专利名称：多通道射频发生器的制作方法
技术领域：
本公开涉及等离子体室，还涉及射频(RF)发生器。
背景技术：
本申请中提供的背景描述是为了概括地展示本公开的背景。当前提到的发明人的工作(就在该背景部分中描述的内容来说)以及从别的方面说也许算不上提交时的现有技术的该描述的多个方面，既不明确地又不隐含地被承认是相对于本公开的现有技木。射频(RF)发生器接收交流(AC)输入功率并产生RF输出。该RF输出可以施加给例如等离子体室的等离子体电极。然而在一些情况中，等离子体室可能包括多个等离子体电极。仅例如，在太阳能面板制造中使用的等离子体室内，可能需要ー个以上的等离子体电扱，因为在处理的表面积较大并且ー个等离子体电极可能在性能维修中。示例性系统可以称为多阴极薄膜沉积系统或者多频薄膜蚀刻和沉积系统。因此，在一些情况下可能使用ー个以上相同的RF发生器。每个RF发生器产生RF输出并且将该RF输出施加给等离子体电极中的ー个。为了产生相同的RF输出，RF发生器可以电连接在一起。
发明内容
多通道射频(RF)发生器模块包括N个功率放大器、M个驱动器、供电模块和控制模块。所述N个功率放大器分别产生N个RF输出。所述M个驱动器根据M个驱动器控制信号分别驱动所述N个功率放大器。所述供电模块接收交流(AC)输入功率并且根据L个线轨电压设定点将L个线轨电压分别施加给N个功率放大器。所述控制模块设置所述L个线轨电压设定点和所述M个驱动器控制信号。N是大于I的整数，L和M是大于O的整数，并且M和L小于或等于N。在其它特征中，多通道射频(RF)发生器模块包括N个功率放大器、M个驱动器、供电模块、參数确定模块、反馈模块和控制模块。所述N个功率放大器分别产生N个RF输出。所述M个驱动器根据M个驱动控制信号分别驱动所述N个功率放大器。所述供电模块接收 交流(AC)输入功率并且根据L个线轨电压设定点将L个线轨电压分别施加给所述N个功率放大器。所述參数确定模块分别确定所述N个RF输出的N个实际前向功率，并且分别确定所述N个RF输出的N个反射系数。所述反馈模块根据所述N个实际前向功率和所述N个反射系数确定所述多通道RF发生器模块的总前向功率。所述控制模块根据所述总前向功率控制所述L个线轨电压设定点。N是大于I的整数，L和M是大于O的整数，并且M和L小于或等于N。在更多其它特征中，多通道射频(RF)发生器模块包括至少两个功率放大器，所述至少两个功率放大器每个产生RF输出；至少ー个驱动器，所述至少一个驱动器根据至少一个驱动器控制信号驱动所述功率放大器；供电模块，所述供电模块接收交流(AC)输入功率并且根据至少一个线轨电压设定点将至少一个线轨电压施加给所述功率放大器；以及控制模块，所述控制模 块设置所述至少一个线轨电压设定点以及设置所述至少ー个驱动器控制信号。在其它特征中，多通道射频(RF)发生器包括至少两个功率放大器模块，所述至少两个功率放大器模块每个用于产生RF输出；至少ー个驱动器模块，所述至少一个驱动器模块用于根据至少ー个驱动器信号驱动所述功率放大器模块；供电模块，所述供电模块用于接收交流(AC)输入功率以及用于根据至少ー个线轨电压设定点将至少一个线轨电压施加给所述功率放大器模块；以及控制模块，所述控制模块用于设置所述至少ー个线轨电压设定点以及用于设置所述至少一个驱动器信号。在更多其它特征中，上面描述的系统是通过由ー个或多个处理器运行的计算机程序实现的。所述计算机程序能驻留在有形的计算机可读介质上，例如但不限于存储器、非易失性数据存储和/或其它适合的有形存储介质。本公开的适用性的其它方面将从下面提供的具体实施方式
中变得显而易见。应当理解，具体实施方式
和特定实施例g在仅用于说明而不g在限制本公开的范围。
本公开将从具体实施方式
和附图中更全面地得到理解，其中图I是根据本公开原理的示例性多通道射频(RF)等离子体室系统的功能框图；图2是根据本公开原理的示例性单驱动单线轨双通道RF发生器系统的功能框图；图3是根据本公开原理的示例性单驱动双线轨双通道RF发生器系统的功能框图；图4是根据本公开原理的示例性双驱动单线轨双通道RF发生器系统的功能框图；图5是根据本公开原理的示例性双驱动双线轨双通道RF发生器系统的功能框图；以及图6和图7是根据本公开原理的示例性控制模块的功能框图。
