TW202304259A - 用於多電極感應電漿源的被動功率分配之週期間控制 - Google Patents

Abstract

一產生器產生遵循輸出相對於時間之一規定型樣的諸如遞送功率、電壓、電流、前向功率等之輸出，其中該型樣藉由基於在過去一或多個重複週期所進行之量測而控制該型樣之區段來以一重複週期重複。一可變阻抗匹配網路可控制呈現給一射頻產生器之阻抗，同時該產生器產生遵循輸出相對於時間之該規定型樣的該輸出，其中該型樣藉由基於在過去一或多個重複週期所進行之量測而控制在該型樣之區段期間處於匹配中之可變阻抗元件來以一重複週期重複。

Description

用於多電極感應電漿源的被動功率分配之週期間控制

本揭示內容之態樣係關於用於控制功率遞送系統，且特定言之用於控制電漿功率遞送系統的改良方法及系統。

本專利申請案係處於申請中的於2020年12月6日申請之題為「INTER-PERIOD CONTROL SYSTEM FOR PLASMA POWER DELIVERY SYSTEM AND METHOD OF OPERATING THE SAME」的第17/113,088號專利申請案之部分接續申請案，該處於申請中的專利申請案係於2018年7月5日申請且於2020年12月8日經頒予為第10,861,677號美國專利之題為「INTER-PERIOD CONTROL SYSTEM FOR PLASMA POWER DELIVERY SYSTEM AND METHOD OF OPERATING THE SAME」的第16/028,131號專利申請案之接續案，其依據35 U.S.C. § 119(e)主張於2017年7月7日申請之題為「INTER-PERIOD CONTROL SYSTEM FOR PLASMA POWER DELIVERY SYSTEM AND METHOD OF OPERATING THE SAME」的第62/529,963號美國專利申請案之優先權。這些申請案及專利經讓渡給受讓人且特此以引用方式明確地併入本文中。

電漿處理系統用於使用諸如化學氣相沈積（CVD）及物理氣相沈積（PVD）之製程將薄膜沈積在基板上，亦使用蝕刻製程自基板移除膜。電漿通常藉由將射頻（RF）或直流（DC）產生器耦接至電漿腔室而產生，該電漿腔室填充有在低壓下注射至電漿腔室中之氣體。在一些情況下，RF產生器耦接至在產生器輸出處可將電漿阻抗與典型地為50 Ω之所要阻抗進行匹配之可變阻抗匹配網路。典型地，產生器將RF功率遞送至電漿腔室中之天線或電極，且在天線處遞送之功率點火且維持電漿。在一些實施方案中，感應線圈天線纏繞於反應性腔室周圍且由RF功率主動地驅動，以便促使腔室中之電漿的點火（及維持）。已開發出利用單個產生器來驅動兩個線圈天線之系統。在這些系統中，產生器典型地耦接（例如，經由RF匹配）至第一線圈且串聯電容器將第一線圈耦接至第二線圈，使得兩個線圈均由產生器主動地驅動（例如，經由RF阻抗匹配主動地驅動）。產生器單獨或產生器結合諸如阻抗匹配網路、耦接至相同電漿之其他產生器、電纜等之其他件裝備構成電漿功率遞送系統。

通常需要調變遞送至電漿系統之功率。重複大多數調變方案，亦即，以波形重複率重複相同調變波形。相關聯之波形重複週期等於一除以波形重複率。使用傳統控制方案遵循規定調變波形之能力需要來自控制器且最終來自量測系統之高頻寬。許多電漿系統具有以不同頻率施加至電漿之功率。電漿負載之非線性性質產生可干擾產生器之量測系統的互調產物。因此，有時有利的係使用窄頻帶量測系統來限制此類干擾。在許多應用中，遞送至電漿負載之功率並非受控制之唯一參數。舉例而言，在RF功率遞送系統中，可經由控制產生器輸出之頻率或經由控制產生器與電漿負載之間的可變阻抗匹配網路來控制由電漿負載呈現至產生器之阻抗。在一些情況下，亦可控制產生器源極阻抗。基於上述各種問題，追蹤及控制功率呈現出更大控制挑戰。

思及上述觀察結果，構想出本揭示內容之態樣。

在下文中概括圖式中所展示之本發明之例示性實施例。這些及其他實施例更充分地描述於實施方式章節中。然而，應瞭解，並不意欲將本發明限制於此發明內容或實施方式中所描述之形式。所屬技術領域中具有通常知識者可認識到存在落入如申請專利範圍中所表述之本發明精神及範圍內的許多修改、等效物及替代構造。

根據一個實施例，一產生器產生遵循輸出相對於時間之一規定型樣的諸如遞送功率、電壓、電流、前向功率等之輸出，其中該型樣藉由基於在過去一或多個重複週期所進行之量測而控制該型樣之區段來以一重複週期重複。在一個實例中，一功率遞送系統涉及產生一重複輸出型樣之一產生器，且一控制元件基於在一當前週期之前的一週期進行之該重複型樣之一值的一量測而控制該重複型樣。該控制元件可進一步基於在該當前週期之前的一週期所進行之該重複型樣之該量測結合在一當前週期期間的該重複型樣之一值的一量測來控制該重複輸出型樣。該重複輸出型樣可遵循輸出相對於時間之一規定型樣，其中該規定型樣以一重複週期重複，且其中在該當前週期之前的一週期所進行之該重複型樣之該值的該量測發生在過去一或多個重複週期。

根據又一實施例，一可變阻抗匹配網路控制呈現給一RF產生器之阻抗，同時該產生器產生遵循輸出相對於時間之一規定型樣的諸如遞送功率、電壓、電流、前向功率等之輸出，其中該型樣藉由基於在過去一或多個重複週期所進行之量測而控制在該型樣之區段期間處於匹配中的可變阻抗元件來以一重複週期重複。在各種可能實施例中，該產生器可將該遞送功率、電壓、電流、前向功率等提供至一電漿系統，以便點火且維持一電漿。

根據又一實施例，一產生器產生遵循輸出相對於時間之一規定型樣的輸出，其中該型樣藉由基於在過去一或多個重複週期所進行之量測而控制該型樣之區段且將此控制器與一週期內控制器組合來以一重複週期重複，該週期內控制器基於在過去小於一重複週期所進行之量測而計算該控制輸出。

根據又一實施例，一可變阻抗匹配網路控制呈現給一RF產生器之阻抗，同時該產生器產生遵循輸出相對於時間之一規定型樣的諸如遞送功率、電壓、電流、前向功率等之輸出，其中該型樣藉由基於在過去一或多個重複週期所進行之量測而控制在該型樣之區段期間處於匹配中的可變阻抗元件且將此控制器與一週期內控制器組合來以一重複週期重複，該週期內控制器基於在過去小於一重複週期所進行之量測而計算處於該匹配中之該些可變阻抗元件的控制。

根據另一實施例，一產生器產生遵循輸出相對於時間之一規定型樣的輸出，其中該型樣藉由以下來以一重複週期重複：基於在過去一或多個重複週期所進行之量測而控制該型樣之區段，同時調整另一參數，諸如產生器輸出頻率或基於在過去一或多個重複週期所進行之量測而控制在該產生器中或耦接於該產生器與該電漿之間的一可變阻抗匹配網路中所含有之可變阻抗元件，其中呈現給該產生器的諸如功率控制及產生器頻率等控制輸入與諸如遞送功率及阻抗等控制輸出之間的相關性經判定且供控制系統使用。

根據又一實施例，一產生器產生遵循輸出相對於時間之一規定型樣的輸出，其中該型樣藉由以下來以一重複週期重複：基於在過去一或多個重複週期對該型樣之一區段進行之量測而控制該相同區段；以及藉由擾動該控制輸入、判定對該擾動的響應及使用對該擾動之響應來補償波形中相鄰或緊密定位時段之間的耦接來控制對該型樣中之其他區段的此類量測。

