TWI677265B

TWI677265B - 用於在ｒｆ產生器中進行頻率調諧的設備

Info

Publication number: TWI677265B
Application number: TW106112173A
Authority: TW
Inventors: 崔旻烈; Myeong Yeol Choi; 丹尼尙; Dennis Shaw; 麥可穆勒; Mike Mueller; 傑夫羅柏格; Jeffrey ROBERG; 史帝夫喬登; Steve Jordan
Original assignee: 新加坡商Ａｅｓ全球公司; Aes Global Holdings, Ptd. Ltd.
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2019-11-11
Also published as: JP6666470B2; TW201801574A; US9748076B1; JP2019515429A; WO2017184425A1; US20170323771A1; KR20180132901A; KR102099033B1; US10026595B2; CN109156075A; CN109156075B

Abstract

提供了一種射頻(RF)產生器，其包括激發器、功率放大器、濾波器、感測器、以及頻率調諧子系統。所述頻率調諧子系統包括非暫時性、有形的機器可讀取媒體，其包含用以執行一方法的指令，所述方法包括接收電漿負載的阻抗軌跡；接收在複數反射係數平面中的參考點，所述參考點落於通過所述參考點和原點的參考向量上；從感測器接收所述電漿負載的經測量的阻抗；確定在參考向量與穿過所述參考點及所述經測量的阻抗所對應在所述複數反射係數平面中的一點的一線之間的測量角度；將所述測量角度以一預定常數來進行縮放，藉以產生一頻率步階；將所述頻率步階添加到初始頻率，藉以產生經調整的頻率；以及致使所述激發器產生一在所述經調整的頻率處振盪的信號。

Description

用於在RF產生器中進行頻率調諧的設備

本揭示大致關於射頻(RF)產生器，尤其是關於用以對供電給電漿處理室而以所要的方式改變電漿負載的阻抗之RF產生器進行頻率調諧的設備及技術。

在電漿處理中，射頻(RF)產生器係用以供電給電漿負載。當今先進的電漿處理包括更複雜的配方和配方更改程序，其中負載(電漿)阻抗動態地變化。這樣會使將RF產生器的源阻抗與電漿的負載阻抗相匹配來實現高效的功率傳輸成為具有挑戰性。這種阻抗匹配可以使用匹配網路來進行，但是在現代短期間的電漿處理的情況下，這種方法相對較慢。另一種方法是調整RF產生器的頻率，從而改變電漿負載的阻抗。在這種情況下，“電漿負載”包括電漿本身和任何匹配網路。這種方法有潛在性比調整匹配網路要快得多。還可以組合這兩種技術(一或多個匹配網路和頻率調諧)。

由於頻率穩定性和快速的頻率調諧兩者同時需要，傳統的頻率調諧演算法與優化這些先進電漿處理的參數相抗衡。因此，在本領域中，需要用於RF產生器中的頻率調諧之經改良的設備。

在附圖中所顯示的本發明之示範性實施例係彙整如下。這些和其它實施例在實施方式章節中更充分地描述。然而，應當理解，並不意圖將本發明限制於本發明內容或具體實施方式中所描述的形式。本領域技術人員可以體認到，存在有落於如申請專利範圍中所表示的本發明的精神和範圍內的許多修改、均等物、以及替代構造。

一種態樣可被表徵為一種射頻(RF)產生器，其包括：一激發器，所述激發器產生在一初始頻率處振盪的一信號；一功率放大器，所述功率放大器放大所述信號來產生一經放大的振盪信號；一濾波器，所述濾波器對所述經放大的振盪信號進行濾波來產生供電給一電漿處理室中的一電漿負載的一輸出信號；一感測器，所述感測器感測所述電漿負載的至少一特性；以及一頻率調諧子系統。

所述頻率調諧子系統包括非暫時性、有形的機器可讀取媒體，其編碼有用以執行一方法的指令，所述方法包括：接收電漿負載的阻抗軌跡，作為激發器頻率的函數；接收在複數反射係數(complex-reflection-coefficient)平面中的參考點，所述參考點落於通過所述參考點和所述複數反射係數平面的原點的參考向量上；從感測器接收所述電漿負載的經測量的阻抗，所述經測量的阻抗沿著所接收的所述阻抗軌跡而分佈；確定在所述參考向量與穿過所述參考點及所述經測量的阻抗所對應在所述複數反射係數平面中的一點的一線之間的測量角度，其以複數反射係數來表示；將所述測量角度以一預定常數來進行縮放，藉以產生一頻率步階；將所述頻率步階添加到初始頻率，藉以產生經調整的頻率；以及致使所述激發器產生一在所述經調整的頻率處振盪的信號。

