些N個調整值，分別產生N個輸出值；以及 基於該些N個輸出值，控制到該功率放大器的功率輸入。
15. 如請求項14所述之輸出功率之產生方法，其中該些N個時間點為等距。
16. 如請求項14所述之輸出功率之產生方法，其中該些N個時間點為非等距。
17. 如請求項14所述之輸出功率之產生方法，產生該些N個閉環值包含使用比例－積分（PI）控制產生該些N個閉環值。
18. 如請求項14所述之輸出功率之產生方法，產生該些N個調整值包含使用比例－積分（PI）控制產生該些N個調整值。
19. 如請求項14所述之輸出功率之產生方法，更包含︰ 更基於一混合比率產生該些N個輸出值；以及 選擇性地改變該混合比率。
20. 如請求項14所述之輸出功率之產生方法，更包含選擇性地調整該功率放大器之一基本頻率。
21. 如請求項20所述之輸出功率之產生方法，更包含基於一反射功率選擇性地調整該功率放大器之該基本頻率。
22. 如請求項20所述之輸出功率之產生方法，更包含基於一反射係數選擇性地調整該功率放大器之該基本頻率。
23. 如請求項14所述之輸出功率之產生方法，更包含利用該功率放大器，施加該輸出功率至一電漿電極。
24. 如請求項14所述之輸出功率之產生方法，更包含︰ 判定該輸出功率之一失真；以及 基於該失真選擇性地調整該功率放大器之一基本頻率。
25. 如請求項24所述之輸出功率之產生方法，更包含︰ 基於該失真與該輸出功率之至少一個先前失真量判定一第一頻率調整； 基於該輸出功率之至少一個先前失真量判定一第二頻率調整；以及 基於該功率放大器之一先前基本頻率、該第一頻率調整與該第二頻率調整設定該功率放大器之該基本頻率。
26. 如請求項25所述之輸出功率之產生方法，更包含基於該第二頻率調整之至少一個先前值，判定該第二頻率調整。
27. 一種功率輸出產生控制系統，用於控制一功率放大器，該功率放大器施加一輸出功率至一負載，該功率輸出產生控制系統包含︰ 一重複設定值產生器模組，依照連續時間間隔期間重複的一預定圖案，選擇性地改變一輸出參數的一設定值； 一調整模組，在該些時間間隔的一第一時間間隔期間，基於(i)該些時間間隔之一第二時間間隔期間的N個時間點的N個設定值與(ii)該些時間間隔之該第二時間間隔期間的該些N個時間點的該輸出參數的N個測量值之間的N個差值，分別產生N個調整值，其中該些時間間隔的該第二時間間隔係為直接位於該些時間間隔的該第一時間間隔之前的時間間隔；以及 一混合器模組，基於N個閉環值與該些N個調整值，分別產生N個輸出值，以及基於該些N個輸出值，控制到該功率放大器的功率輸入。
28. 如請求項27所述之功率輸出產生控制系統，更包含一閉環模組，在該些時間間隔的一第一時間間隔期間，基於(i)該些時間間隔之該第一時間間隔期間的該些N個時間點的N個設定值與(ii)該些時間間隔之該第一時間間隔期間的該些N個時間點的該輸出參數的N個測量值之間的N個差值，分別產生該些N個閉環值。
29. 如請求項28所述之功率輸出產生控制系統，更包含一功率放大器，施加該輸出功率至該負載。
30. 如請求項27所述之功率輸出產生控制系統，更包含一功率放大器，施加該輸出功率至該負載。
31. 如請求項27所述之功率輸出產生控制系統，其中該些N個時間點為等距。
32. 如請求項27所述之功率輸出產生控制系統，其中該些N個時間點為非等距。
33. 如請求項27所述之功率輸出產生控制系統，其中該調整模組使用比例、積分或導數控制至少其一產生該些N個調整值。
34. 如請求項27所述之功率輸出產生控制系統，其中該混合器模組更基於一混合比率產生該些N個輸出值，以及其中該混合器模組選擇性地改變該混合比率。
35. 如請求項27所述之功率輸出產生控制系統，更包含一頻率控制模組，選擇性地調整該功率放大器之一基本頻率。
