[发明专利]射频电源控制系统及其校准方法、装置和半导体设备

说明书

本发明公开了一种射频电源控制系统及其校准方法、装置和半导体设备。该校准方法包括：获取射频电源的待校准信号的采集值的第一初值校准值和第一满量程校准值，待校准信号包括前向功率信号、反射功率信号和控制信号中的至少其中之一；获取待校准信号的反馈输出值的第二初值校准值和第二满量程校准值；根据第一初值校准值、第一满量程校准值以及待校准信号的满量程值对待校准信号当前的采集值进行校准，以获取待校准信号的实际采集值；根据待校准信号的实际采集值、第二初值校准值、第二满量程校准值以及待校准信号的满量程值对待校准信号当前的反馈输出值进行校准，以获取待校准信号的实际反馈输出值。实现提高控制精度和控制一致性。

技术领域

本发明涉及射频电源技术领域，更具体地，涉及一种射频电源控制系统及其校准方法、装置和半导体设备。

背景技术

射频电源是半导体、光伏、LED等设备的关键零部件之一，其主要功能为半导体等离子刻蚀、CVD(物理气相沉积)、PVD(化学气相沉积)、溅射镀膜等提供高频等离子体激励。由于半导体设备对射频电源的要求最重要的一点就是功率输出高精度和高一致性，因此射频电源控制系统的控制精度和一致性是决定射频电源性能指标的关键因素之一。

射频电源控制系统需要采集射频输出的前向功率、反射功率等模拟检测信号用于系统功率检测，采集模拟控制信号用于系统控制输入，同时输出模拟的前向功率、反射功率等信号用于系统反馈，输出经过计算的模拟控制信号用于系统控制，这些信号的采集和输出精度及一致性影响着整个射频电源的控制精度。

由于上述检测信号、输入控制信号、输出控制信号皆为模拟量信号，在信号调理、采集和转换过程中不可避免的受到元器件精度、元器件一致性、放大器零点漂移、A/D和D/A的参考电源误差等多方面的影响，导致整个射频电源控制系统的控制精度和控制一致性较差，单纯的依靠提高元器件精度、控制零点漂移等硬件措施，虽然能一定程度上提高控制精度和控制一致性，但还是无法满足半导体设备对射频电源控制系统日益提高的精度要求，且导致硬件成本的不断提高。

现有的一种射频电源输出功率的校准方法，通过拟合射频电源控制输入信号曲线的方式，缓解和弥补射频电源非线性，提高射频电源应用过程中半导体设备的控制精度。

该方法的具体实现方案为：

获取射频电源的多个预设输出校准功率A[i]，i＝1，2，…，n；

获取负载的多个实际功率B[i]，i＝1，2，…，n，负载的多个实际功率B[i]与多个预设输出校准功率A[i]一一对应；

根据多个预设输出校准功率A[i]和多个实际功率B[i]获得负载的实际功率B与射频电源的预设输出校准功率A之间的函数关系B＝F(A)；

将预设输出校准功率A与实际功率B之间的函数关系F作为射频电源的理论输出功率C与所述负载的预期功率P之间的函数关系：C＝F(P)。

依据该方法可提高射频电源输出功率校准的准确度。但该方法属于射频电源整机应用范畴，适用于射频电源在半导体设备中的应用，虽能一定程度上弥补射频电源应用过程中由于精度和非线性对整机影响，但由于射频电源功率输出精度并没有改进，且该方法通过拟合射频电源控制输入信号曲线的方式，依赖于对射频电源输入信号的校准，存在时间差，整个系统的实时性难以保证，不适用于实时性要求较高的应用。

发明内容

本发明的目的是提出一种射频电源控制系统及其校准方法、装置和半导体设备，实现提高射频电源控制系统的控制精度和控制一致性，保证控制实时性。

第一方面，本发明提出了一种射频电源控制系统校准方法，所述射频电源应用于半导体设备中，所述射频电源控制系统校准方法包括：

获取所述射频电源的待校准信号的采集值的第一初值校准值和第一满量程校准值，所述待校准信号包括前向功率信号、反射功率信号和控制信号中的至少其中之一；