TWI544840B - 射頻脈波邊沿整形 - Google Patents

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TWI544840B
TWI544840B TW102139338A TW102139338A TWI544840B TW I544840 B TWI544840 B TW I544840B TW 102139338 A TW102139338 A TW 102139338A TW 102139338 A TW102139338 A TW 102139338A TW I544840 B TWI544840 B TW I544840B
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阿米希 羅格胡南頓
賴瑞Ｊ 費斯克二世
阿恩Ｔ 瑞德姆斯基
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Description

射頻脈波邊沿整形
本發明係關於一種射頻(RF)電源系統，並且特別地關於一種射頻電源系統之輸出的脈波邊緣整形。
此文所提供的背景技術說明以對本公開的內容作一般性說明為目的。發明人的某些工作(即已在此背景技術部分中作出描述的工作)以及說明書中關于某些尚未成為申請日之前的現有技術的內容，無論是以明確或隱含的方式均不被視為相對于本公開的現有技術。
僅舉例而言，電漿蝕刻通常用於半導體製造中。在電漿蝕刻中，離子透過電場加速以蝕刻在一基板上暴露的表面。此電場根據由一射頻(RF)電源系統的射頻發生器產生的射頻功率訊號而產生。精確地控制由射頻發生器產生的射頻功率訊號以有效地進行電漿蝕刻。
一射頻電源系統可包含一射頻發生器、一匹配網路以及一負載，例如一電漿室。射頻功率訊號用以驅動此負載來製造各種元件，包含但不限於，積體電路(IC)、太陽能面板、光盤(CD)、與/或數位多功能(或視頻)光盤(DVD)。此負載可包含任何數目的由射頻訊號驅動的元件或裝置，包含但不限於電漿室。此負載可包含寬帶失配負載(例如，使用失配電阻端的線纜)、窄帶失配負載(例如，一個2元素匹配網路)、以及諧振器負載。
射頻功率訊號在匹配網路接收。匹配網路使得匹配網路的一輸入阻抗與射頻發生器和匹配網路之間的一傳輸線的特性阻抗相匹配。這個阻抗匹配有助於最小化在朝向電漿室的一正向方向上提供給匹配網路(「正向功率」)與從匹配網路返回到射頻發生器(「反向功率」)的功耗量。阻抗匹配還有助於最大化從匹配網路輸出到電漿室的正向功率。
具有不同的方法來將射頻訊號提供給負載。一個實例的方法是將一連續波訊號提供給負載。連續波訊號通常是透過一射頻電源連續輸出至負載的一正弦波。在連續波的方法中，射頻訊號假定為一正弦輸出，並且正弦波的振幅與/或頻率可變化以改變提供到負載的輸出功率。將射頻訊號提供給負載的另一個實例的方法涉及脈波發生此射頻訊號，而不是將一連續的波形訊號提供給負載。
本發明提供的一種射頻發生模組包含：一功率控制模組，接收在第一狀態與第二狀態中射頻發生模組之一輸出的第一期望的振幅以及第二期望的振幅，並且基於第一期望的振幅及第二期望的振幅輸出對應於從第一狀態到第二狀態的一轉換的輸入功率設定值。一頻率控制模組，接收這些輸入功率設定值且根據輸入功率設定值輸出頻率設定值。一脈波整形模組，接收輸入功率設定值、頻率設定值、以及何時從第一狀態轉換到第二狀態的一指示，並且脈波整形模組基於輸入功率設定值、頻率設定值、以及指示將一輸出訊號從第一狀態轉換到第二狀態。
本發明所揭露的一種射頻發生模組的操作方法包含以下步驟：接收在第一狀態及第二狀態之各自狀態中射頻發生模組之一輸出的第 一期望的振幅以及第二期望的振幅；基於第一期望的振幅及第二期望的振幅，輸出對應於從第一狀態轉換到第二狀態的輸入功率設定值；輸出對應於輸入功率設定值的頻率設定值；接收輸入功率設定值、頻率設定值、以及何時從第一狀態轉換到第二狀態的一指示；以及基於輸入功率設定值、頻率設定值、以及指示將射頻發生模組的輸出從第一狀態轉換到第二狀態。
本發明進一步的應用領域將在下文提供的詳細描述中變得顯而易見。但應當理解的是，詳細描述和具體實例僅在於說明之目的，且並非旨在限制本揭露的範圍。
100‧‧‧電漿室系統
102‧‧‧射頻發生器模組
106‧‧‧電漿室
110‧‧‧匹配模組
140‧‧‧輸出控制模組
144‧‧‧用戶界面模組
148‧‧‧共同激勵(CEX)模組
152‧‧‧射頻發生模組
156‧‧‧感測器模組
160‧‧‧匹配控制模組
200‧‧‧射頻發生模組
204‧‧‧輸出
208‧‧‧脈波
208-1‧‧‧脈波
208-2‧‧‧脈波
208-3‧‧‧脈波
212‧‧‧第一轉換週期
216‧‧‧第二轉換週期
220‧‧‧脈波圖案控制模組
224‧‧‧主脈波源模組
228‧‧‧從脈波源模組
232‧‧‧脈波源模組
236‧‧‧脈波狀態控制模組
240‧‧‧功率控制模組
244‧‧‧功率設定值模組
248‧‧‧頻率控制模組
252‧‧‧脈波整形模組
300‧‧‧脈波整形模組
304‧‧‧頻率狀態控制模組
308‧‧‧功率狀態控制模組
312‧‧‧輸出控制模組
316‧‧‧輸入訊號
320‧‧‧脈波訊號
324‧‧‧頻率控制訊號
328‧‧‧輸入訊號
332‧‧‧功率控制訊號
336‧‧‧脈波訊號
400‧‧‧頻率狀態控制模組
404‧‧‧功率狀態控制模組
408‧‧‧狀態0轉換模組
412‧‧‧狀態1轉換模組
416‧‧‧多工器
420‧‧‧多工器
424‧‧‧多工器
428‧‧‧邏輯與模組
432‧‧‧邏輯與模組
440‧‧‧轉換頻率訊號
444‧‧‧轉換頻率訊號
448‧‧‧選擇訊號
452‧‧‧選擇訊號
456‧‧‧頻率控制訊號
460‧‧‧輸出控制模組
464‧‧‧狀態0轉換模組
468‧‧‧狀態1轉換模組
472‧‧‧多工器
476‧‧‧多工器
480‧‧‧多工器
484‧‧‧邏輯與模組
488‧‧‧邏輯與模組