具体实施例方式下面的描述实际上仅是示例性的，其绝不g在限制本公开、本公开的应用或使用。为了清楚，在附图中将使用相同的附图标记来表示类似的要素。本发明中使用的短语“A、B和C中的至少ー个”应当解释为指使用非互斥的逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解，方法中的步骤可以以不同顺序执行，而不改变本公开的原理。本发明中使用的术语“模块”指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行ー个或多个软件程序或固件程序的处理器(共享的处理器、专用的处理器或其组合)和存储器、组合的逻辑电路和/或其它适合的提供所描述功能的组件。现參考图1，展示了示例性多通道射频(RF)等离子体室系统100的示例性实现的功能框图。尽管图I图示了双通道RF等离子体室系统，但是本公开的原理适用于包括两个或两个以上通道的RF发生器系统。多通道射频 (RF)发生器模块102接收交流(AC)输入功率并使用该AC输入功率产生RF输出。仅例如，AC输入功率可以是具有大约480伏特AC (VAC)或别的适合电压的三相AC功率。仅为了叙述，下面将多通道RF发生器模块102叙述为产生两个RF输出(即是双通道RF发生器模块)。然而，多通道RF发生器模块102可以产生更多的RF输出。仅例如，多通道RF发生器模块102可以对在一个或多个等离子体室(例如等离子体室106)中实现的每个等离子体电极产生ー个RF输出。使用一个多通道RF发生器模块(例如多通道RF发生器模块102)产生多个RF输出使得能够协调这些RF输出。更具体地说，使用一个多通道RF发生器模块产生多个RF输出可以保证这些RF输出在频率、相位和/或幅度方面近似相同。由于ー个RF发生器正常产生ー个RF输出，所以使用多通道RF发生器(例如多通道RF发生器模块102)可以减少使用多个RF输出的系统中使用的组件(即部件)数量。由于系统可靠性通常随组件数量增加而降低，所以使用多通道RF发生器可以提高可靠性。此夕卜，多通道RF发生器的成本可能低于产生相同数量的RF输出所需的多个单通道RF发生器的成本。匹配模块110接收RF输出并且在将RF输出提供给等离子体室106以前对每个RF输出进行阻抗匹配。多通道RF发生器模块102可以控制匹配模块110。更具体地说，多通道RF发生器模块102可以控制匹配模块110执行阻抗匹配的程度。匹配模块110将RF输出分别施加给在等离子体室106内实现的等离子体电极(例如见图2到图5)。可以在例如薄膜沉积系统、薄膜蚀刻系统和其它适合的系统中执行向等离子体电极施加RF输出。RF输出还可以在其它适合的系统中使用。多通道RF发生器模块102可以包括输出控制模块140、用户接ロ模块144、公共励磁(CEX)模块148和RF发生模块152。多通道RF发生器模块102还可以包括第一传感器模块156、第二传感器模块160和匹配控制模块164。输出控制模块140接收用于RF输出的输入功率设定点(P Set)，该RF输出由RF发生模块152产生并传递给等离子体电极。输入功率设定点可以由例如用户接ロ模块144或别的适合的源提供。输入功率设定点的别的适合的源可以包括例如通过通用标准(US)232连接、通过以太网连接、通过无线连接或通过前面板输入提供的诊断或用户输入。外部源(未不出)可以输入可以由输出控制模块140使用的RF信号(CEX输入)。RF信号还可以被CEX模块148输出或供输入或输出使用(CEX输出)。仅例如，RF信号可以输出给为ー个或多个其它等离子体室(未示出)产生RF输出的一个或多个其它多通道RF发生器模块。第一传感器模块156和第二传感器模块160分别可以测量由RF发生模块152产生的第一 RF输出和第二 RF输出的电压和电流。第一传感器模块156和第二传感器模块160分别可以向输出控制模块140提供表不该电压和该电流的信号。仅例如，第一传感器模块156和第二传感器模块160每个可以包括RF耦合器、探针或别的适合类型的传感器。在其它实现中，第一传感器模块156和第二传感器模块160分别可以输出代表与第一 RF输出和第二 RF输出关联的第一前向功率、第二前向功率、第一反向功率和第二反向功率的信号。前向功率可以指输送的功率量。反向功率可以指反射的功率量。第一传感器模块156的输出和第二传感器模块160的输出可以称为反馈信号。反馈信号可以是数字信号或模拟
