TW201907440A - 脈衝雙向射頻源/負載 - Google Patents

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Abstract

射頻電源系統包含主要射頻產生器和輔助射頻產生器，其中每個產生器輸出各自的射頻訊號。主要射頻產生器還輸出射頻控制訊號至輔助射頻產生器，以及藉由輔助射頻產生器輸出的射頻訊號係根據射頻控制訊號來改變。輔助射頻產生器接收指示藉由主要射頻產生器和輔助射頻產生器輸出的各自射頻訊號的電氣特性之感測訊號。輔助射頻產生器決定在射頻訊號之間的相位差。被感測的電氣特性和相位被單獨地或一起地使用以控制藉由輔助射頻產生器輸出之射頻訊號的相位和振幅。輔助射頻產生器包含電感箝位電路，其將從耦合網路被反射的能量回傳至可變電阻的負載。

Description

脈衝雙向射頻源/負載
本案主張於2017年5月10號提交的美國臨時申請案序號62/504,197的權益，上述申請的全部揭露內容藉由引用併入本文。
本揭露涉及控制射頻產生器以及消散來自可變阻抗負載的反射能量。
這裡提供的背景描述是為了一般性地呈現本揭露的背景。在此先前技術部分中所描述的範圍中，目前所指的發明人的成果以及在提交時可以不被視為先前技術的描述的態樣無論明示或暗示都不被視為對抗本揭露的先前技術。
電漿蝕刻頻繁地被使用在半導體製程。在電漿蝕刻中，藉由電場來加速離子以蝕刻基板上的暴露表面。電場的產生是基於藉由射頻電源系統的射頻(RF)產生器來產生的射頻電源訊號。必須精確地控制藉由射頻產生器所產生的射頻電源訊號，以有效地執行電漿蝕刻。
射頻電源系統可以包含射頻產生器或電源、匹配網路以及負載(例如電漿腔室)。射頻產生器產生射頻電源訊號，匹配網路接收射頻電源訊號。匹被網路將匹配網路的輸入阻抗與在射頻產生器和匹配網路之間的傳輸線之特性阻抗相匹配。阻抗匹配有助於最大化發送至匹配網路的功率量(“正向功率”)以及最小化從匹配網路反射回射頻產生器的功率量(“反向功率”)。當匹配網路的輸入阻抗與傳輸線的特性阻抗匹配時，正向功率能最大化且反向功率能最小化。
在射頻電源產生器或供電場中，典型地有兩種方法將射頻訊號施加到負載。第一個，較傳統的方法是施加連續波訊號至負載。在連續波模式中，該連續波訊號典型地是正弦波，其是藉由電源來連續地輸出至負載。在該連續波方法中，射頻訊號可以是正弦輸出，且正弦波的振幅和/或頻率可以改變以改變施加到負載的輸出功率。
將射頻訊號施加到負載的第二個方法涉及脈衝射頻訊號，而不是將連續波訊號施加到負載。在脈衝運作模式中，射頻正弦訊號藉由調變訊號來調變以定義用於調變正弦訊號的包封。在傳統的脈衝調變方式中，射頻正弦訊號是典型地以預定的頻率和振幅來輸出。可以改變頻率以提升阻抗匹配條件，其提供靈敏的頻率調諧。可以改變振幅以改變射頻訊號的功率。除了改變正弦射頻訊號，或是不改變正弦射頻訊號，傳送至負載的功率還可以藉由改變調變訊號來控制。
在典型的射頻電源產生器配置中，利用偵測器來決定施加到負載的輸出功率，該偵測器測量正向功率和反向功率或施加到負載之射頻訊號的電壓和電流。分析這些訊號的任一個集合以決定施加到負載之電力的參數或電氣特性。該參數可以包含例如電壓、電流、頻率以及相位。該分析能決定功率值，其使用來調整射頻電源的輸出以改變施加到負載的功率。在射頻電源傳送系統中，其負載是電漿腔體，改變變化的負載阻抗導致施加到負載的對應改變變化功率，因為所施加的功率部分地是負載阻抗的函數。因此，改變化的阻抗可能使得改變施加到負載的功率參數成為必須，以保持從射頻電源至負載的最佳功率應用。
在電漿系統中，典型地以兩種配置之一來傳送電力。在第一配置中，電力係電容性地被耦合到電漿腔體。這種系統是指電容耦合電漿(CCP)系統。在第二配置中，電力係電感性地被耦合到電漿腔體。這種系統典型地是指電感耦合電漿(ICP)系統。電漿傳送系統典型地包含偏壓和訊源，其將各自的偏壓功率和訊源功率施加到一個或複數個電極。電源功率典型地在電漿腔體中產生電漿，以及偏壓功率將電漿調整到相對於偏壓射頻電源的能量。根據各種設計配置，偏壓和訊源能分享相同的電極或能使用個別的電極。
當射頻電源傳送系統以電漿腔體的形式驅動負載時，藉由傳送至電漿腔體之功率來產生的電場導致槽內的離子能量。離子能量的一個特性量度是離子能量分佈函數(IEDF)。離子能量分佈函數(IEDF)可以用射頻波型來控制。藉由改變與頻率和相位相關的多個射頻訊號，來發生一種控制用於系統的離子能量分佈函數(IEDF)的方法，其中多個射頻電源訊號被施加到負載。在多個射頻電源訊號之間的頻率是被鎖定的(locked)，且在多個射頻訊號之間的相對相位是被鎖定的(locked)。這種系統的例子可以參考美國專利第7,602,127號、美國專利第8,110,991號、美國專利第8,395,322號以及美國專利第9,336,995號，其讓與給本發明的受讓人並且藉由引用併入本案中。
射頻電漿處理系統包含了產生電漿以及控制電漿的元件。一種這樣的元件指的是電漿腔體或反應器。典型的使用在射頻電漿處理系統的電漿腔體或反應器，例如用於製造薄膜，係使用雙頻系統。該雙頻系統的其中一個頻率(訊源)控制電漿的產生，而該雙頻系統的另一個頻率(偏壓)控制離子能量。雙頻系統的例子包含描述在前述引用的美國專利第7,602,127號、美國專利第8,110,991號、美國專利第8,395,322以及美國專利第9,336,995號中的系統。描述在以上引用專利的雙頻系統包含閉環控制系統以調整射頻電源運作來控制離子密度和其對應的離子能量分佈函數(IEDF)。
對電漿處理精確度的要求持續增加。基於電漿的製造系統需要較嚴格的公差，其包含減小元件尺寸、增加密度，這兩者都需要基於電漿的製程具有更高的精確度。存在進一步的挑戰與三維積體電路和記憶體製程有關。一種顯著地增加記憶體元件密度的方法是以三維結構製造記憶體元件。三維蝕刻需要嚴格的公差來引導離子以實現此製程。一些三維蝕刻過程需要40:1或更大的長寬比。也就是說，蝕刻的通道孔的高度可以比寬度大至少四十倍。為了適當地以這樣的公差來蝕刻，有需要在製造中的晶片處或直接在製造中的工件晶片上以基本上正交的方向來引導離子，以提供足夠的產量。其他同樣需要在基本上與晶片正交的方向上達到精確的離子方向性的應用包含了太陽能或平板顯示器製造以及多個電極電漿製造系統。
進一步複雜化基於電漿製造過程的控制是橫跨在晶片表面上電功率的不均勻分佈。工件或晶片的邊緣附近之電場或電功率能相對於遠離晶片邊緣的電功率或電場是不同的。這種變異會導致離子以與晶片小於正交或大於正交的方向上移動，從而難以滿足有效製造所需的公差，像是對於三維結構。改善晶片邊緣附近離子的方向性的一種方法是在接近晶片邊緣處放置次級電極(有時稱為輔助電極)以在晶片邊緣附近提供額外的電場。次極電極可以藉由獨立的射頻產生器獨立地供電且能夠調整晶片邊緣附近的電功率和電場，從而能夠增加控制離子在晶片上的入射角。
現有用於提供射頻電源至輔助電極的方法包含了輔助電極的被動式反應終端，像是利用可變電容器。其他的方法包含了使用與主要或初級射頻產生器在鎖相回路中操作的次要或次級的射頻產生器。然而，在脈衝式的實施方式中，這些方法無法在基於電漿的製造系統中提供所需的離子方向性。
射頻系統包含第一射頻產生器，其連接至負載的第一電極並產生第一射頻訊號至第一電極；以及第二射頻產生器，其連接至負載的第二電極並產生第二射頻訊號至第二電極。第一射頻產生器和第二射頻產生器提供各自的射頻電壓至第一電極和第二電極。控制器控制第二射頻產生器。控制器產生控制訊號至第一射頻產生器或第二射頻產生器中的至少一個。根據從第一射頻產生器傳送至第二射頻產生器的射頻控制訊號，第一射頻產生器和第二射頻產生器基本上以相同的頻率來運作。
一種用於提供第一射頻電源至負載中電極的射頻電源系統包含處理器和記憶體。記憶體儲存可藉由處理器執行的指令，且被配置來決定第一射頻電源的電壓是否等於預定的功率設定點。該指令還決定在第一射頻電源和第二射頻電源之間的相位差是否等於預定的相位差量，以及根據在第一射頻電源和第二射頻電源之間的相位差來控制第一射頻電源之相位中的至少一個。根據第一射頻電源的電氣特性，該指令還改變直流導軌電壓以控制第一射頻電源的射頻功率，或改變第一射頻電源的相位和直流導軌電壓以根據第一射頻電源和第二射頻電源之間的相位差以及第一射頻電源的電氣特性來控制第一射頻電源。
射頻系統包含第一射頻產生器，其連接至負載的第一電極並產生第一射頻訊號至第一電極。第二射頻產生器連接至負載的第二電極，並產生第二射頻訊號至第二電極。控制器控制第二射頻產生器，且控制器產生控制訊號至第一射頻產生器或第二射頻產生器中的至少一個。直流電源提供直流導軌電壓以驅動第二射頻產生器的功率放大器，其中控制器改變直流導軌電壓以控制在第二電極處的射頻電壓。第一射頻產生器和第二射頻產生器以基本上相同的射頻頻率來運作，以及控制器係配置以執行下述中之至少一個：(1)根據在第一射頻訊號和第二射頻訊號之間的相位差來改變第二射頻訊號的相位，(2)以及根據第二射頻訊號的電氣特性來改變直流導軌電壓，以控制在第二電極處的射頻電壓，其中直流電源提供直流導軌電壓以驅動第二射頻產生器的功率放大器，或(3)改變第二射頻訊號的相位和直流導軌電壓以控制在第二電極處的射頻電壓，其中根據第一射頻訊號和第二射頻訊號之間的相位差以及第二射頻訊號的電氣特性，直流電源提供直流導軌電壓以驅動第二射頻產生器的功率放大器。
一種運作射頻電源系統的方法，該方法包含產生施加於負載的第一電極的第一射頻訊號。第二射頻訊號係施加到負載的第二電極。直流導軌電壓驅動功率放大器來產生第二射頻訊號，且改變直流導軌電壓來控制在第二電極處的射頻電壓。該方法進一步包含下列中的至少一個：(1)根據第一射頻訊號和第二射頻訊號之間的相位差來改變第二射頻訊號的相位；(2)根據第二射頻訊號的電氣特性來改變直流導軌電壓以控制在第二電極處的射頻電壓，其中直流導軌電壓驅動功率放大器，功率放大器產生第二射頻訊號；或(3)根據第一射頻訊號和第二射頻訊號之間的相位差以及第二射頻訊號的電氣特性，改變第二射頻訊號的相位以及直流導軌電壓以控制在第二電極處的射頻電壓，其中直流導軌電壓為功率放大器供電。
所提供的射頻電源系統包含主要射頻產生器和輔助射頻產生器，其中每一個產生器輸出各自的射頻訊號。主要射頻產生器還輸出射頻控制訊號至輔助射頻產生器，並根據射頻控制訊號來改變藉由輔助射頻產生器所輸出的射頻訊號。主要射頻產生器還產生脈衝同步訊號並輸入至輔助射頻產生器，以改變藉由輔助射頻產生器所輸出之射頻訊號的脈衝。
在其他特徵中，輔助射頻產生器接收指示藉由主要射頻產生器和輔助射頻產生器各別所輸出的射頻訊號的電氣特性之感測訊號。