492‧‧‧轉換功率訊號
496‧‧‧轉換功率訊號
500‧‧‧選擇訊號
504‧‧‧選擇訊號
508‧‧‧功率控制訊號
512‧‧‧輸出
第1圖為根據本發明之原理的一示例性射頻(RF)電漿室系統的功能方框圖。
第2圖為根據本發明之原理的一射頻發生模組的功能方框圖。
第3A圖、第3B圖、以及第3C圖為根據本發明之原理的具有不同脈波形狀之輸出的示意圖。
第4圖為根據本發明之原理的一脈波整形模組的功能方框圖。以及 第5圖為根據本發明之原理的一頻率狀態控制模組與一功率狀態控制模組的功能方框圖。
由射頻發生器產生的脈波可單獨調諧或不調諧。例如，僅一脈波的高壓側可調諧或沒有脈波部分可調諧。因此，調諧可較慢，並且可能在脈波變化之前無法達到目標，從而限制阻抗匹配或脈波速率，或者 迫使非常快的調諧。
根據本發明的一射頻發生模組最小化用於多個不同的功率電平的反射功率，同時脈波化和最小化由脈波的電漿產生的多個不同的負載的反射功率，減少由突然的電源轉換產生的振盪，並且增加對遞送能量的控制。舉例而言，射頻發生模組實現為一個或多個功率控制模組與一個或多個頻率控制模組。功率控制模組與頻率控制模組控制由一特定進程所需的一定數目的離散狀態。功率控制模組與頻率控制模組將射頻發生模組的一射頻輸出訊號在第一狀態與第二狀態之間轉換(例如，產生一射頻脈波)。然而，代替控制第一狀態和第二狀態之間的瞬時轉變，在一逐步方式(即，跨越多個分別的功率及頻率設定值)下，控制功率及頻率以在第一狀態和第二狀態之間，與/或從第二狀態到第一狀態的轉換。
舉例而言，射頻發生器模組對於從第一狀態到第二狀態的轉變可在功率設定值(例如，PDE1(0)及PDE1(1)...以及PDE1(n))之間發出脈波。類似地，射頻發生器模組對每一功率設定值維持一不同的射頻頻率設定值(例如，F(0)、F(1)、...以及f(n))。當產生一脈波變化時，射頻功率與射頻頻率兩者在一第一週期中在功率設定值和頻率設定值之間的範圍內變化。在這種方式下，射頻發生器模組根據各種期望的邊緣形狀形成射頻脈波的邊緣形狀，而不是僅產生一個方波脈波形狀。僅作為示例，射頻脈波的邊緣可根據所期望的功率電平、電壓、或電流、或任何其他合適的輸入形成形狀。
現在請參考第1圖，第1圖表示出一示例性射頻(RF)電漿室系統100的一示例性實施例的功能方框圖。雖然第1圖表示一雙通道射 頻電漿室系統中，但是本發明的原理應用到包含兩個或更多通道的射頻發生器系統。
一射頻發生器模組102(例如，一射頻發生器)接收交流(AC)輸入功率且使用此交流電源產生射頻輸出。僅作為舉例，交流輸入功率可以是大約480伏交流電壓(VAC)或另一合適的電壓的三相交流電源。僅作為討論之目的，射頻發生器模組102將在下文中作為產生兩個射頻輸出討論(即，射頻發生器模組102描述為一雙通道射頻發生器模組)。然而，射頻發生器模組102可產生更多數目的射頻輸出，或者可僅產生一單個射頻輸出。僅作為示例，射頻發生器模組102可在一個或多個電漿室，例如電漿室106中實施的每一電漿電極產生一個射頻輸出。
一匹配模組110接收射頻輸出，並且在將這些射頻輸出提供到電漿室106之前阻抗匹配每一射頻輸出。射頻發生器模組102可控制匹配模組110。更特別地，射頻發生器模組102可控制匹配模組110進行阻抗匹配的程度。
匹配模組110將射頻輸出分別提供給在電漿室106之中實現的電漿電極。舉例而言，將射頻輸出提供到電漿電極可在薄膜沉積系統、薄膜蝕刻系統、以及其他合適的系統中執行。射頻輸出還可在其它合適的系統中使用。
射頻發生器模組102可包含一輸出控制模組140、一用戶界面模組144、一共同激勵(CEX)模組148、以及一射頻發生模組152。射頻發生器模組102還可包含一感測器模組156以及一匹配控制模組160。
輸出控制模組140接收一輸入功率設定值。用於由射頻發 生模組152(P設置)產生且傳遞給電漿電極的射頻輸出。此輸入功率設定值例如可由用戶界面模組144或另一合適的來源提供。輸入功率設定值的另一合適的來源例如可包含，藉由一通用標準(US)232連接、藉由一以太網連接、藉由一無線連接、或藉由一前面板輸入提供的一診斷或用戶輸入。一外部源(圖未示)可輸入由輸出控制模組140使用的一射頻訊號(CEX輸入)。此射頻訊號也可輸出或製造為對於透過CEX模組148的輸入或輸出可用(CEX輸出)。僅作為示例，此射頻訊號可輸出到一個或多個其他射頻發生器模組，其中此一個或多個其他射頻發生器模組對於一個或多個其他電漿室(圖未示)產生射頻輸出。
感測器模組156可測量由射頻發生模組152產生的射頻輸出的電壓及電流。感測器模組156可將表示電壓及電流的訊號分別提供給輸出控制模組140。僅作為示例，感測器模組156可包含一定向耦合器或VI探測器，或另一種合適類型的感測器。在其他實施方式中，感測器模組156可輸出與射頻輸出相關的指示第一及第二正反向功率的訊號。一正向功率可指代離開射頻發生模組152的功率量。一反向功率可指代返回到射頻發生模組152的功率量。感測器模組156的輸出可稱為一回饋訊號。回饋訊號可以是一數位訊號或一類比訊號。
基於來自感測器模組156的回饋訊號，輸出控制模組140可確定對於射頻輸出的一正向功率。輸出控制模組140還可基於由感測器模組156輸出的回饋訊號確定一反射係數。
輸出控制模組140分別基於第一及第二正向功率與第一及第二反射係數，使用一回饋方法，控制第一及第二射頻輸出的產生。更特 別地，輸出控制模組140向射頻發生模組152提供一個或多個幹線電壓(rail voltage)設定值與/或一個或多個驅動器控制訊號。射頻發生模組152基於這些幹線電壓設定值控制一個或多個幹線電壓(即，從射頻發生模組152輸出且輸入到功率放大器的電壓)，並且基於這些驅動器控制訊號控制功率放大器的驅動。