本揭示內容的一個實施例可表徵為一種用於控制一處理腔室中之電漿之空間分配的系統。在此實施例中，該系統包括：一初級電感器，其安置為在功率主動地施加至該初級電感器時激發該電漿；至少一個次級電感器，其接近該初級電感器而定位以使得穿過該次級電感器之實質上所有電流由經由該電漿與該初級電感器的互感產生；以及至少一個端接元件，其耦接至該至少一個次級電感器，該至少一個端接元件影響穿過該至少一個次級電感器之該電流以便影響該電漿之該空間分配。

另一實施例可表徵為一種用於控制包括一初級電感器及N個次級電感器之一處理腔室中的電漿之一空間分配的方法。該方法包括：藉由該初級電感器在該處理腔室中激發該電漿；經由該電漿將該初級電感器以感應方式耦接至N個次級電感器中之每一者，其中N等於或大於一；以及端接該N個次級電感器中之每一者，使得穿過該N個次級電感器中之每一者的實質上所有電流由經由該電漿與該初級電感器之互感產生，穿過該N個次級電感器中之每一者的該電流影響該電漿之該空間分配。

本揭示內容的又一實施例可表徵為一種用於控制一處理腔室中之電漿之空間分配的設備。該設備包括：一初級端子，其經組態以耦接至該電漿處理腔室之一初級電感器且主動地將功率施加至該初級電感器；一次級端子，其經組態以耦接至該電漿處理腔室之一對應次級電感器；以及一端接元件，其耦接至該次級端子，該端接元件安置為提供路徑以供電流流過該次級感應組件，其中穿過該次級電感器及該端接元件之實質上所有電流由經由該電漿與該初級電感器的互感產生。

分佈式感應電極之週期間控制

本揭示內容之實施例提供一種電漿功率遞送系統，其產生遵循輸出相對於時間之規定型樣的諸如遞送功率、電壓、電流以及前向功率之輸出，其中該型樣藉由基於在過去一或多個重複週期而非當前週期內所進行之量測而控制該型樣之區段來以重複週期重複。相比於習知控制器，此類週期間控制器可利用較低頻寬量測及控制系統更準確地再產生輸出。在各種情況下，包括在存在電漿產生之混合及互調產物的情況下，由週期間控制器提供之益處可為有利的。在額外實施例中，週期間控制器可與習知週期內控制器組合。在額外實施例中，可基於在過去一或多個重複週期所進行之量測而將諸如產生器輸出頻率之參數與主輸出一起調整，其中諸如功率控制及產生器頻率等控制輸入與諸如呈現給產生器之遞送功率及阻抗等控制輸出之間的相關性經判定且供控制系統使用。在額外實施例中，產生器產生遵循輸出相對於時間之規定型樣的輸出，其中該型樣藉由以下來以重複週期重複：基於在過去一或多個重複週期對該型樣之區段進行之量測而控制該相同區段；以及藉由擾動該控制輸入、判定對該擾動的響應及使用對該擾動之響應來補償波形中相鄰或緊密定位時段之間的耦接來控制對該型樣中之其他區段的此類量測。

雖然主要參考用於產生器之控制器進行描述，但本揭示內容之態樣適用於切換模式電源供應器及其控制器，其可用於eV源應用中，以便將偏壓提供至基板作為整個功率遞送系統的部分以及其他基板偏壓方案。本文中所論述之控制器及控制方案亦可用以控制阻抗匹配網路之可變阻抗元件（諸如真空可變電容器或切換式可變電抗元件）。在此類情況下，本揭示內容之態樣亦可或可不用於RF供應器對阻抗匹配網路之控制中作為整個功率遞送系統之部分。控制器可駐存於功率遞送系統（例如，產生器或匹配網路中）之任何部分中，且可以或不需要從功率遞送系統之其他部分接收資訊且控制該些其他部分。舉例而言，駐存於產生器中之控制器可控制作為功率遞送系統之部分的產生器及匹配兩者，該功率遞送系統具有僅自產生器、僅自匹配或自產生器及匹配兩者獲得之資訊。本文中所論述之控制器及控制方案亦可用於在電漿功率遞送環境中具有或不具有遞送功率之其他系統中。

圖1A（先前技術）繪示可用於控制電漿功率遞送系統之簡單類比週期內控制系統，且圖1B（先前技術）繪示可用於控制電漿功率遞送系統之簡單數位週期內控制系統。在圖1A中，輸入101與輸出106之間的差產生控制器103用以向器件105產生控制輸入104之誤差信號102。在此圖式中，控制器係具有k增益之簡單積分器。在實際實施方案中，控制輸入104 c可為功率放大器之驅動電平，且器件105 P係功率放大器。為了繪示此控制器與所揭示之週期間控制器之間的效能差異，器件105 P係單位增益塊，亦即 y= c。根據這些假設，迴路增益在k rad/s或k/（2π）Hz下具有單位增益，系統步驟響應之時間常數係1/k s且系統之脈衝響應的積分在1/k s中達至63.2%（1-1/e）。在圖1B中，以1/T _s之取樣速率對輸入151進行取樣且由取樣器157數位化。（在一些應用中，輸入已為數位資料串流，且取樣器157不存在於系統中。）藉由取樣器159對輸出156進行取樣且數位化，且輸入與輸出之間的差產生控制器153用以產生控制輸入154之誤差信號152，該誤差信號藉由數位至類比轉換器158轉換成饋送至器件155的類比控制信號。對於圖1A，為了繪示此控制器與所揭示之週期間控制器之間的效能差異，器件105 P係單位增益塊。關於k與單位增益頻率與響應時間之間的關係之相同陳述針對如圖1A之類比控制器保持，其限制條件為k遠小於2 π/T _s。

圖2A（先前技術）展示諸如圖1A或圖1B中所展示之簡單週期內控制器對具有週期T _p205，之週期性輸入的響應200。在此實例中，大量不同設定點（例如，設定點功率為1、隨後2、隨後5，其中斜坡為3）界定輸入之一個週期。輸出202跟隨輸入201，具有可見之不準確性（其中輸出與輸入設定點不匹配）。對於此圖式之封閉迴路響應之時間常數係10 µs。可藉由將系統之時間移位時間反轉脈衝響應與輸入相乘且進行積分來獲得給定點A 203處之輸出。單元204之正規化時間移位時間反轉脈衝響應展示在點A，203處之輸出很大程度上受最近的過去（在一個時間常數或點A之前的10 µs內）影響，且幾乎完全不受比點A之前的10個時間常數較早產生之事件影響。為了適應脈衝內之變化的設定點，習知控制器必須非常快。如圖2B中所展示（先前技術），使控制器加速會改良輸出準確跟隨輸入之能力。對於此圖式之封閉迴路響應之時間常數係5 µs。響應250展示輸出252更緊密地跟隨輸入251。正規化時間移位時間反轉脈衝響應254展示點A 253現在受最近過去中之輸入影響甚至更大。

在這些習知週期內控制器中，誤差控制係基於電流輸出（在週期內）相對於設定點之量測值。因此，參考圖2A，舉例而言，將在時間1.5 ms之輸出的量測值與在同一時間之設定點值進行比較，以產生誤差信號。換言之，將設定點值與當前週期期間之量測值進行比較，以產生用於習知週期內控制器之誤差信號。相比而言，週期間控制器針對給定設定點比較在過去一或多個循環之輸出的量測值，且使用在設定點處之過去量測值以產生當前誤差信號及控制器輸出。舉例而言，再次參考圖2A，控制器將使用在時間1.5 ms時為3之設定點、在時間0.94 ms（其係先前0.56 ms之一個波形重複週期或與時間1.5 ms相關的前述脈衝之部分）時為3之同一設定點的量測值以產生誤差及輸出，而非在時間1.5 ms之脈衝內的量測值。值得注意的係，週期間控制器不必幾乎一樣快，此係因為其依賴於過去一個循環之量測值而非脈衝內之緊鄰值。

