扫频电源及其输出功率的控制方法、半导体工艺设备与流程

本发明涉及半导体加工
技术领域：
，具体涉及一种扫频电源及其输出功率的控制方法、半导体工艺设备。
背景技术：
：近年来，微电子产业迅猛发展，随着低温等离子体技术的不断进步，各种功能的等离子体设备如等离子体刻蚀设备、反应离子腐蚀设备、等离子体淀积设备等，也越来越多地受到重视，并在许多领域中得到了广泛地应用。而这些设备都需要大量的射频发生器，其中扫频电源就是一种常用的射频发生器。图1为传统的扫频电源的示意图，如图1所示，扫频电源由控制模块1'、射频模块2'和检测模块3'三部分组成，工作原理为：用户设定0-10v的控制电压，控制电压用于控制射频模块2'的输出功率，控制模块1'将控制电压传送到射频模块2'，射频模块2'根据控制电压进行输出，检测模块3'采集射频模块2'的输出电压，并传送到控制模块1'，控制模块1'比较输出电压及控制电压的大小，并调整控制电压以使二者保持一致，从而使射频模块2'的输出功率尽量接近设定功率。但是，上述的控制环路属于纯模拟电路控制，控制精度受元器件本身质量的影响较大，精度较低，导致扫频电源在同一设定功率下，不同频率的输出功率相差较大且频率与输出功率之间呈非线性关系。即使在同一频率下，输出功率与设定功率相差也较大。技术实现要素：本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种扫频电源及其输出功率的控制方法、半导体工艺设备。为了实现上述目的，本发明提供一种扫频电源的输出功率的控制方法，所述扫频电源用于输出频率可调的射频信号，其中，所述控制方法包括：获取所述扫频电源的输出频率的设定值以及所述扫频电源的控制电压的设定值，所述控制电压用于控制所述扫频电源的输出功率；确定与所述控制电压的设定值所对应的输出功率的设定值；根据所述输出功率的设定值和所述输出频率的设定值，以及预先建立的映射关系表，确定出与所述输出功率的设定值和所述输出频率的设定值所对应的第一校准系数；根据所述第一校准系数对所述控制电压的设定值进行校准，获得所述控制电压的校准值，以使所述扫频电源根据所述控制电压的校准值输出的射频信号的输出功率的实际值达到所述输出功率的设定值。可选地，所述获取所述扫频电源的控制电压的设定值的步骤包括：获取所述扫频电源的控制电压的模拟量信号；将所述模拟量信号转换为数字信号，得到所述控制电压的设定值；所述确定与所述控制电压的设定值所对应的输出功率的设定值的步骤，包括：获取控制电压的最大设定值和输出功率的最大设定值；计算所述控制电压的最大设定值与所述输出功率的最大设定值之间的比值，将所述比值以及所述控制电压的设定值相乘，得到与所述控制电压的设定值所对应的输出功率的设定值。可选地，所述控制方法还包括：获取m个所述输出频率的样本值和n个所述控制电压的样本值；建立m行n列的数据表，以该数据表为所述映射关系表，其中，所述数据表中第m行第n列的元素damn根据以下步骤获得：确定出与第n个所述控制电压的样本值vn所对应的所述输出功率的样本值pn；根据第m个所述输出频率的样本值fm、所述控制电压的样本值vn以及所述输出功率的样本值pn，确定出第一校准系数cmn；以所述输出频率的样本值fm、所述输出功率的样本值pn、以及所述第一校准系数cmn构成所述数据表中的元素damn；其中，m≥m≥1，n≥n≥1且所述m和所述n均为自然数。可选地，所述根据第m个所述输出频率的样本值fm、所述控制电压的样本值vn以及所述输出功率的样本值pn，确定出第一校准系数cmn的步骤，包括：根据所述输出频率的样本值fm和所述控制电压的样本值vn输出射频信号；根据第二校准系数，调整所述控制电压的大小，并检测根据调整后的所述控制电压所输出的射频信号的输出功率的实际值；调整所述第二校准系数的大小，直至所述输出功率的实际值达到所述输出功率的样本值pn；将使所述输出功率的实际值达到所述输出功率的样本值pn的所述第二校准系数作为所述第一校准系数cmn。