等离子体源/偏置功率输送的高速同步

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年6月26日提交的美国专利申请第16/452,716号的优先权。上述引用的申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及RF控制系统和改进对负载的功率输送的RF控制系统。

背景技术

本文提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景。本发明人的工作(在本背景技术部分中描述的范围内，以及在提交时可能不属于现有技术的描述方面)既不明确也不隐含地承认为本公开所针对的现有技术。

等离子蚀刻经常用于半导体制造。在等离子体蚀刻中，离子被电场加速以蚀刻衬底上的暴露表面。在一个基本实施方式中，电场基于由功率输送系统的相应的射频(RF)或者DC生成器产生的RF或者直流(DC)电力信号而产生。生成器产生的功率信号必须被精确控制，以有效地执行等离子体蚀刻。

发明内容

一种射频(RF)生成器，包括RF电源。RF生成器还包括耦接到RF电源的RF功率控制器。RF功率控制器产生控制信号，以改变从RF电源到非线性负载的第一RF输出。RF功率控制器被配置成在施加到非线性负载的第二RF输出的第一预定部分期间以第一预定方式控制第一RF输出和致动器中的至少一个。第一预定方式包括控制第一RF输出的功率、第一RF输出的频率以及与第一RF输出相关联的匹配网络致动器中的至少一个。

一种RF生成器，包括具有第一电源的第一RF生成器，第一电源产生施加到负载的第一RF信号。RF生成器还包括第二RF生成器，第二RF生成器包括产生施加到负载的第二RF信号的第二电源和耦接到第二电源的功率控制器。功率控制器被配置成响应于触发信号并产生控制信号以改变第二RF信号和致动器中的至少一个，其中控制信号调整第二RF信号的电气参数。电气参数包括第二RF信号的功率和第二RF信号的频率中的至少一个，并且致动器包括与第二RF信号相关联的匹配网络致动器。

一种用于产生RF信号的方法，包括将功率控制器耦接到RF源，控制第一RF生成器输出第一RF输出信号，以及产生控制信号。控制信号根据触发信号改变第一RF输出信号的电气特性。触发信号根据第二RF输出而改变，并指示第二RF输出的预定部分。电气特性包括第一RF输出信号的功率和第一RF输出信号的频率中的至少一个。