射頻發生模組152根據本發明的原理實現射頻脈波邊緣的整形。舉例而言，射頻發生模組152可接收一個或多個輸入，這些輸入包含但不限於，幹線電壓設定值及驅動器控制訊號、一脈波圖案、各種脈波源的輸出、與/或何時在第一脈波狀態與第二脈波狀態之間轉換的指示。射頻發生模組152接收(與/或，產生)複數個輸入功率設定值及頻率設定值。射頻發生模組152根據，僅作為示例而言，一個或多個輸入(例如，何時在第一脈波狀態與第二脈波狀態之間轉變的指示)、輸入功率設定值、以及頻率設定值而產生輸出。
現在請參考第2圖、第3A圖、第3B圖、以及第3C圖，一實例的射頻發生模組200產生一輸出204，輸出204包含脈波，例如脈波208-1、208-2、以及208-3，這些脈波統稱為脈波208。射頻發生模組200將脈波208從一第一狀態(例如，狀態0)轉換到一第二狀態(例如狀態1)，並且從第二狀態轉換到第一狀態。脈波208可包含在第一狀態和第二狀態之間的一個或多個中間狀態(例如，狀態n)。第一狀態可對應於一第一輸入功率設定值(例如，PDEL(0))及相應的第一頻率設定值(例如，F(0))。相反，第二狀態可對應於第二輸入功率設定值(例如，PDEL(1))及一相應的第二頻率設定值(例如，F(1))。
在第一狀態和第二狀態之間的一第一轉換週期212，輸入功率設定值可從PDEL(0)調整到PDEL(1)(例如，逐步地)。例如，輸入功率設定值可根據在第一轉換週期212的一增量偏移(即，PDEL(0)與PDEL(1)之間的複數個中間設定值)調整。類似地，頻率設定值可在第一轉換週期212通過複數個中間設定值從f(0)至f(1)逐步地調整。相反，輸入功率設定值與頻率設定值可在一第二轉換週期216中通過這些中間設定值，分別從PDEL(1)至PDEL(0)以及從f(1)至f(0)進行調整。第一轉換週期212及第二轉換週期216可相同或不相同，並且可以是相同或不相同的脈波類型。
以這種方式增量調整輸入功率及頻率設定值允許射頻發生模組200整形脈波208的邊緣。例如，脈波208-1控制為具有指數脈波的邊緣。脈波208-2控制為具有線性脈波邊緣。脈波208-3控制為具有圓頂的脈波邊沿。可使用射頻發生模組200控制各種其他的脈波邊緣形狀。僅作為示例，調整輸入功率及頻率設定值改變脈波208的邊緣形狀(即，斜坡)，而不改變脈波208的一整體寬度。
一脈波圖案控制模組220確定對於輸出204的一期望的脈波頻率(例如，一整體的脈波頻率)以及例如對應於一期望的脈波圖案的一佔空比。期望的脈波頻率與佔空比提供何時從第一狀態轉變到第二狀態，以及從第二狀態轉換到第一狀態的指示。脈波圖案控制模組220可與一主脈波源模組224、一個或多個從脈波源模組228、與/或其他脈波源模組232進行聯繫。僅作為示例，脈波圖案控制模組220與脈波源模組(224、228、以及232)可部分地根據從輸出控制模組140接收的輸入而作業。
一脈波狀態控制模組236產生在第一狀態及第二狀態中輸出204的一期望振幅的輸出指示，以及何時在第一狀態與第二狀態之間轉變的指示。一功率控制模組240接收來自脈波狀態控制模組236的輸出，以及來自一功率設定值模組244的輸入功率設定值的一個或多個訊號指示。僅作為示例，功率設定值模組244可存儲預定的輸入功率設定值，與/或可實現一用戶界面以接收用戶選擇的輸入功率設定值。功率控制模組240還可接收對應於，僅作為示例，第3A圖、第3B圖、以及第3C圖中所示的脈波中之一個的所期望脈波形狀的一指示(例如，來自脈波狀態控制模組236)。所期望的脈波形狀可確定從功率設定值模組244接收的輸入功率設定值。
功率控制模組240例如基於所期望的振幅和所期望的脈波形狀，將輸入功率設定值的一指示傳達至一頻率控制模組248以及一脈波整形模組252。僅作為示例，從功率控制模組240傳達的指示可包含對應於第一狀態的一功率設定值(例如，PDEL(0))、對應於第二狀態的一功率設定值(例如，PDEL(1))、以及對應於第一狀態與第二狀態之間每一中間設定值之間一增量偏移量的階躍大小。
相反，頻率控制模組248可確定對應於輸入功率設定值的頻率設定值。或者，頻率控制模組248可存儲對應於各種輸入功率設定值的預定的頻率設定值。頻率控制模組248將頻率設定值的一指示傳遞給脈波整形模組252。僅舉例而言，從頻率控制模組248傳送出的此指示可包含對應於第一狀態的一頻率設定值(例如，F(0))、對應於第二狀態的一頻率設定值(例如，F(1))、以及對應於第一狀態與第二狀態之間的每一中 間設定值之間的一增量偏移量的階躍大小。脈波整形模組252基於脈波狀態控制模組236、功率控制模組240、以及頻率控制模組248，產生具有一期望的脈波類型的輸出204。
現在請參考第4圖，一實例的脈波整形模組300包含一頻率狀態控制模組304、一功率狀態控制模組308、以及一輸出控制模組312。頻率狀態控制模組304接收複數個輸入訊號316，輸入訊號316例如指示一第一狀態(狀態0)的頻率設定值、一第一狀態階躍大小(例如，指示從第一狀態到第二狀態的轉換頻率的一階躍大小)、一第二狀態(狀態1)的頻率設定值、以及一第二狀態階躍大小(例如，指示從第一狀態到第二狀態的轉換頻率的階躍大小)。雖然描述為一第一狀態的階躍大小，但是第一狀態與/或第二狀態也可對應於，僅舉例而言，從第一狀態到第二狀態的轉換頻率的一定數目的階躍、一階躍時間、與/或一總的斜坡時間。輸入訊號316還可指示是否在第一狀態和第二狀態之間逐漸轉換(即，是否在第一狀態和第二狀態之間形成斜坡)，或是否瞬時轉換。頻率狀態控制模組304還接收何時在第一狀態與第二狀態之間轉換的一脈波訊號320。頻率狀態控制模組304基於輸入訊號316及脈波訊號320輸出一頻率控制訊號324。
功率狀態控制模組308接收複數個輸入訊號328，這些輸入訊號328例如指示，一第一狀態(狀態0)功率設置值、一第一狀態階躍大小(例如，指示從第一狀態到第二狀態的轉換功率的階躍大小)、一第二狀態(狀態1)的功率設定值、以及一第二狀態的階躍大小(例如，指示從第一狀態到第二狀態的轉換功率的階躍大小)。雖然描述為第一狀態的階躍大小，但是第一狀態與/或第二狀態也可對應於，僅舉例而言，對於從第一狀 態到第二狀態的轉換功率的一定數目的階躍、一階躍時間、與/或一總的斜坡時間。輸入訊號328還可指示是否在第一狀態和第二狀態之間逐漸轉換(即，是否在第一狀態和第二狀態之間形成斜坡)，或是否瞬時轉換。功率狀態控制模組308還接收指示何時在第一狀態與第二狀態之間轉換的脈波訊號320。功率狀態控制模組308基於輸入訊號328及脈波訊號320輸出一功率控制訊號332。