可选地，所述根据第二校准系数，调整所述控制电压的大小的步骤包括：将所述第二校准系数与所述输出功率的样本值pn的相乘，得到输出功率的中间值，并确定出与输出功率的中间值所对应的控制电压的中间值，以所述控制电压的中间值作为调整后的所述控制电压；所述调整所述第二校准系数的大小，直至所述输出功率的实际值达到所述输出功率的样本值pn的步骤包括：判断所述输出功率的实际值是否大于所述输出功率的样本值pn；若是，则将当前的所述第二校准系数与预设步进值进行累加，并将累加结果作为调整后的第二校准系数；若否，则将当前的所述第二校准系数与取反后的预设步进值进行累加，并将累加结果作为调整后的第二校准系数。可选地，所述获取m个所述输出频率的样本值和n个所述输出功率的样本值的步骤，包括：根据预设的中心频率和预设的频率范围，确定出m个所述输出频率的样本值；根据预设的中心功率和预设的功率范围，确定出n个所述输出功率的样本值；以及根据每个所述输出功率的样本值确定出与其所对应的控制电压的样本值，以得到n个控制电压的样本值。可选地，根据以下公式确定出m个所述输出频率的样本值：其中，x表示输出频率的样本值，μ表示中心频率，σ表示预设频率范围，a表示输出频率的样本值与中心频率的差值；根据以下公式确定出n个所述输出功率的样本值：其中，z表示输出功率的样本值，μ'表示中心功率，σ'表示预设功率范围，b表示输出功率的样本值与中心功率的差值。本发明实施例还提供一种扫频电源，应用于半导体工艺设备中，其中，所述扫频电源包括：射频单元、控制单元和校准单元，所述校准单元与所述控制单元连接，所述控制单元与所述射频单元连接；所述校准单元用于获取所述扫频电源的输出频率的设定值以及所述扫频电源的控制电压的设定值；确定与所述控制电压的设定值所对应的输出功率的设定值；根据所述输出功率的设定值和所述输出频率的设定值，以及预先建立的映射关系表，确定出与所述输出功率的设定值和所述输出频率的设定值所对应的第一校准系数；根据所述第一校准系数对所述控制电压的设定值进行校准，获得所述控制电压的校准值，将所述控制电压的校准值和所述输出频率的设定值发送至所述控制单元；所述控制单元用于根据所述控制电压的校准值和所述输出频率的设定值控制所述射频单元输出射频信号，以使所述射频单元输出的射频信号的输出功率的实际值达到所述输出功率的设定值。可选地，所述扫频电源还包括：测量单元和显示单元，所述测量单元与所述射频单元及所述控制单元连接，所述显示单元与所述校准单元连接；所述测量单元用于采集所述射频单元所输出的射频信号的功率信息，并将所述功率信息发送给所述控制单元；所述控制单元还用于将所述功率信息发送给所述校准单元；所述校准单元还用于将所述功率信息发送给所述显示单元进行显示。可选地，所述扫频电源还包括：输入单元，所述输入单元与所述校准单元连接；所述输入单元用于根据用户的输入操作向所述校准单元提供所述扫频电源的输出频率的设定值以及所述扫频电源的控制电压的设定值。可选地，所述校准单元包括模数转换电路：所述模数转换电路用于获取所述扫频电源的控制电压的模拟量信号，将所述模拟量信号转换为数字信号，得到所述控制电压的设定值。本发明还提供一种半导体工艺设备，其中，包括上述的扫频电源。本发明的有益效果：采用本发明实施例的扫频电源的输出功率的控制方法，其根据输出频率的设定值、控制电压的设定值以及映射关系表，确定出第一校准系数，并根据第一校准系数对控制电压的设定值进行校准，相较于传统的扫频电源仅通过模拟电路控制输出功率的方案而言，本发明实施例利用数字信号校准控制电压的大小，并根据控制电压的校准值控制扫频电源的输出功率，控制更加准确，可以将扫频电源的输出功率的实际值与输出功率的设定值之间的误差降低至±1％，进而提高扫频电源的精度。