在一些實例中，將脈衝（例如，在週期T _p內之脈衝）劃分成多個時段，且先前脈衝之相同時段中的對應（相同）輸出值用於誤差信號。緊接著再次參考上述實例，參考在第一脈衝之時間0.94 ms時使用量測值用於在後續第二脈衝之時間1.5 ms時的誤差校正，時段將涵蓋一些範圍內之0.56 ms之特定值。在一個實例中，除傾斜設定點轉換之外，劃分脈衝之時段為使得任何給定時段不涵蓋不同設定點。

在各種實施方案中，週期間脈衝資訊儲存於某種形式之記憶體中，使得控制器可存取且使用該週期間脈衝資訊以用於後續脈衝之誤差反饋。諸如具有傾斜設定點轉換之複雜脈衝及其他不同設定點可受益於脈衝之相對較小時段分部，且因此可能需要相對較大及較快記憶體。在特定實例中，具有介於100 ms與10 µs週期T _p之間的脈衝可細分為1024個時間片，且儲存每片之輸出值以用於與後續脈衝之相同時間片中的量測值進行比較。

在一些應用中，未產生誤差信號。在使用週期間控制方案之阻抗匹配應用中，在過去一或多個週期T _p205，關於呈現給產生器之阻抗的資訊可用於調整目前匹配網路內之可變阻抗元件。資訊可用於計算對可變阻抗匹配元件之調整而不首先產生誤差信號。在阻抗匹配應用中，設定點（例如101、151、303、351、501）通常係常數，但存在必須與所要輸入阻抗匹配之負載阻抗之週期性干擾。舉例而言，此類週期性干擾可起因於向電漿負載遞送遵循輸出相對於時間之規定型樣的功率，其中該型樣以重複週期重複。在此情況下，來自例如提供功率之規定型樣之電源的同步信號可經提供至匹配網路，以輔助匹配網路與干擾之重複波形同步。

圖3A繪示根據本揭示內容之一個實施例的可實施於電漿功率遞送系統中之週期間控制器300之一個實例的方塊圖。圖3B繪示根據本揭示內容之另一實施例的可實施於電漿功率遞送系統中之週期間控制器350之替代實例實施方案的方塊圖。本文中所描述之週期間控制器之一些實施方案可視為多輸入多輸出（MIMO）控制器。控制器或更一般而言控制元件可以硬體及軟體實施，具有其各種可能組合。控制元件可與產生器或其他裝置整合，或可為單獨組件。在一些應用中，週期間控制器可駐存於與受控裝備不同之裝備零件中。作為一實例，連接至阻抗匹配網路之控制器可駐存於產生器中，但控制阻抗匹配網路中之可變阻抗元件。在此應用中，來自耦接器之前向及反射信號可自駐存於產生器中之耦接器獲得、在類比中過濾、在類比至數位轉換器中數位化，且經處理以藉由運作軟體程式之微處理器或藉由實施於例如FPGA中的數位邏輯電路進行之匹配來提取呈現給產生器之阻抗。量測可由駐存於FPGA中之微處理器或可重新組態之數位電路儲存於記憶體中。可使用在微處理器中運行之軟體或藉由FPGA來處理含有在不同時間的阻抗量測之樣本的記憶體。軟體或FPGA可在過去一或多個波形重複週期使用樣本以實施週期間控制方案。為了實施此方案，亦可使用關於匹配中之可變阻抗元件之過去值的資訊。控制器接著可將控制信號發送至匹配以改變匹配中之可變阻抗元件。圖3A實施週期間控制器（提供交錯方案）作為數目N個控制器，每一控制器以輸入之重複週期T _p運行。區塊301展示第一此類控制器且區塊302展示第N此類控制器。輸入303由類比至數位轉換器304以1/T _s之取樣速率取樣且數位化。（輸入可能已作為資料串流存在，在此情況下不使用轉換器304。）經取樣輸入依次由開關305切換或路由至控制器，使得每一控制器以1/T _p之速率接收經更新輸入。控制器之輸出由開關306路由至公共控制輸入c。控制輸入由數位至類比轉換器307轉換成類比且施加至器件P 308之控制輸入。輸出y 309係藉由取樣器（控制器301之313）由每一控制器以1/T _p之速率取樣。

每一控制器藉由自經取樣輸出中減去輸入來產生誤差函數（控制器301之310）。（由於經取樣輸出受波形週期T _p延遲，因此此實施週期間控制器。）整合誤差函數（藉由控制器301之311），從而產生輸出（控制器301之312）。調整控制器之數目N及取樣週期T _s以使得NT _s=T _p。為了滿足其中輸入之重複週期T _p可改變一些取樣週期之情況，可利用額外控制器。舉例而言，可存在N+3個控制器以處理可改變三個取樣週期之T _p。當由於短於最大T _p而未更新額外控制區段時，可將最後更新的控制器之狀態拷貝至額外控制區段。

圖3B展示根據本揭示內容之實施例的週期間控制器350之替代實施方案。輸入351由類比至數位轉換器352以1/T _s之取樣速率取樣且數位化。（輸入可能已作為資料串流存在，在此情況下不使用轉換器352。）輸出358由類比至數位轉換器359取樣且數位化。（輸出可為衍生自輸出之量測的數位資料串流，在此情況下類比至數位轉換器可能未如所展示實施。）誤差函數353係藉由自輸出減去輸入而獲得。控制器354根據至器件 c355之控制輸入的值及誤差函數 e353而在輸入之一個週期T _p之前產生至器件 c355之控制輸入。此與如將在下文展示之習知週期內控制器顯著不同。至器件之控制輸入由數位至類比轉換器356轉換成類比信號且施加至器件357。對於控制器300，可規定對其中輸入之重複週期T _p可改變一些取樣週期之情況進行處理。在此情況下，允許N基於擬合輸入之先前週期T _p中之取樣週期T _s的數目而變化。

圖4A至圖4D展示根據本揭示內容之一個實施例的可實施於電漿功率遞送系統中之週期間控制器對週期性控制輸入之響應。在圖4A及圖4B中，展示輸出402對週期性輸入401之響應400。如響應400中所展示，輸出緩慢收斂至輸入（圖4A），但在輸入之約30個循環之後（圖4B），輸出404跟隨輸入403，幾乎無不可感知之誤差。圖4C展示響應450上之點A 451及影響點A之點。應注意，對於週期間控制器，點A 451在過去5 ms仍受輸入顯著影響。因此，即使輸出之每一區段接近輸入約5 ms之時間常數，但在輸入之一些週期之後，輸出可以幾乎不可感知的誤差跟隨輸入。對於習知週期內控制器，即使具有5 µs時間常數，輸出亦不以此精度跟隨輸入。

圖5繪示根據本揭示內容之一個實施例的可實施於電漿功率遞送系統中之實例組合週期間及週期內控制器500的方塊圖。輸入501由類比至數位轉換器502以1/T _s之取樣速率取樣且數位化。（輸入可能已作為資料串流存在，在此情況下不使用轉換器502。）輸出509由類比至數位轉換器510取樣且數位化。（輸出可為衍生自輸出之量測的數位資料串流，在此情況下類比至數位轉換器可能未如所展示實施。）誤差函數503係藉由自輸出減去輸入而獲得。控制器504根據至器件 c506之控制輸入的值及誤差函數 e503而在輸入之一個週期T _p之前且在一個取樣週期T _s之前產生至器件 c506之控制輸入。選擇N及T _s以滿足T _p=NT _s。控制輸入 c506係基於一個取樣週期T _s之前及輸入之一個週期T _p之前的值之加權平均值。在等式505中所展示之序列（經取樣時間）域中可更清楚地說明此加權。在504及505中，W _e係介於0與1之間的實數且W _a=1-W _e。若W _e=1，則控制器係純週期間控制器，且若W _e=0，則控制器係習知週期內控制器。至器件 c506之控制輸入由數位至類比轉換器507轉換成類比信號且施加至器件508。可規定對其中輸入之重複週期T _p可改變一些取樣週期之情況進行處理。在此情況下，允許N基於擬合輸入之先前週期T _p中之取樣週期T _s的數目而變化。在此情況下，若最近未更新趨於重複結束之區段，而非自先前樣本中拷貝狀態，則可改變加權以運行純週期內控制器（W _e=0），直至輸入之下一週期開始為止。此實例組合週期間及週期內控制器500具有其他優點，亦即其可容易地自具有週期性輸入之操作轉換至具有非重複輸入501的操作。