另一種態樣可被表徵為該方法包括疊代地重複以下步驟：從所述感測器接收經測量的阻抗之步驟、所述確定步驟、所述縮放步驟、所述添加步驟、及所述致使步驟，在第一次疊代之後的每次疊代中的初始頻率是在緊接著上一次疊代的期間所產生的經調整的頻率。

還有另一種態樣可被表徵為該方法包括藉由從所述測量角度減去一預定解諧角度並將差值以一預定常數來進行縮放來產生所述頻率步階。

100‧‧‧電漿處理系統

105‧‧‧RF產生器

110‧‧‧匹配網路

115‧‧‧電漿處理室

205‧‧‧激發器

210‧‧‧功率放大器

215‧‧‧濾波器

220‧‧‧感測器

225‧‧‧頻率調諧子系統

226‧‧‧負載特徵化模組

227‧‧‧特徵化資料儲存器

228‧‧‧頻率步階產生器

230‧‧‧頻率控制線

300‧‧‧複數反射係數(Γ)平面

305‧‧‧阻抗軌跡

310‧‧‧參考向量

315‧‧‧參考點

320‧‧‧參考角度

325‧‧‧測量點

330‧‧‧測量角度

335‧‧‧臨界值

340‧‧‧原點

400‧‧‧方法

405~435‧‧‧步驟方塊

500‧‧‧方法

600‧‧‧方法

605‧‧‧判定方塊

610‧‧‧步驟方塊

700‧‧‧複數反射係數(Γ)平面

705‧‧‧解諧角度

710‧‧‧解諧點

715‧‧‧解諧向量

720‧‧‧臨界值

800‧‧‧方法

805‧‧‧步驟方塊

810‧‧‧步驟方塊

900‧‧‧方法

1000‧‧‧方法

1005‧‧‧判定方塊

1010‧‧‧步驟方塊

1100‧‧‧實體部件的方塊圖

1112‧‧‧顯示部分

1120‧‧‧非揮發性記憶體

1122‧‧‧匯流排

1124‧‧‧隨機存取記憶體

1126‧‧‧處理部分

1127‧‧‧現場可編程閘極陣列

1128‧‧‧收發器部件

圖1是根據本揭示的實施例的電漿處理系統的方塊圖；圖2是根據本揭示的實施例的RF產生器的方塊圖；圖3是根據本揭示的實施例的複數反射係數平面的圖示；圖4是根據本揭示的實施例的用於調諧RF產生器的頻率的方法的流程圖；圖5是根據本揭示的另一實施例的用於調諧RF產生器的頻率的方法的流程圖；圖6是根據本揭示還有的另一個實施例的用於調諧RF產生器的頻率的方法的流程圖；圖7是根據本揭示的實施例的複數反射係數平面的圖示；圖8是根據本揭示的實施例的用於調諧RF產生器的頻率的方法的流程圖；圖9是根據本揭示的另一實施例的用於調諧RF產生器的頻率的方法的流程圖；圖10是根據本揭示還有的另一個實施例的用於調諧RF產生器的頻率的方法的流程圖；以及圖11是描繪根據本揭示的實施例的可用於實施頻率調諧子系統的實體部件的方塊圖。

在射頻(RF)產生器中進行頻率調諧的設備可以提供穩定性和快速的調諧，假如(1)在每個頻率調整疊代處對RF產生器的頻率係在正確的方向(往上或往下)中進行調整，並且(2)讓頻率步階(頻率的調整值)可調適，使得當目前頻率遠離目標頻率時施加大的步階(促進快速的調諧)，並且當目前頻率接近於目標頻率時施加小的步階(促進穩定性)。如下面進一步解釋的，在一些實施例中，目標頻率對應於最小Γ(複數反射係數)，並且在其它實施例(解諧的實施例)中，目標頻率對應於除了最小Γ之外的有意選擇的Γ。