本公开的其他应用领域将从详细描述、权利要求和附图中变得显而易见。详细描述和具体示例仅仅是为了说明的目的，而不是为了限制本公开的范围。

附图说明

图1是根据本公开布置的用于多个电源的功率输送系统的示意图；

图2是描绘控制具有多个电源的功率输送系统的传统方法的波形的曲线图；

图3是具有根据图2控制的高频和低频电源的功率输送系统的更高频RF电源的频率与反射功率的曲线图；

图4是指示由宽带检测器在高频电源处测量的、由根据图2控制的功率输送系统的低频电源的一个周期引起的阻抗改变的史密斯图；

图5是由窄带检测器测量的、根据图2控制的功率输送系统的高频电源处的阻抗的史密斯图；

图6是描绘根据图2控制的功率输送系统的高频电源处的与低频电源的输出相关的正向和反向功率的波形的曲线图；

图7是根据本公开布置的具有多个电源的功率输送系统的示意图；

图8是描绘根据多种实施例的控制具有多个电源的功率输送系统的方法的波形的曲线图；

图9是具有根据图8控制的高频和低频电源的功率输送系统的更高频RF电源的频率与反射功率的曲线图；

图10是指示由宽带检测器在高频电源处测量的、由根据图8控制的功率输送系统的低频电源的一个周期引起的阻抗改变的史密斯图；

图11是由窄带检测器测量的、根据图8控制的功率输送系统的高频电源处的阻抗的史密斯图；

图12是根据图8控制的功率输送系统的高频电源处的与低频电源的输出相关的正向和反向功率的曲线图；

图13是描绘根据多种实施例的控制具有多个电源的功率输送系统的方法的波形的曲线图；

图14是根据图13控制的功率输送系统的高频电源处的与低频电源的输出相关的正向和反向功率的曲线图；

图15是描绘根据多种实施例的控制具有多个电源的功率输送系统的方法的波形的曲线图；

图16是根据图15控制的功率输送系统的高频电源处的与低频电源的输出相关的正向和反向功率的曲线图；

图17是用于与图7类似的多个电源并且还包括匹配网络的可变电抗的控制的功率输送系统的示意图；

图18是根据本公开的多种实施例的示例控制模块的功能框图；

图19是根据多种实施例的用于控制功率输送系统的流程图；以及

图20是描述图19的流程图的选定部分的操作的流程图。

在附图中，附图标记可以重复使用以标识相似和/或相同的元件。

具体实施方式

电力系统可以包括RF功率生成器、匹配网络和负载(例如，等离子体室)。功率生成器产生RF功率信号，该信号被匹配网络或者阻抗优化控制器或电路接收。匹配网络或者阻抗优化控制器或电路将匹配网络的输入阻抗与功率生成器和匹配网络之间的输送线的特性阻抗相匹配。这种阻抗匹配有助于最大化馈送到匹配网络的功率量(“正向功率”)，并且最小化从匹配网络反射回功率生成器的功率量(“反向功率”)。当匹配网络的输入阻抗与输送线的特性阻抗匹配时，正向功率可以被最大化，并且反向功率可以被最小化。

在典型的RF功率生成器配置中，施加到负载的输出功率通过使用传感器来确定，该传感器测量施加到负载的RF信号的正向和反射功率或者电压和电流。分析这些信号的任一组，以确定施加到负载的功率参数。参数可以包括例如电压、电流、频率和相位。该分析通常确定用于调整RF电源的输出的功率值，以便改变施加到负载的功率。

在RF电源或者供电领域，通常有两种方法向负载施加RF信号。第一种较传统的方法是向负载施加连续波信号。在连续波模式中，连续波信号通常是由电源向负载连续输出的正弦波。在连续波方法中，RF信号呈现正弦输出，并且正弦波的幅度和/或频率可以改变，以便改变施加到负载的输出功率。

将RF信号施加到负载的第二种方法包括对RF信号施加脉冲，而不是对负载施加连续波信号。在脉冲操作模式中，RF正弦信号由调制信号调制，以便限定调制后的正弦信号的包络。在传统的脉冲调制方案中，RF正弦信号通常以恒定的频率和幅度输出。输送给负载的功率通过改变调制信号而不是改变正弦RF信号来改变。

在典型的RF电源配置中，施加到负载的输出功率使用传感器来确定，该传感器测量施加到负载的RF信号的正向和反射功率或者电压和电流。这些信号中的任一组都在控制回路中进行分析。该分析确定了用于调整RF电源的输出的功率值，以便改变施加到负载的功率。在负载是等离子体室的RF功率输送系统中，负载的变化的阻抗导致施加到负载的相应的变化的功率，因为施加的功率部分地随负载阻抗而改变。

在等离子体系统中，功率通常以两种配置之一输送。在第一种配置中，功率以电容方式耦接到等离子体室。这种系统被称为电容耦接等离子体(CCP)系统。在第二种配置中，功率以电感方式耦接到等离子体室。这种系统通常被称为电感耦接等离子体(ICP)系统。等离子体输送系统通常包括向一个或多个电极施加相应的偏置功率和源功率的偏置和源。源功率通常在等离子体室内产生等离子体，并且偏置功率将等离子体调谐到与偏置RF电源相关的能量。根据多种设计考虑，偏置和源可以共享同一电极，或者可以使用单独的电极。

当RF功率输送系统驱动等离子体室形式的负载时，由输送到等离子体室的功率产生的电场在室内产生离子能量。离子能量的一个特征度量是离子能量分布函数(IEDF)。离子能量分布函数(IEDF)可以用RF波形来控制。对于其中多个RF功率信号被施加到负载的系统，控制IEDF的一种方式是通过改变通过频率和相位而相关的多个RF信号来实现的。在多个RF功率信号之间频率被锁定，并且多个RF信号之间的相对相位也被锁定。这种系统的示例可以参考美国专利第7,602,127号、美国专利第8,110,991号以及美国专利第8,395,322号来发现；以上专利被转让给了本发明的受让人，并且通过引用并入本文。

RF等离子体处理系统包括用于等离子体的产生和控制的部件。一个这样的部件被称为等离子体室或者反应器。在RF等离子体处理系统中使用的典型等离子体室或者反应器(诸如以示例形式的用于薄膜制造的等离子体室或者反应器)使用双频系统。双频系统的一个频率(源)通常是高频并控制等离子体的产生，并且双频系统的另一个频率(偏置)通常是低频并控制离子能量。双频系统的示例包括美国专利第7,602,127号、美国专利第8,110,991号以及美国专利第8，395，322号中描述的系统，如上所述。上述引用的专利中描述的双频系统需要闭环控制系统来适应RF电源操作，以控制离子密度及其相应的离子能量分布函数(IEDF)。