36. 如請求項35所述之功率輸出產生控制系統，其中該頻率控制模組基於一反射功率選擇性地調整該功率放大器之該基本頻率。
37. 如請求項35所述之功率輸出產生控制系統，其中該頻率控制模組基於一反射係數選擇性地調整該功率放大器之該基本頻率。
38. 如請求項27所述之功率輸出產生控制系統，其中該負載為一電漿電極。
39. 如請求項27所述之功率輸出產生控制系統，更包含一驅動器控制模組，判定該輸出功率之一失真，以及基於該失真選擇性地調整該輸出功率之一頻率。
40. 如請求項39所述之功率輸出產生控制系統，其中該驅動器控制模組基於該失真與該輸出功率之至少一個先前失真量判定一第一頻率調整，基於一射頻輸出之至少一個先前失真量判定一第二頻率調整，以及基於該輸出功率之一先前頻率、該第一頻率調整與該第二頻率調整設定該輸出功率之該頻率。
41. 如請求項40所述之功率輸出產生控制系統，其中基於該第二頻率調整之至少一個先前值，該驅動器控制模組判定該第二頻率調整。
42. 一種輸出功率之產生方法，包含︰ 依照連續時間間隔期間重複的一預定圖案，選擇性地改變一輸出參數之一設定值； 在該些時間間隔的一第一時間間隔期間，基於(i)該些時間間隔的一第二時間間隔期間的N個時間點的N個設定值與(ii)該些時間間隔的該第二時間間隔期間的該些N個時間點的該輸出參數的N個測量值之間的N個差值，分別產生N個調整值，其中該些時間間隔的該第二時間間隔係為直接位於該些時間間隔的該第一時間間隔之前的時間間隔； 基於N個閉環值與該些N個調整值，分別產生N個輸出值；以及 基於該些N個輸出值，控制到一功率放大器的功率輸入。
43. 如請求項42所述之輸出功率之產生方法，更包含在該些時間間隔的該第一時間間隔期間，基於(i)該些時間間隔之該第一時間間隔期間的該些N個時間點的N個設定值與(ii)該些時間間隔之該第一時間間隔期間的該些N個時間點的該輸出參數的N個測量值之間的N個差值，分別產生該些N個閉環值。
44. 如請求項43所述之輸出功率之產生方法，更包含利用一功率放大器，施加該輸出功率至一負載。
45. 如請求項42所述之輸出功率之產生方法，更包含利用一功率放大器，施加該輸出功率至一負載。
46. 如請求項42所述之輸出功率之產生方法，其中該些N個時間點為等距。
47. 如請求項42所述之輸出功率之產生方法，其中該些N個時間點為非等距。
48. 如請求項42所述之輸出功率之產生方法，其中產生該些N個調整值包含使用比例、積分或導數控制至少其一。
49. 如請求項42所述之輸出功率之產生方法，更包含︰ 更基於一混合比率產生該些N個輸出值；以及 選擇性地改變該混合比率。
50. 如請求項42所述之輸出功率之產生方法，更包含選擇性地調整該輸出功率之一基本頻率。
51. 如請求項50所述之輸出功率之產生方法，更包含基於一反射功率選擇性地調整該輸出功率之該基本頻率。
52. 如請求項50所述之輸出功率之產生方法，更包含基於一反射係數選擇性地調整該輸出功率之該基本頻率。
53. 如請求項42所述之輸出功率之產生方法，更包含利用一功率放大器，施加該輸出功率至一電漿電極。
54. 如請求項42所述之輸出功率之產生方法，更包含︰ 判定該輸出功率之一失真；以及 基於該失真選擇性地調整該功率放大器之一基本頻率。
55. 如請求項54所述之輸出功率之產生方法，更包含︰ 基於該失真與該輸出功率之至少一個先前失真量判定一第一頻率調整； 基於該輸出功率之至少一個先前失真量判定一第二頻率調整；以及 基於該功率放大器之一先前基本頻率、該第一頻率調整與該第二頻率調整設定該功率放大器之該基本頻率。
56. 如請求項55所述之輸出功率之產生方法，更包含基於該第二頻率調整之至少一個先前值，判定該第二頻率調整。