輸出控制模組312接收頻率控制訊號324以及功率控制訊號332。輸出控制模組312產生具有根據頻率控制訊號324與/或功率控制訊號332而整形的脈波的一脈波訊號336。
現在請參考第5圖，第5圖更詳細地表示了頻率狀態控制模組400的一實例與功率狀態控制模組404的一實例。頻率狀態控制模組400包含一狀態0轉換模組408，一狀態1轉換模組412，多工器416、420、以及424，以及邏輯與模組428及432。狀態0轉換模組408根據狀態0階躍大小(或，狀態0的階躍數目、階躍時間、與/或總斜坡時間)，接收一狀態0的頻率設定值與一狀態0階躍大小以及從狀態1頻率轉換到狀態0頻率的轉換。舉例而言，狀態0轉換模組408響應於一脈波訊號336，重複使用狀態0階躍大小(或，狀態0的階躍數目、階躍時間、與/或總斜坡時間)，以轉換到狀態0的頻率。狀態0轉換模組408接收一狀態0頻率設定值且當從狀態1頻率設定值到狀態0的頻率設定值轉換完成時箝位到狀態0的頻率設定值。狀態0轉換模組408輸出一轉換頻率訊號440。
狀態1轉換模組412根據狀態1階躍大小(或，狀態1的階躍數目、階躍時間、與/或總斜坡時間)，接收狀態1的頻率設定值與狀態1 階躍大小以及從狀態0頻率到狀態1頻率的轉換。舉例而言，狀態1轉換模組412響應於一脈波訊號336，重複使用狀態1階躍大小(或，狀態1的階躍數目、階躍時間、與/或總斜坡時間)，以轉換到狀態1的頻率。狀態1轉換模組412接收一狀態1頻率設定值且當從狀態0頻率設定值到狀態1的頻率設定值轉換完成時箝位到狀態1的頻率設定值。狀態1轉換模組412輸出一轉換頻率訊號444。
多工器420根據從邏輯與模組432接收到的一選擇訊號448輸出轉換頻率訊號440或狀態0的頻率設定值。邏輯與模組432接收指示是否從狀態1和狀態0具有斜坡的一狀態0斜坡開/關訊號，以及一釋抑訊號。舉例而言，釋抑訊號可指示根據一個或多個系統的其他條件啟動脈波邊沿整形。因此，如果狀態0斜坡開/關訊號為關閉或釋抑訊號表明脈波邊沿整形未啟用的話，多工器420輸出狀態0頻率設定值，而不是轉換頻率訊號440。
多工器416根據從邏輯與模組428接收到的一選擇訊號452輸出轉換頻率訊號444或狀態1的頻率設定值。邏輯與模組428接收指示是否從狀態0到狀態1具有斜坡的一狀態1斜坡開/關訊號，以及此釋抑訊號。因此，如果狀態1斜坡開/關訊號為關閉或釋抑訊號表明脈波邊沿整形未啟用的話，多工器416輸出狀態1頻率設定值，而不是轉換頻率訊號444。多工器424基於脈波訊號336輸出由多工器416選擇的訊號或由多工器420選擇的訊號且因此將一頻率控制訊號456輸出到一輸出控制模組460。
功率狀態控制模組404包含一狀態0轉換模組464，一狀態1轉換模組468，多工器472、476、以及480，以及邏輯與模組484及488。 狀態0轉換模組464接收一狀態0功率設定值及一狀態1階躍大小，並根據狀態1階躍大小在狀態0功率與狀態1功率之間的轉換。舉例而言，狀態0轉換模組464響應於脈波訊號336將狀態1的階躍大小重複增加到狀態0功率以轉換到狀態1功率。狀態0轉換模組464接收一狀態1功率設定值且當從狀態0功率設定值到狀態1功率設定值的轉換完成時嵌位於狀態1的功率設定值。狀態0轉換模組464輸出一第一個轉換功率訊號492。
狀態1轉換模組468接收狀態1的功率設定值與狀態0的階躍大小且根據狀態0階躍大小在狀態1功率與狀態0功率之間轉換。舉例而言，狀態1轉換模組468響應於脈波訊號336將狀態0的階躍大小重複增加到狀態1功率以轉換到狀態0功率。狀態1轉換模組468接收狀態0功率設定值且當從狀態1功率設定值到狀態0的設定值的轉換完成時嵌位於狀態0的功率設定值。狀態1轉換模組468輸出一第二個轉換功率訊號496。
多工器476根據從邏輯與模組488接收的一選擇訊號500輸出轉換功率訊號492或狀態0功率設定值。邏輯與模組488接收指示是否在狀態1和狀態0之間具有一斜坡的一下降斜坡開/關訊號，以及一釋抑訊號。因此，如果下降斜坡開/關訊號為關閉或釋抑訊號表明脈波邊沿整形未啟用的話，多工器476輸出狀態0功率設定值，而不是轉換功率訊號492。
多工器472根據從邏輯與模組484接收的一選擇訊號504輸出轉換功率訊號496或狀態1功率設定值。邏輯與模組484接收指示是否在狀態0和狀態1之間具有一斜坡的一上升斜坡開/關訊號，以及一釋抑訊號。因此，如果上升斜坡開/關訊號為關閉或釋抑訊號表明脈波邊沿整形未啟用的話，多工器472輸出狀態1功率設定值，而不是轉換功率訊號496。多工 器480基於脈波訊號336輸出由多工器472選擇的訊號或者輸出由多工器476選擇的訊號，並且因此將一功率控制訊號508輸出給輸出控制模組460。輸出控制模組460產生一輸出512，輸出512具有根據頻率控制訊號456及功率控制訊號508整形的脈波。
前面的描述在本質上僅僅是說明性的，並且決不意在限制本揭露，其應用或用途。本揭露的廣泛思想可以各種形式來實現。因此，雖然本揭露包含特定示例，但是本揭露的真實範圍不應當受此限制，因為其他的改變將根據附圖，說明書和以下所附之專利申請範圍變得顯而易見。為清楚起見，相同的參考標號數將在附圖中用以標識類似的元件。如本文所使用，A、B、以及C中的至少一個用語應解釋為意味著使用非排他性邏輯或的一邏輯(A或B或C)。應當理解的是，在一方法中的一個或多個步驟可以不同的順序(或同時)來執行，而不改變本揭露的本質。