實現這些目標的一個關鍵是事先將電漿負載的阻抗表徵為產生器頻率的函數。這種表徵可以透過分析電路模型、透過初步測試(測量)、或這些技術的組合來實現。舉例而言，可以在特定範圍(例如，13MHz至14MHz)上的多個不同頻率的每一個頻率處測量電漿負載的阻抗。這種初步的表徵可以產生負載的“阻抗軌跡”，以作為產生器頻率的函數。該阻抗軌跡可以用複數反射係數Γ來表示，如以下所進一步討論的。一旦知道這個阻抗軌跡，就可以在每個頻率調整疊代處計算正確的頻率步階方向(正或負)和適當的頻率步階大小，如以下所進一步解釋的。

現在參考所附圖式，其中在數個圖式中，相同或相似的元件係用相同的元件符號來表示，具體參考圖1，其是根據本揭示的實施例的電漿處理系統的方塊圖。在圖1中，電漿處理系統100包括RF產生器105，其經由一或多個匹配網路110直接地或間接地將電力輸出到電漿處理室115中的電漿(未顯示)。此處，術語“電漿負載”用於表示電漿處理室115中的電漿與可能存在的任何匹配網路110之組合，取決於特定的實施例(一些實施例不包括匹配網路110)。換言之，“電漿負載”是指RF產生器105的輸出所驅動的整個負載。

圖2是根據本揭示的實施例的RF產生器105的方塊圖。RF產生器105包括激發器205、功率放大器210、濾波器215、感測器220、以及頻率調諧子系統225。激發器205以RF頻率產生振盪信號，通常為方波的形式。功率放大器210放大由激發器205所產生的信號以產生經放大的振盪信號。舉例而言，在一個實施例中，功率放大器210將1mW的激發器輸出信號放大到3kW。濾波器215對經放大的振盪信號進行濾波以產生由單一RF頻率(正弦曲線)所組成的信號。

感測器220測量電漿處理室115中的電漿負載的一或多個特性。在一個實施例中，感測器220測量電漿負載的阻抗Z。取決於特定的實施例，感測器220可以是(舉例而言，但不侷限於)VI感測器或定向耦合器。這種阻抗可以替代地表示為複數反射係數，本領域技術人員通常將其表示為“Γ”(伽瑪)。頻率調諧子系統225從感測器220接收阻抗測量值並處理這些測量值，以產生頻率調整值，所述頻率調整值通過頻率控制線路230饋送到激發器205，以調整由激發器205所產生的頻率。由頻率調諧子系統225所執行的說明性頻率調諧演算法會在下文中結合圖3到圖10而詳細討論。

在圖2所示的實施例中，頻率調諧子系統包括負載特徵化模組226、特徵化資料儲存器227、以及頻率步階產生器228。負載特徵化模組226接收或協助獲取與特定電漿負載相關聯的初步負載-阻抗特徵化資料，以產生阻抗軌跡(參見圖3中的元件305)。在負載特徵化期間所獲得的資料可以儲存在特徵化資料儲存器227中。頻率步階產生器228執行運算以產生經由頻率控制線230饋送到激發器205的頻率調整值(頻率步階)。由頻率調諧子系統225所執行的具體說明性頻率調諧演算法會在下文中結合圖3到圖10而詳細討論。

如下文所進一步討論的，在一些實施例中，目的是要調整激發器205的頻率，從而以最小化Γ的方式來改變電漿負載的阻抗(即，盡可能地將Γ達到接近於零)。如上所述，實現該最小Γ的頻率可以被稱為目標頻率。如本領域技術人員所理解的，零的理想的複數反射係數對應於其中源和電漿負載阻抗係完全匹配的匹配條件。在其它實施例中，目標不是最小Γ。相反地，頻率調諧子系統225有意地調諧激發器205以產生除了產生最小Γ的頻率之外的頻率。這種實施例可以被稱為“解諧”施行方式。

圖3是根據本揭示的實施例的複數反射係數(Γ)平面300的圖示。圖3示出了與由頻率調諧子系統225所執行的演算法有關的概念。在圖3中，複數反射係數Γ繪製在單位圓內。如本領域技術人員將體認的，Γ也可以繪製在標準史密斯圖上。在圖3中，橫軸對應於Γ的實數部份，縱軸對應於Γ的虛數部份。圖3示出了以Γ所表示的電漿負載的預特性化阻抗軌跡305。如上所述，阻抗軌跡305可以藉由分析、藉由借助於負載特徵化模組226經由適當的使用者介面所進行的測試、或其組合來事先確定。本領域技術人員將認識到，阻抗軌跡305不會總是與原點340相交，如圖3所示。在一些實施例中，阻抗軌跡被偏移，使得其不通過原點340，在這種情況下，最小可實現的Γ會大於零。