作为一个非限制性示例，反应离子蚀刻(RIE)是用于微制造的蚀刻技术。RIE的典型特征是干法蚀刻。RIE使用化学反应等离子体来去除沉积在晶片上的材料。等离子体由电磁场在低压(真空)下产生。来自等离子体的高能离子轰击晶片表面并与之反应，从而影响蚀刻过程。在RIE系统的一个示例中，高频源RF功率生成器(例如，13MHz–100MHz)产生等离子体，并且低频偏置RF生成器(100kHz–13MHz)将等离子体中的正离子加速到衬底表面，以控制离子能量和蚀刻各向异性。在该示例双频驱动系统中，低频偏置源将功率和负载阻抗两者的波动引入源RF生成器中。

响应引入源RF生成器的、功率和负载阻抗两者的波动的一种方法利用多个源和偏置生成器来改进等离子体的控制。在这种配置中，等离子体由通常带中性电荷的体区和在真空室和衬底表面附近振荡的鞘区组成。鞘的厚度决定了等离子体电容的主要部分，并且受低频偏置电源的影响最大。更高频率的源生成器会受到鞘电容改变的不利影响，导致大的阻抗和反射功率波动。这些波动通常过快，从而无法被现有的传感器和计量系统所测量。

由于偏置引起的电容波动，当反射功率高时，很少或没有RF源功率被输送到等离子体。传统技术通过增加源RF生成器的功率水平来解决这一限制。这种响应带来了巨大的控制复杂性以及附加的资本成本和运营成本。例如，当RF源在增加的功率下操作时，增加的电应力和提供更高功率所需的更多部件导致RF生成器的可靠性降低。此外，这种方法阻碍了工艺的可靠性，因为工艺的可重复性和室的匹配由于无法可靠地控制的参数(诸如室的RF寄生阻抗和RF放大器的部件容差等)而受到不利影响。

已有多种方法来控制用于产生等离子体的等离子体室。例如，驱动RF信号的相位和频率可用于控制等离子体的产生。对于RF驱动的等离子体源，影响等离子体鞘动力学和相应离子能量的周期性波形以及周期性波形的频率和相关的相位的相互作用通常是已知的。另一种方法涉及双频操作。也就是说，使用两个RF频率源为等离子体室供电，以提供对离子和电子密度的基本独立的控制。

另一种方法利用宽带RF电源来驱动等离子体室，但是包括某些挑战。一个挑战是将电源耦合到电极。第二个挑战是，对于期望的IEDF，所产生的波形到实际鞘电压的传递函数必须针对宽处理空间进行公式化，以支持材料表面相互作用。在另一种方法中，在电感耦合等离子体中，施加到源电极的控制功率控制等离子体密度，同时施加到偏置电极的控制功率控制IEDF以提供蚀刻速率控制。通过使用源电极和偏置电极控制，蚀刻速率经由离子密度和能量来控制。

图1描绘了RF生成器或者电源系统10。电源系统10包括一对射频(RF)生成器或者电源12a、12b、匹配网络18a、18b和负载(诸如非线性负载或者等离子体室32)。在多种实施例中，RF生成器12a被称为源RF生成器或者电源，并且匹配网络18a被称为源匹配网络。此外，在多种实施例中，RF生成器12b被称为偏置RF生成器或者电源，并且匹配网络18b被称为偏置匹配网络。

偏置RF生成器12b产生输入到源RF生成器12a的控制信号30或30’。如将更详细地解释的，控制信号30或30’指示到电源12a的输入信号，该信号指示偏置RF生成器12b的一个或多个操作特性或者参数。同步检测器34感测从匹配网络18b输出到负载32的RF信号，并向电源12a输出同步或触发信号30。在多种实施例中，与触发信号30不同，同步或触发信号30’可以从电源12b输出到电源12a。触发或同步信号30、30’之间的差异是匹配网络18b的影响，该影响可以改变匹配网络18b的输入和输出信号之间的相位。信号30、30’包括关于偏置RF生成器12b的操作的信息，该信息能够预测响应性以解决由偏置生成器12b引起的等离子体室32的阻抗的周期性波动。当不存在控制信号30或30’时，RF生成器12a、12b自主运行。

RF生成器12a、12b包括相应的RF电源或者放大器14a、14b、RF传感器16a、16b以及处理器、控制器或者控制模块20a、20b。RF电源14a、14b产生输出到相应的传感器16a、16b的相应的RF功率信号22a、22b。传感器16a、16b接收RF电源14a、14b的输出，并产生相应的RF功率信号或者RF功率信号f

传感器16a、16b检测等离子体室32的运行参数并输出信号X和Y。传感器16a、16b可以包括电压、电流和/或定向耦合器传感器。传感器16a、16b可以检测(i)电压V和电流I和/或(ii)来自相应的功率放大器14a、14b和/或RF生成器12a、12b的正向功率P