信号。 根据来自第一传感器模块156的反馈信号中的一个或多个反馈信号，输出控制模块140可以确定第一 RF输出的第一前向功率。根据来自第二传感器模块160的反馈信号中的一个或多个反馈信号，输出控制模块140可以确定第二 RF输出的第二前向功率。根据由第一传感器模块156和第二传感器模块160输出的反馈信号中的一个或多个反馈信号，输出控制模块140还可以分别确定第一反射系数和第二反射系数。根据第一前向功率、第二前向功率、第一反射系数和第二反射系数，输出控制模块140使用反馈方法分别控制第一 RF输出和第二 RF输出的产生。更具体地说，输出控制模块140向RF发生模块152提供一个或多个线轨电压设定点和/或一个或多个驱动器控制信号。RF发生模块152根据线轨电压设定点控制ー个或多个线轨电压(即向功率放大器输入的电压)，并且根据驱动器控制信号控制功率放大器的驱动。现參考图2，展示了示例性单线轨单驱动双通道RF发生器系统200的功能框图。供电模块202接收AC输入功率。供电模块202根据线轨电压设定点(Rail Set)调节向第一功率放大器206和第二功率放大器208输入的线轨电压(Rail)。为了本公开目的，线轨电压可以指向给定功率放大器输入的电压。分离器模块214接收驱动器信号(Driver)并将该驱动器信号分离成第一驱动器信号(Driver I)和第二驱动器信号(Driver 2)。驱动器210向分离器模块214提供驱动器信号。驱动器210还可以包括前置放大器。分离器模块214向第一功率放大器206和第ニ功率放大器208分别提供第一驱动器信号和第二驱动器信号。根据第一驱动器信号和第二驱动器信号，第一驱动器信号和第二驱动器信号分别驱动第一功率放大器206和第二功率放大器208。第一功率放大器206和第二功率放大器208每个根据向其提供的驱动器信号和线轨电压产生RF输出。仅例如，在图2的示例实施例中，第一功率放大器206根据第一驱动信号和线轨电压产生第一 RF输出，并且第二功率放大器208根据第二驱动器信号和线轨电压产生第二 RF输出。第一传感器模块156可以测量第一 RF输出的电压和电流(VI和11)并向输出控制模块140提供測量結果。第二传感器模块160可以测量第二 RF输出的电压和电流(V2和12)井向输出控制模块140提供測量結果。第一 RF输出和第二 RF输出分别提供给等离子体室106的第一等离子体电极220和第二等离子体电极224。第一 RF输出和第二 RF输出在被提供给第一等离子体电极220和第二等离子体电极224以前可以提供给图I的匹配模块 110。输出控制模块140可以包括參数确定模块240、反馈模块244、最大选择器模块248和控制模块252。尽管图中未示出，但是參数确定模块240可以包括模数(A/D)转换器、复用器和确定模块。尽管图中未示出，但是A/D转换器和复用器可以可替代地在參数确定模块240外部实现。A/D转换器可以把由第一传感器模块156和第二传感器模块160提供的反馈信号分别转换成与所测量的參数对应的数字值。当反馈信号是数字信号时，可以在实现中省略A/D转换器。复用器可以选择与第一传感器模块156和第二传感器模块160中的一个传感器模块的测量结果关联的通道并且处理或存储这些数字值。复用器可以选择与第一传感器模块156和第二传感器模块160中的另ー个传感器模块关联的通道并且处理或存储这些数字值。复用器可以继续该过程直到所有通道的值都已处理或存储为止。