頻率調諧子系統225的頻率步階產生器228還經由合適的使用者介面接收Γ平面300中的參考點315。在一些實施例中，參考點315是以參考角度320和量值(從原點340到參考點的距離)的形式來指定。如本領域技術人員將認識到的，原點340對應於在Γ平面300中的單位圓的中心處的座標(0,0)的點。本領域技術人員還理解，在給定參考角度320和量值M的情況下，可直接計算參考點315的笛卡爾座標。具體而言，座標可以計算為：實數(Γ)=Mcos(θ_Ref+π)以及虛數(Γ)=Msin(θ_Ref+π),，其中參考角度θ_Ref(320)以弳度表示，M是小於或等於1的正實數。在其它實施例中，是以笛卡爾座標(實數部份和虛數部份)的形式來接收參考點315。

一旦已經接收到參考點，頻率調諧子系統225的頻率步階產生器228可以確定參考向量310。參考向量310是穿過參考點315和Γ平面300的原點340的一線，如圖3所示。參考向量310的一個重要功能是將Γ平面300分成兩個區域，其中一個區域是與測量點325相關聯的頻率高於最佳頻率的區域(圖3中的參考向量310右側的區域)，其中一個區域是與測量點325相關聯的頻率低於最佳頻率的區域(圖3中的參考向量310左側的區域)。藉由確定測量點325處於兩個區域中的哪個區域，可以在每次頻率調整疊代中進行正確方向(正或負)的頻率調整(參見下面的圖5~6和圖 9~10)。

本領域技術人員將認識到，參考向量310不需要是相對於阻抗軌跡305的對稱軸，如以Γ所表示的。放置參考點315位置的選擇(其接著確定參考向量310)是有些任意的，儘管應該進行選擇，使得支持有效頻率調諧的有用測量角度330的計算成為可能。這意味著選擇參考點315，使得測量角度330隨著激發器205頻率接近於目標頻率而減小，對應於目標頻率的測量角度330為零。

感測器220提供電漿處理室115中的電漿負載的阻抗的頻率測量給頻率調諧子系統225。圖3中的測量點325呈現了在Γ平面300中以Γ(複數反射係數)所表示的阻抗軌跡305上的一個說明性阻抗測量。頻率調諧子系統225的頻率步階產生器228針對測量點325確定相對於參考向量310的測量角度330。該測量角度330以預定比例常數K(迴路增益)來進行縮放，以產生頻率步階(即，由激發器205產生的頻率要被調整的量)。根據頻率調諧演算法的頻率解析度(例如，1kHz對1Hz)、測量角度計算的解析度、以及電漿負載的特定阻抗特性來選擇K。迴路增益K可以在配方與配方之間有所不同，它可以根據負載阻抗的變化在給定的配方內改變，在這種情況下，配方中採用的K的多個值可以儲存在查找表中。將計算出的頻率步階添加到初始或目前激發器頻率，以產生更接近於對應於所要電漿負載阻抗的期望頻率或目標頻率的經調整的頻率。然後，頻率調諧子系統225經由頻率控制線230致使激發器205產生在所述經調整的頻率處的RF信號。

如圖3所示的還有Γ臨界值335，其功能將在下文中結合圖 6進行說明。

圖4是根據本揭示的實施例的用於調諧RF產生器的頻率的方法400的流程圖。圖4所示的方法是由頻率調諧子系統225所執行。在方塊405處，頻率調諧子系統225經由負載特徵化模組226接收電漿處理室115中的電漿負載的阻抗軌跡305。如上所述，阻抗軌跡305可以用複數反射係數(Γ)表示，如圖3所示。在方塊410處，頻率調諧子系統225的頻率步階產生器228接收參考點315。在方塊415處，頻率步階產生器228從感測器220接收電漿負載的阻抗測量值。在方塊420處，頻率步階產生器228確定對應於所接收的阻抗測量值的測量點325的測量角度330。在方塊425處，頻率步階產生器228接著將測量角度330以預定的常數K進行縮放，以計算頻率步階。注意，當方法400開始時，激發器205以初始頻率產生振盪RF信號。在方塊430處，頻率步階產生器228將頻率步階添加到由激發器205所產生的初始頻率，以產生經調整的頻率。在方塊435處，頻率調諧子系統225經由頻率控制線230致使激發器205產生在所述經調整的頻率處的振盪RF信號，這導致電漿負載的阻抗改變至更接近期望負載阻抗的值。