在其他特徵中，輔助射頻產生器根據感測訊號決定由各個射頻產生器所輸出的射頻訊號之間的相位差，並根據該相位差產生請求至主要射頻產生器以來改變射頻控制訊號。
在其他特徵中，輔助射頻產生器包含功率放大器，功率放大器包含電壓箝位電路，電壓箝位電路回傳從耦合網路反射至可變電阻負載的能量。可變電阻負載根據命令訊號來消散反射能量，其改變可變電阻負載的電阻。
從實施方式、申請專利範圍以及圖式中，本揭露的其他應用領域將變得明顯。詳細描述和具體例子僅打算說明目的，並不企圖限制本揭露的範圍。
第1圖係繪示射頻電源系統10的示意圖和功能方塊圖。射頻電源系統10包含主要射頻產生器12和輔助射頻產生器14。主要射頻產生器12產生主要射頻訊號18並輸入至主要匹配網路20。主要匹配網路20改變在主要射頻產生器12和耦合網路24之間的阻抗，以實現在主要射頻產生器12和耦合網路24之間的阻抗匹配，以便將最大功率從主要射頻產生器12轉移至耦合網路24。同樣地，輔助射頻產生器14產生輔助射頻訊號或輸出26至輔助匹配網路28。輔助匹配網路28改變在輔助射頻產生器14和耦合網路24之間的阻抗，以提供在輔助射頻產生器14和耦合網路24之間的阻抗匹配，以將最大功率從輔助射頻產生器14轉移至耦合網路24。在各種實施例中，直流(DC)匯流排16提供直流電壓至主要射頻產生器12和輔助射頻產生器14的中的一個或兩者。
主要匹配網路20輸出主要匹配射頻訊號22至耦合網路24。輔助匹配網路28輸出輔助匹配射頻訊號30至耦合網路24。在各種實施例中，輔助匹配網路28可以具有外部輸入端(未示出)。在各種實施例中的外部輸入端接收外部訊號，其控制輔助匹配網路28之一個或複數個電容式元件的位置，以改變輔助匹配網路28的阻抗。在各種實施例中，主要匹配射頻訊號22和輔助匹配射頻訊號30可以與耦合網路24的相同或不同的電極通信。在各種實施例中，主要匹配射頻訊號22被施加至耦合網路24的主要電極32，且輔助匹配射頻訊號30被施加至耦合網路24的輔助電極40。在各種實施例中，主要電極32和輔助電極40是電容性耦合的，如所示之電容器44，以虛線示出以指示耦合的電容態樣，在各種實施例中，耦合網路24可以是電漿腔體、電漿反應器或其他負載。
綜觀整個說明書，射頻電源系統10可以被視為具有與射頻電源系統10的主要部分相關的元件，以及與射頻電源系統10的輔助部分相關的元件。與主要部分相關的元件能稱為主要、主、第一或初級元件。與射頻電源系統10的輔助部分相關的元件能稱為輔助、從屬、次級或第二元件。
主要匹配射頻訊號22和輔助匹配射頻訊號30合作以在耦合網路24內產生反應。在各種實施例中，主要射頻產生器12產生100 kHz至2 MHz的輸出訊號且通常可以被稱為偏壓射頻產生器。偏壓射頻產生器典型地從電漿加速陽離子至基板表面，以控制離子能量和蝕刻非等向性。在各種實施例中，輔助射頻產生器14與主要射頻產生器12以相同的頻率來運作。產生器(未示出)能藉由13 MHz至100 MHz的訊號來提供射頻電源至耦合網路24，並且能稱為訊源射頻產生器。訊源射頻產生器提供能量以激發(ignite)耦合網路24中的電漿。
根據各種實施例，主要射頻產生器12和輔助射頻產生器14包含多個埠以向外部通信。主要射頻產生器12包含脈衝同步輸出埠34、數位通訊埠36以及射頻輸出埠38。輔助射頻產生器14包含射頻輸入埠42、數位通訊埠46以及脈衝同步輸入埠48。脈衝同步輸出埠34輸出脈衝同步訊號50至輔助射頻產生器14的脈衝同步輸入埠48。主要射頻產生器12的數位通訊埠36和輔助射頻產生器14的數位通訊埠46藉由連結數位通訊連結52來通信。射頻輸出埠38產生射頻控制訊號54並輸入至射頻輸入埠42。在各種實施例中，射頻控制訊號54與控制主要射頻產生器12的射頻控制訊號基本上相同。在各種其他實施例中，射頻控制訊號54與控制主要射頻產生器12的射頻控制訊號相同，但射頻控制訊號54根據由輔助射頻產生器14所產生的請求相移(phase shift)在主要射頻產生器12內相移。因此，在各種實施例中，主要射頻產生器12和輔助射頻產生器14藉由基本上相同的射頻控制訊號來驅動，或藉由基本上相同的且以一預定量相移的射頻控制訊號來驅動。
輔助射頻產生器14還包含一對感測埠，係為主感測埠60和輔助感測埠62，其各自從主要匹配網路20的主要電壓感測器64以及輔助匹配網路28的輔助電壓感測器66來接收電壓訊號。在各種實施例中，主要電壓感測器64感測主要匹配射頻訊號22的電壓來決定施加到耦合網路24的主要匹配射頻訊號22的電壓。類似地，輔助電壓感測器66感測施加到耦合網路24的輔助匹配射頻訊號30的電壓。
根據各種實施例，主要電壓感測器64和輔助電壓感測器66偵測各個匹配射頻訊號22、30的運作參數。當本文描述為電壓感測器時，在本領域的技術人員能辨識主要電壓感測器64和輔助電壓感測器66能包含電壓、電流和/或定向耦合感測器以偵測所選的電氣特性。在各種實施例中，主要電壓感測器64和輔助電壓感測器66能偵測(i)電壓v和電流i和/或(ii)從各個匹配射頻訊號22、30輸出的正向(或訊源)功率PFWD 和/或主要匹配射頻訊號22和輔助匹配射頻訊號30的反向(或反射)功率PREV 。電壓v、電流i、正向功率PFWD以及反向功率PREV可以是與各個匹配射頻訊號22、30相關之實際電壓、電流、正向功率和反向功率的定標(scaled)和/或過濾的樣式(version)。在各種實施例中，主要電壓感測器64和輔助電壓感測器66可以是類比和/或數位感測器。在數位式的實現中，主要電壓感測器64和輔助電壓感測器66能包含類比/數位(A/D)轉換器以及具有相應取樣率的訊號取樣元件。
在各種實施例中，電壓感測器64、66係配置以決定各個主要射頻訊號18、26的電氣特性；電壓感測器64、66係配置以偵測各個匹配射頻訊號22、30的電氣特性。當電壓感測器64、66被配置來偵測各個匹配射頻訊號22、30的電壓，各個匹配射頻訊號22、30將反應典型地藉由各個匹配網路20、28所引入的相移。如果電壓感測器64、66被配置來檢測各個射頻訊號18、26的電氣特性，則輸入到各個感測埠60、62的感測訊號將不會將由各個匹配網路20、28所引入的相移反映到各個匹配射頻訊號22、30。因此，在各種實施例中，可能需要對輸入到各個感測埠60、62的訊號進行後處理以接近由各個匹配網路20、28所引入的相移。
本領域的技術人員將理解主要匹配網路20和輔助匹配網路28可以作為單獨元件或組合成單一元件來實現。進一步，本領域技術人員將理解主要電壓感測器64和輔助電壓感測器66可以與各個匹配網路20、28整體地實現，或從各個匹配網路20、28單獨地實現且放置在各個匹配網路20、28的上游或下游。
在運作中，主要射頻產生器12產生主要射頻訊號18，且主要匹配網路20將匹配阻抗引入至主要射頻訊號18以產生主要匹配射頻訊號22。類似地，輔助射頻產生器14產生輔助射頻訊號26，且輔助匹配網路28將匹配阻抗引入至輔助射頻訊號26以產生輔助匹配射頻訊號30。輔助射頻產生器14的運作對於主要射頻產生器12是協調的，從而定義主要/從屬關係。主要射頻產生器12從射頻輸出埠38輸出射頻控制訊號54。射頻控制訊號54被輸入至輔助射頻產生器14的射頻輸入埠42。射頻控制訊號54可以是數位或類比訊號並定義輔助射頻產生器14的射頻運作頻率。當主要射頻產生器12和輔助射頻產生器14如以上所描述在脈衝模式下運作時，主要射頻產生器12從脈衝同步輸出埠34產生脈衝同步訊號50。脈衝同步訊號50被輸入至輔助射頻產生器14的脈衝同步輸入埠48。因此，輔助射頻產生器14的脈衝以及射頻頻率係藉由來自主要射頻產生器12的輸入來控制。
在各種實施例中，輔助射頻產生器14與主要射頻產生器12藉由連結數位通訊連結52通過各個數位通訊埠36、46來通信。連結數位通訊連結52使輔助射頻產生器14與主要射頻產生器12通信以請求調整射頻控制訊號54，使輔助射頻產生器14調整藉由各個電壓感測器64、66測量的匹配射頻訊號22、30。
在各種實施例中，主感測埠60和輔助感測埠62與各個電壓感測器64、66通信，以接收關於各個匹配射頻訊號22、30的訊息。各個電壓感測器64、66使輔助射頻產生器14得以決定各個匹配射頻訊號22、30的振幅以及各個匹配射頻訊號22、30的相位。在各種實施例中，能對各個射頻產生器12、14的每一個脈衝狀態來控制射頻訊號的振幅和相位。振幅和相位的資訊藉由輔助射頻產生器14來處理以決定在主要匹配射頻訊號22和輔助匹配射頻訊號30之間的適當同步。一旦輔助射頻產生器14決定校正調整以實現適當同步，輔助射頻產生器14與主要射頻產生器藉由連結數位通訊連結52來通訊以傳送所需的相位調整。
主要射頻產生器12從輔助射頻產生器14接收調整請求，並根據調整請求來調整射頻控制訊號54的相位。因此，輔助匹配射頻訊號30的相位被鎖相到主要匹配射頻訊號22的相位。在各種實施例中，輔助射頻產生器14傳送其他資訊至主要射頻產生器。該其他資訊能包含脈衝訊息。
在各種實施例中，主要射頻產生器12決定輔助射頻產生器14的射頻運作頻率。主要射頻產生器12可以實現敏捷頻率調諧(AFT)方法以最小化反射能量。主要射頻產生器12還可以根據所需的脈衝重複率、功率水平以及工作週期來設置脈衝狀態。在各種實施例中，輔助射頻產生器14在藉由主要射頻產生器12決定的頻率來產生射頻功率，並且鎖相到主要射頻產生器12的運作。
第2圖係繪示輔助射頻產生器14之展開視圖的示意圖和功能方塊圖。輔助射頻產生器14包含控制器部分100、訊號產生部分102、功率放大器部分104、能量消散部分106以及直流產生部分108。控制器部分100包含控制模組或控制器110，其進一步包含輔助射頻偵測器模組112、主射頻偵測器模組114、射頻致動器模組116以及客戶介面118。輔助射頻產生器14能進一步包含記憶體122。記憶體122可以用來儲存設定的、預定的和/或偵測的電壓、相位以及其他運作參數。
輔助射頻偵測器模組112與主感測埠60和輔助感測埠62通信。輔助射頻偵測器模組112藉由主感測埠60和輔助感測埠62分別從主要電壓感測器64和輔助電壓感測器66接收主電壓感測訊號和輔助電壓感測訊號。控制器110的輔助射頻偵測器模組112分別決定主要射頻輸出和輔助射頻輸出(前或後匹配網路中的任一個)的振幅和相位(相對的相位或相位差)，並且決定相位或振幅是否需要校正。相位校正係藉由連結數位通訊連結52來傳送至主要射頻產生器12。輔助射頻偵測器模組112藉由狀態/控制線和通訊模組126來傳送所需的相位校正。