仅例如，复用器可以包括时分复用器(TDM)、频分复用器(FDM)或别的适合的复用器。參数确定模块240确定第一 RF输出的第一反射系数(Γ I)。參数确定模块240确定第二 RF输出的第二反射系数(Γ2)。根据来自第一传感器模块156和第二传感器模块160的反馈信号中的一个或多个反馈信号，參数确定模块240可以分别确定第一反射系数和第二反射系数。參数确定模块240还确定第一 RF输出的第一前向功率(PFwdl)以及第ニ RF输出的第二前向功率(PFwd2)。第一前向功率和第二前向功率分别还可以称为第一输送功率和第二输送功率。在多个实现中，參数确定模块240还可以确定第一 RF输出和第二RF输出每个的反射功率或反向功率。根据第一前向功率和第二前向功率，反馈模块244确定总前向功率(PFwd)。仅作为示例，反馈模块244可以使用下面的关系确定总前向功率PFwd=f (PFwd1, Γ ” PFwd2, T2,..., PFwdN, Γ N)其中，PFwd是总前向功率，PFwdNi由RF输出中第N个RF输出输送的功率，し是针对RF输出中第N个RF输出确定的反射系数，以及N是大于I的整数。仅作为另ー示例，反馈模块244可以根据第一前向功率和第二前向功率的平均值确定总前向功率。仅例如，对于具有2个RF输出的系统来说，反馈模块244可以使用下面的公式确定总前向功率
权利要求
1.一种多通道射频(RF)发生器模块，包括 N个功率放大器，所述N个功率放大器分别产生N个RF输出； M个驱动器，所述M个驱动器分别根据M个驱动器控制信号驱动所述N个功率放大器；供电模块，所述供电模块接收交流(AC)输入功率，并且根据L个线轨电压设定点将L个线轨电压分别施加给所述N个功率放大器；以及 控制模块，所述控制模块设置所述L个线轨电压设定点以及所述M个驱动器控制信号， 其中N是大于I的整数，L和M是大于O的整数，并且M和L小于或等于N。
2.根据权利要求I所述的多通道RF发生器模块，其中L、M和N等于2。
3.根据权利要求I所述的多通道RF发生器模块，其中L和M中的一个等于2，L和M中的另一个等于I。
4.根据权利要求I所述的多通道RF发生器模块，还包括参数确定模块，所述参数确定模块分别确定所述N个RF输出的N个反射系数， 其中所述控制模块根据所述N个反射系数分别确定所述M个驱动器控制信号，并且 其中M等于N。
5.根据权利要求I所述的多通道RF发生器模块，还包括 参数确定模块，所述参数确定模块分别确定所述N个RF输出的N个反射系数；和 分离器模块； 其中所述控制模块根据所述N个反射系数中最大的一个确定一个驱动器控制信号，其中M等于1，这一个驱动器根据所述一个驱动器控制信号产生一个驱动器信号，并且其中所述分离器模块将所述一个驱动器信号分离成N个驱动器信号并且根据所述N个驱动器信号分别驱动所述N个功率放大器。
6.根据权利要求I所述的多通道RF发生器模块，还包括 参数确定模块，所述参数确定模块分别确定所述N个RF输出的N个实际前向功率和N个反射系数； 其中所述控制模块根据所述N个实际前向功率分别设置所述L个线轨电压设定点，并且 其中L等于N。
7.根据权利要求I所述的多通道RF发生器模块，还包括 参数确定模块，所述参数确定模块分别确定所述N个RF输出的N个实际前向功率；以及 反馈模块，所述反馈模块根据所述N个实际前向功率确定所述多通道RF发生器模块的总前向功率， 其中所述控制模块根据所述总前向功率设置所述L个线轨电压设定点。
8.根据权利要求7所述的多通道RF发生器模块，其中所述参数确定模块还分别确定所述N个RF输出的N个反射系数，并且 其中所述反馈模块根据所述N个实际前向功率和所述N个反射系数的函数关系，确定所述总前向功率。
9.根据权利要求7所述的多通道RF发生器模块，其中所述反馈模块设置等于所述N个实际前向功率的平均值的所述总前向功率。