圖6A、圖6B、圖6C及圖6D繪示根據本揭示內容之一個實施例的可實施於電漿功率遞送系統中之諸如300、350或500（其中W _e=1）等實例週期間控制器之屬性。為了易於說明，在圖6中，器件P 308、357或506係簡單之單位增益區塊，樣本週期T _s=1 µs，重複週期T _p=1 ms，且因此N=Tp/Ts=1000，且k（在500中為k _e）=62.83。週期間控制器之迴路增益之波德曲線展示於圖6A中。迴路增益與傳統週期內控制器極為不同。正如增益可預期，在10 Hz處存在第一增益交越頻率，k（在500中為k _e）=62.83=2π10，但增益之幅值在輸入之諧波處返回至無窮大（1/T _p之倍數）；週期間控制器的獨特屬性，其允許其以前所未有之精度跟隨週期性輸入。圖6B展示迴路增益之奈奎斯曲線。為了便於解釋奈奎斯曲線，迴路增益之幅值以log ₂(1+log ₂(1+●))按比例調整。此映射將0映射至0、1映射至1且單調遞增，因此吾等仍可驗證複雜平面中之點-1+j0是否未經環繞。儘管波德曲線中存在多個增益交叉點，但奈奎斯曲線展示系統為穩定的。圖6C展示系統之封閉迴路響應之幅值及相位。圖6D展示系統之封閉迴路響應在僅輸入之諧波及來自輸入之諧波的+/-1 Hz處之幅值及相位。圖6D展示諧波處之增益係單位增益，從而確證具有週期T _p之週期性輸入將被精確跟隨。在圖6D中，具有恰好0 dB增益及0相位（單位增益）之點恰好在輸入之諧波處，具有-0.04 dB的增益及+/-5度之相位的點在輸入之諧波之上及之下1 Hz。

圖7A、圖7B、圖7C及圖7D繪示根據本揭示內容之一個實施例的可實施於電漿功率遞送系統中之實例組合週期間控制器及週期內控制器500的屬性，其中W _e=0.1。為了易於說明，在圖7中，器件P 506係簡單之單位增益區塊，樣本週期T _s=1 µs，重複週期T _p=1 ms，且因此N=Tp/Ts=1000，k _e=62.83且k _a=62830。在圖7A中展示組合週期間及週期內控制器之迴路增益之波德曲線。迴路增益與傳統週期內控制器極為不同。在100 Hz處存在第一增益交越頻率，其介於10 Hz之W _e=1的交越頻率與10 kHz之W _e=0的交越之間。增益之幅值在輸入的諧波（1/T _p之倍數）處返回至高但有限值；組合週期間及週期內控制器之獨特屬性。圖7B展示迴路增益之奈奎斯曲線。為了便於解釋奈奎斯曲線，迴路增益之幅值以log ₂(1+log ₂(1+●))按比例調整。此映射將0映射至0、1映射至1且單調遞增，因此吾等仍可驗證複雜平面中之點-1+j0是否未經環繞。儘管波德曲線中存在多個增益交叉點，但奈奎斯曲線展示系統為穩定的。圖7C展示系統之封閉迴路響應之幅值及相位。圖7D展示系統之封閉迴路響應在僅輸入之諧波及來自輸入之諧波的+/-1 Hz處之幅值及相位。圖7D展示輸入之前幾個諧波處之增益接近於單位增益，從而展示輸入的前幾個諧波分量將以良好精度被跟隨。

圖8A、圖8B、圖8C及圖8D繪示根據本揭示內容之一個實施例的可實施於電漿功率遞送系統中之實例組合週期間控制器及週期內控制器500的屬性，其中W _e=0.01。在圖8中，器件P 506係簡單之單位增益區塊，樣本週期T _s=1 µs，重複週期T _p=1 ms，且因此N=Tp/Ts=1000，k _e=62.83且k _a=62830。在圖8A中展示組合週期間及週期內控制器之迴路增益之波德曲線。該迴路增益接近傳統週期內控制器之迴路增益。在9.1 kHz處存在第一增益交越頻率，其介於10 Hz之W _e=1的交越頻率與10 kHz之W _e=0的交越之間。隨著頻率增加，增益之幅值返回至高於單位兩倍多之值。圖8B展示迴路增益之奈奎斯曲線。為了便於解釋奈奎斯曲線，迴路增益之幅值以log ₂(1+log ₂(1+●))按比例調整。此映射將0映射至0、1映射至1且單調遞增，因此吾等仍可驗證複雜平面中之點-1+j0是否未經環繞。儘管波德曲線中存在多個增益交叉點，但奈奎斯曲線展示系統為穩定的。圖8C展示系統之封閉迴路響應之幅值及相位。圖7D展示系統之封閉迴路響應在僅輸入之諧波及來自輸入之諧波的+/-1 Hz處之幅值及相位。圖7D展示輸入之前幾個諧波處之增益接近於單位增益，從而展示輸入的前幾個諧波分量將以良好精度被跟隨。此控制器接近具有10 kHz增益交越頻率之週期內控制器之效能。

圖9繪示根據本揭示內容之一個實施例的可實施於電漿功率遞送系統中之實例組合週期間及週期內控制器900的多輸入多輸出版本之方塊圖。輸入901由類比至數位轉換器902以1/T _s之取樣速率取樣且數位化。（輸入可能已作為資料串流存在，在此情況下不使用轉換器902。）輸入係多維的且可例如含有用於輸出功率及產生器源極阻抗之輸入。輸出907由類比至數位轉換器909取樣且數位化。（輸出可為衍生自輸出之量測的數位資料串流，在此情況下類比至數位轉換器可能未如所展示實施）。輸出係多維的且例如可包括呈現給產生器之輸出功率及阻抗之量測。輸入901及輸出907之維度不必一致。此係因為輸出之元素可含有經最小化或最大化之某物的量測，且因此不需要輸入（例如，呈現給產生器之負載阻抗與所要負載阻抗之不匹配）。此外，若可僅設定值且不需要對應量測（例如，設定產生器源極阻抗），則輸入之元素可不需要對應量測。輸入901、控制輸入904、擾動908及輸出907之量測儲存於記憶體910中。控制器903根據儲存於記憶體中的值在輸入之一個週期T _p之前且在一個取樣週期T _s之前產生至器件 c904之控制輸入。選擇N及T _s以滿足T _p=NT _s。

除了計算至器件904之控制輸入的值之外，控制器亦可產生添加至所計算控制中之擾動908。添加至擾動908中之器件的控制輸入904由數位至類比轉換器905轉換成類比信號且施加至器件906。擾動908可用於提取控制輸入904與輸出907之間的相關性。舉例而言，擾動904中之控制元件主要控制輸出功率（例如，功率放大器之驅動電平）且觀測由電漿負載呈現給產生器之輸出功率及阻抗兩者的變化，且接著擾動控制元件主要控制呈現給產生器之阻抗（例如，產生器頻率）且觀測由電漿負載呈現給產生器之輸出功率及阻抗兩者，允許控制器提取控制輸入904與輸出907之間的相關性。若週期性地調變輸入，則亦調變控制輸入904與輸出907之間的相關性（假定負載係非線性的，如大多數電漿負載之情況）。週期間控制器可在重複輸入循環內關聯每一特定時段之控制輸入904及輸出907。舉例而言，對於T _p=1 ms及T _s=1 µs，控制器可針對輸入中之1000個時段中之每一者而保持使904與907相關的1000個矩陣。除了針對每一特定時段提取控制輸入904之元素與輸出907之元素之間的相關性之外，亦可在不同時段之間提取相關性。舉例而言，控制器可判定一個時段中之控制輸入之元素的變化如何影響連續時段中之輸出。