控制器110還包含主射頻偵測器模組114，其決定來自功率放大器部分104之射頻輸出的所選電氣特性。關於射頻訊號或輸出端26的狀態，主射頻偵測器模組114與控制器110通信。控制器110還包含射頻致動器模組116。射頻致動器模組116藉由脈衝同步輸入埠48來接收脈衝同步訊號50。射頻致動器模組116還接收來自射頻同步模組142的射頻偵測訊號，將在本文更詳細的描述。在各種模式中，射頻致動器模組116產生控制訊號來控制射頻訊號26之連續波射頻訊號元件的頻率和功率以及射頻訊號26的脈衝元件。
訊號產生部分102包含射頻開關模組140，射頻開關模組140藉由射頻輸入埠42來接收來自主要射頻產生器12的射頻控制訊號54。射頻控制訊號54傳送至射頻開關模組140。射頻開關模組140還接收來自射頻致動器模組116的脈衝輸入。根據在脈衝同步輸入埠48接收的脈衝同步訊號50，射頻致動器模組產生脈衝輸入。射頻開關模組140控制脈衝正弦訊號的產生，如本文將描述的。
本文將更詳細的描述，射頻同步模組142使輔助射頻產生器14得以作為從屬射頻產生器或作為獨立產生器來運行，其中所產生的射頻輸出訊號的射頻正弦分量係獨立於主要射頻產生器12。在輔助射頻產生器14的從屬配置中，其中主要射頻控制器12控制輔助射頻控制器14的運行，射頻同步模組142有效地通過由射頻開關模組140所接收的脈衝射頻訊號，並產生一對輸入至相移器模組144的射頻訊號。相移器模組144接收來自射頻致動器模組116的脈衝振幅控制訊號。脈衝振幅控制訊號決定輸入至相移器模組144的一對脈衝射頻訊號之間的相對相移。相移器模組144產生一對相移訊號phi1 146和phi2 148，其從訊號產生部分102輸出。
相移訊號phi1和phi2輸出至功率放大器部分104。此對相移訊號被輸入至驅動器152。驅動器152分別產生驅動訊號至功率放大器154、156。來自功率放大器154、156的輸出則被結合並輸入至過濾器158。在各種實施例中，過濾器158可以是諧波濾波器以去除諧波並產生輸入到VI感測器160的濾波訊號。VI感測器160可以是如上所述的電壓/電流感測器或定向耦合器中的一個。輔助射頻產生器14因此提供脈衝的射頻訊號26。
相移訊號Phi1為功率放大器154提供驅動訊號，且相移訊號phi2為功率放大器156提供驅動訊號。在各種實施例中，功率放大器154、156藉由驅動訊號來驅動，以使功率放大器154、156能異相(out-phasing)。藉由改變相移訊號phi1和phi2來改變功率放大器154、156之間的相位來異相控制(out-phasing control)功率放大器部分104之輸出訊號的振幅。本領域的技術人員將認知有各種應用並不需要實現異相訊號的產生，且有各種實施例可以使用單個驅動訊號和功率放大器。
VI感測器160可以如上述結合定向耦合器和VI感測器來實現。VI感測器160輸出一對感測器訊號至訊號產生部分102的類比前端164。類比前端164接收來自VI感測器160的類比訊號，並產生數位訊號輸入至主射頻偵測器模組114。VI感測器160、類比前端164以及主射頻偵測器模組114能測量來自輔助射頻產生器14之射頻輸出的各種電氣特性。
在各種實施例中，功率放大器154、156係設置以包含電壓箝位電路，像是感應電壓箝位電路。這種系統的例子可以參考美國專利第6,469,919號、美國專利第6,618,276號、美國專利第6,885,567號、美國專利第7,180,758號以及美國專利第7,397,676號，其轉讓給本申請之受讓人，並透過引用併入本申請。
功率放大器154、156接收從直流產生部分108產生的直流電源。直流產生部分108包含交流/直流轉換器，其接收三相交流輸入訊號並且產生直流輸出訊號。交流/直流轉換器170在電壓導軌上產生敏捷的(agile)直流電源電壓，其為各個功率放大器154、156供電。交流/直流轉換器170產生可變的直流輸出電壓，從而改變藉由各個功率放大器154、156輸出之射頻訊號的振幅。控制器部分100的控制器110藉由供電單元(PSU)介面與交流/直流轉換器170通信，以便控制器110可以監視和改變交流/直流轉換器170的運作，以產生所需的導軌電壓至功率放大器154、156。所示的直流匯流排16連接至交流/直流轉換器170。在第2圖至第4圖中，直流匯流排16用虛線方式表示以指示其可以各種配置分別連接到主射頻產生器12和輔助射頻產生器14。
直流產生部分108與能量消散部分106通信。能量消散部分106包含可變電阻負載172，可變電阻負載172連接至接合交流/直流轉換器170和功率放大器154、156的電壓軌。可變電阻負載172為從與射頻訊號26連接的負載所反射的功率提供電流流出(current drain)或電流流入(current sink)。在各種實施例中，耦合網路24將功率反射或傳送回功率放大器154、156。功率放大器154、156的電壓箝位電路將反射/傳回的功率返回至可變電阻負載172，可變電阻負載172消散能量/功率。在各種實施例中，在交流/直流轉換器170中消散反射的能量/功率，而沒有可變電阻負載172的協助。然而，在各種其他實施例中，設計交流/直流轉換器170的尺寸使得從耦合網路24反射的功率大於交流/直流轉換器170的功率消散能力。可變電阻負載172可以藉由來自控制器110的負載控制訊號來控制，以改變藉由功率放大器154、156的電感箝位電路來消散的能量或反射功率。由控制器110所產生的負載控制訊號可以使用脈衝寬度調變訊號或脈衝密度調變訊號來改變可變電阻負載172的阻抗，從而可變地控制從耦合網路24向功率放大器154、156供電的功率。
如上所述，參考耦合網路24，在各種實施例中，需要控制離子角度以便離子正交地朝向工件或晶片，以更好地控制蝕刻過程。如上所述，靠近晶片邊緣的電功率和電場時常面臨精準控制離子朝向晶片的方向性的額外挑戰。藉由改變可變電阻負載172的電阻，靠近晶片邊緣的離子可以更好地指向以實現更精確的蝕刻過程。
射頻同步模組142則是視輔助射頻產生器14是以輔助模式或主/單獨(master/stand-alone)模式來運作而改變運作。單獨模式係指輔助射頻產生器14獨立於主要射頻產生器12來運作。射頻同步模組142接收來自控制器110之射頻致動器模組116的模組訊號，該模組訊號指示輔助射頻產生器14以輔助模式或主/單獨模式來運作。
在輔助或從屬模式中，藉由射頻致動器模組116輸出至射頻同步模組142的相移訊號phi1、phi2沒有起作用。從射頻開關模組140接收的射頻訊號則是通過射頻同步模組142。相移器模組144根據從射頻致動器模組116接收的脈衝振幅控制訊號來產生驅動控制訊號phi1和 phi2。
在主/單獨模組中，輔助射頻產生器14依賴射頻致動器模組116來控制所需的射頻訊號頻率。在以主/單獨模組的各種實施例中，輔助射頻產生器14接收來自脈衝同步輸入埠48的脈衝同步訊號50。在其他以主/單獨模組的各種實施例中，射頻致動器模組116決定同步脈衝。同樣在一主/單獨模式中，射頻同步模組142和相移器模組144在通過模組(pass-through module)中運作，因為射頻致動器模組116產生通過驅動器152的驅動訊號phi1和phi2。在單獨模式中，功率放大器154、156以異相方式來運作，改變在功率放大器154、156之間的相位，以控制輔助射頻產生器14的輸出功率。在輔助模式中，可變電阻負載172提供消耗負載(dissipative load)以可變地消散從耦合網路24反射的電力。
第3圖係繪示射頻電源系統10之輔助射頻產生器14'的結構圖及功能方塊圖，其配置在輔助模式或從屬模式中運作。用在單獨模式下運作，來自第2圖的輔助射頻產生器14的元件已被移除以提供在輔助從屬模式下射頻產生器的簡化配置。在第3圖的配置中，輔助射頻產生器14'如以上關於第1圖和第2圖所描述的來運作。 第3圖的輔助射頻產生器14'將不能在主要模式(master mode)或單獨模式(stand-alone mode)中運作。
第4圖描繪射頻電源系統10的輔助射頻產生器14''的功能和結構方塊圖，其配置在主要或單獨模式中運作。第2圖的輔助射頻產生器14用在輔助模式下運作的元件已經被移除。在這個模式中，輔助射頻產生器14''不需要輸入外部射頻訊號來決定由它產生的射頻訊號的頻率。在第4圖中，脈衝同步輸入埠48接收脈衝同步訊號50，其輸入至控制器110的射頻致動器模組116。脈衝同步訊號50控制輔助射頻產生器14''之射頻輸出的脈衝。射頻致動器模組116不會產生脈衝振幅控制訊號至相移器模組144。而是，射頻致動器模組116產生輸入至驅動器152的phi1和phi2訊號。第4圖的輔助射頻產生器14''不像第2圖和第3圖中所示包含可變電阻負載172。在各種實施例中，功率放大器154、156包含電感箝位，而且來自耦合網路24朝向輔助射頻產生器14反射的功率可以返回至交流/直流轉換器170。在如第4圖中所示的各種其他實施例中，交流/直流轉換器170將典型地輸出較高功率，以及因此可變電阻負載172可以是可選的，以耗散從耦合網路24返回之適當的功率水平。在各種其他實施例中，功率放大器154、156的電感箝位可以藉由直流匯流排連接(例如直流匯流排16)將能量返回至主要射頻產生器12，並且此能量流能通過交流/直流轉換器或繞過交流/直流轉換器170來傳送。如果能量流繞過交流/直流轉換器170，直流匯流排16能如第4圖中所示的來配置。
在本文描述的各種實施例中，因為驅動訊號源自系統中的共點，主機端和從屬機端可以在相同的頻率下運作。在快速的頻率變化或振幅變化期間，在相鎖迴路(Phase lock loop, PLL)的實現中可能發生暫態電壓尖峰。本揭露的相移主要(phase shifted master)射頻控制訊號54至輔助功率放大器154、156的直接通路將防止暫態電壓突波(spike)。進一步，集成的電感箝位和可變電阻負載增加了在電極處以及輔助射頻產生器14提供電力之耦合網路處的電壓控制範圍。
在各種實施例中，輔助射頻產生器14可以用作主要射頻產生器，且主要射頻產生器12可以用作輔助射頻產生器。也就是說，在各種實施例中，輔助射頻產生器12和控制器110控制至功率放大器154、156的導軌電壓以及射頻輸出訊號26的相位。在各種其他實施例中，輔助射頻產生器14的控制器110還產生輸入至主要射頻產生器12的控制訊號，以控制主要射頻訊號18的電壓和相位，包含控制在主要射頻產生器中的直流導軌電壓以改變主要射頻訊號18的電壓，以及控制主要射頻訊號18的相位以控制在藉由各個輔助射頻產生器14和主要射頻產生器12所輸出的射頻訊號之間的相位差。在各種實施例中，輔助射頻產生器14藉由射頻輸入埠42輸出射頻訊號至主要射頻產生器12，其中射頻輸入埠42係作為輸出埠或輸入/輸出埠。當相移器模組144實現射頻輸出訊號26相對於藉由(反向)輸入埠42發送至主要射頻產生器12之射頻訊號的相移時，在射頻輸出訊號18、26(或22、30)之間可以發生相移。或者，主要射頻產生器12可以包含類似相移器模組144的相移器模組，且輔助射頻產生器144 可以藉由主要射頻產生器12本地的相移器通過數位通訊埠46向主要射頻產生器12輸出命令相移(commanded phase shift)。進一步，在各種實施例中，主感測埠60和輔助感測埠62可以配置於主要射頻產生器12內。在這樣的配置中，主要射頻產生器12和輔助射頻產生器14可以使用數位通訊埠36、46傳送感測的電氣特性資訊。