传感器16a、16b产生传感器信号X、Y，该信号由相应的控制器或者功率控制模块20a、20b接收。功率控制模块20a、20b处理相应的X、Y信号24a、26a和24b、26b，并产生到相应的电源14a、14b的一个或多个反馈控制信号28a、28b。电源14a、14b基于接收的反馈控制信号来调整RF功率信号22a、22b。功率控制模块20a、20b可以至少包括比例积分微分(PID)控制器或者其子集和/或直接数字合成(DDS)部件和/或下文结合模块描述的多种部件中的任何一种。在多种实施例中，功率控制模块20a、20b是PID控制器或者其子集，并且可以包括功能、过程、处理器或者子模块。反馈控制信号28a、28b可以是驱动信号，并且可以包括DC偏移或轨道电压、电压或电流幅度、频率和相位分量。在多种实施例中，反馈控制信号28a、28b可以用作一个或多个控制回路的输入。在多种实施例中，多个控制回路可以包括用于RF驱动和轨道电压的比例积分微分(PID)控制回路。在多种实施例中，反馈控制信号28a、28b可以用于多输入多输出(MIMO)控制方案。MIMO控制方案的一个示例可以参考2018年5月9日提交的美国申请第15/974,947号来发现，该申请的名称为“脉冲双向射频源/负载”，并且其被转让给了本申请的受让人，并通过引用并入本文。

在多种实施例中，电源系统10可以包括控制器20’。控制器20’可以布置在RF生成器12a、12b中任一或两者的外部，并且可以被称为外部或公共控制器20’。在多种实施例中，控制器20’可以实现本文针对控制器20a、20b之一或两者描述的一个或多个功能、过程或者算法。因此，控制器20’经由一对相应的链路31、33与相应的RF生成器12a、12b通信，链路31、33使得控制器20’和RF生成器12a、12b之间能够合适地交换数据和控制信号。对于多种实施例，控制器20a、20b、20’可以与RF生成器12a、12b一起协同提供分析和控制。在多种其他实施例中，控制器20’可以提供对RF生成器12a、12b的控制，而消除了对相应的本地控制器20a、20b的需要。

在多种实施例中，RF电源14a、传感器16a、控制器20a和匹配网络18a可以被称为源RF电源14a、源传感器16a、源控制器20a和源匹配网络18a。类似地，在多种实施例中，RF电源14b、传感器16b、控制器20b和匹配网络18b可以被称为偏置RF电源14b、偏置传感器16b、偏置控制器20b和偏置匹配网络18b。在多种实施例中，并且如上所述，术语“源”是指产生等离子体的RF生成器，而术语“偏置”是指与偏置RF电源相关地调谐等离子体的离子能量分布函数(IEDF)的RF生成器。在多种实施例中，源和偏置RF电源在不同频率下操作。在多种实施例中，源RF电源以比偏置RF电源更高的频率操作。

在多种实施例中，源控制器20a调整RF信号f

图2-图6示出了当以传统方式控制时的图1的操作。例如，在传统的控制方法中，图1可以省略同步检测器34和触发或同步信号30、30’。在多种传统的控制方法中，电源12a、12b通常独立操作，并向负载32输出相应的RF信号f

图2描绘了偏置RF电源(诸如电源12b)、源RF电源(诸如电源12a)以及经由源电源12a输送到负载32的功率的电压对时间的波形。从图2中可以看出，波形50指示施加到负载32的偏置电源12b的输出。在多种实施例中，波形50表示由匹配网络18b输出并施加到负载32的波形。也就是说，匹配网络18b会影响输入到匹配网络18b的RF信号f

图2还描述了相应的正向电压波形V

图2的波形是针对典型电容放电系统的示例，该典型电容放电系统用于蚀刻三维NAND/存储器、动态随机存取存储器(DRAM)或者类似结构的高纵横比(HAR)特征。图2的波形表示滤除反射互调失真(IMD)产物的窄带功率检测器的系统。源放大器通常经由频率和匹配网络电容进行调谐，以获得最佳平均阻抗，而不考虑等离子体阻抗的动态行为。这种窄带检测器的示例可以参考美国专利第6,707,255号来发现，该专利被转让给了本发明的受让人，并且通过引用并入本文。