簡單實例繪示瞭解這些相關性之優點。考慮關於如何在週期性輸入中更新第7時段之二維控制向量（例如，驅動及頻率）及二維輸出（例如，輸出功率及負載電阻）的決定。使第7時段之輸出中之所要變化為：

假設經由擾動評估第7時段中之輸出與第6及第7時段中之控制輸入之間的相關性：

由此得出（大致）：

當需要調整第7時段之輸入時，已對第6時段之輸入做出更改，因此：

係已知的且由此得出：

簡單實例使用至器件之兩個輸入（驅動及頻率）及兩個輸出（輸出功率及負載電阻）。輸出電阻僅為負載阻抗之一個分量。在實際應用中，負載阻抗很重要，而不僅僅係負載阻抗之電阻部分。在此情況下，將必須利用第三輸入（例如，匹配網路中之可變電抗元件），或可採用最佳化技術來僅使用控制三個輸出的兩個輸入而非實例中之簡單計算來尋找最佳解決方案。

多輸入多輸出控制與週期間控制結合允許控制一個控制迴路中之多個參數。此避免了干擾控制迴路之問題，這通常需要在相同電漿功率遞送系統中對不同控制迴路使用廣泛不同之速度。

週期間控制允許單個控制器更容易地控制多個產生器將功率遞送至同一電漿系統。週期間及週期內控制器之資料速率係相同的，此係因為至器件之控制輸入以取樣速率1/T _s更新。然而，週期內控制器需要來自較早之一個取樣週期T _s之資訊以更新至器件的當前控制輸入，然而週期間控制器需要來自較早之一個輸入週期T _p以更新至器件之控制輸入。由於在大多數情況下T _p比T _s長多倍，在週期間控制器需要資訊之前，更易於獲得至控制器及來自控制器之資訊。因此，週期間控制器可更加容易地考慮不同產生器之間的互動，以改良向同一電漿系統遞送功率之所有產生器之整體控制。

在週期間及混合週期間及週期內控制器之給定實例中，控制器在過去一個取樣週期T _s或一個重複週期T _p使用信號之樣本。當然，控制器亦可在過去多個取樣週期或重複週期使用信號之樣本。 用於多電極感應電漿源之被動功率分配

圖10展示以感應方式耦接之電漿處理系統1000，其包括由產生器1004主動地驅動（經由匹配1006）以點火且在電漿處理腔室1010中維持電漿1008之初級線圈1002。如所描繪，例示性系統1000包括以感應方式耦接至電漿1008之N個次級線圈L ₁至L _N，且電漿1008以感應方式耦接至初級線圈1002。因此，次級線圈L ₁至L _N經由電漿1008以感應方式耦接至初級線圈1002，使得藉由電漿1008將功率施加至次級線圈L ₁至L _N。在一些實施例中，產生器1004可為圖3A中之器件308、圖3B中之器件357、圖5中的器件508或圖9中之器件906之實例。

如所描繪，N個被動元件1012 ₁至1012 _N中之對應一者耦接至N個次級線圈L ₁至L _N中之每一者，該些被動元件被動地端接N個次級線圈L ₁至L _N中之每一者。此架構與依賴於主動地驅動每一第二線圈L ₁至L _N之已知技術極為不同。有利地，因為並未主動地驅動次級電感器，所以可更加輕易地將次級線圈置放於腔室1010周圍，且更方便地達成電漿空間均一度控制，此係因為次級電感器L ₁至L _N係藉由經由電漿1008與初級線圈1002之相互耦接來驅動，且因此，缺乏對直接功率饋送的需求。歸因於額外供電饋送之固有複雜性及成本，多個次級線圈可以超出實際用於添加多個定向供電次級線圈之方式的方式添加。因此，可以更具成本效益之方式操控電漿密度。

在操作中，經由匹配1006將功率施加至初級線圈1002，該初級線圈將功率有效地施加至腔室1010，且一旦點火，電漿1008有效地作為變壓器之次級而操作，且電漿1008中誘發的電流誘發次級線圈L ₁至L _N中之電流。轉而，在次級線圈L ₁至L _N中誘發之電流誘發電漿1008中之電流，且影響接近於次級線圈L ₁至L _N中之每一者的區域中之電漿1008之密度。

在例示性實施例中被描繪為可變電容器之N個被動元件1012 ₁至1012 _N使得能夠調節穿過N個線圈L ₁至L _N中之每一者的電流；因此使得能夠調節初級線圈1002與N個次級線圈L ₁至L _N之間的電流之比率。因此，可調節接近於初級線圈1002及次級線圈L ₁至L _N中之每一者之區域中的電漿密度。

產生器1004可為13.56 MHz產生器，但此當然並非所需的且其他頻率當然涵蓋在內。且匹配1006可由多種匹配網路架構實現。如所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，匹配1006用以將電漿1008之負載與產生器1004匹配。藉由匹配網路1006之正確設計（在產生器內部或如圖10中所展示在外部），有可能將負載之阻抗變換成接近產生器1004之所要負載阻抗的值。

初級線圈1002及/或次級線圈L ₁至L _N中之電流可為上文所提及之MIMO控制器所考慮的輸出之非限制性實例。電漿密度或指示諸如次級線圈L ₁至L _N中之電流等局部電漿密度之量測係MIMO控制器可考慮的輸出之其他非限制性實例。MIMO控制器可考慮之輸入包括但不限於產生器1004設定、匹配1006之設定及N個被動元件1012 ₁至1012 _N的設定。

儘管圖中未示，但一或多個週期內控制器，諸如300、350或500，可提供對產生器1004、匹配1006及/或N個被動元件1012 ₁至1012 _N中之一或多者的控制。

接下來參考圖11A，展示了其中被動元件1112a（例如，可變電容器）及匹配1106a兩者均定位於同一外殼1120內之例示性實施例。如所展示，耦接至第一輸出導體1122之初級端子1121在外殼1120處或附近，該第一輸出導體將產生器1104（經由匹配1106a及初級端子1121）耦接至初級線圈1102。且定位於外殼1120處或附近之次級端子1123耦接至第二輸出導體1124，該第二輸出導體將被動端接元件1112及次級端子1123耦接至次級線圈1113。另外，控制部分1126（在本文中亦稱作控制器）（諸如如圖3至圖9中所描述之週期間控制器）經安置為接收信號1128、1130，該些信號分別指示來自第一感測器1132及第二感測器1134（例如，電流換能器）的第一輸出導體1122及第二輸出導體1124中之電流電平（其指示接近於線圈1102、1113之區域中的電漿1108之密度）。且控制部分1126亦經配置以控制被動元件1112a（例如，可變電容器）之值（例如，電容）。

在圖11A中所描繪之實施例的變體中，替代電流感測器1132、1134（或除電流感測器1132、1134之外），其他感測組件（在外殼1120內或外部）可用以提供緊密接近線圈1113之電漿密度的指示。舉例而言，光學感測器可用以感測電漿屬性（例如，電漿密度），或提供基板偏壓至腔室1110之eV源可用以感測電漿屬性（例如，電漿密度及離子電流）。

應認識到，圖11A中所描繪之組件為邏輯的且並不意欲形成硬體圖。舉例而言，控制部分1126及感測器1132、1134可各自藉由分散式組件實現，且可藉由硬體、韌體、軟體或其組合實施。在圖11A中所描繪之實施例的許多變體中，將所感測電流電平轉換成數位表示，且控制器1126使用電流信號1128、1130之數位表示以產生控制信號1135以驅動被動元件1112a。另外，匹配1106a可由控制部分1126控制或可分開控制。

亦應認識到，為了簡單起見，描繪僅一個次級線圈1113及一個被動端接元件1112a，但當然經考慮，可結合兩個或更多個被動端接元件1112a（例如，容納於外殼1120內之兩個或更多個被動端接元件）來實施兩個或更多個次級線圈1113。

