[發明專利]等離子體功率輸送系統的周期間控制系統及其操作方法

有效

• 申請號: 201880045502.2
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN110870039B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: G·J·J·范齊爾
• 申請（專利權）人: 先進能源工業公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉兆君

一種發生器產生輸出，例如輸送的功率、電壓、電流、正向功率等，其遵循預定的輸出對時間的規定模式，其中，通過基于在過去的一個或多個重復周期中進行的測量來控制模式的各部分而以重復周期重復該模式。可變阻抗匹配網絡可以控制呈現給射頻發生器的阻抗，同時發生器產生的輸出遵循規定輸出對時間變化的模式，其中，通過基于在過去的一個或多個重復周期取得的測量結果控制所述模式的部分期間的匹配中可變阻抗元件，所述模式以重復周期重復。

相關申請的交叉引用

本專利條約合作(PCT)申請與2017年7月7日提交的題為“INTER-PERIODCONTROLSYSTEM FOR PLASMA POWER DELIVERYSYSTEM AND METHOD OF OPERATINGTHESAME”的美國專利申請62/529963相關并主張其優先權，出于所有目的，通過引用在此將其全部內容并入。

技術領域

本公開的各方面涉及用于控制功率輸送系統，尤其是用于控制等離子體功率輸送系統的改進的方法和系統。

背景技術

等離子體處理系統用于通過諸如化學氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)的工藝在基底上沉積薄膜，以及使用蝕刻工藝從基底上去除薄膜。通常通過將射頻(RF)或直流(DC)發生器耦合到充滿低壓注入等離子體腔的氣體的等離子體腔來創建等離子體。通常，發生器將RF功率傳送到等離子體腔中的天線，并且在天線處傳送的功率會點燃并維持等離子體。在一些情況下，RF發生器被耦合到阻抗匹配網絡，所述網絡可以使等離子體阻抗與所需阻抗匹配，通常為50Ω，在發生器輸出處。直流功率通常經由一個或多個電極而被耦合到腔室。單獨的發生器或發生器與裝備的其他件的組合(例如阻抗匹配網絡)，耦合到相同等離子體、線纜等的其他發生器，構成等離子體功率遞送系統。

通常需要調制輸送到等離子體系統的功率。大多數調制方案是重復的，即，相同的調制波形以波形重復率重復。相關的波形重復周期等于一除以波形重復率。使用傳統控制方案遵循規定調制波形的能力要求來自控制器以及最終來自測量系統的高的帶寬。很多等離子體系統以不同的頻率向等離子體施加功率。等離子體負載的非線性特性創建調制間產物，這些調制間產物會干擾發生器的測量系統。因此，有時使用窄帶測量系統來限制這種干擾是有利的。在許多應用中，輸送到等離子負載的功率不是唯一受控制的參數。例如，在RF功率輸送系統中，可以通過控制發生器輸出的頻率或通過控制發生器與等離子體負載之間的可變阻抗匹配網絡來控制由等離子體負載提供給發生器的阻抗。在一些情況下，發生器源阻抗也可能受控制。根據這些各種問題來跟蹤和控制功率提出了越來越大的控制挑戰。

考慮到這些觀察以及其他，構想了本公開的各方面。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供了一種功率輸送系統，包括：發生器，其產生輸出，所述輸出遵循規定的輸出對時間的模式，其中，所述模式通過以下來以一重復周期重復：基于針對所述模式的部分在過去一個或多個重復周期所進行的測量來控制所述模式的相同的部分；以及周期間控制器，其比較針對給定設定點在過去一個或多個周期的輸出的測量值，并在所述設定點使用過去的測量值來生成當前誤差信號和控制器輸出。

根據本發明的第二方面，提供了一種功率輸送系統，包括：與存儲器通信的控制系統，所述控制系統用于產生遵循輸出對時間的規定的模式的輸出，且比較針對給定設定點在過去一個或多個周期的輸出的測量值，并在所述設定點使用過去的測量值來生成當前誤差信號和控制器輸出，其中，所述模式通過以下來以一重復周期重復：基于針對所述模式的部分在過去一個或多個重復周期所進行的測量來控制所述模式的相同的部分，其中，通過基于存儲在所述存儲器中的所述輸出的測量結果控制所述規定模式的重復來使所述規定模式以重復周期重復，存儲在所述存儲器中的所述輸出是從輸出對時間的所述規定模式的一個或多個先前重復取得的。