第5圖係繪示根據各種實施例射頻電源系統10 之射頻訊號的示例圖。波型200描繪藉由主要射頻產生器12輸出的射頻訊號，像是主要匹配射頻訊號22。波形202描繪藉由輔助射頻產生器14輸出的射頻訊號，像是輔助射頻訊號26。波形200和波形202指出本實施例所面臨的挑戰。當比較波形200和波形202時可以看出，在波形200和波形202之間存在相位差。因為匹配網路20、28引入不同的相移，波形200和波形202沒有相位校直(phase align)。波形204和波形206描繪藉由本揭露實施例提供的一個改良。
波形204表示從主要匹配網路20輸出的匹配射頻訊號22。波形204具有厚度以表示從射頻電源系統10中的其他產生器引入波形204的頻率成分，像是從訊源射頻產生器。波形206描繪從輔助匹配網路28輸出之輔助匹配射頻訊號30的例示波形。儘管波形206包含了比波形204更少的頻率內容，波形206 亦描繪了厚度以指示高頻率內容，例如來自於訊源射頻產生器。可以看出，波形204和波形206描繪了相位校直的射頻訊號，如將藉由主要射頻產生器12和輔助射頻產生器14來輸出。
第6圖係繪示流程圖300以調整輔助射頻產生器相對於主射頻產生器的相位。上述控制開始於方塊302並前往至方塊304。方塊304測量在主要射頻產生器和輔助射頻產生器之間的相位差。一旦測量到相位差，該控制前往至方塊306，其決定是否相位差為零。如果相位差為零，就不需要調整，且該控制返回至方塊304，以再次測量主要射頻產生器和輔助射頻產生器之間的相位差。如果相位差不為零，該控制前往至方塊308，其中輔助射頻產生器傳送命令至主要射頻產生器，以請求主要射頻產生器改變射頻產生器的相位。該控制前往至方塊304以再次測量主要射頻產生器和輔助射頻產生器之間的相位差。
第7圖係繪示流程圖320以決定輔助射頻產生器的電壓或功率輸出。上述控制在方塊32開始2並前往至方塊324。方塊324測量輔助射頻產生器之射頻輸出的電壓。一旦測量了電壓，該控制前往至方塊326以決定測量的電壓是否等於預定的設定點。如果測量的電壓等於預定的設定點，該控制前往至方塊324以再次測量輔助射頻產生器輸出的電壓。如果測量的電壓不等於預定的設定點，該控制前往至方塊328。在方塊328處，調整敏捷直流電源的輸出，以改變施加至輔助射頻產生器的功率放大器的導軌電壓。該控制前往至方塊324以再次測量輔助射頻產生器之射頻輸出的電壓。
在各種配置中，第1圖的射頻控制系統在預定的運作空間內是可調的。例如第1圖的輔助匹配網路28是典型地藉由選擇在輔助匹配網路28中的可變電容的位置來控制。在各種配置中，可變電容的全部位置並非總是可用的，特別是在整個運作空間。可變電容可以被定位於其內以使系統得以運作的空間係典型地稱為可調式運作空間。優選地，可以最大化可調式運作空間。例如輔助匹配網路28可以包含能夠調整至多個位置的可變電容。然而，在各種實施例中，僅有選定的位置在預定的頻率範圍內可用。作為非限制性例子，如果輔助射頻產生器14以高達400 kHz的頻率運作，在大於一預定頻率(像是380kHz)的狀況下，位置之間的改變導致用於施加於輔助電極40的射頻訊號的電壓及相位控制迴路之間的振盪增加並導致穩壓所需的時間增加。當在可調式運作空間之外時，該控制的挑戰包含了靠近致動器範圍的邊緣的不穩定性，以及在較高頻率下輔助電壓和相位的穩定態值的振動或擺動。
第8A圖至第8E圖表示第1圖的射頻電源系統10的各種電性參數之間的關係。第8A圖描繪分別在主要匹配網路20和輔助匹配網路28的輸出處之主電壓400和輔助電壓402的電壓波形。根據各種實施例，主電壓400和輔助電壓402可以在第1圖的電路中的其他位置測量，包含主要電極32和輔助電極40。第8B圖描繪波形404，其表示以瓦特為單位且藉由輔助射頻產生器14輸出的淨功率。第8C圖描繪波形406，其以度為單位表示分別施加至主要電極32和輔助電極40的射頻訊號之間的相位差。第8D圖描繪波形408，其表示第2圖的敏捷直流電源電壓的由電壓致動器設定的導軌電壓VRAIL 。第8E圖描繪波形410，其表示藉由輔助射頻產生器14的相位致動器來命令的相對相位設定點。因此，所描述的相位、相位設定點或相位致動器是藉由第2圖的控制器110來決定所需的相位。 在脈衝射頻包封的情況下，第8圖中的波形表示給定脈衝狀態的測量值。例如在具有四個狀態的脈衝波形情況下，將有四個測量值分別對應一個脈衝狀態。每個脈衝狀態產生如第8A圖至第8E圖所示的一組波形，其表示每個脈衝狀態的各個值。在連續波(CW)運作情況下，將僅有一組波形，其相似於第8A圖至第8E圖。控制器110分別控制每個脈衝狀態，並且當它們從1..n進行然後重複時，順利地在狀態之間轉換。
如第8A圖至第8E圖中可見，從時間T1 開始，對輔助射頻產生器14的相位和導軌電壓致動器的調整(不考慮控制迴路之間的交叉效應)導致波形400、波形402、波形404、波形406、波形408以及波形410的振動。也就是說，相位和導軌電壓是獨立調整的。根據一個控制迴路來調整相位，並根據第二控制迴路調整導軌電壓。獨立的控制導致了第8A圖至第8E圖中的波形振盪，該振盪導致了對應的不穩定性，限制了波形400至波形410的穩定。
第9A圖至第9E圖描繪類似於第8A圖至第8E圖的電氣特性，並因此將使用來自第8A圖至第8E圖的相同符號來指第9A圖至第9E圖的波形。 第9E圖表示從輔助匹配網路28之可變電容的轉換(transition)所導致的反應。在時間T1 處，操作的改變導致了導軌電壓VRAIL 和輔助射頻產生器的相位中的一個或兩個被調整，導軌電壓408和相位410處初始地遠離(diverge away from)在時間T2 附近及其後的安定或穩定態值，如在各個點412、414處所示。換句話說，在轉換時，第9D圖的命令導軌電壓波形408應該在時間T1 之前從導軌電壓增加，以便在T2 處達到穩定狀態。然而，如點412所示，在最終收斂至時間T2 的值之前，導軌電壓VRAIL 減小而不是增加。同樣地，在點414處的命令相位在收斂至時間T3 處的安定值之前增加而不是減小。換句話說，在對於轉換的回應中，導軌電壓408和相位波形410兩者分別初始地調整遠離它們的最終安定值。
第10A圖和第10B圖係繪示具有主電極和輔助電極的射頻系統的例示等高線圖。第10A圖的等高線圖將詳細描述。對第10A圖的等高線圖之描述大體上適用於整個說明書中描述的等高線圖。在第10A圖中，x軸表示藉由相位致動器定義的相位或相位設定點。y軸表示導軌電壓VRAIL 。x軸的相位和y軸的導軌電壓VRAIL 定義兩個輸入端，用於改變在三維空間中沿著z軸定義的相位差量。為了在二維空間中表示z軸，等高線420a、420b…及420g定義恆定的相位差量 (constant delta phase)的線。相位差量通常被定義為施加至主電極32的射頻訊號和施加至輔助電極40的射頻訊號之間的相位差。在各種實施例中，等高線420a對應於-D2，其指示相對於施加到主電極32的射頻訊號，施加到輔助電極40的射頻訊號是負相位差量或相位延遲。等高線420b對應於相位差量-D1、等高線420c對應於0相位差量、等高線420d對應於相位差量D1 、等高線420e對應於相位差量D2 、等高線420n對應於相位差量D3 以及等高線420g對應於相位差量D4 。等高線之間的區域表示在各自等高線之間的相位差量的轉移，其能是漸進的或劇烈的。
第10A圖表示相位差量，其對應於施加到輔助電極40之射頻訊號的相位和輔助射頻產生器14的導軌電壓VRAIL 的特定組合。如上所述，導軌電壓VRAIL 表示敏捷直流電源的輸出並且被施加到各個功率放大器154、156。作為非限制性例子，第10A圖的點422表示對於給定的相位(x軸)和導軌電壓VRAIL (y軸)，相位差量= 0。也就是說，對於相位x = a和導軌電壓VRAIL y = b，該相位差量位準= 0(z = 0)。
第10B圖是等高線圖，其表示輔助電壓與輔助射頻產生器14之相位(x軸)和藉由第2圖的敏捷直流電源輸出的導軌電壓VRAIL (y軸)的關係。輔助電壓通常被描述為在輔助電極40處的電壓，並且能使用峰間或均方根(RMS)技術來測量。第10B圖的等高線圖表示在輔助電極40處的輔助電壓。作為非限制性例子，特別感興趣的是第10B圖的點424。對於給定相位x = n和導軌電壓VRAIL y = n，輔助電壓水平 = VR5 ，如點424所示。
第11A圖和第11B圖是等高線圖，其描繪從第10A圖和第10B圖所示的初始狀態轉移至第11A圖和第11B圖所示的第二狀態。例如在各種實施例中，第10A圖和第10B圖可以表示相位差量與相位和導軌電壓VRAIL (對於第10A圖)的關係，以及用於射頻電源傳送系統的輔助電壓與相位和導軌電壓VRAIL (第10B圖)的關係，其中配置輔助匹配網路28以便輔助匹配網路28的可調式元件處在第一位置。當輔助匹配網路28的可調式元件位移至第二位置時，第11A圖和第11B圖表示對應的相位差量與相位和導軌電壓VRAIL (第11A圖)的關係，以及輔助電壓與相位和導軌電壓VRAIL (第11B圖)的關係。在各種實施例中，可調式元件可以從第一位置調整至第二位置。
參考第10A圖和第11A圖，所選的點422表示相位=a、導軌電壓VRAIL =b，以及致使的相位差量位準=0。如第10A圖所示，點422位在等高線相位差量=0上。轉換之後，等高線的位置改變，其中等高值-D2、-D1…D4表示在第10A圖和第11A圖中的相同值。在各種實施例中，在這非限制性例子中，點422保持在相同的等高線上(例如相位差量=0)是優選的。為了保持在相同的等高線上，點422必須從第10A圖中的點422轉移至第11A圖中的點422’。該轉移沿著箭頭426發生。為了從點422移動至點422’，需要調整相位從x=a至x=a’和導軌電壓VRAIL 從y=b至y=b’，以保持點422在等高線相位差量=0上的位置。