10.根据权利要求7所述的多通道RF发生器模块，其中所述参数确定模块还分别确定所述N个RF输出的N个反射系数，并且 其中当所述N个RF输出中一个RF输出的反射系数的第一幅度大于所述N个RF输出中另一个RF输出的反射系数的第二幅度时，所述反馈模块设置等于所述N个实际前向功率中与所述N个RF输出中的所述一个RF输出关联的一个实际前向功率的所述总前向功率。
11.根据权利要求7所述的多通道RF发生器模块，其中所述参数确定模块还分别确定所述N个RF输出的N个反射系数，并且 其中当N等于2时，所述反馈模块设置等于 =Ι + ^Π| ΙΓ2Ι) * PFwd1+ 1 + ^ I") * PFwd2的所述总前向功率，ΓΝ是所述N个反射系数中的第N个反射系数，并且其中PFwcIn是所述N个实际前向功率中的第N个实际前向 功率。
12.根据权利要求7所述的多通道RF发生器模块，其中所述参数确定模块还分别确定所述N个RF输出的N个反射系数，并且 其中当N等于2时，所述反馈模块设置等于
13.一种多通道射频(RF)发生器模块，包括 N个功率放大器，所述N个功率放大器分别产生N个RF输出； M个驱动器，所述M个驱动器分别根据M个驱动器控制信号驱动所述N个功率放大器；供电模块，所述供电模块接收交流(AC)输入功率，并且根据L个线轨电压设定点将L个线轨电压分别施加给所述N个功率放大器； 参数确定模块，所述参数确定模块分别确定所述N个RF输出的N个实际前向功率，并且分别确定所述N个RF输出的N个反射系数； 反馈模块，所述反馈模块根据所述N个实际前向功率和所述N个反射系数确定所述多通道RF发生器模块的总前向功率；以及 控制模块，所述控制模块根据所述总前向功率控制所述L个线轨电压设定点， 其中N是大于I的整数，L和M是大于O的整数，并且M和L小于或等于N。
14.根据权利要求13所述的多通道RF发生器模块，其中所述反馈模块设置等于所述N个实际前向功率的平均值的所述总前向功率。
15.根据权利要求13所述的多通道RF发生器模块，其中当所述N个RF输出中一个RF输出的反射系数的第一幅度大于所述N个RF输出中另一个RF输出的反射系数的第二幅度时，所述反馈模块设置等于所述N个实际前向功率中与所述N个RF输出中的所述一个RF输出关联的一个实际前向功率的所述总前向功率。
16.根据权利要求13所述的多通道RF发生器模块，其中当N等于2时，所述反馈模块设置等于
17.根据权利要求13所述的多通道RF发生器模块，其中当N等于2时，所述反馈模块设置等于 (
18.根据权利要求13所述的多通道RF发生器模块，其中L和M等于2。
19.根据权利要求13所述的多通道RF发生器模块，其中L和M中的一个等于2，L和M中的另一个等于I。
20.根据权利要求13所述的多通道RF发生器模块，还包括分离器模块， 其中所述控制模块根据所述N个反射系数中最大的一个反射系数产生一个驱动器控制信号， 其中M等于1，这一个驱动器根据所述一个驱动器控制信号产生一个驱动器信号，并且其中所述分离器模块将所述一个驱动器信号分离成N个驱动器信号并且根据所述N个驱动器信号分别驱动所述N个功率放大器。
21.一种多通道射频(RF)发生器模块，包括 至少两个功率放大器，所述至少两个功率放大器每个产生RF输出； 至少一个驱动器，所述至少一个驱动器根据至少一个驱动器控制信号驱动所述功率放大器； 供电模块，所述供电模块接收交流(AC)输入功率，并且根据至少一个线轨电压设定点将至少一个线轨电压施加给所述功率放大器；以及 控制模块，所述控制模块设置所述至少一个线轨电压设定点并且设置所述至少一个驱动器控制信号。
22.根据权利要求21所述的多通道RF发生器模块，其中所述至少两个功率放大器包括两个功率放大器，所述至少一个驱动器包括两个驱动器，并且所述至少一个线轨电压包括两个线轨电压。
23.根据权利要求21所述的多通道RF发生器模块，还包括参数确定模块，所述参数确定模块分别确定所述至少两个功率放大器的RF输出的至少两个反射系数， 其中所述控制模块根据所述反射系数设置所述至少一个驱动器控制信号。