在操作中，產生器1104經由匹配1106a將功率施加至初級線圈1102且初級線圈1102中之電流（其由第一感測器1132感測）誘發電漿1108中的電流，此轉而誘發次級線圈1113中之電流。且第二感測器1134感測流過次級線圈1113且因此流經第二輸出導體1124及次級端子1123之電流。如參考圖10所論述，不同於先前技術實施方案，由次級線圈1113施加至電漿1108之功率係衍生自流過初級線圈1102之電流。更特定言之，次級線圈1113經由電漿1108自初級線圈1102獲得功率。換言之，除經由電漿1108之互感以外，不存在用於次級線圈1113之直接電源。

控制部分1126、感測器1132、1134及被動元件1112a共同形成控制系統以控制電漿1108之態樣（例如，電漿1108之空間分配及密度）。回應於初級線圈1102及次級線圈1113中之相對電流電平，此實施例中之控制部分1126經組態以更改被動元件1112a（例如，可變電容器）的值（例如，電容），使得初級線圈1102與次級線圈1113之間的電流之比係處於對應於腔室1110內之所要電漿密度輪廓的值。儘管圖中未示，但控制部分1126可包括人機介面（例如，顯示器及輸入控制件）以使得使用者能夠接收反饋且促進對電漿1108之控制。

初級線圈1102及/或次級線圈1113中之電流係上文所提及之MIMO控制器之例示性輸出。電漿密度或指示諸如感測器1132、1134處之電流等局部電漿密度之量測係MIMO控制器可考慮之輸出的其他實例。MIMO控制器之輸入可包括但不限於產生器1104之設定、匹配1106a的設定及被動元件1112a之設定。

儘管圖中未示，但一或多個週期內控制器，諸如300、350或500，可提供對產生器1104、匹配1106a及/或諸如被動元件1113等被動元件中之一或多者的控制。

接下來參考圖11B，展示了其中被動端接元件1112b係實施於與腔室緊密接近之單獨外殼（與匹配1106b及控制器分離）中之另一實施例。在本實施例中之組件以實質上與圖11A中所描繪之組件類似的方式操作，但被動元件1112b可實施為單獨器具或可與腔室整合。

初級線圈及/或次級線圈中之電流可為上文所提及之MIMO控制器考慮的輸出。電漿密度或指示諸如次級線圈中之電流等局部電漿密度之量測係MIMO控制器可考慮的輸出之其他實例。MIMO控制器可考慮之輸入包括但不限於產生器設定、匹配1106b中之可變電容器的設定及被動元件1112b之設定。

儘管圖中未示，但一或多個週期內控制器，諸如300、350或500，可提供對產生器、匹配1106b之可變電容器及/或被動元件1112b中之一或多者的控制。

接下來參考圖12，其為描繪可結合參考圖10至圖11B所描述之實施例而詳細研究的步驟之流程圖，其用於控制處理腔室（例如，腔室1008及1108）中電漿之空間分配。如所描繪，當將功率施加（例如，直接由產生器1004、1104經由匹配施加）至初級電感器（例如，初級線圈1002、1102）時，腔室中之電漿經激發（區塊1202）。此外，初級電感器經由電漿以感應方式耦接至N（N等於或大於一）個次級導體（例如，次級線圈L ₁至L _N或L _secondary）中之每一者（區塊1204），且N個次級電感器中之每一者經端接以使得穿過N個次級電感器中之每一者的實質上所有電流由經由電漿與初級電感器之互感產生（區塊1206）。如先前所論述，穿過N個次級電感器中之每一者的電流影響電漿之空間分配。儘管不需要，但在一些變體中，調節穿過N個次級電感器之電流以便調節電漿之空間分配（區塊1208）。舉例而言，次級電感器可經由一或多個可變元件，諸如可變電抗元件，諸如可變電容器來端接。藉由調整端接（例如，次級電感器與地面之間的電容），方法1200可藉由使用較大數目個次級電感器而實現之控制的較大解析度或粒度來局部控制電漿密度。

在一些實施例中，方法1200之控制可利用MIMO控制器，例如使用產生器、匹配及被動元件設定作為輸入，且與諸如初級線圈中之電流及次級線圈中之電流的輸出相關。 替代性實施例

在一個實施例中，揭示一種功率遞送系統，其包含產生器及控制器。該產生器可經組態以產生功率信號，該功率信號包含在包含該功率信號之週期的時段內產生之週期性重複型樣。該控制器可經組態以基於在該功率信號之當前週期之前的該功率信號之週期中所進行的該週期性重複型樣之量測及多維控制輸入值之元素與多維輸出值之元素之間的複數個相關性而控制該週期性重複型樣之當前週期。該功率信號可經組態以經由初級電感器激發處理腔室中之電漿。該功率遞送系統可進一步包含用於經由電漿將初級電感器以感應方式耦接至N個次級電感器中之每一者的構件，其中N等於或大於一，且其中穿過N個次級電感器中之每一者的電流經組態以影響電漿之空間分配。

該控制器可經組態以基於在當前週期之前的週期所進行之週期性重複型樣之量測結合在當前週期期間的週期性重複型樣之量測而控制週期性重複型樣。

該產生器可經組態以產生具有規定型樣之週期性重複型樣，其中該規定型樣以重複週期重複，且其中在當前週期之前的週期中進行之週期性重複型樣之量測發生在過去一或多個重複週期。該控制器亦可經組態以判定且使用週期性重複型樣中之特定時段的多維控制輸入值之元素與相同特定時段的多維輸出值之元素之間的相關性。該控制器亦可經組態以擾動控制輸入以獲得多維控制輸入值之元素與多維輸出值之元素之間的相關性。週期性重複型樣中之特定時段及鄰近於該特定時段之時段的多維控制輸入值之元素與該特定時段的多維輸出值之元素之間的相關性可經判定且供控制器使用。多維控制輸入值之元素與多維輸出值之元素之間的相關性可藉由擾動控制輸入且觀測對該擾動之響應來判定。週期性重複型樣之一個元素可為電壓、電流及功率中之一者或其組合，且週期性重複型樣之另一元素可為呈現給產生器的阻抗及產生器之源極阻抗中之一者。週期性重複型樣之一個元素可為電壓、電流及功率中之一者或其組合，且週期性重複型樣之另一元素為呈現給產生器的阻抗及產生器之源極阻抗中之一者。

該產生器可為單個射頻產生器或直流產生器中之一者，且週期性重複型樣為電壓、電流及功率中之至少一者。

該產生器可包含複數個射頻產生器或複數個直流產生器或射頻產生器與直流產生器之組合，且週期性重複型樣為遞送至電漿系統的電壓、電流及功率中之至少一者。

在另一實施例中，揭示一種功率遞送系統，其具有產生器、控制器、初級電感器及N個次級電感器。該產生器可經組態以產生功率信號，該功率信號包含在包含該功率信號之週期的時段內產生之週期性重複型樣，該功率信號經組態以經由初級電感器激發處理腔室中之電漿。該控制器可經組態以基於多維控制輸入值之元素與多維輸出值之元素之間的複數個相關性而控制週期性重複型樣之當前週期，其中該些輸出值係在該當前週期之前的功率信號之週期中量測。N個次級電感器可具有經組態以在空間上影響電漿之分配之電流。由N個次級電感器施加之功率可實質上衍生自流過初級線圈之電流。