同樣地，在第10B圖中，點424示出相位x=m、導軌電壓VRAIL =n以及輔助電壓水平=VR5 。在第10B圖和第11B圖中VR1 至VR7 的等高線表示相似的值。第10B圖示出點424沿著等高線VR5 。為了保持點424在等高線VR5 上，第10B圖的點424沿著第11B圖的箭頭428轉移至點424’。如第11B圖的說明，需要改變相位為x=m’和改變導軌電壓VRAIL 為y=n’，以保持點424沿著等高線VR5 ，如點424’所示。因此，在如第10A圖和第11A圖所示的點422至點422'以及如第10B圖和第11B圖所示的點424至點424'之每個轉換實例中，降低相位設定點並增加導軌電壓VRAIL 是需要的。因此在各種實施例中，第10A圖和第10B圖以及第11A圖和第11B圖說明其需要控制相位和導軌電壓VRAIL 兩者以保持沿著預定的等高線的位置。
參照第12A圖和第12B圖，第12A圖係繪示相位差量與相位和導軌電壓VRAIL 的關係，以及第12B圖係繪示輔助電壓與相位和導軌電壓VRAIL 的關係。在各個等高線圖第12A圖和第12B圖中繪示了點428，其在第12A圖中對應於相位=d、導軌電壓VRAIL =e以及相位差量=f，並在第12B圖中對應輔助電壓=g。分別在第12A圖和第12B圖的標記區域430和432以及各自的等高線圖表示了在第12A圖和第12B圖中達成導軌電壓VRAIL 和相位解決的挑戰。
如第12A圖所示，在點428周圍的區域中，改變導軌電壓VRAIL 會顯著地影響相位差量，因為點428所處的位置的等高線大致上平行於導軌電壓VRAIL 。相位差量的變化對應地影響到第12B圖中對點428的收斂。進一步地，如第12B圖中所示，輔助電壓等高線V1 至V12 係平行於相位值，使得相位致動器的小變化顯著地影響電壓。相似地，在第12B圖中，輔助電壓等高線V1 至V12 大致垂直於導軌電壓VRAIL 的值。因此，需要導軌電壓VRAIL 的大變化以使輔助電壓發生小變化。相應地，圍繞所期望的終點428的標記區域430、432藉由使用獨立控制迴路來改變相位和導軌電壓VRAIL ，以到達所選等高線上所期望的設定點。
第12A圖和第12B圖說明對第1圖的射頻電源系統10之各種配置的特定挑戰，其中調整單個輸入對輔助電壓的準確控制提出挑戰。可以看出相位或導軌電壓VRAIL 之一的顯著增加是需要的，以沿著等高線改變點(像是點428)的位置，且另一個變量的小改變導致點428的位置沿著等高線顯著地改變。因此，單個輸入系統可以導致某些挑戰，其中改變單個輸入以調整特定輸出。
透過比較，第13圖表示等高線圖，其中可以改變導軌電壓VRAIL 以調整點(例如點440)的位置。在第13圖中，點440對應於相位x=h、導軌電壓VRAIL y=i以及致使的輔助電壓=j。第13圖繪示了改變沿著x軸的相位或改變沿著y軸的導軌電壓VRAIL 中的一個能夠以合理的解析度(resolution)沿著等高線(例如沿著等高線VT5 )調整點440的狀況。相比之下，第12A圖和第12B圖藉由調整沿著x軸的相位或沿著y軸的導軌電壓VRAIL 的一個無法實現這樣的解析度(resolution)。
在各種實施例中，第14圖描繪線性二次積分(LQI)控制系統，用於控制第1圖至第4圖之輔助射頻產生器14的敏捷直流電源致動器(導軌電壓VRAIL )和相位致動器(相位)。第14圖的線性二次積分(LQI)配置提供了最佳的控制，其中控制器增益係基於成本函數的最小化來決定。這種配置使用內部測量和輸出回饋來控制輔助射頻產生器14的所選參數。第14圖的控制系統本質上是多輸入、多輸出(MIMO)的。在各種實施例中，其性能是高度可調的，包含對於回饋誤差、狀態以及致動器振幅的個別調整。
在第14圖中，控制系統480接收輸出值，其表示向量或矩陣，其是輔助電壓設定點以及主要射頻訊號和輔助射頻訊號之間的相位差量或相位差的設定點：(1) 其中：表示施加到輔助電極之射頻波形的電壓設定點；以及表示主要射頻波形和輔助射頻波形之間的相位差或相位差量的設定點。 設定點r 與系統輸出比較：(2) 其中：表示施加到輔助電極之射頻波形的測量電壓；以及表示在主射頻波形和輔助射頻波形之間的測量相位差。
將輸入r 施加至加法器482，其決定差異或誤差，以矩陣或向量e 表示。矩陣或向量e 表示在輔助電壓設定點和測量的輔助電壓輸出之間的差異，以及在相位差量設定點和測量的相位差量輸出之間的差異。那是：(3) 其中：表示施加至負載的命令射頻電壓和施加至負載的實際射頻電壓之間的誤差或差異；以及表示主射頻訊號和輔助射頻訊號之間的命令相位差和實際相位差之間的誤差或差異。 誤差e 輸入至積分器484，且藉由矩陣或向量xj 表示的積分誤差值被施加至方塊488。矩陣或向量xj 可以如下表示(4) 其中：表示藉由積分器486輸出的輔助電極誤差的積分；以及表示藉由積分器486輸出的相位差誤差的積分。
方塊488接收積分誤差值e 並且還接收值x 的矩陣或向量，其包含藉由系統方塊490輸出的內部狀態。矩陣或向量x 表示如下：(5) 其中：表示藉由系統490輸出之測量的輔助導軌電壓狀態，將進一步描述如下；以及表示藉由系統490輸出之測量的輔助相位狀態。方塊488是增益方塊，其應用回饋增益矩陣以產生控制矩陣或向量u 至系統方塊490。矩陣或向量u 表示如下：(6) 其中：表示輔助射頻產生器的指令導軌電壓VRail ；以及表示藉由輔助射頻產生器輸出之射頻波形的命令相位。 系統方塊490回應輸入u 以調整輔助電壓輸出yaux 和相位輸出yphase 。
第14圖所繪示的線性二次積分(LQI)或狀態表徵(representation)，用單個一階矩陣微分方程式來代替第n階微分方程式。在第14圖的控制系統480中，上述方程式(6)中描述的可以進一步描述如下：(7)其中：、、以及表示回饋狀態；和表示輔助電壓的校正常數；和表示相位致動器的校正常數；以及、、以及如上描述。
在各種實施例中，、、以及配置具有辨別度，因為輔助電壓和相位電壓反應很快，僅存在極小的次要影響。相應地，、、以及用於近似輔助電壓和相位的回轉動態(slewing dynamics)。在各種實施例中，常數根據在製造時被用來描繪輔助射頻產生器的特徵的預定等高線來設定。等高線之間的斜率用來決定值。在各種實施例中，常數基於對給定運作條件之輔助射頻產生器的等高線原位測量來設定。
第15A圖係繪示複數個輔助電壓與x軸上的相位和y軸上的導軌電壓VRAIL 的關係。在各種表徵中，輔助電壓可以藉由陰影或顏色來表示，或如第15A圖和第15B圖包含多個方圖，其包含500、502…510。相似地，第15B圖描繪相位偏移與x軸上的相位和y軸上的導軌電壓VRAIL 的關係。各種的方圖512、514…522表示主要射頻產生器12和輔助射頻產生器14之間的相位偏移。
第16A圖和第16B圖分別對應第15A圖和第15B圖，其中第16A圖和第16B圖分別表示輔助電壓和相位偏移，以回應於何時安置等高線，以使射頻電源系統在收斂至一解決點時能振動，如第12A圖和第12B圖所示。相應地，第16A圖中方圖500’、502’…510’表示在這種收斂挑戰的狀態下第15A圖中方圖500...510的位置。如第16A圖中可見，來自第15A圖之輔助電壓的形狀以對於一約45度的角線(angle line)來反射。相似地，第15B圖的圖形被取代，使得等高線的位置同樣地以對於一約45度的角線(angle line)來反射。各個點512’、514’…518’的位置表示對應的第15B圖中方圖的反射。
第17A圖至第17D圖描繪根據各種實施例利用比例積分控制的各種各個電性參數相對於時間的圖表，上述圖式中，等高線係以一種得以促進收斂至輔助電壓和相位差量的預定解決方案的配置來安排。相應地，第17A圖表示導軌電壓設定點的波形540。第17B圖表示輔助電壓的波形542。第17C圖表示相位設定點的波形544。第17D圖表示在主要射頻產生器12和輔助射頻產生器14之間相位差量的波形546。從時間T1 可以看出，當射頻產生器在電力開啟後進入閉迴路操作時，輔助電壓相應地增加且相位差量減少。輔助電壓(波形542)和相位差量(波形546)兩者幾乎立刻達到穩定。
第18A圖至第18D圖描繪波形，其分別對應於第17A圖至第17D圖的電氣特性。在第18A圖至第18D圖中，安排輔助電壓等高線和/或相位差量等高線以便收斂至預定的解決方案，導致追蹤或尋找所需解決方案的端點。波形540’對應於導軌電壓VRAIL 、波形542’ 對應於輔助電壓、波形544’ 對應於相位設定點以及波形546’ 對應於相位差量。在時間T1 處，射頻產生器輸出係在開環模式下電力開啟至導軌電壓和相位致動器的預定起點。在時間T2 處，射頻產生器進入閉迴路操作。導軌電壓540’和輔助電壓542’如圖所示在時間T2 時展示出不穩定性，以及在較小程度上，相位設定點544’和相位差量546’亦展示不穩定性。在時間T3 時射頻產生器輸出在關閉(shutting down)之前被除能(disabled)。如在第18A圖至第18D圖中可見，在選定條件下，導軌電壓和相位致動器系統趨向振動。
第19A圖至第19D圖和第20A圖至第20D圖描繪與第17A圖至第17D圖和/或第18A圖至第18D圖波形相同的電氣特性。然而，第19A圖至第19D圖和第20A圖至第20D圖使用第14圖所描述的控制來表示系統回應。波形560描繪輔助射頻產生器14的導軌電壓VRAIL 、波形562描繪施加至耦合網路24的輔助電極40的輔助電壓、波形564描繪輔助射頻產生器14的相位設定點以及波形566描繪施加至主要電極32和輔助電極40之射頻訊號之間的相位差量。波形560’、波形562’、波形564’以及波形566’描繪波形具有同樣的電氣特性。
第19A圖至第19D圖描繪波形，其中射頻系統的等高線圖被設置以便收斂至預定點。第19A圖至第19D圖的波形所示實施例使用第14圖的控制模組來提供控制。在另一方面，第20A圖至第20D圖描繪藉由第14圖的控制支援系統來實現用於配置的控制，其中相位差量和輔助電壓等高線被安置以使導軌電壓VRAIL 和/或相位設定點能尋找解決方案。如第19A圖至第19D圖和第20A圖至第20D圖中所示，在時間T1 時控制器進入學習階段。通過預定的序列(sequence)來操縱致動器，並記錄輔助電壓和相位差量的輸出。使用資訊，計算目前運作條件的等高線斜率。然後將這些用於更新控制器增益的K矩陣。在時間T2 時，射頻產生器使用這些更新的增益參數來進入運作的閉迴路模式。第19A圖至第19D圖和第20A圖至第20D圖的系統以最小的振動相對快速地收斂至穩定。因此，可以看出無論相位差量和/或輔助電壓之等高線的配置如何，第14圖的系統都提供收斂。