如本文中所使用的，用語「模組」可指，成為其中的一部分，或包含一專用積體電路(ASIC)；一電子電路；一組合邏輯電路；一現場可編程輯閘陣列(FPGA)；執行代碼的一處理器(共享、專用、或分組)；提供所述功能的其他合適的硬體元件；或者上述一些或全部的組合，例如晶片上系統。用語「模組」可包含用於存儲由處理器執行的代碼的記憶體(共享、專用、或分組)。
如上面所使用的，用語「代碼」可包含軟體、固件、與/或微代碼，並且可指程式例程、函數、類、與/或對象。如上面所使用的，用語「共享」，表示使用一單個(共享的)處理器可執行的來自多個模組的一些或全部代碼。此外，來自多個模組的一些或全部代碼可由一單個(共享 的)記憶體存儲。如上面所用的，用語「分組」表示來自一單個模組的一些或全部代碼可使用一組處理器來執行。另外，來自一單個模組的一些或全部代碼可使用一組記憶體存儲。
這裡所述的裝置以及方法可由一個或多個處理器執行的一個或多個電腦程式來實現。此電腦程式包含存儲在一非臨時性有形的電腦可讀取媒介上的處理器可執行指令。此電腦程式還可包含所存儲的資料。非臨時性有形的電腦可讀取媒介的非限制性實例是非易失性記憶體、磁存儲器、以及光存儲器。
100‧‧‧電漿室系統
102‧‧‧射頻發生器模組
106‧‧‧電漿室
110‧‧‧匹配模組
140‧‧‧輸出控制模組
144‧‧‧用戶界面模組
148‧‧‧共同激勵(CEX)模組
152‧‧‧射頻發生模組
156‧‧‧感測器模組
160‧‧‧匹配控制模組

Claims (18)

  1. 一種射頻發生模組，包含：一功率控制模組，接收在第一狀態與第二狀態中該射頻發生模組之一輸出的第一期望的振幅以及第二期望的振幅，並且基於該第一期望的振幅及該第二期望的振幅輸出對應於從該第一狀態到該第二狀態的一轉換的輸入功率設定值；一頻率控制模組，接收該等輸入功率設定值且根據該等輸入功率設定值輸出頻率設定值；以及一脈波整形模組，接收該等輸入功率設定值、該等頻率設定值、以及何時從該第一狀態轉換到該第二狀態的一指示，並且該脈波整形模組基於該等輸入功率設定值、該等頻率設定值、以及該指示將一輸出訊號從該第一狀態轉換到該第二狀態。
  2. 如請求項1所述之射頻發生模組，其中：該等輸入功率設定值包含對應於該第一狀態的一第一功率設定值，對應於該第二狀態的一第二功率設定值，以及用於在該第一功率設定值與該第二功率設定值之間轉換的一階躍大小、一階躍數目、一階躍時間、以及一斜坡時間中的至少一個；以及該等頻率設定值包含對應於該第一狀態的一第一頻率設定值，對應於該第二狀態的一第二頻率設定值，以及用 於在該第一頻率設定值與該第二頻率設定值之間轉換的一階躍大小、一階躍數目、一階躍時間、以及一斜坡時間中的至少一個。
  3. 如請求項1所述之射頻發生模組，其中該等功率設定值為以下至少一個：i)預先確定且存儲於該射頻發生模組中，以及ii)從一用戶界面接收為輸入。
  4. 如請求項1所述之射頻發生模組，更包含：一脈波狀態控制模組，根據一期望的脈波頻率及一期望的佔空比的至少一個，輸出該第一期望的振幅及該第二期望的振幅以及該指示。
  5. 如請求項4所述之射頻發生模組，其中：該脈波狀態控制模組更將一期望的脈波形狀輸出到該功率控制模組與該脈波整形模組的至少一個。
  6. 如請求項1所述之射頻發生模組，其中該等輸入功率設定值與該等頻率設定值的至少一個更基於該射頻發生模組的該輸出的一期望的脈波形狀來確定。
  7. 如請求項6所述之射頻發生模組，其中該期望的脈波形狀包含指數脈波邊緣、線性脈波邊緣、以及圓頂脈波邊緣的至少一個。
  8. 如請求項6所述之射頻發生模組，其中該期望的脈波形狀不改變該射頻發生模組的該輸出的一期望的脈波寬度。
  9. 如請求項1所述之射頻發生模組，其中該脈波整形模組更 包含：一頻率狀態控制模組，基於該等頻率設定值輸出一頻率控制訊號；一功率狀態控制模組，基於該等輸入功率設定值輸出一功率控制訊號；以及一輸出模組，根據該頻率控制訊號及該功率控制訊號輸出具有整形脈波的該射頻發生模組之該輸出。
  10. 一種射頻發生模組的操作方法，包含以下步驟：接收在第一狀態及第二狀態之各自狀態中該射頻發生模組之一輸出的第一期望的振幅以及第二期望的振幅；基於該第一期望的振幅及該第二期望的振幅，輸出對應於從該第一狀態轉換到該第二狀態的輸入功率設定值；輸出對應於該等輸入功率設定值的頻率設定值；接收該等輸入功率設定值、該等頻率設定值、以及何時從該第一狀態轉換到該第二狀態的一指示；以及基於該等輸入功率設定值、該等頻率設定值、以及該指示將該射頻發生模組的該輸出從該第一狀態轉換到該第二狀態。
  11. 如請求項10所述之射頻發生模組的操作方法，其中：該等輸入功率設定值包含對應於該第一狀態的一第一功率設定值，對應於該第二狀態的一第二功率設定值，以及用於在該第一功率設定值與該第二功率設定值之間轉換 的一階躍大小、一階躍數目、一階躍時間、以及一斜坡時間中的至少一個；以及該等頻率設定值包含對應於該第一狀態的一第一頻率設定值，對應於該第二狀態的一第二頻率設定值，以及用於在該第一頻率設定值與該第二頻率設定值之間轉換的一階躍大小、一階躍數目、一階躍時間、以及一斜坡時間中的至少一個。
  12. 如請求項10所述之射頻發生模組的操作方法，其中該等功率設定值為以下至少一個：i)預先確定且存儲於該射頻發生模組中，以及ii)從一用戶界面接收為輸入。
  13. 如請求項10所述之射頻發生模組的操作方法，更包含以下步驟：根據一期望的脈波頻率及一期望的佔空比的至少一個，輸出該第一期望的振幅及該第二期望的振幅以及該指示。
  14. 如請求項13所述之射頻發生模組的操作方法，更包含：輸出一期望的脈波形狀。
  15. 如請求項10所述之射頻發生模組的操作方法，其中該等輸入功率設定值與該等頻率設定值的至少一個更基於該射頻發生模組的該輸出的一期望的脈波形狀來確定。
  16. 如請求項15所述之射頻發生模組的操作方法，其中該期望的脈波形狀包含指數脈波邊緣、線性脈波邊緣、以及圓頂 脈波邊緣的至少一個。
  17. 如請求項15所述之射頻發生模組的操作方法，其中該期望的脈波形狀不改變該射頻發生模組的該輸出的一期望的脈波寬度。