圖5是根據本揭示的另一實施例的用於調諧RF產生器的頻率的方法500的流程圖。圖5所示的方法是由頻率調諧子系統225所執行。方法500類似於方法400，除了在方法500中，於迴路中疊代地重複在方塊415、420、425、430、以及435處所執行的操作(頻率調諧)。本領域技術人員將認識到，在該實施例中，在第一次疊代之後的每次疊代的初始激發器205頻率是在緊接著前一次疊代期間所產生的經調整的頻率。這可以用數學式表示為經調整的頻率(或下一頻率)=電流頻率+頻率步階。在該實施例中，當演算法收斂到最佳頻率時，可以實現零的最小Γ或非常接近零的最小Γ。

圖6是根據本揭示還有的另一個實施例的用於調諧RF產生器的頻率的方法600的流程圖。圖6所示的方法是由頻率調諧子系統225所執行。方法600類似於方法400和500，除了方法600添加了用於終止頻率調整的Γ臨界值335(0和1之間的值)，一旦激發器205所產生的頻率已經達到一個產生被認為足夠接近期望值的電漿負載阻抗的值。方法600就像方法500一樣進行到方塊435。在判定方塊605處，頻率步階產生器228確定目前測量點325處的Γ在量值上是否小於臨界值335(在圖3中示出為環繞原點340的等量值圓形鄰域)。如果是，則頻率步階產生器228在方塊610處終止激發器205的頻率調整。在這種情況下，激發器205頻率保持在其目前值，並且不進行對頻率的進一步調整。否則，如果目前測量點325處的Γ的量值大於或等於臨界值335，則控制返回到方塊415，並且進行激發器205頻率調整的另一個疊代。

圖7到圖10介紹了其中目標不是最小Γ的另一群實施例。如上所述，這些實施例可以被稱為‘“解諧”實施方式。在一些實施方式中，由於其特定的阻抗特性(阻抗軌跡)的原因，會選擇解諧配置以實現特定電漿負載的更高的頻率穩定性。

圖7是根據本揭示的實施例的複數反射係數(Γ)平面700的圖示。為了清楚起見，圖3所示的一些元件不會在圖7中重複。然而，圖3和圖7旨在與以下所討論的解諧的實施例一起結合而使用。伽瑪平面700，和以上所述的Γ平面300一樣，包括以Γ所表示的阻抗軌跡305、參考向量310、參考點315、以及參考角度320。參考點315以與圖3中的實施例所結合的上述說明之相同方式被接收。如圖7所示的解諧實施例進一步包括解諧點710，其作為阻抗軌跡305上的預定點。在參考向量310與穿過參考點315和解諧點710的“解諧向量”715之間的角度可稱為“解諧角度”705。在解諧的實施例中，頻率調諧演算法的目標頻率是對應於解諧點710的頻率(即，達到對應於Γ平面700中的解諧點710的負載阻抗的頻率)。可以選擇解諧點710以實現期望的頻率穩定性。如下面所進一步解釋的，從測量角度330(參見圖3)中減去該解諧角度705，並且將所得到的差值以一預定常數K來進行縮放。這導致由頻率步階產生器228執行的頻率調諧演算法收斂到除了最小Γ點(其為原點340(參見圖3))之外的阻抗軌跡305之上的一點(即，解諧點710)。如以下將進一步解釋的，解諧的實施例還可以利用Γ臨界值720。

圖8是根據本揭示的實施例的用於調諧RF產生器的頻率的方法800的流程圖。圖8所示的方法是由頻率調諧子系統225所執行。方法800類似於方法400，除了在方法800中，頻率步階產生器228在方塊805處從測量角度330中減去解諧角度705。在方塊810處，頻率步階產生器228將所得到的差值以一預定常數K來進行縮放。剩餘的操作(方塊430和435)與以上結合圖4所討論的方法400相同。

圖9是根據本揭示的另一實施例的用於調諧RF產生器的頻率的方法900的流程圖。圖9所示的方法是由頻率調諧子系統225所執行。方法900類似於方法800，除了在方法900中，於迴路中疊代地重複在方塊415、805、810、430、以及435處所執行的操作(頻率調諧)。在該實施例中，激發器205頻率收斂到或接近於產生對應於阻抗軌跡305(以Γ表示)上的解諧點710的電漿負載阻抗的頻率。