第21圖示出控制模組569。第2圖至第4圖的控制模組或控制器110能實現為控制模組569。控制模組569能包含輔助射頻電壓模組568、相位差模組570、電壓比較模組572、相位比較模組574、直流電壓模組576以及相位輸出模組578。在各種實施例中，控制模組569包含處理器，其執行與模組568、模組570、模組572、模組574、模組576以及模組578相關的代碼。模組568、模組570、模組572、模組574、模組576以及模組578的運作描述在以下關於第22圖的方法。
對於第2圖至第4圖的控制模組之進一步定義的結構，參見以下提供第22圖的方法和以下提供關於術語“模組”的定義。本文揭露的系統能使用許多的方法來運作，其射頻控制系統方法在第22圖中示出。儘管以下運作主要描述關於第2圖至第4圖的執行過程，但能容易地修改運作以應用於本揭露的其他執行過程。運作能反覆地執行。儘管示出了以下運作並主要描述為順序執行，能執行一個或多個以下操作，即便是同時在執行一個或多個其他操作。
作為非限制性例子，第22圖描繪用於控制第1圖的射頻電源系統10之輔助射頻產生器14的多輸入、多輸出控制系統的流程圖580。該方法在開始方塊582處開始並前往至方塊584和方塊586。在方塊584處，控制模組569的輔助射頻電壓模組568測量輔助射頻產生器14的電壓輸出，像是藉由輔助電壓感測器66。在方塊586處，控制模組569的相位差模組570測量主要射頻產生器12和輔助射頻產生器14的射頻輸出訊號的相位差。在各種實施例中，應注意方塊584和方塊586可以並行執行，如第22圖中所示，或在各種其他實施例中，可以順序地執行。
一旦決定了輔助射頻產生器14的輸出電壓以及輔助射頻產生器14與主要射頻產生器12之間的相位差，此流程前往至決定方塊588。在決定方塊588中，考慮兩個單獨的決定輸入。在方塊590處，控制模組569的電壓比較模組572決定測量的輸出電壓是否在預定設定點的範圍內。在方塊592處，控制模組569的相位比較模組574決定相位差是否在預定值(差量)的範圍內或等於預定值(差量)。如方塊588所示，如果電壓等於預定的設定點並且相位差等於預定的差量，此流程返回至方塊584和方塊586。換句話說，不需要調整輸出電壓或相位差。進一步在方塊588處，如果電壓不等於預定的設定點或相位差不等於預定的差量，此流程前往至方塊594。
方塊594實現輔助電壓的電壓設定點和主要射頻產生器12與輔助射頻產生器14之間相位差的多輸入、多輸出控制。因此，能調整或控制兩個輸入以回應輔助電壓中一個或兩個不在預定的設定點或相位差不在預定的差量。在方塊596處，控制模組569的直流電壓模組576產生控制訊號以調整敏捷直流電源輸出，像是第2圖中標號170所示，以改變輔助射頻產生器14的輸出電壓，在方塊598處，控制模組569的相位輸出模組578決定輔助射頻產生器的相位設定點以調整相位差至預定的差量。在方塊598處，相位輸出模組578促使輔助射頻產生器14來產生請求至主要射頻生器12，以對輔助射頻產生器14產生相應的相位調整。
方塊594配置來說明調整敏捷直流電源輸出以改變導軌電壓VRAIL 和調整輔助射頻產生器14的相位之間的交互作用。以雙向箭頭600表示的連結則表示各個方塊596、598之間的通信。也就是說，直流電壓模組576和相位輸出模組578通信。相應地，方塊594表示控制的實現，像是關於第14圖的控制系統所描述的。因此，流程圖580說明了多輸入、多輸出的控制，該控制係指藉由調整第2圖的直流電源170對導軌電壓VRAIL 的控制和相位控制(例如透過射頻控制訊號54)。
以上描述僅是說明性的，決不意指限制本揭露、其應用或使用。本揭露的廣泛教導可以各種形式來實現。因此，儘管本揭露包含特定例子，但是本揭露的真實範圍應不如此限制，因為關於研究附圖、說明書和所附申請專利範圍的其他修改將變得顯而易見。應理解方法內的一個或多個步驟能以不同的順序(或同時)執行，而不改變本揭露的原理。進一步，儘管以上將每個實施例描述為具有某些特徵，但是關於本揭露的任何實施例描述的那些特徵中的任何一個或多個，可以在任何其他實施例的特徵中實現和/或與其組合， 即使沒有明確描述該組合。換句話說，所描述的實施例不是相互排斥的，並且一個或多個實施例彼此的排列仍然在本揭露的範圍內。
元件之間的空間和功能關係(例如在模組，電路元件，半導體層等之間)使用各種的術語來描述，包含“連接”、“接合”、“耦合”、“相鄰”、“旁邊”、“在...之上”、“上方”、“下方”以及“處置。“除非明確描述為”直接“，當在以上揭露中描述在第一元件和第二元件之間的關係時，該關係可以是直接關係，其中第一元件和第二元件之間不存在其他中間元素，但也可以是間接關係，其中在第一元件和第二元件之間存在(任一的空間或功能上)一個或多個中間元件。如本文中所使用，片語｢A、B和C中的至少一個｣應被解釋為表示｢A OR B OR C｣邏輯，其使用非排他性邏輯｢OR｣，並且不應被解釋為表示“A中的至少一個、B中的至少一個、以及C中的至少一個”。
在圖中，如箭頭所示，箭頭的方向通常說明對圖式感興趣的訊息的連貫性(像是數據或指令)。例如，當元件A和元件B交換各種訊息時，但是從元件A傳送至元件B的訊息與圖式相關，箭頭能從元件A指向元件B。該單向箭頭並不意味著沒有其他訊息從元件B傳送至元件A。進一步，對於從元件A發送到元件B的訊息，元件B能向元件A發送對訊息的請求或接收確認。
在本申請中，包含以下定義，術語“模組”或術語“控制器”能用術語“電路”來替換。術語“模組”能指一部分的或包含：特殊應用積體電路(ASIC)；數位的、類比的或混合數位/類比的離散電路；數位的、類比的或混合數位/類比的集成電路；結合的邏輯電路；現場可程式化邏輯閘陣列(FPGA)；執行代碼的處理器電路(共享、專用或合組)；記憶體電路(共享、專用或合組)，其儲存由處理器電路執行的代碼；提供所述功能的其他適合的硬件元件；或以上部分或全部的組合，像是在系統單晶片中。
模組能包含一個或多個介面電路。在一些例子中，介面電路能包含有線或無線的介面，其連接至區域網路(LAN)、網路、廣域網路(WAN)或其組合。本揭露之任何給定模組的功能可以分佈在藉由介面電路連接的多個模組之間。例如，多個模組能允許負載平衡。在進一步例子中，伺服器(也稱為遠端或雲端)模組能代表客戶模組完成一些功能。
如以上使用，術語代碼能包含軟體、韌體和/或微代碼，並且涉及程式、程序、函數、類別、資料結構和/或對象。共享處理器電路包含單個處理器電路，其執行來自多個模組的一些或所有代碼。組合處理器電路包含處理器電路，該處理器電路與附加的處理器電路組合，執行來自一個或多個模組的一些或所有的代碼。對多個處理器電路的引用包含分立晶片上的多個處理器電路、單個晶片上的多個處理器電路、單個處理器電路的多個核心、單個處理器電路的多個線或以上的組合。共享記憶體電路包含單個記憶體電路，其存儲來自多個模組的一些或所有的代碼。術語組合記憶體電路包含記憶體電路，該記憶體電路與附加的記憶體組合以存儲來自一個或多個模組的一些或所有的代碼。
記憶體電路是電腦可讀取媒體的子集。如本文中所使用，電腦可讀取媒體不包含通過媒體(像是在載波上)傳播的過渡電氣或電磁訊號(例如在載波上)；電腦可讀取媒體因此能被視為有形性和非暫時性的。非暫時性、有形性之電腦可讀取媒體的非限制性的例子是非揮發性記憶體電路(像是快閃記憶體電路、可擦除可規劃式唯讀記憶體電路或遮罩唯讀記憶體電路)、揮發性記憶體電路(像是靜態隨機存取記憶體電路或動態隨機存取記憶體電路)、磁儲存媒體(像是類比或數位的磁帶或硬式磁碟機)以及光儲存媒體(像是光碟片、影音光碟或藍光光碟)。
本申請中描述的裝置和方法能部分地或全部地藉由專用的電腦來實現，該電腦藉由配置一般用途的電腦來創建，以執行電腦程式中包含一個或多個特定功能。以上描述的功能方塊、流程圖元件和其他元件用作軟體規格，其可以藉由熟練的技術人員或程式設計師的日常工作將該軟體規格轉譯成電腦程式。
電腦程式包含處理器可執行指令，其存儲在至少一個非暫時性、有形性的電腦可讀取媒體上。電腦程式還能包含或依賴儲存的數據。電腦程式能包含與專用電腦的硬件交互作用的基本輸入/輸出系統(BIOS)、與專用電腦的特定設備交互作用的裝置驅動器、一個或多個運作系統、使用者應用、背景服務、背景應用等。
電腦程式能包含(i)說明文字的分析，像是HTML(超文件標示語言)、XML(可延伸標示語言)或JSON(JavaScript對象表示法)、(ii)組合碼、(iii)藉由編譯器從源代碼產生的目標碼、(iv)藉由譯碼器執行的原始碼、(v)藉由即時編譯器編譯和執行的原始碼等。僅作為例子，能使用來自包含C、C++、C#、Objective‑C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5(超文件標記語言第五修正本)、Ada、ASP (主動伺服器頁)、PHP (PHP: 超文字前處理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua、MATLAB、SIMULINK以及Python®之語言的syntax來寫。
申請專利範圍中所述的任何元件均不屬於35 U.S.C. §112(f)所指的手段功能函數，除非使用短語“用於...的方式”明確地敘述一個元件，或在申請專利範圍的方法情況下，使用短語“運作於”或“步驟為”。
10‧‧‧射頻電源系統
12‧‧‧主要射頻產生器
14、14'‧‧‧輔助射頻產生器
16‧‧‧直流匯流排
18‧‧‧主要射頻訊號
20‧‧‧主要匹配網路
22‧‧‧主要匹配射頻訊號
24‧‧‧耦合網路
26‧‧‧輔助射頻訊號
28‧‧‧輔助匹配網路
30‧‧‧輔助匹配射頻訊號
32‧‧‧主要電極
34‧‧‧脈衝同步輸出埠
36、46‧‧‧數位通訊埠
38‧‧‧射頻輸出埠
40‧‧‧輔助電極
42‧‧‧射頻輸入埠
44‧‧‧電容器
48‧‧‧脈衝同步輸入埠
50‧‧‧脈衝同步訊號
52‧‧‧數位通訊連結
54‧‧‧射頻控制訊號
60‧‧‧主感測埠
62‧‧‧輔助感測埠
64‧‧‧主要電壓感測器
66‧‧‧輔助電壓感測器
100‧‧‧控制器部分
102‧‧‧訊號產生部分
104‧‧‧功率放大器部分
106‧‧‧能量消散部分
108‧‧‧直流產生部分
110‧‧‧控制器
112‧‧‧輔助射頻偵測器模組
114‧‧‧主射頻偵測器模組
116‧‧‧射頻致動器模組
118‧‧‧客戶介面
122‧‧‧記憶體
126‧‧‧通訊模組
140‧‧‧射頻開關模組
142‧‧‧射頻同步模組
144‧‧‧相移器模組
146‧‧‧相移訊號phi1
148‧‧‧相移訊號phi2
152‧‧‧驅動器