  18. 如請求項10所述之射頻發生模組的操作方法，更包含：基於該等頻率設定值輸出一頻率控制訊號；基於該等輸入功率設定值輸出一功率控制訊號；以及根據該頻率控制訊號及該功率控制訊號輸出具有整形的脈波的該射頻發生模組之該輸出。
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Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8952765B2 (en) * 2012-03-23 2015-02-10 Mks Instruments, Inc. System and methods of bimodal automatic power and frequency tuning of RF generators
US9697991B2 (en) 2014-01-10 2017-07-04 Reno Technologies, Inc. RF impedance matching network
US9755641B1 (en) 2014-01-10 2017-09-05 Reno Technologies, Inc. High speed high voltage switching circuit
US9865432B1 (en) 2014-01-10 2018-01-09 Reno Technologies, Inc. RF impedance matching network
US10455729B2 (en) 2014-01-10 2019-10-22 Reno Technologies, Inc. Enclosure cooling system
US9844127B2 (en) 2014-01-10 2017-12-12 Reno Technologies, Inc. High voltage switching circuit
US10431428B2 (en) 2014-01-10 2019-10-01 Reno Technologies, Inc. System for providing variable capacitance
US9196459B2 (en) 2014-01-10 2015-11-24 Reno Technologies, Inc. RF impedance matching network
US9496122B1 (en) 2014-01-10 2016-11-15 Reno Technologies, Inc. Electronically variable capacitor and RF matching network incorporating same
US10049857B2 (en) * 2014-12-04 2018-08-14 Mks Instruments, Inc. Adaptive periodic waveform controller
TWI574296B (zh) * 2014-12-04 2017-03-11 萬機科技股份有限公司 功率輸出產生系統與適用於週期性波形之方法
US9536749B2 (en) * 2014-12-15 2017-01-03 Lam Research Corporation Ion energy control by RF pulse shape
US9729122B2 (en) 2015-02-18 2017-08-08 Reno Technologies, Inc. Switching circuit
US9525412B2 (en) 2015-02-18 2016-12-20 Reno Technologies, Inc. Switching circuit
US10340879B2 (en) 2015-02-18 2019-07-02 Reno Technologies, Inc. Switching circuit
US9306533B1 (en) 2015-02-20 2016-04-05 Reno Technologies, Inc. RF impedance matching network
US11017983B2 (en) 2015-02-18 2021-05-25 Reno Technologies, Inc. RF power amplifier
US12119206B2 (en) 2015-02-18 2024-10-15 Asm America, Inc. Switching circuit
US10692699B2 (en) 2015-06-29 2020-06-23 Reno Technologies, Inc. Impedance matching with restricted capacitor switching
US11342160B2 (en) 2015-06-29 2022-05-24 Reno Technologies, Inc. Filter for impedance matching
US11081316B2 (en) 2015-06-29 2021-08-03 Reno Technologies, Inc. Impedance matching network and method
US11150283B2 (en) 2015-06-29 2021-10-19 Reno Technologies, Inc. Amplitude and phase detection circuit
US11342161B2 (en) 2015-06-29 2022-05-24 Reno Technologies, Inc. Switching circuit with voltage bias
US11335540B2 (en) 2015-06-29 2022-05-17 Reno Technologies, Inc. Impedance matching network and method