图3的波形60指示传统标准调谐的反射功率谱。图3的波形60表示源RF生成器12a的反射功率对频率的曲线，并且包括指示互调失真(IMD)的若干峰值62。然而，在使用窄带功率检测器的传统调谐中，IMD被滤除，因为它在窄带检测器的带宽之外，并且因此匹配网络或者频率调谐控制器无法识别到IMD。在图2中，在中心频率(60MHz)下反射功率的幅度相对低，如在64所指示的，这是因为生成器的匹配网络控制器和频率调谐控制器仅在基波处优化功率输送。也就是说，传统的窄带检测器系统可以掩盖反射功率的存在。

图4表示了使用宽带检测器所测量的图2的系统中的源生成器负载阻抗的史密斯图表示。图4中的曲线68表示当例如源RF生成器12a操作在60MHz，而偏置RF生成器12b操作在400kHz时，在源RF生成器12a的输出处测量的阻抗。曲线68是在2.5微秒的一个周期内看到的周期阻抗。另一方面，图5表示当使用滤除IMD的窄带检测器时，在源RF生成器12a处测量的阻抗。可以看出，测量的阻抗表现为出现在图5的史密斯图中心的单个点70。

图6传达了与图2类似的信息，但是示出了表示正向源功率P

鉴于上述观察，期望最大化由源输送的功率并且最小化反射到源的功率。相应地，当考虑高速等离子体动力学(也就是说，不容易测量的等离子体动力学)时，选择性地调谐源RF输送系统以在偏置RF信号f

图7描绘了图1的扩展框图，其中控制器20a包括幅度控制部分36和频率控制部分38。幅度控制部分36包括播放模块40、功率调整模块42和更新模块44。频率控制部分38包括播放模块46、频率偏移模块48和更新模块49。每个模块40、42、44或者46、48、49可以集体地或者单独地被实现作为进程、处理器、模块或者子模块。进一步地，每个模块40、42、44或者46、48、49可以实现为下文结合术语“模块”描述的多种部件中的任何一种。播放模块40、46监控触发事件或信号，利用该触发事件或信号来同步对RF信号f

在多种实施例中，功率调整模块42和频率偏移模块48可以实现为相应的查找表(LUT)。相应的功率调整(时序和幅度两者)和频率调整(偏移或跳变)根据例如与触发事件或信号相关的时序或者同步来确定。给定偏置RF信号f

图8描绘了与图2类似的波形，但是源生成器12a相对于偏置生成器12b的操作被控制。正如所见，并且将结合图8-图12更详细地解释的，功率输送可以通过由源RF生成器12a与偏置RF生成器12b相关地施加的功率、幅度或者两者的同步或者时序来控制。在图8中，波形100表示施加到负载32的偏置电压V

图9描绘了反射功率谱相对于频率的曲线图。波形120包括多个峰值，包括指示IMD的峰值122。图9还包括大约60MHz的峰值124，这是源电源12a的频率。通过与图3的比较，在图3中，没有诸如图3中的峰值64的出现在60MHz的峰值。根据传统方法的源输送系统尝试最小化60MHz中心频率处的反射功率，并且因此无法最大化偏置波形的(图8的)负峰值110处的功率。通过使阻抗检测器处的源功率的施加与偏置波形V

从图9中，检测到的信号中的IMD的存在可以实现对总反射功率的更完整的评估。相应地，传感器16a、16b可以使用宽带检测器来实现，从而能够检测IMD产物。宽带检测器信号的处理可以参考美国专利申请第15/876,189号来完成，该申请于2018年1月21日提交，名称为“抑制RF等离子体系统的IMD干扰损伤的自适应计数测量控制”，其转让给本申请的受让人，并通过引用并入本文。

图10和图11描绘了源RF生成器12a处的相应的宽带检测器阻抗和窄带检测器阻抗的史密斯图。从图10中可以看出，图4的曲线68已经被旋转，如图10中的曲线130所示。旋转指示史密斯图中心附近的曲线130的选定部分的最小化的阻抗。图10的曲线130的旋转和位置提供了关于在V

图12描绘了与图6类似的视图。在图12中，波形140指示由偏置RF生成器12b输出的偏置电压V

图13-图16指示了与RF偏置生成器12b相关地控制RF源生成器12a的又一种进一步的方法。在图13-图16的方法中，源RF生成器12a可以在消隐或调幅模式下操作，在此模式下，在偏置电压V

图14从源RF电源12a的功率角度描绘了图13的表示。如图14所示，V

在多种实施例中，除了同步和功率控制之外，可以动态调整RF源生成器12a和负载32之间的阻抗匹配，以便在偏置波形的转变期间降低反射功率。这种动态匹配可以通过改变源生成器频率来实现，诸如通过使用自动频率调谐或者改变匹配网络18a内的电抗来实现。