154、156‧‧‧功率放大器
158‧‧‧過濾器
160‧‧‧VI感測器
164‧‧‧類比前端
170‧‧‧交流/直流轉換器
172‧‧‧可變電阻負載
200、202、204、206、404、406、408、410‧‧‧波形
300、320‧‧‧流程圖
302、304、306、308、322、324、326、328、488、490、582、584、586、590、592、594、596、598‧‧‧方塊
400‧‧‧主電壓
402‧‧‧輔助電壓
410‧‧‧相位
412、414、422、422’、424、424’、440‧‧‧點
420a、420b、420c、420d、420e、420n、420g‧‧‧等高線
426、428‧‧‧箭頭
430、432‧‧‧標記區域
480‧‧‧控制系統
482‧‧‧加法器
484‧‧‧積分器
490‧‧‧系統
500、500’、502、502’、504、504’、506、506’、508、508’、510、510’、512、512’、514、514’、516、516’、518、518’、520、520’、522、522’‧‧‧方圖
540、540’‧‧‧導軌電壓設定點的波形
542、542’‧‧‧輔助電壓的波形
544、544’‧‧‧相位設定點的波形
546、546’‧‧‧相位差量的波形
560、560’、562、562’、564、564’、566、566’‧‧‧波形
568‧‧‧輔助射頻電壓模組
569‧‧‧控制模組
570‧‧‧相位差模組
572‧‧‧電壓比較模組
574‧‧‧相位比較模組
576‧‧‧直流電壓模組
578‧‧‧相位輸出模組
580‧‧‧流程圖
588‧‧‧決定方塊
600‧‧‧雙向箭頭
從詳細描述和所附圖式將更全面地理解本揭露，其中：
第1圖係繪示根據各種實施例射頻(RF)電源系統的示意圖和功能方塊圖；
第2圖係繪示根據各種實施例輔助射頻產生器的示意圖和功能方塊圖；
第3圖係繪示根據各種實施例被配置為用於在輔助模式下運作之輔助射頻產生器的示意圖和功能方塊圖；
第4圖係繪示根據各種實施例被配置為以單獨模式運作之輔助射頻產生器的方塊圖；
第5圖係繪示說明波形的圖，其與本揭露之射頻電源系統的運作有關；
第6圖係繪示流程圖，其描繪用於射頻控制系統的相位控制迴路；以及
第7圖係繪示流程圖，其描繪用於射頻控制系統的電源控制迴路；
第8A圖至第8E圖係繪示例示性射頻電源系統之所選電氣特性的波形，其描繪了在所選條件下的振動(oscillation)；
第9A圖至第9E圖係繪示例示性射頻電源系統在匹配網路的設定的轉換(transition of settings of a match network)期間之所選電氣特性的波形；
第10A圖至第10B圖係繪示初始狀態下的射頻電源系統之所選電氣特性的等高線圖；
第11A圖至第11B圖係繪示射頻電源系統依循從第10A圖至第10B圖中的初始狀態至一最終狀態的轉換下所選電氣特性的等高線圖；
第12A圖至第12B圖係繪示根據各種實施例射頻電源系統之所選電氣特性的等高線圖，其中射頻電源系統內有多個影響所選輸出的控制的輸入；
第13圖係繪示在所選條件下的輸出電壓的導軌電壓等高線；
第14圖係繪示根據各種實施例用於射頻電源系統的控制系統的功能方塊圖；
第15A圖至第15B圖係繪示在表稱條件(nominal conditions)下運作的射頻電源系統之所選電氣特性的圖；
第16A圖至第16B圖係繪示射頻電源系統之所選電氣特性的圖，其中感應面(response surfaces)在壓力條件下已旋轉；
第17A圖至第17D圖係繪示射頻電源系統之所選電氣特性的圖，該射頻電源系統控制在表稱條件下運行的所選輸出的單一輸入；
第18A圖至第18D圖係繪示射頻電源系統之所選電氣特性的圖，該射頻電源系統控制在壓力條件下運行的所選輸出的單一輸入；
第19A圖至第19D圖係繪示在利用第14圖的控制系統來控制的表稱條件下的射頻電源系統之所選電氣特性的圖；
第20A圖至第20B圖係繪示在利用第14圖的控制系統來控制的表稱條件下的射頻電源系統之所選電氣特性的圖；
第21圖係繪示根據本揭露實施例的例示性控制模組的功能方塊圖；以及
第22圖係繪示多輸入、多輸出之射頻電源系統的控制的流程圖。
在圖式中，能重複使用元件符號以辨別相似和/或相同的元件。

Claims (49)

  1. 一種射頻系統，其包含： 一第一射頻產生器連接至一負載的一第一電極以及產生一第一射頻訊號至該第一電極； 一第二射頻產生器連接至一負載的一第二電極以及產生一第二射頻訊號至該第二電極，其中該第一射頻產生器和該第二射頻產生器各自提供射頻電壓至該第一電極和該第二電極；以及 一控制器用於控制該第二射頻產生器，該控制器產生一控制訊號至該第一射頻產生器或該第二射頻產生器中至少一個， 其中根據從該第一射頻產生器傳送到該第二射頻產生器的一射頻控制訊號，該第一射頻產生器和該第二射頻產生器係大致以相同的頻率來運作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之射頻系統，其進一步包含一直流電源，該直流電源提供一直流導軌電壓以驅動該第二射頻產生器的一功率放大器，其中該控制器改變該直流導軌電壓以控制在該第二電極的一射頻電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之射頻系統，其中該控制器改變該第二射頻訊號的一相位。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之射頻系統，其中該控制器決定該第一射頻訊號的一相位和該第二射頻訊號的該相位以及控制該第一射頻訊號和該第二射頻訊號之間的一相位差，其中該控制器根據該相位差來改變該第二射頻訊號的該相位。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之射頻系統，其中該控制器改變該第二射頻訊號的一相位。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之射頻系統，其中該控制器決定該第一射頻訊號的一相位和該第二射頻訊號的該相位以及決定該第一射頻訊號和該第二射頻訊號之間的一相位差，其中該控制器根據該相位差來改變該第二射頻訊號的該相位。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之射頻系統，其中該第一射頻產生器和該第二射頻產生器提供一電源電壓或一偏壓電壓中的一個至該第一電極和第二電極。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之射頻系統，其中該第一射頻產生器和該第二射頻產生器提供一電源電壓或一偏壓電壓的中一個至該第一電極和該第二電極。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之射頻系統，其中該第一射頻產生器和該第二射頻產生器以一連續波運作模式或一脈衝運作模式中的一個來運作。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之射頻系統，其中在一脈衝運作模式下，該第一射頻產生器輸出一脈衝同步訊號至該第二射頻產生器以控制該第二射頻產生器的脈衝。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之射頻系統，其進一步包含： 該第一射頻產生器包含一第一數位通訊埠；以及 該第二射頻產生器包含一第二數位通訊埠， 其中該第一數位通訊埠連接該第二數位通訊埠，且該第一射頻產生器和該第二射頻產生器經由該第一數位通訊埠和該第二數位通訊埠來通信(communicate)。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之射頻系統，其中該第二射頻產生器經由該第二數位通訊埠傳送一請求至該第一射頻生器來請求該第二射頻訊號的調整，以及該第一射頻產生器改變施加到該第二射頻產生器的一射頻控制訊號來調整該第二射頻訊號。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之射頻系統，其中該調整是該第二射頻訊號的振幅或相位中的一個。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之射頻系統，其中該第二射頻產生器經由該第二數位通訊埠傳送一請求至該第一射頻生器來請求該第二射頻訊號的脈衝的調整，以及該第一射頻產生器改變施加到該第二射頻產生器的一脈衝控制訊號來調整該第二射頻訊號的脈衝。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之射頻系統，其中該調整是脈衝重複率、功率水平或工作週期中的一個。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之射頻系統，其中該第二射頻產生器進一步包含： 一第一偵測器，其偵測該第一射頻訊號的至少一個第一電氣特性，以及根據該至少一個第一電氣特性，產生一第一偵測器輸出訊號；以及 一第二偵測器，其偵測該第二射頻訊號的至少一個第二電氣特性，以及根據該至少一個第二電氣特性，產生一第二偵測器輸出訊號， 其中該控制器接收該至少一個第一電氣特性和該至少一個第二電氣特性，以及該控制器決定是否需要調整該第二射頻訊號或該第二射頻訊號之一脈衝中的至少一個，並且傳送一調整請求至該第一射頻產生器。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之射頻系統，其中該第二射頻產生器進一步包含： 一第一偵測器，其偵測該第一射頻訊號的至少一個第一電氣特性，以及根據該至少一個第一電氣特性產生一第一偵測器輸出訊號； 一功率放大器；以及 一直流電產生器，其配置以輸出一直流電壓至該功率放大器， 其中該控制器接收該至少一個第一電氣特性，該控制器決定該直流電產生器的一設定點，以及該控制器產生一直流電控制訊號，該直流電控制訊號係根據該設定點來改變，且該控制器傳送該直流電控制訊號至該直流電產生器以改變該直流電壓。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之射頻系統，其中該第二射頻產生器進一步包含排列在該功率放大器中的一電感箝位電路，以將能量回傳至該直流電產生器或連接該第一射頻產生器和該第二射頻產生器之一直流匯流排中的一個。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之射頻系統，其中該第二射頻產生器進一步包含： 一電感箝位電路，其係設置在該功率放大器中；以及 一可變電阻，其與功率放大器通信(communicate)，該可變電阻消散藉由該電感箝位電路傳送的能量。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之射頻系統，其中該控制器產生一電阻控制訊號，該電阻控制訊號根據藉由該可變電阻來消散的一期望能量來改變。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之射頻系統，其中該電阻控制訊號係一脈衝寬度調變訊號或一脈衝密度調變訊號。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之射頻系統，其中該控制器係配置以執行下列中之至少一個： 根據該第一射頻訊號和該第二射頻訊號之間的相位差來改變該第二射頻訊號的一相位， 改變一直流導軌電壓以根據該第二射頻訊號的一電氣特性來控制該第二電極處的一射頻電壓，其中一直流電源提供該直流導軌電壓以驅動該第二射頻產生器的一功率放大器，或 根據該第一射頻訊號和該第二射頻訊號之間的該相位差以及該第二射頻訊號的該電氣特性，改變改變該第二射頻訊號的一相位和該直流導軌電壓，以控制在該第二電極處的該射頻電壓，其中該直流電源提供該直流導軌電壓以驅動該第二射頻產生器的該功率放大器。