US10984986B2 (en) 2015-06-29 2021-04-20 Reno Technologies, Inc. Impedance matching network and method
US9721758B2 (en) * 2015-07-13 2017-08-01 Mks Instruments, Inc. Unified RF power delivery single input, multiple output control for continuous and pulse mode operation
KR20170075887A (ko) * 2015-12-23 2017-07-04 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치, 그의 플라즈마 처리 방법, 및 플라즈마 식각 방법
US11651939B2 (en) * 2017-07-07 2023-05-16 Advanced Energy Industries, Inc. Inter-period control system for plasma power delivery system and method of operating same
US11615943B2 (en) * 2017-07-07 2023-03-28 Advanced Energy Industries, Inc. Inter-period control for passive power distribution of multiple electrode inductive plasma source
JP6971376B2 (ja) * 2017-07-07 2021-11-24 アドバンスト・エナジー・インダストリーズ・インコーポレイテッドAdvanced Energy Industries, Inc. プラズマ電力送達システムのための周期間制御システムおよびそれを動作させるための方法
US11521833B2 (en) 2017-07-10 2022-12-06 Reno Technologies, Inc. Combined RF generator and RF solid-state matching network
US10483090B2 (en) 2017-07-10 2019-11-19 Reno Technologies, Inc. Restricted capacitor switching
US11101110B2 (en) 2017-07-10 2021-08-24 Reno Technologies, Inc. Impedance matching network and method
US11476091B2 (en) 2017-07-10 2022-10-18 Reno Technologies, Inc. Impedance matching network for diagnosing plasma chamber
US11393659B2 (en) 2017-07-10 2022-07-19 Reno Technologies, Inc. Impedance matching network and method
US10727029B2 (en) 2017-07-10 2020-07-28 Reno Technologies, Inc Impedance matching using independent capacitance and frequency control
US11315758B2 (en) 2017-07-10 2022-04-26 Reno Technologies, Inc. Impedance matching using electronically variable capacitance and frequency considerations
US10714314B1 (en) 2017-07-10 2020-07-14 Reno Technologies, Inc. Impedance matching network and method
US11398370B2 (en) 2017-07-10 2022-07-26 Reno Technologies, Inc. Semiconductor manufacturing using artificial intelligence
US11289307B2 (en) 2017-07-10 2022-03-29 Reno Technologies, Inc. Impedance matching network and method
US11114280B2 (en) 2017-07-10 2021-09-07 Reno Technologies, Inc. Impedance matching with multi-level power setpoint
US20200058469A1 (en) * 2018-08-14 2020-02-20 Tokyo Electron Limited Systems and methods of control for plasma processing
KR102126937B1 (ko) * 2018-12-03 2020-06-25 주식회사 뉴파워 프라즈마 역방향 전력 저감 방법 및 이를 이용한 플라즈마 전력 장치
JP7542001B2 (ja) 2019-04-29 2024-08-29 ラム リサーチ コーポレーション Ｒｆプラズマ・ツールにおける複数レベルのパルス化のためのシステム及び方法