图15-图16描绘了使用功率同步、功率调制和频率调谐来操作源RF生成器12a和偏置RF生成器12b的系统的波形。在图15中，波形170表示施加到负载32的偏置电压V

图15还描绘了调制信号V

图16描绘了从输送功率角度描述的图15的表示。图16包括偏置电压波形V

图17描绘了与图7类似的框图，并且图1和图7中使用的类似附图标记将用于描述图17中的类似部件。本文不再描述这种类似的部件。图17包括可变致动器或者电抗35，其可以实现为可变电容或者可变电感。匹配网络18a的可变电抗35可以被由源RF生成器12a的控制器20a产生的控制信号37改变。

虽然图15和图16描绘了其中频率偏移被增加到源正向电压V

图18示出了控制模块200。控制模块200整合了图1、图7和图17的多种部件。控制模块200可以包括幅度控制模块202、频率控制模块204和阻抗匹配模块206。幅度控制模块202可以包括子模块，包括播放模块208、幅度调整模块210和幅度更新模块212。频率控制模块204可以包括子模块，包括播放模块218、频率调整模块220和频率更新模块222。在多种实施例中，控制模块200包括执行与模块202、204、206、208、210、212、218、220和222相关联的代码的一个或多个处理器。下文参考图19-图20的方法描述模块202、204、206、208、210、212、218、220和222的操作。

对于图1、图7和图17的控制器20a的进一步定义的结构，参见下文提供的图19-图20的方法和下文提供的术语“模块”的定义。本文公开的系统可以使用多种方法来操作，图19-图20中示出了一种示例控制系统方法。尽管下文的操作主要是关于图1、图7和图17的实现来描述的，但是这些操作可以被容易地修改以应用于本公开的其他实现。操作可以迭代地执行。尽管以下操作被示出并主要描述为顺序执行，但是以下操作中的一个或多个可以在执行其他操作中的一个或多个的同时执行。

图19描绘了本公开中描述的RF源生成器或者控制方法230的流程图。控制从框232开始，其中初始化多种参数。控制进行到框234，其中监控来自第一电源或者RF生成器的触发事件，诸如偏置生成器输出信号f

在框240，控制器基于第一电源的输出的一个或多个特性来同步第二电源的输出功率。同步可以包括，例如相对于第一电源的输出，何时启动第二电源的RF输出。在多种实施例中，作为非限制性示例，同步可以相对于第一电源的输出的预定部分(诸如第一RF电源的负半波)发生。然而，在多种实施例中，同步可以相对于第一RF电源波形的其他预定部分。

在框242，输出功率级(幅度)被控制。在多种配置中，第二RF生成器或者电源的功率输出由图18的幅度控制模块202控制。这种功率控制可以包括将源RF输出调制到较低水平或者消隐源RF输出。在其他实施例中，作为非限制性示例，控制到第二电源的输出功率可以包括，根据第一电源的RF波形的预定部分增加输出功率(幅度)。

框244由阻抗匹配模块206实现，并且使用频率偏移或跳变以及对匹配网络18a中的致动器或者可变电抗35的控制(这两者都在上文描述)中的一种来调整第二电源和负载之间的阻抗匹配。在多种实施例中，当施加频率偏移或跳变时，框244可以经由图18的频率控制模块204来实现。在多种其他实施例中，当实现匹配控制时，框244可以在阻抗匹配模块206中实现。

在多种实施例中，框240经由图18的幅度控制模块202实现。然而，在多种实施例中，框240、242、244中的任何一个的功能可以被分成幅度控制模块202、频率控制模块204和阻抗匹配模块206中特定的一个。在多种其他实施例中，框240、242、244的实现可以在幅度控制模块202、频率控制模块204和阻抗匹配模块206之间共享。

图20描绘了用于控制RF源模块12a的选定运行参数的多种实施例的扩展框图，其中这些参数可以包括但不限于频率、功率(幅度)、相位、频率偏移/跳变或者可变电抗控制。电气参数控制方法250的流程图在框252开始。

一旦开始播放，控制进行到框254。在框254，与触发事件相关地施加电气参数调整。在多种实施例中，调整是根据参考事件的预期的阻抗波动来确定的，诸如从偏置RF生成器12b输出的RF信号的序列。一旦接收到触发信号，播放在框256开始。控制然后进行到框258，其中确定对电气控制参数的调整。一旦确定了电气控制参数调整(通常与触发事件相关)，则控制进行到框260，其中将调整施加到从RF生成器12a输出的RF信号。控制进行到框262，其中确定播放序列是否已经完成。也就是说，在决策框262，如果播放序列完成，则控制进行到监控下一个触发事件(诸如在图19的决策框234，其中继续监控触发事件)。如果播放序列没有完成，则控制进行到框258，其中确定电气参数调整。