圖10是根據本揭示還有的另一個實施例的用於調諧RF產生器的頻率的方法1000的流程圖。圖10所示的方法由頻率調諧子系統225所執行。方法1000類似於方法800和900，除了方法1000添加了用於終止頻率調整的Γ臨界值720，一旦激發器205頻率已經達到一個產生被認為足夠接近於對應於解諧點710的值之電漿負載阻抗的值。方法1000就像方法900一樣進行到方塊435。在判定方塊1005處，頻率步階產生器228確定目前測量點325(如圖3所示，以Γ表示)和解諧點710之間的差值的量值是否小於臨界值720。如果是，則頻率調諧子系統225在方塊1010處終止激發器205的頻率調整。否則，控制返回到方塊415，並且進行激發器205頻率調整的另一個疊代。

在一些實施例中，頻率步階產生器228在將結果以該預定常數(迴路增益)K來進行縮放之前，將測量角度330提高到大於1的冪次。此技術是在測量角度330較小時提供相對小的頻率步階且在測量角度330較大時提供相對大的頻率步階的一種方式。換句話說，與測量角度330非線性變化的頻率步階可以進一步改良頻率調諧演算法的性能，例如結合圖4~圖6和圖8~圖10所描述的實施例。

結合於本文揭露的實施例所描述的方法可以直接體現在硬體中、直接體現在編碼於非暫時機器可讀取媒體中的處理器可執行指令中，或者兩者的組合。舉例而言，參考圖11，其示出了描繪根據本揭示的說明性實施例的可用於實施頻率調諧子系統225及其部件模組的實體部件的方塊圖。如圖所示，在此實施例中，顯示部分1112和非揮發性記憶體1120耦合到匯流排1122，匯流排1122還耦合到隨機存取記憶體(“RAM”)1124、處理部分(其包括N個處理部件)1126、現場可編程閘極陣列(FPGA)1127、以及包括N個收發器的收發器部件1128。雖然圖11中所描繪的部件表示實體部件，圖11並不意圖描繪詳細的硬體圖式；因此，圖11中所描繪的許多部件可以藉由通用結構實現或分佈在進一步的實體部件之間。此外，預期可以使用其他現有的以及尚待開發的實體部件和架構來實現參考於圖11所描述的功能部件。

顯示部分1112通常用於為使用者提供使用者介面，並且在數個實施方式中，顯示器是由觸控螢幕顯示器來實現。舉例而言，顯示部分1112可以用來連結於特徵化電漿負載而控制負載特徵化模組226以及與負載特徵化模組226互動，以產生相關聯的阻抗軌跡305。此使用者介面也可用於輸入參考點315。通常，非揮發性記憶體1120是用於儲存(例如，持續儲存)資料和機器可讀取(例如，處理器可執行)碼(包括與實現本文所述的方法相關聯的可執行碼)的非暫時性記憶體。在一些實施例中，舉例而言，非揮發性記憶體1120包括系統啟動加載程式碼、作業系統碼、檔案系統碼、以及非暫時性處理器可執行碼，以便於執行以上所述參考圖4~圖6和圖8~圖10所描述的方法。

在許多實施方式中，非揮發性記憶體1120由快閃記憶體(例如，NAND或ONENAND記憶體)來實現，但也可以考慮使用其它類型的記憶體。雖然可以從非揮發性記憶體1120執行程式碼，但是非揮發性記憶體中的可執行碼通常被加載到RAM 1124中，並由處理部分1126中的N個處理部件中的一或多個處理部件所執行。

在操作中，連結於RAM 1124的N個處理部件通常可用以執行儲存在非揮發性記憶體1120中的指令，以實現頻率調諧子系統225的功能。舉例而言，用以實現參考圖4~圖6和圖8~圖10所描述的方法的非暫時性處理器可執行指令可以持續地儲存在非揮發性記憶體1120中，並且由連結於RAM 1124的N個處理部件所執行。如本領域技術人員將理解的，處理部分1126可以包括視頻處理器、數位信號處理器(DSP)、圖形處理單元(GPU)、以及其它處理部件。

此外或替代性地，現場可編程閘極陣列(FPGA)1127可以被配置為實現本文所描述的方法的一或多個態樣(例如，參考圖4~圖6和圖8~圖10所描述的方法)。舉例而言，非暫時性FPGA配置指令可以被持續地儲存在非揮發性記憶體1120中並被FPGA 1127所存取(例如，在系統啟動期間)，以配置FPGA 1127來實現頻率調諧子系統225的功能。