附图说明附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为传统的扫频电源的示意图；图2为本发明实施例提供的控制方法的流程图之一；图3为本发明实施例提供的控制方法的流程图之二；图4为本发明实施例提供的建立映射关系表的流程图；图5为本发明实施例提供的扫频电源的功能模块的示意图之一；图6为本发明实施例提供的扫频电源的功能模块的示意图之二。具体实施方式以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。本发明提供一种扫频电源的输出功率的控制方法，图2为本发明实施例提供的控制方法的流程图之一，如图2所示，该控制方法，包括：s1、获取扫频电源的输出频率的设定值以及扫频电源的控制电压的设定值，控制电压用于控制扫频电源的输出功率。在本发明实施例中，输出频率的设定值以及控制电压的设定值为数字信号，也即，输出频率的设定值和控制电压的设定值均为一具体数值。输出频率的设定值可以从用户下发的控制指令中获取，也可以对扫频电源的实时频率进行监控获取。控制电压的设定值的获取过程可以是：先采集当前下发的控制电压，该控制电压可以为模拟量信号，之后通过模数转换确定出当前下发的控制电压的具体数值，并将其作为控制电压的设定值。s2、确定与控制电压的设定值所对应的输出功率的设定值。在本发明实施例中，控制电压与扫频电源的输出功率的大小可以呈正相关，控制电压越大，扫频电源的输出功率越大。输出功率的设定值是指，扫频电源根据控制电压的设定值，输出功率所应当达到的数值，也即，目标数值。例如，当控制电压的设定值为0v时，扫频电源的输出功率应当达到0w，而当控制电压的设定值为10v时，扫频电源的输出功率应当达到100w。控制电压的设定值与输出功率的设定值之间可以预先建立对应关系，根据该预先建立的对应关系即可得到与控制电压的设定值所对应的输出功率的设定值，具体地对应关系下文将做详细介绍，在此先不赘述。s3、根据输出功率的设定值和输出频率的设定值，以及预先建立的映射关系表，确定出与输出功率的设定值和输出频率的设定值所对应的第一校准系数。在本发明实施例中，映射关系表用于表示输出功率、输出频率以及第一校准系数之间的关系。在一个示例中，映射关系表中记载有多个输出功率的样本值和多个输出频率的样本值，以及多个第一校准系数，每一个第一校准系数对应一个输出功率的样本值和一个输出频率的样本值。当确定出输出功率的设定值和输出频率的设定值之后，从映射关系表中可以找到与输出功率的设定值相同或接近的输出功率的样本值，以及与输出频率的设定值相同或接近的输出频率的样本值。之后，可以将与输出功率的样本值和输出频率的样本值所对应的第一校准系数，作为与输出功率的设定值和输出频率的设定值所对应的第一校准系数。s4、根据第一校准系数对控制电压的设定值进行校准，获得控制电压的校准值，以使扫频电源根据控制电压的校准值输出的射频信号的输出功率的实际值达到输出功率的设定值。在本发明实施例中，对控制电压的设定值进行校准具体可以是，将控制电压的设定值与第一校准系数相乘，将相乘后的结果作为控制电压的校准值。这样一来，第一校准系数的大小与控制电压的校准值的大小正相关(或负相关)，由于控制电压用于控制扫频电源输出的射频信号的输出功率，因此，通过合理设置第一校准系数的大小即可使扫频电源输出的射频信号的输出功率的实际值达到输出功率的设定值。采用本发明实施例的扫频电源的输出功率的控制方法，其根据输出频率的设定值、控制电压的设定值以及映射关系表，确定出第一校准系数，并根据第一校准系数对控制电压进行校准，相较于传统的扫频电源仅通过模拟电路控制输出功率的方案而言，本发明实施例利用数字信号校准控制电压的大小，并根据控制电压的校准值控制扫频电源的输出功率，控制更加准确，可以将扫频电源的输出功率的实际值与输出功率的设定值之间的误差降低至±1％，进而提高扫频电源的精度。