图20中还示出了用于更新框258的电气参数调整的框270。框270可以由控制器20a的相应更新模块44、49来实现。在框270中，控制在框272开始，其中确定在感测到的或者以其他方式确定的电气特性(诸如阻抗、正向功率或电压、反向功率或电压、或者相位)是否位于与例如触发事件相关的选定相位处。控制进行到决策框274，其中确定电气特性是否可接受。也就是说，在决策框274，将测量的特性与阈值进行比较，以确定电气特性是否是可接受的或是在给定参数调整的阈值内。如果电气特性是可接受的，则控制返回到框272。如果电气特性在预定范围或者阈值之外，则控制进行到框276，其中在选定相位处更新电气参数调整，以便改进电气特性的值。一旦确定在选定相位处的电气参数调整，则控制进行到框278，其中将更新的频率偏移插入其中确定频率偏移的框258中。

在多种实施例中，诸如关于框254所讨论的触发事件旨在使源RF生成器12a与偏置RF生成器12b同步，使得电气参数调整可以与偏置RF信号相关地适当地施加，从而实现电气特性的期望改变。RF生成器12a、12b之间的同步可以使用控制信号30、30’、31或33来实现，控制信号30、30’、31或33可以提供同步脉冲或者可以复制从RF生成器12b输出的RF信号。在多种其他实施例中，与RF生成器12b的同步可以在没有诸如控制信号30的直接连接或者RF生成器12a、12b之间的其他直接连接的情况下发生。

没有直接连接的同步可以通过分析测量的特性并将相位锁定到指示测量的特性的信号来实现。例如，通过分析从传感器16a输出的信号X、Y，可以产生指示测量的特性的信号。该信号可以提供适当的触发事件。指示阻抗波动的信号可以通过对阻抗波动执行快速傅立叶变换(FFT)来产生。在这种配置中，源RF生成器12a可以有效地作为独立单元工作，而不连接到偏置RF生成器12b。

以上多种实施例中描述的触发事件通常与触发事件的周期性相关。例如，根据从RF生成器12b输出的RF信号，从偏置RF生成器12b接收的控制信号(输出的控制信号30、30’)可以周期性地重复。类似地，上述指示阻抗波动的信号也可以对其具有周期性。其他触发事件不需要是周期性的。在多种实施例中，触发事件(诸如在等离子体室32内检测到的电弧)可以是非周期性的异步事件。在多种其他实施例中，触发事件可以与源RF生成器12a的控制回路(其称为功率控制回路)时间相关联。当触发事件与源RF生成器12a的功率控制回路相关联时，通常比用于RF生成器12a脉冲的数字控制回路慢得多的信号提供触发事件。

在多种实施例中，调整模块42、48和其中确定参数调整的相应框258可以以查找表(LUT)实现。可以通过获得与相对于从RF生成器12b输出并施加到负载32的偏置RF信号的测量的特性相关的经验数据来静态地确定LUT。当静态地确定LUT时，图20的流程图720可能不可用。在其他多种实施例中，如相对于框270所述，可以动态地确定LUT。动态地更新电气参数调整的一个示例包括自动频率调谐，以确定频率偏移的特定部分或区间。可以检查(诸如使用传感器16a)并校正该区间的反射功率。该校正提供了所选区间的频率偏移。

在多种实施例中，电气参数调整可以与由偏置RF生成器12b输出的RF信号相关的相等的增量来施加，这在电气参数调整的范围内提供一致的分辨率。在多种其他实施例中，电气参数调整的分辨率可以改变。也就是说，电气参数调整可以在时间上可变地间隔开，使得对于偏置RF输出信号的给定持续时间可以施加更多的偏移，并且对于偏置RF输出信号的不同部分中的相同持续时间可以施加更少的偏移。因此，本文的基于状态的方法在必要时(诸如当电气特性在给定周期内更不稳定时)增加电气参数调整的分辨率，并且在合适时(诸如当测量的电气特性在给定周期内更稳定时)降低电气参数调整的分辨率。基于状态的方法可以通过在适当的时候减少计算或者处理开销来提供更有效的实现。在多种实施例中，每个偏移的幅度可以改变。

在多种实施例中，使用数字域中的频率调制来提供电气参数调整。在数字域中，直接数字合成器(DDS)可以实现频率偏移或跳变。在多种其他实施例中，可以使用多种电路引入频率偏移或跳变。这种电路可以包括压控振荡器(VCO)，以向从RF生成器12a输出的RF信号添加频率偏移。