輸入部件可操作以接收指示電漿處理室115中的輸出產生器電力和電漿負載的一或多個特性的信號(例如，來自感測器220)。在輸入部件處所接收的信號可以包括(舉例而言)電壓、電流、順向電力、反射電力、以及電漿負載阻抗。輸出部件通常操作以提供一或多個類比或數位信號以實現產生器的操作態樣。舉例而言，輸出部分可以在頻率調諧期間經由頻率控制線230將經調整的頻率發送到激發器205。

所描繪的收發器部件1128包括N個收發器鏈，其可以用於經由無線或有線網路與外部裝置進行通信。N個收發器鏈中的每一個可以表示與特定通信方案(例如，WiFi、Ethernet、Profibus、等等)相關聯的收發器。

提供本案所揭露的實施例以上所述的說明以使得本領域的任何技術人員能夠製造或使用本發明。這些實施例的各種修改對於本領域技術人員來說會是顯而易見的，並且在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，本文定義的一般原理可以應用於其它實施例。因此，本發明並不意圖受限於本文所示的實施例，而是符合與本文所公開的原理和新穎特徵相一致的最寬範圍。

Claims

一種射頻(RF)產生器，其包括：一激發器，所述激發器產生在初始頻率處振盪的信號；一功率放大器，所述功率放大器放大所述信號來產生經放大的振盪信號；一濾波器，所述濾波器對所述經放大的振盪信號進行濾波來產生供電給電漿處理室中的電漿負載的輸出信號；一感測器，所述感測器感測所述電漿負載的至少一特性；以及一頻率調諧子系統，所述頻率調諧子系統被配置用以：產生所述電漿負載的阻抗軌跡，作為激發器頻率的函數；接收在複數反射係數平面中的一參考點，所述參考點落於一參考向量上，所述參考向量通過所述參考點和所述複數反射係數平面的原點；從所述感測器接收所述電漿負載的經測量的阻抗，所述經測量的阻抗沿著所述阻抗軌跡而分佈；確定在所述參考向量與一線之間的測量角度，所述線穿過所述參考點及所述經測量的阻抗所對應在所述複數反射係數平面中的一點，所述經測量的阻抗係以複數反射係數來表示；將所述測量角度以一預定常數來進行縮放，藉以產生頻率步階；將所述頻率步階添加到所述初始頻率，藉以產生經調整的頻率；以及致使所述激發器產生在所述經調整的頻率處振盪的信號。
如申請專利範圍第1項所述之RF產生器，其中所述RF產生器被配置用以經由一或多個匹配網路來供電給所述電漿負載。
如申請專利範圍第1項所述之RF產生器，其中所述頻率調諧子系統被配置用以疊代地重複以下動作：從所述感測器接收所述電漿負載的經測量的阻抗；確定在所述參考向量與所述線之間的測量角度，所述線穿過所述參考點及所述經測量的阻抗所對應在所述複數反射係數平面中的一點；將所述測量角度以所述預定常數來進行縮放，藉以產生頻率步階；將所述頻率步階添加到所述初始頻率，藉以產生經調整的頻率；以及致使所述激發器產生在所述經調整的頻率處振盪的信號。
如申請專利範圍第3項所述之RF產生器，其中所述頻率調諧子系統被配置用以疊代地重複以下動作，直到對應於所述經測量的阻抗之複數反射係數的量值小於預定臨界值為止：從所述感測器接收所述電漿負載的經測量的阻抗；確定在所述參考向量與所述線之間的測量角度，所述線穿過所述參考點及所述經測量的阻抗所對應在所述複數反射係數平面中的一點；將所述測量角度以所述預定常數來進行縮放，藉以產生頻率步階；將所述頻率步階添加到所述初始頻率，藉以產生經調整的頻率；以及致使所述激發器產生在所述經調整的頻率處振盪的信號。
如申請專利範圍第1項所述之RF產生器，其中所述頻率調諧子系統被配置用以藉由從所述測量角度減去預定解諧角度並將差值以所述預定常數來進行縮放來產生所述頻率步階。
如申請專利範圍第3項所述之RF產生器，其中所述頻率調諧子系統被配置用以在每次疊代處，藉由從所述測量角度減去預定解諧角度並將差值以所述預定常數來進行縮放來產生所述頻率步階。