下面对本发明实施例的控制方法的具体方案进行说明。图3为本发明实施例提供的控制方法的流程图之二，如图3所示，在一些具体实施例中，获取扫频电源的控制电压的设定值的步骤包括：获取扫频电源的控制电压的模拟量信号，并将模拟量信号转换为数字信号，得到控制电压的设定值。在本发明实施例中，用于控制扫频电源的输出功率的控制电压为模拟量信号，因此，在扫频电源中，可以设置模数转换电路以及数模转换电路。在获取到控制电压的模拟量信号后，可以先通过模数转换电路将该模拟量信号转换为数字信号，以作为控制电压的设定值，之后再执行上述的步骤s2以及步骤s3确定出第一校准系数。在一些具体实施例中，步骤s2，包括：s21、获取控制电压的最大设定值和输出功率的最大设定值。s22、计算控制电压的最大设定值与输出功率的最大设定值之间的比值，将比值以及控制电压的设定值相乘，得到与控制电压的设定值所对应的输出功率的设定值。输出功率的设定值p可以根据以下公式进行计算：其中，pmax为输出功率的最大设定值，vmax为控制电压的最大设定值，v为当前的控制电压的设定值。例如，控制电压的设定值可以设置为0v至10v。扫频电源的输出功率的设定值可以设置为0w至100w。当控制电压当前的设定值为5v时，通过上述公式计算出的与之对应的输出功率的设定值为50w。图4为本发明实施例提供的建立映射关系表的流程图，如图4所示，在一些具体实施例中，控制方法还包括：s31、获取m个输出频率的样本值和n个控制电压的样本值。在本发明实施例中，m个输出频率的样本值彼此之间的差值可以相同也可以不同，具体根据实际需要确定。例如，以输出频率的样本值为0w至100w为例，当m＝11且m个输出频率的样本值彼此之间的差值相同时，11个输出频率的样本值可以依次为0w、10w、20w、30w、40w、50w、60w、70w、80w、90w、100w；而当m＝11且m个输出频率的样本值彼此之间的差值不完全相同时，m个输出频率的样本值可以根据用户的常用频率确定，从而使输出频率的样本值的选取更加具有针对性，提高校准效果。下面对根据用户的常用频率确定出m个输出频率的样本值和n个控制电压的样本值进行具体说明，在一些具体实施例中，步骤s31包括：s311、根据预设的中心频率和预设的频率范围，确定出m个输出频率的样本值。s312、根据预设的中心功率和预设的功率范围，确定出n个输出功率的样本值；以及根据出每个输出功率的样本值确定出与其所对应的控制电压的样本值，以得到n个控制电压的样本值。在一些具体实施例中，可以根据预设的中心频率和预设的频率范围利用正态分布算出m个输出频率的样本值，具体地，在本发明实施例中，可以根据以下公式确定出m个输出频率的样本值：其中，x表示输出频率的样本值的大小，μ表示中心频率，σ表示预设频率范围，a表示输出频率的样本值与中心频率的差值。在一些具体实施例中，可以根据预设的中心功率和预设的功率范围利用正态分布算出n个输出功率的样本值，具体地，在本发明实施例中，可以根据以下公式确定出n个输出功率的样本值：其中，z表示输出功率的样本值的大小，μ'表示中心功率，σ'表示预设功率范围，b表示输出功率的样本值与中心功率的差值。采用上述的方式获取的m个输出频率的样本值均为用户常用的频率值，获取的n个控制电压的样本值均为与用户常用的n个输出功率的样本值所对应的控制电压的样本值，这样一来可以去除掉用户不常用的频率段或功率段，使在后续步骤中建立数据表时，数据表中的数据更具有针对性，有利于提高校准效果。在步骤s31之后，执行步骤s32，具体地，s32、建立m行n列的数据表，以该数据表为映射关系表。