US11521831B2 (en) 2019-05-21 2022-12-06 Reno Technologies, Inc. Impedance matching network and method with reduced memory requirements
US11328902B1 (en) 2021-06-09 2022-05-10 XP Power Limited Radio frequency generator providing complex RF pulse pattern

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4372315A (en) * 1980-07-03 1983-02-08 Hair Free Centers Impedance sensing epilator
US5450088A (en) * 1992-11-25 1995-09-12 Texas Instruments Deutschland Gmbh Transponder arrangement
KR0183844B1 (ko) * 1996-04-30 1999-05-15 김광호 알에프 발생 장치 및 이를 이용한 펄스 플라즈마 형성 방법
KR100560886B1 (ko) * 1997-09-17 2006-03-13 동경 엘렉트론 주식회사 가스 플라즈마 프로세스를 감시 및 제어하기 위한 시스템및 방법
US6472822B1 (en) * 2000-04-28 2002-10-29 Applied Materials, Inc. Pulsed RF power delivery for plasma processing
US6459067B1 (en) * 2001-04-06 2002-10-01 Eni Technology, Inc. Pulsing intelligent RF modulation controller
US6586887B1 (en) * 2002-03-06 2003-07-01 Hitachi High-Technologies Corporation High-frequency power supply apparatus for plasma generation apparatus
JP4141803B2 (ja) * 2002-11-05 2008-08-27 シャープ株式会社 プラズマ処理装置
CN100570805C (zh) * 2003-09-22 2009-12-16 Mks仪器股份有限公司 避免射频等离子加工中的不稳定性的方法和装置
EP1701376B1 (de) * 2005-03-10 2006-11-08 HÜTTINGER Elektronik GmbH + Co. KG Vakuumplasmagenerator
JP4317826B2 (ja) * 2005-03-10 2009-08-19 パナソニック株式会社 ジッタ検出装置
US20080179948A1 (en) * 2005-10-31 2008-07-31 Mks Instruments, Inc. Radio frequency power delivery system
US7453306B2 (en) * 2005-11-07 2008-11-18 Jds Uniphase Corporation Pulse shaping circuit
US9123509B2 (en) * 2007-06-29 2015-09-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Techniques for plasma processing a substrate
US20090004836A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Plasma doping with enhanced charge neutralization
US8134394B1 (en) * 2008-03-18 2012-03-13 University Of South Florida RF microwave circuit and pulse shaping method
US8040068B2 (en) * 2009-02-05 2011-10-18 Mks Instruments, Inc. Radio frequency power control system
US8659335B2 (en) * 2009-06-25 2014-02-25 Mks Instruments, Inc. Method and system for controlling radio frequency power
KR101322539B1 (ko) * 2009-08-07 2013-10-28 가부시끼가이샤교산세이사꾸쇼 펄스 변조 고주파 전력 제어 방법 및 펄스 변조 고주파 전원 장치
CN101777891A (zh) * 2009-12-18 2010-07-14 广东正业科技股份有限公司 超快边沿阶跃脉冲发生方法及其发生器
US8436643B2 (en) * 2010-11-04 2013-05-07 Advanced Energy Industries, Inc. High frequency solid state switching for impedance matching
KR101675625B1 (ko) * 2011-01-04 2016-11-22 어드밴스드 에너지 인더스트리즈 인코포레이티드 플라즈마 처리 부하에 대한 시스템 레벨 전원 공급
JP5748204B2 (ja) * 2011-03-03 2015-07-15 株式会社ダイヘン 高周波電源装置

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