24.根据权利要求21所述的多通道RF发生器模块，还包括 参数确定模块，所述参数确定模块分别确定所述至少两个功率放大器的RF输出的至少两个反射系数；以及分离器模块， 其中所述控制模块根据所述反射系数中最大的一个反射系数确定仅一个驱动器控制信号， 其中所述至少一个驱动器仅包括一个驱动器，并且所述驱动器根据所述一个驱动器控制信号产生一个驱动器信号，并且 其中所述分离器模块将所述一个驱动器信号分离成至少两个驱动器信号，并且分别根据所述至少两个驱动器信号驱动所述至少两个功率放大器。
25.根据权利要求21所述的多通道RF发生器模块，还包括 参数确定模块，所述参数确定模块分别确定所述至少两个功率放大器的RF输出的至少两个实际前向功率和至少两个反射系数， 其中所述控制模块根据所述实际前向功率设置所述至少一个线轨电压设定点。
26.根据权利要求21所述的多通道RF发生器模块，还包括 参数确定模块，所述参数确定模块分别确定所述至少两个功率放大器的RF输出的至少两个实际前向功率，以及 反馈模块，所述反馈模块根据所述至少两个实际前向功率确定所述多通道RF发生器模块的总前向功率， 其中所述控制模块根据所述总前向功率设置所述至少一个线轨电压设定点。
27.一种多通道射频(RF)发生器，包括 至少两个功率放大器模块，所述至少两个功率放大器模块每个用于产生RF输出；至少一个驱动器模块，所述至少一个驱动器模块用于根据至少一个驱动器信号驱动所述功率放大器模块； 供电模块，所述供电模块用于接收交流(AC)输入功率并且用于根据至少一个线轨电压设定点将至少一个线轨电压施加给所述功率放大器模块；以及 控制模块，所述控制模块用于设置所述至少一个线轨电压设定点并且用于设置所述至少一个驱动器信号。
28.根据权利要求27所述的多通道RF发生器，其中所述至少两个功率放大器模块包括两个功率放大器模块，所述至少一个驱动器模块包括两个驱动器模块，所述至少一个线轨电压包括两个线轨电压。
29.根据权利要求27所述的多通道RF发生器，还包括确定模块，所述确定模块用于分别确定所述至少两个功率放大器的RF输出的至少两个反射系数， 其中所述控制模块用于根据所述反射系数分别设置所述至少一个驱动器控制信号。
30.根据权利要求27所述的多通道RF发生器，还包括 确定模块，所述确定模块用于分别确定所述至少两个功率放大器的RF输出的至少两个反射系数；以及分离器模块， 其中所述控制模块用于根据所述反射系数中最大的一个反射系数确定仅一个驱动器控制信号， 其中所述至少一个驱动器模块仅包括一个驱动器模块，所述一个驱动器模块用于根据所述一个驱动器控制信号产生仅一个驱动器信号，以及 其中所述分离器模块用于将所述一个驱动器信号分离成至少两个驱动器模块并且用于根据所述至少两个驱动器信号分别驱动所述至少两个功率放大器。
31.根据权利要求27所述的多通道RF发生器，还包括 确定模块，所述确定模块用于分别确定所述至少两个功率放大器的RF输出的至少两个实际前向功率和至少两个反射系数， 其中所述控制模块用于根据所述实际前向功率设置所述至少一个线轨电压设定点。
32.根据权利要求27所述的多通道RF发生器，还包括 确定模块，所述确定模块用于分别确定所述至少两个功率放大器的RF输出的至少两个实际前向功率；以及 反馈模块，所述反馈模块用于根据所述至少两个实际前向功率确定所述多通道RF发生器的总前向功率， 其中所述控制模块用于根据所述总前向功率设置所述至少一个线轨电压设定点。
全文摘要
一种多通道射频(RF)发生器模块包括N个功率放大器、M个驱动器、供电模块和控制模块。N个功率放大器分别产生N个RF输出。M个驱动器根据M个驱动器控制信号分别驱动N个功率放大器。供电模块接收交流(AC)输入功率并且根据L个线轨电压设定点将L个线轨电压分别施加给N个功率放大器。控制模块设置L个线轨电压设定点和M个驱动器控制信号。N是大于1的整数，L和M是大于0的整数，并且M和L小于或等于N。
文档编号H01J37/32GK102725817SQ201180005888
公开日2012年10月10日 申请日期2011年1月17日 优先权日2010年4月2日
发明者拉里·J·菲斯克, 阿德里安·萨皮奥 申请人:Mks仪器有限公司