控制系統可經組態以組合自一或多個先前重複週期進行之量測與自當前重複週期進行之量測。控制系統可經組態以產生且使用在相對於重複週期之開始之一個時刻的多維控制輸入值之複數個控制輸入元素與在相對於重複週期之開始之相同時刻的多維輸出值之複數個輸出元素之間的相關性。控制系統可經組態以擾動控制輸入且量測對擾動之響應，以產生多維控制輸入值之控制輸入元素與多維輸出值之輸出元素之間的相關性。控制系統經組態以判定且使用在相對於重複週期之開始之一個時刻及在鄰近該一個時刻的時刻的多維控制輸入值之複數個控制輸入元素與在相對於重複週期之開始之一個時刻的多維輸出值之輸出元素之間的相關性。控制系統可經組態以藉由擾動控制輸入且量測對擾動之響應來產生多維控制輸入值之控制輸入元素與多維輸出值之輸出元素之間的相關性。功率遞送系統可包含單個射頻（RF）或直流（DC）產生器，且輸出之元素包含遞送至電漿系統的電壓、電流及功率電平中之至少一者。功率遞送系統可包含各自包含RF產生器、DC產生器或RF與DC產生器之組合的複數個產生器，且該複數個產生器之輸出中之每一者的元素包含電壓、電流及功率電平中之至少一者。該輸出之輸出元素中的一者可包含電壓、電流及功率中之至少一者，其中該輸出之另一輸出元素可包含呈現給產生器的負載阻抗及產生器之源極阻抗中之至少一者。該輸出之一個輸出元素可包含電壓、電流及功率電平中之至少一者，其中該輸出之另一輸出元素可包含呈現給產生器的負載阻抗及產生器之源極阻抗中之至少一者。

在一個實施例中，揭示一種用於控制處理腔室中之電漿之空間分配的系統。該系統可包括初級端子、次級端子及控制器。該初級端子可經組態以耦接至電漿處理腔室之初級電感器且主動地將功率施加至該初級電感器。該次級端子可經組態以耦接至電漿處理腔室之對應次級電感器。穿過次級電感器之實質上所有電流由經由電漿與初級電感器之互感產生。控制器可經組態以控制遞送至該初級端子之功率信號的週期性重複型樣之當前週期。該控制可基於多維控制輸入值之元素與多維輸出值之元素之間的複數個相關性，其中該些輸出值係在當前週期之前的功率信號之週期中量測。在一實施例中，次級端子可耦接至端接元件，諸如可變電容器或某一其他可變電抗元件。

在另一實施例中，揭示一種用於控制包括初級電感器及N個次級電感器之處理腔室中的電漿之空間分配的方法。該方法可包括：藉由初級電感器在處理腔室中激發電漿；經由該電漿將該初級電感器以感應方式耦接至N個次級電感器中之每一者，其中N等於或大於一；以及端接N個次級電感器中之每一者，使得穿過N個次級電感器中之每一者的實質上所有電流由經由該電漿與該初級電感器之互感產生，穿過N個次級電感器中之每一者的該電流影響該電漿之空間分配。

該端接可包括被動地端接N個次級電感器中之每一者。該方法可進一步包括調節穿過N個次級電感器之電流以便調節電漿之空間分配。該方法可進一步包括藉由阻抗可調式端接元件來端接N個次級電感器中之每一者，且調節穿過N個次級電感器的電流包括藉由調整該些阻抗可調式端接元件中之每一者之阻抗來調節該電流。該方法亦可感測指示接近N個次級電感器之區域中之電漿密度之至少一個參數，且回應於該感測而調整阻抗可調式端接元件之阻抗。該方法亦可感測在N個次級電感器中之每一者中之電流，且藉由調整阻抗可調式端接元件之電容來調整阻抗可調式端接元件之阻抗。

本揭示內容的另一實施例可描述為一種用於控制處理腔室中之電漿之空間分配的設備，該設備包含初級端子、次級端子及耦接至次級端子之端接元件。該初級端子可經組態以耦接至電漿處理腔室之初級電感器且主動地將功率施加至該初級電感器。該次級端子可經組態以耦接至電漿處理腔室之對應次級電感器。端接元件可安置為提供路徑以供電流流過次級感應組件，其中穿過次級電感器及端接元件之實質上所有電流由穿過電漿與初級電感器的互感產生。

總之，本揭示內容尤其提供一種方法、系統及設備，其使用MIMO控制藉由主動驅動線圈及一或多個被動端接之電感器實現可控制的電漿密度。所屬技術領域中具有通常知識者可易於認識到，可在本揭示內容、其用途及其組態中進行眾多變化及替代，以達成與由本文中所描述之實施例所達成之結果實質上相同的結果。因此，並不意欲將本揭示內容限於所揭示之例示性形式。許多變化、修改及替代構造處於本揭示內容之範圍及精神內。

101:輸入/設定點 102:誤差信號 103:控制器 104:控制輸入 105:器件 106:輸出 151:輸入/設定點 152:誤差信號 153:控制器 154:控制輸入 155:器件 156:輸出 157:取樣器 158:數位至類比轉換器 159:取樣器 200:響應 201:輸入 202:輸出 203:給定點A/點A 204:單元 205:週期 250:響應 251:輸入 252:輸出 253:點A 254:正規化時間移位時間反轉脈衝響應 300:週期間控制器/控制器/週期內控制器 301:區塊/控制器 302:區塊 303:設定點/輸入 304:類比至數位轉換器/轉換器 305:開關 306:開關 307:數位至類比轉換器 308:器件 309:輸出 310:誤差函數 311:誤差函數 312:輸出 313:取樣器 350:週期間控制器/週期內控制器 351:設定點/輸入 352:類比至數位轉換器/轉換器 353:誤差函數 354:控制器 355:器件 356:數位至類比轉換器 357:器件 358:輸出 359:類比至數位轉換器 400:響應 401:週期性輸入 402:輸出 403:輸入 404:輸出 450:響應 451:點A 500:組合週期間及週期內控制器/週期間控制器/週期內控制器/組合週期間控制器及週期內控制器 501:設定點/輸入 502:類比至數位轉換器/轉換器 503:誤差函數 504:控制器 505:等式 506:器件/控制輸入 507:數位至類比轉換器 508:器件 509:輸出 510:類比至數位轉換器 900:組合週期間及週期內控制器 901:輸入 902:類比至數位轉換器/轉換器 903:控制器 904:控制輸入/器件 905:數位至類比轉換器 906:器件 907:輸出 908:擾動 909:類比至數位轉換器 910:記憶體 1000:以感應方式耦接之電漿處理系統 1002:初級線圈 1004:產生器 1006:匹配/匹配網路 1008:電漿 1010:電漿處理腔室/腔室 1012 ₁:被動元件 1012 ₂:被動元件 1012 ₃:被動元件 1102:初級線圈/線圈 1104:產生器 1106a:匹配 1106b:匹配 1108:電漿 1110:腔室 1112a:被動元件/被動端接元件 1112b:被動元件/被動端接元件 1113:次級線圈/線圈 1120:外殼 1121:初級端子 1122:第一輸出導體 1123:次級端子 1124 第二輸出導體 1126:控制部分/控制器 1128:信號/電流信號 1130:信號/電流信號 1132:第一感測器/電流感測器/感測器 1134:第二感測器/電流感測器/感測器 1135:控制信號 1202:區塊 1204:區塊 1206:區塊 1208:區塊 c:控制輸入/器件 e:誤差函數 L ₁:次級線圈/線圈/次級電感器 L ₂:次級線圈/線圈/次級電感器 L _N:次級線圈/線圈/次級電感器 L _secondary:次級線圈 P:器件 T _p:週期/重複週期/波形週期/輸入週期 T _s:取樣週期/樣本週期 y:輸出

本揭示內容之技術的各種特徵及優點將從這些技術之特定實施例之以下描述顯而易見，如隨附圖式中所繪示。應注意，圖式未必按比例繪製；然而，重點實際上放在繪示技術概念之原理上。另外，在圖式中，相同元件符號在不同視圖中可指代相同部件。各圖式僅描繪本揭示內容之典型實施例，且因此不應被視為在範圍上係限制性的。