  23. 一種射頻電源系統，用於提供一第一射頻電源至一負載中的一電極，該射頻電源系統包含： 一處理器；以及 一記憶體，其中該記憶體儲存了藉由該處理器可執行的指令，該記憶體係配置以： 決定該第一射頻電源的一電壓是否等於一預定的電源設定點， 決定該第一射頻電源和一第二射頻電源之間的一相位差是否等於一預定的相位差量，以及 執行下列控制中的至少一個： 第一射頻電源根據該第一射頻電源和該第二射頻電源之間的該相位差控制該第一射頻電源的一相位， 改變一直流導軌電壓以根據該第一射頻電源的一電氣特性來控制該第一射頻電源的一射頻電壓，或 改變該第一射頻電源的一相位和一直流導軌電壓，以根據該第一射頻電源和該第二射頻電源之間的該相位差以及該第一射頻電源的該電氣特性來控制該第一射頻電源。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之射頻電源系統，其中一直流電源提供該直流導軌電壓以驅動產生該第一射頻電源的一功率放大器第一射頻電源。
  25. 如申請專利範圍第23項所述之射頻電源系統，其中該指令係進一步被配置以產生一請求來調整該第一射頻電源的該相位，並且其中該第二射頻電源係根據用於該第一射頻電源的一控制訊號而改變。
  26. 如申請專利範圍第23項所述之射頻電源系統，其中該指令係進一步被配置以產生一控制訊號至一可變直流電源，該可變直流電源係提供該直流導軌電壓。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之射頻電源系統，其中該直流導軌電壓根據該控制而改變。
  28. 一種射頻系統，其包含： 一第一射頻產生器，其連接至一負載的一第一電極以及產生一第一射頻訊號至該第一電極； 一第二射頻產生器，其連接至該負載的一第二電極以及產生一第二射頻訊號至該第二電極； 一控制器用於控制該第二射頻產生器，該控制器產生一控制訊號至該第一射頻產生器或該第二射頻產生器中的至少一個；以及 一直流電源，其提供一直流導軌電壓以驅動該第二射頻產生器的一功率放大器，其中該控制器改變該直流導軌電壓以控制在該第二電極處的一射頻電壓， 其中該第一射頻產生器和該第二射頻產生器以大致上相同的一射頻頻率來運作，以及 其中該控制器係配置以執行下列中的至少一個： 根據該第一射頻訊號和該第二射頻訊號之間的一相位差來改變該第二射頻訊號的一相位， 根據該第二射頻訊號的一電氣特性來改變一直流導軌電壓以控制在該第二電極處的一射頻電壓，其中該直流電源提供該直流導軌電壓以驅動該第二射頻產生器的該功率放大器，或 根據第一射頻訊號和該第二射頻訊號之間的該相位差以及該第二射頻訊號的該電氣特性，改變該第二射頻訊號的該相位和該直流導軌電壓以控制在該第二電極處的該射頻電壓，其中該直流電源提供該直流導軌電壓以驅動該第二射頻產生器的該功率放大器
  29. 如申請專利範圍第28項所述之射頻系統，其中該第一射頻產生器和該第二射頻產生器提供一電源電壓或一偏壓電壓中的一個至該第一電極和該第二電極。
  30. 如申請專利範圍第28項所述之射頻系統，其中該第一射頻產生器和該第二射頻產生器以一連續波運作模式或一脈衝運作模式中的一個來運作。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之射頻系統，其中在一脈衝運作模式中，該第一射頻產生器輸出一脈衝同步訊號至該第二射頻產生器以控制該第二射頻產生器的脈衝。
  32. 如申請專利範圍第28項所述之射頻系統，進一步其中： 該第一射頻產生器包含一第一數位通訊埠；以及 該第二射頻產生器包含一第二數位通訊埠， 其中該第一數位通訊埠和該第二數位通訊埠相連接，以及該第一射頻產生器和該第二射頻產生器經由該第一數位通訊埠和該第二數位通訊埠來通信(communicate)。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之射頻系統，其中該第二射頻產生器經由該第二數位通訊埠傳送一請求至該第一射頻生器，以請求該第二射頻訊號的調整，以及該第一射頻產生器改變施加到該第二射頻產生器的一射頻控制訊號來調整該第二射頻訊號。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之射頻系統，其中該調整是該第二射頻訊號的振幅或相位中的一個。
  35. 如申請專利範圍第32項所述之射頻系統，其中該第二射頻產生器經由該第二數位通訊埠傳送一請求至該第一射頻生器，以請求該第二射頻訊號的脈衝的調整，以及該第一射頻產生器改變施加到該第二射頻產生器的一脈衝控制訊號來調整該第二射頻訊號的脈衝。
  36. 如申請專利範圍第35項所述之射頻系統，其中該調整是脈衝重複率、功率水平或工作週期中的一個。
  37. 如申請專利範圍第28項所述之射頻系統，其中該第二射頻產生器進一步包含： 一第一偵測器，其偵測該第一射頻訊號的至少一個第一電氣特性，以及根據該至少一個第一電氣特性產生一第一偵測器輸出訊號；以及 一第二偵測器，其偵測該第二射頻訊號的至少一個第二電氣特性，以及根據該至少一個第二電氣特性產生一第二偵測器輸出訊號， 其中該控制器接收該至少一個第一電氣特性和該至少一個第二電氣特性，以及該控制器決定是否需要調整該第二射頻訊號或該第二射頻訊號之一脈衝中的至少一個，並且傳送一調整請求至該第一射頻產生器。
  38. 如申請專利範圍第28項所述之射頻系統，其中該第二射頻產生器進一步包含： 一第一偵測器，其偵測該第一射頻訊號的至少一個第一電氣特性，以及根據該至少一個第一電氣特性產生一第一偵測器輸出訊號； 一功率放大器；以及 一直流電產生器，其配置以輸出一直流電壓至該功率放大器， 其中該控制器接收該至少一個第一電氣特性，該控制器決定該直流電產生器的一設定點，以及該控制器產生一直流電控制訊號，該直流電控制訊號根據該設定點來改變，以及該控制器傳送該直流電控制訊號至該直流電產生器以改變該直流電壓。
  39. 如申請專利範圍第28項所述之射頻系統，其中該第二射頻產生器進一步包含： 一電感箝位電路，其係設置在該功率放大器中；以及 一可變電阻，其與功率放大器通信(communicate)，該可變電阻消散藉由該電感箝位電路所傳送的能量。
  40. 如申請專利範圍第39項所述之射頻系統，其中該控制器產生一電阻控制訊號，該電阻控制訊號根據藉由該可變電阻來消散的一期望能量來改變。
  41. 如申請專利範圍第40項所述之射頻系統，其中該電阻控制訊號是一脈衝寬度調變訊號或一脈衝密度調變訊號。
  42. 如申請專利範圍第28項所述之射頻系統，其中該第二射頻產生器進一步包含設置在該功率放大器中的一電感箝位電路，以將能量回傳至該直流電產生器或連接該第一射頻產生器和該第二射頻產生器的一直流匯流排中的一個。
  43. 一種運作射頻電源系統的方法，該方法包含： 產生一第一射頻訊號，其施加在一負載的一第一電極； 產生一第二射頻訊號，其施加在該負載的一第二電極； 提供一直流導軌電壓以驅動一功率放大器，該功率放大器產生該第二射頻訊號； 改變該直流導軌電壓以控制在該第二電極處的一射頻電壓；以及 執行下列中的至少一個： 根據該第一射頻訊號和該第二射頻訊號之間的一相位差來改變該第二射頻訊號的一相位， 根據該第二射頻訊號的一電氣特性來改變該直流導軌電壓以控制在該第二電極處的該射頻電壓，其中該直流導軌電壓驅動該功率放大器，該功率放大器產生該第二射頻訊號，或 改變根據該第一射頻訊號和該第二射頻訊號之間的該相位差以及該第二射頻訊號的該電氣特性，改變該第二射頻訊號的該相位以及該直流導軌電壓以控制在該第二電極處的該射頻電壓，其中該直流導軌電壓供電給該功率放大器。
  44. 如申請專利範圍第43項所述之方法，其進一步包含在一連續波運作模式下或在一脈衝運作模式下產生該第二射頻訊號。
  45. 如申請專利範圍第43項所述之方法，其進一步包含根據一脈衝控制訊號來脈衝該第二射頻訊號，以調整該第二射頻訊號的脈衝。
  46. 如申請專利範圍第43項所述之方法，其進一步包含： 偵測該第一射頻訊號的至少一個第一電氣特性，以及根據該至少一個第一電氣特性產生一第一偵測器輸出訊號； 偵測該第二射頻訊號的至少一個第二電氣特性，以及根據該至少一個第二電氣特性產生一第二偵測器輸出訊號；以及 決定該第二射頻訊號或該第二射頻訊號的一脈衝中的至少一個是否需要調整，以及傳送一調整請求至一第一射頻產生器。
  47. 如申請專利範圍第46項所述之方法，其進一步包含產生一直流電控制訊號，該直流電控制訊號根據一設定點改變，以及傳送該直流電控制訊號以改變該直流導軌電壓。
  48. 如申請專利範圍第43項所述之方法，其進一步包含： 提供設置在該功率放大器中的一電感箝位電路，其中該功率放大器產生該第二射頻訊號；以及 提供一可變電阻，其與該功率放大器通信(communicate)，該可變電阻消散藉由該電感箝位電路所傳送的能量。
  49. 如申請專利範圍第43項所述之方法，其進一步包含提供設置在該功率放大器中的一電感箝位電路，該功率放大器產生該第二射頻訊號，以將能量回傳至該直流導軌電壓的電源中的一個。
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