在多种其他实施例中，RF生成器12a内的反馈控制回路可以提供用于施加偏移频率的信息，并且可以动态地施加频率，而不参考预定偏移。为了实现这样的系统，采用了现有的频率调谐方法(诸如基于伺服的频率调谐或者动态频率阻抗信息)。该阻抗信息可用于预期地调整频率偏移，以便相应地减少阻抗波动。

上述多种实施例可以相对于每个不同实施例的耗散来讨论。而耗散又根据反射或反向功率P

由上可见，功率调制和频率偏移方法提供了对降低反射功率的标准方法的相对改进。与现有技术方法相比，调谐到偏置波形的预定部分不会降低反射功率，但是它可以提供用于控制等离子体行为的附加致动器。

前面的描述本质上仅仅是说明性的，并不旨在限制本公开、其应用或者用途。本公开的广泛教导可以以多种形式实现。因此，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应限制与此，因为在研究附图、说明书和所附权利要求后，其他修改将变得显而易见。应当理解，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或者同时)执行，而不改变本公开的原理。进一步地，尽管每个实施例在上面被描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个可以在任何其他实施例中实现和/或与任何其他实施例的特征相结合，即使该结合没有被明确描述。换句话说，所描述的实施例并不相互排斥，并且一个或多个实施例的彼此置换仍保持在本公开的范围内。

元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系使用多种术语来描述，包括“连接”、“接合”、“耦合”、“邻近”、“紧接”、“在上面”、“上方”、“下方”和“布置”。除非明确描述为“直接”，否则当在上述公开中描述第一元件和第二元件之间的关系时，该关系可以是在第一元件和第二元件之间不存在其他居间元件的直接关系，但是该关系也可以是在第一元件和第二元件之间存在(在空间上或者功能上存在)一个或多个居间元件的间接关系。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为使用非排他性逻辑“或”来表示逻辑“A或B或C”，而不应当被解释为“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。

在附图中，箭头所指的箭头方向通常表示插图所关注的信息(诸如数据或者指令)流。例如，当元件A和元件B交换多种信息但是从元件A传输到元件B的信息与图示相关时，箭头可以从元件A指向元件B。该单向箭头并不意味着没有其他信息从元件B传输到元件A。进一步地，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可以向元件A发送对信息的请求或者信息的确收。

在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或者术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指代下列各项、作为下列各项的一部分或者包括下列各项：专用集成电路(ASIC)、数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或者组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或者组)；提供所述功能的其他合适的硬件部件；或者上述一些或全部的组合(诸如在片上系统中)。

模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、互联网、广域网(WAN)或者其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载均衡。在进一步示例中，服务器(也称为远程或者云)模块可以代表客户端模块完成一些功能。

如上所述，术语代码可以包括软件、固件和/或微码，并且可以指程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包括执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语组处理器电路包括与附加处理器电路相结合的处理器电路，该处理器电路执行来自一个或多个模块的一些或全部代码。对多个处理器电路的引用包括在分立管芯上的多个处理器电路、在单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个内核、单个处理器电路的多个线程或者以上的组合。术语共享存储器电路包括存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器电路。术语组存储器电路包括与附加存储器结合而存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器电路。

术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。本文使用的术语计算机可读介质不包括通过介质(如载波)传播的暂时性电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形的且非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(诸如闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或者掩蔽型只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或者动态随机存取存储器电路)、磁性存储介质(诸如模拟或数字磁带或者硬盘驱动器)和光学存储介质(诸如CD、DVD或蓝光光盘)。

在本申请中，被描述为具有特定属性或者执行特定操作的装置元件被具体配置成具有那些特定属性并执行那些特定操作。具体地，对执行动作的元件的描述意味着该元件被配置成执行该动作。元件的配置可以包括元件的编程(诸如通过在与元件相关联的非暂时性有形计算机可读介质上对指令进行编码)。

在本申请中描述的装置和方法可以部分或全部由专用计算机实现，专用计算机可以通过将通用计算机配置为执行计算机程序中包含的一个或多个特定功能而被创建。上面描述的功能块、流程图部件和其他元件用作软件规范，其可以通过本领域技术人员或者程序员的日常工作将其转译成计算机程序。

计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或者依赖于存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动程序、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务、后台应用等。

计算机程序可以包括：(i)待解析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)或者JSON(JavaScript对象标记)，(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码产生的目标代码，(iv)由解译器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，源代码可以使用包括C、C++、C#、ObjectiveC、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、