在本发明实施例中，数据表可以如表1所示，其中，数据表中第m行第n列的元素damn根据以下步骤获得：s321、确定出与第n个控制电压的样本值vn所对应的输出功率的样本值pn。s322、根据第m个输出频率的样本值fm、控制电压的样本值vn以及输出功率的样本值pn，确定出第一校准系数cmn。在一些具体实施例中，步骤s322包括：s3221、根据输出频率的样本值fm和控制电压的样本值vn输出射频信号。s3222、根据第二校准系数，调整控制电压的大小，并检测根据调整后的控制电压所输出的射频信号的输出功率的实际值。在一些具体实施例中，步骤s3222包括：s32221、将第二校准系数与输出功率的样本值pn的相乘，得到输出功率的中间值，并确定出与输出功率的中间值所对应的控制电压的中间值，以控制电压的中间值作为调整后的控制电压。在本发明实施例中，可以根据以下公式计算控制电压的中间值：其中，p”为输出功率的中间值，v”为控制电压的中间值。在确定出控制电压的中间值之后，利用数模转换模块可以确定出与该控制电压的中间值所对应的控制电压的模拟量信号，并根据该模拟量信号控制扫频电源的输出功率的大小，以及检测此时的扫频电源的输出功率的实际值。s3223、调整第二校准系数的大小，直至输出功率的实际值达到输出功率的样本值pn。在一些具体实施例中，步骤s3223包括：判断输出功率的实际值是否等于输出功率的样本值pn。若是，则执行步骤s3224；若否，则执行步骤s32231。s32231、判断输出功率的实际值是否大于输出功率的样本值pn。若是，则执行步骤s32232；若否，则执行步骤s32233。s32232、将当前的第二校准系数与预设步进值进行累加，并将累加结果作为调整后的第二校准系数。s32233、则将当前的第二校准系数与取反后的预设步进值进行累加，并将累加结果作为调整后的第二校准系数。在本发明实施例中，第二校准系数的初始值可以为1，预设步进值可以设置为0.0001至0.01之间，例如，预设步进值可以设置为0.001。s3224、将使输出功率的实际值达到输出功率的样本值pn的第二校准系数作为第一校准系数cmn。在确定出第一校准系数cmn后，执行步骤s35，保存第一校准系数cmn、输出功率的样本值pn和输出频率的样本值fm。具体地，s323、以输出频率的样本值fm、输出功率的样本值pn、以及第一校准系数cmn构成数据表中的元素damn。其中，m≥m≥1，n≥n≥1，且m和n均为自然数。在本发明实施例中，在获得元素damn之后，可以使输出频率的样本值fm不变，使输出功率的样本值变为pn-1，以获得下一个元素，以此类推，依次完成与输出频率的样本值fm相关的所有元素的获得。之后，将输出频率的样本值fm-1，将输出功率的样本值变为pn，并重复上述过程，依次完成与输出频率的样本值fm-1相关的所有元素的获得。之后，将输出频率的样本值fm-2，将输出功率的样本值变为pn。重复上述过程，依次完成与输出频率的样本值fm-2相关的所有元素的获得。直至最终完成所有的元素的获得，以得到数据表，并将该数据表作为映射关系表。表1p1,f1,c11p2,f1,c12…pn-1,f1,c1(n-1)pn,f1,c1np1,f2,c21p2,f2,c22…pn-1,f2,c2(n-1)pn,f2c2n……………p1,fm-1,c(m-1)1p2,fm-1,c(m-1)2…pn-1,fm-1,c(m-1)(n-1)pn,fm-1,c(m-1)np1,fm,cm1p2,fm,cm2…pn-1,fm,cm(n-1)pn,fm,cmn需要说明的是，在本发明实施例中，映射关系表的形式可以根据实际需要确定，在此不做限制，例如，数据表也可以如表2所示。