如申請專利範圍第6項所述之RF產生器，其中所述頻率調諧子系統被配置用以在對應於所述經測量的阻抗之複數反射係數與所述阻抗軌跡上的一預定解諧點之間的差值小於預定臨界值的時候終止頻率調整的疊代動作，所述預定解諧點係以所述複數反射係數平面中的複數反射係數來表示。
如申請專利範圍第1項所述之RF產生器，其中所述頻率調諧子系統被配置用以藉由將所述測量角度提高到大於1的冪次並將結果以所述預定常數來進行縮放來產生所述頻率步階。
一種射頻(RF)產生器，其包括：產生信號的構件，所述信號在初始頻率處振盪；放大所述信號的構件，其係用以放大所述信號來產生經放大的振盪信號；濾波構件，所述濾波構件對所述經放大的振盪信號進行濾波來產生供電給電漿處理室中的電漿負載的輸出信號；感測構件，所述感測構件感測所述電漿負載的至少一特性；以及頻率調諧構件，所述頻率調諧構件包括：產生所述電漿負載的阻抗軌跡作為頻率的函數的構件；接收在複數反射係數平面中的一參考點的構件，所述參考點落於一參考向量上，所述參考向量通過所述參考點和所述複數反射係數平面的原點；從所述感測構件接收所述電漿負載的經測量的阻抗的構件，所述經測量的阻抗沿著所述阻抗軌跡而分佈；確定在所述參考向量與一線之間的測量角度的構件，所述線穿過所述參考點及所述經測量的阻抗所對應在所述複數反射係數平面中的一點，所述經測量的阻抗係以複數反射係數來表示；將所述測量角度以一預定常數來進行縮放藉以產生頻率步階的構件；將所述頻率步階添加到所述初始頻率藉以產生經調整的頻率的構件；以及致使所述產生信號的構件產生在所述經調整的頻率處振盪的信號的構件。
如申請專利範圍第9項所述之RF產生器，其中所述RF產生器被配置用以經由一或多個匹配網路來供電給所述電漿負載。
如申請專利範圍第9項所述之RF產生器，其中所述頻率調諧構件包括疊代地重複以下動作的構件：從所述感測器接收所述電漿負載的經測量的阻抗；確定在所述參考向量與所述線之間的測量角度，所述線穿過所述參考點及所述經測量的阻抗所對應在所述複數反射係數平面中的一點；將所述測量角度以所述預定常數來進行縮放，藉以產生頻率步階；將所述頻率步階添加到所述初始頻率，藉以產生經調整的頻率；以及致使所述產生信號的構件產生在所述經調整的頻率處振盪的信號。
如申請專利範圍第11項所述之RF產生器，其中所述頻率調諧構件包括疊代地重複以下動作直到對應於所述經測量的阻抗之複數反射係數的量值小於預定臨界值為止的構件：從所述感測器接收所述電漿負載的經測量的阻抗；確定在所述參考向量與所述線之間的測量角度，所述線穿過所述參考點及所述經測量的阻抗所對應在所述複數反射係數平面中的一點；將所述測量角度以所述預定常數來進行縮放，藉以產生頻率步階；將所述頻率步階添加到所述初始頻率，藉以產生經調整的頻率；以及致使所述產生信號的構件產生在所述經調整的頻率處振盪的信號。
如申請專利範圍第9項所述之RF產生器，其中所述頻率調諧構件包括藉由從所述測量角度減去預定解諧角度並將差值以所述預定常數來進行縮放來產生所述頻率步階的構件。
如申請專利範圍第11項所述之RF產生器，其中所述頻率調諧構件包括在每次疊代處藉由從所述測量角度減去預定解諧角度並將差值以所述預定常數來進行縮放來產生所述頻率步階的構件。
如申請專利範圍第14項所述之RF產生器，其中所述頻率調諧構件包括在對應於所述經測量的阻抗之複數反射係數與所述阻抗軌跡上的一預定解諧點之間的差值小於預定臨界值的時候終止頻率調整的疊代動作的構件，所述預定解諧點係以所述複數反射係數平面中的複數反射係數來表示。
如申請專利範圍第9項所述之RF產生器，其中所述頻率調諧構件包括藉由將所述測量角度提高到大於1的冪次並將結果以所述預定常數來進行縮放來產生所述頻率步階的構件。