[发明专利]等离子体功率输送系统的周期间控制系统及其操作方法

说明书

一种发生器产生输出，例如输送的功率、电压、电流、正向功率等，其遵循预定的输出对时间的规定模式，其中，通过基于在过去的一个或多个重复周期中进行的测量来控制模式的各部分而以重复周期重复该模式。可变阻抗匹配网络可以控制呈现给射频发生器的阻抗，同时发生器产生的输出遵循规定输出对时间变化的模式，其中，通过基于在过去的一个或多个重复周期取得的测量结果控制所述模式的部分期间的匹配中可变阻抗元件，所述模式以重复周期重复。

相关申请的交叉引用

本专利条约合作(PCT)申请与2017年7月7日提交的题为“INTER-PERIODCONTROLSYSTEM FOR PLASMA POWER DELIVERYSYSTEM AND METHOD OF OPERATINGTHESAME”的美国专利申请62/529963相关并主张其优先权，出于所有目的，通过引用在此将其全部内容并入。

技术领域

本公开的各方面涉及用于控制功率输送系统，尤其是用于控制等离子体功率输送系统的改进的方法和系统。

背景技术

等离子体处理系统用于通过诸如化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)的工艺在基底上沉积薄膜，以及使用蚀刻工艺从基底上去除薄膜。通常通过将射频(RF)或直流(DC)发生器耦合到充满低压注入等离子体腔的气体的等离子体腔来创建等离子体。通常，发生器将RF功率传送到等离子体腔中的天线，并且在天线处传送的功率会点燃并维持等离子体。在一些情况下，RF发生器被耦合到阻抗匹配网络，所述网络可以使等离子体阻抗与所需阻抗匹配，通常为50Ω，在发生器输出处。直流功率通常经由一个或多个电极而被耦合到腔室。单独的发生器或发生器与装备的其他件的组合(例如阻抗匹配网络)，耦合到相同等离子体、线缆等的其他发生器，构成等离子体功率递送系统。

通常需要调制输送到等离子体系统的功率。大多数调制方案是重复的，即，相同的调制波形以波形重复率重复。相关的波形重复周期等于一除以波形重复率。使用传统控制方案遵循规定调制波形的能力要求来自控制器以及最终来自测量系统的高的带宽。很多等离子体系统以不同的频率向等离子体施加功率。等离子体负载的非线性特性创建调制间产物，这些调制间产物会干扰发生器的测量系统。因此，有时使用窄带测量系统来限制这种干扰是有利的。在许多应用中，输送到等离子负载的功率不是唯一受控制的参数。例如，在RF功率输送系统中，可以通过控制发生器输出的频率或通过控制发生器与等离子体负载之间的可变阻抗匹配网络来控制由等离子体负载提供给发生器的阻抗。在一些情况下，发生器源阻抗也可能受控制。根据这些各种问题来跟踪和控制功率提出了越来越大的控制挑战。

考虑到这些观察以及其他，构想了本公开的各方面。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种功率输送系统，包括：发生器，其产生输出，所述输出遵循规定的输出对时间的模式，其中，所述模式通过以下来以一重复周期重复：基于针对所述模式的部分在过去一个或多个重复周期所进行的测量来控制所述模式的相同的部分；以及周期间控制器，其比较针对给定设定点在过去一个或多个周期的输出的测量值，并在所述设定点使用过去的测量值来生成当前误差信号和控制器输出。

根据本发明的第二方面，提供了一种功率输送系统，包括：与存储器通信的控制系统，所述控制系统用于产生遵循输出对时间的规定的模式的输出，且比较针对给定设定点在过去一个或多个周期的输出的测量值，并在所述设定点使用过去的测量值来生成当前误差信号和控制器输出，其中，所述模式通过以下来以一重复周期重复：基于针对所述模式的部分在过去一个或多个重复周期所进行的测量来控制所述模式的相同的部分，其中，通过基于存储在所述存储器中的所述输出的测量结果控制所述规定模式的重复来使所述规定模式以重复周期重复，存储在所述存储器中的所述输出是从输出对时间的所述规定模式的一个或多个先前重复取得的。