[圖1A]繪示可用於控制電漿功率遞送系統之簡單類比週期內控制系統。

[圖1B]繪示可用於控制電漿功率遞送系統之簡單數位週期內控制系統。

[圖2A]繪示相對緩慢週期內控制系統對週期性輸入之響應。

[圖2B]繪示相對快速週期內控制系統對週期性輸入之響應。

[圖3A]及[圖3B]繪示根據本揭示內容之實施例的可實施於電漿功率遞送系統中之實例週期間控制器的方塊圖。

[圖4A]至[圖4D]繪示實例週期間控制器對週期性輸入之響應。

[圖5]繪示根據本揭示內容之一個實施例的可實施於電漿功率遞送系統中之實例組合週期間及週期內控制器的方塊圖。

[圖6A]繪示隨實例純週期間控制器之頻率而變化之迴路增益。

[圖6B]繪示用於產生圖6A之迴路增益之週期間控制器的迴路增益之奈奎斯（Nyquist）曲線。

[圖6C]繪示隨產生圖6A之迴路增益的週期間控制器之頻率而變化的封閉迴路響應。

[圖6D]繪示隨在純週期間控制器之輸入波形之諧波處及附近的頻率而變化之封閉迴路響應。

[圖7A]繪示隨實例組合之週期間及週期內控制器的頻率而變化之迴路增益，其中對於週期間部件具有0.1加權且對於週期內部件具有0.9加權。

[圖7B]繪示與圖7A相關之迴路增益之奈奎斯曲線。

[圖7C]繪示隨與圖7A相關之實例組合控制器之頻率而變化的封閉迴路響應。

[圖7D]繪示隨在與圖7A相關的組合週期間及週期內控制器之輸入波形之諧波處及附近的頻率而變化之封閉迴路響應。

[圖8A]繪示隨實例組合之週期間及週期內控制器的頻率而變化之迴路增益，其中對於週期間部件具有0.01加權且對於週期內部件具有0.99加權。

[圖8B]繪示與圖8A相關之組合控制器之迴路增益的奈奎斯曲線。

[圖8C]繪示隨與圖8A相關之組合控制器之頻率而變化的封閉迴路響應。

[圖8D]繪示隨在與圖8A相關的相同組合週期間及週期內控制器之輸入波形之諧波處及附近的頻率而變化之封閉迴路響應。

[圖9]繪示根據本揭示內容之一個實施例的組合週期間及週期內控制器之多輸入多輸出版本之方塊圖。

[圖10]係描繪本揭示內容之一例示性實施例之方塊圖。

[圖11A]係描繪本揭示內容之另一例示性實施例之方塊圖。

[圖11B]係描繪本揭示內容之又一實施例之方塊圖。

[圖12]係描繪可結合參考圖10至圖11所描述之實施例而詳細研究的方法之流程圖。

1102:初級線圈/線圈

1104:產生器

1106a:匹配

1108:電漿

1110:腔室

1112a:被動元件/被動端接元件

1113:次級線圈/線圈

1120:外殼

1121:初級端子

1122:第一輸出導體

1123:次級端子

1124:第二輸出導體

1126:控制部分/控制器

1128:信號/電流信號

1130:信號/電流信號

1132:第一感測器/電流感測器/感測器

1134:第二感測器/電流感測器/感測器

1135:控制信號

Claims (20)

1. 一種用於控制處理腔室中之電漿的空間分配之系統，其包含： 一控制系統； 一記憶體，其與該控制系統通信； 一初級電感器及N個次級電感器，該初級電感器和該N個次級電感器被配置為由該電漿間隔開； 其中該控制系統經組態以： 儲存多維控制輸入值之元素與多維輸出值之元素之間的複數個相關性； 基於該多維控制輸入值之該些元素與該多維輸出值之該些元素之間的所儲存之該複數個相關性而控制該初級電感器中之電流，其中該複數個相關性係自該初級電感器中之該電流的一或多個先前週期獲取， 其中，該初級電感器中之該電流實質上誘發該N個次級電感器中之所有電流，且其中該N個次級電感器中之電流經組態以在空間上影響該電漿之分配。
2. 如請求項1之系統，其中該N個次級電感器中之每一者耦接至一阻抗可調式被動端接元件。
3. 如請求項2之系統，其進一步包含： 用於感測指示靠近該N個次級電感器之區域中之電漿密度之至少一個參數的構件，以及用於回應於該感測而調整該些阻抗可調式被動端接元件之阻抗的構件。
4. 如請求項1之系統，其進一步包含用於感測該N個次級電感器中之每一者中之電流的構件，以及用於調整該些阻抗可調式被動端接元件之電容的構件。
5. 一種用於控制處理腔室中之電漿的空間分配之系統，其包含： 一初級電感器，其經組態以接收一功率信號，該功率信號包含一週期性重複型樣，該週期性重複型樣在包含該功率信號之一週期的一時段內產生，該功率信號經組態以經由該初級電感器激發該處理腔室中之該電漿； 一控制器，其經組態以基於多維控制輸入值之元素與多維輸出值之元素之間的複數個相關性而控制該週期性重複型樣之一當前週期，其中該些輸出值係在該當前週期之前的該功率信號之一週期中量測；以及 用於經由該電漿將該初級電感器以感應方式耦接至N個次級電感器中之每一者的構件，其中N等於或大於一，且其中穿過該N個次級電感器中之每一者的電流經組態以影響該電漿之該空間分配。
6. 如請求項5之系統，其進一步包含用於端接該N個次級電感器中之每一者的構件，其使得穿過該N個次級電感器中之每一者的實質上所有電流由經由該電漿與該初級電感器之互感來產生。
7. 如請求項6之系統，其中該用於端接該N個次級電感器中之每一者的構件包含用於被動地端接該N個次級電感器中之每一者的構件。
8. 如請求項6之系統，其中該用於端接的構件包含一阻抗可調式被動端接元件，以便使得能夠調整穿過該N個次級電感器之電流。
9. 如請求項8之系統，其中該控制器經組態以回應於指示該電漿之該空間分配的一信號而調整該阻抗可調式被動端接元件之一阻抗。
10. 如請求項5之系統，其進一步包含用於調節穿過該N個次級電感器之電流以便調節該電漿之該空間分配的構件。
11. 如請求項10之系統，其中該用於端接該N個次級電感器中之每一者的構件包含用於藉由一阻抗可調式端接元件來端接該N個次級電感器中之每一者的構件，且該用於調節穿過該N個次級電感器之電流的構件包含用於調整該些阻抗可調式端接元件中之每一者之一阻抗的構件。
12. 如請求項5之系統，其中該N個次級電感器並不具有一直接功率饋送。
13. 如請求項5之系統，其中該N個次級電感器中之每一者耦接至一可變電抗元件，且該可變電抗元件之調整影響該電漿之該空間分配。
14. 如請求項5之系統，其中該些多維輸出值中之一者係靠近該N個次級電感器中之每一者的電漿密度之一量度。
15. 一種用於控制處理腔室中之電漿的空間分配之系統，其包含： 一電漿處理腔室，其用以容納一電漿； 一產生器，其產生一功率信號，該功率信號藉由以一重複週期而重複之一週期性調變型樣來調變該電漿之電漿屬性； 一阻抗匹配網路，其耦接於該電漿處理腔室與該產生器之間； 一初級線圈；以及 N個次級線圈，其具有經組態以在空間上影響該電漿之分配的電流，且其中藉由該N個次級線圈施加至該電漿之功率實質上衍生自流過該初級線圈之電流；以及 控制構件，其可操作地耦接至該阻抗匹配網路，該控制構件包含用於基於指示過去在該週期性調變型樣之一或多個重複週期取得之一負載阻抗的一量測及多維控制輸入值之元素與多維輸出值之元素之間的複數個相關性而控制該阻抗匹配網路中之一可變阻抗元件的構件。
16. 如請求項15之系統，其進一步包含一端接元件，該端接元件耦接至該N個次級線圈中之每一者，使得該N個次級線圈中之實質上所有電流衍生自經由該電漿與該初級線圈之互感。
17. 如請求項16之系統，其中該端接元件係一阻抗可調式被動端接元件。
18. 如請求項16之系統，其中， 該控制構件進一步包含用以回應於指示該電漿之該分配的至少一個信號而控制該阻抗可調式被動端接元件之阻抗的構件。
19. 如請求項16之系統，其中該端接元件包含一可變電容器。
20. 如請求項16之系統，其中該多維輸出值之該些元素至少包含該初級線圈中之電流及該N個次級線圈中之電流。

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