表2p1p2…pn-1pnf1c11c12…c1(n-1)c1nf2c21c22…c2(n-1)c2n………………fm-1c(m-1)1c(m-1)2…c(m-1)(n-1)c(m-1)nfmcm1cm2…cm(n-1)cmn在本发明实施例中，在通过步骤s1和s2确定出输出频率的设定值和输出功率的设定值之后，则可以从表中找出相应的第一校准系数。将输出功率的设定值与第一校准系数相乘后，可以得到输出功率的校准值，再根据以下公式可以得到控制电压的校准值：其中，p'表示输出功率的校准值，v'表示控制电压的校准值。在确定出控制电压的校准值之后，通过数模转换电路即可得到相应的控制电压的模拟量信号，而通过该控制电压的模拟量信号控制扫频电源的输出功率，即可使扫频电源的输出功率的实际值达到输出功率的设定值。本发明实施例还提供一种扫频电源，应用于半导体工艺设备中，本发明实施例的扫频电源可以执行前文所述的扫频电源输出功率的控制方法。图5为本发明实施例提供的扫频电源的功能模块的示意图之一，该扫频电源包括：射频单元1、控制单元2和校准单元3，校准单元3与控制单元2连接，控制单元2与射频单元1连接。校准单元3用于获取扫频电源的输出频率的设定值以及扫频电源的控制电压的设定值；确定与控制电压的设定值所对应的输出功率的设定值；根据输出功率的设定值和输出频率的设定值，以及预先建立的映射关系，确定出与输出功率的设定值和输出频率的设定值所对应的第一校准系数；根据第一校准系数对控制电压的设定值进行校准，获得控制电压的校准值，将控制电压的校准值和输出频率的设定值发送至控制单元2；控制单元2用于根据控制电压的校准值和输出频率的设定值控制射频单元1输出射频信号，以使控制电压的校准值射频单元1输出的射频信号的输出功率的实际值达到输出功率的设定值。在本发明实施例中，校准单元3可以为显示转接板，校准单元3包括存储器(图中未示出)和处理器(centralprocessingunit，cpu)，存储器例如可以是eeprom。存储器中存储有程序，处理器cpu可以运行存储器中存储的程序，以执行上述步骤。校准单元3还包括模数转换电路ad，模数转换电路ad与处理器cpu连接，模数转换电路ad用于将控制电压的模拟量信号转换为数字信号以得到控制电压的设定值，并将控制电压的设定值传输至处理器cpu。在一些具体实施例中，对控制电压的设定值进行校准，具体可以是将控制电压的设定值与第一校准系数相乘，将相乘后的结果作为控制电压的校准值(为数字信号)。扫频电源还包括数模转换电路da，数模转换电路da与处理器cpu和控制单元2连接，数模转换电路da用于将控制电压的校准值转换为模拟量信号并发送至控制单元2，以便控制单元2控制射频单元1输出射频信号。采用本发明实施例的扫频电源，在硬件上仅增加了校准单元3，结构简单，成本较低。并且，本发明实施例的扫频电源可以根据输出频率的设定值、控制电压的设定值以及映射关系表，确定出第一校准系数，并根据第一校准系数对控制电压进行校准，相较于传统的扫频电源仅通过模拟电路控制输出功率的方案而言，本发明实施例利用数字信号校准控制电压的大小，并根据控制电压的校准值控制扫频电源的输出功率，控制更加准确，可以将扫频电源的输出功率的实际值与输出功率的设定值之间的误差降低至±1％，进而提高扫频电源的精度。图6为本发明实施例提供的扫频电源的功能模块的示意图之二，结合图5和图6所示，在一些具体实施例中，扫频电源还包括测量单元4和显示单元5。测量单元4与射频单元1及控制单元2连接，显示单元5与校准单元3连接。测量单元4用于采集射频单元1所输出的射频信号的功率信息，并将功率信息发送给控制单元2。控制单元2还用于将功率信息发送给校准单元3。校准单元3还用于将功率信息发送给显示单元5进行显示。在本发明实施例中，功率信息可以包括：前向功率、反射功率、负载功率、工作频率、状态信息、报警信息等。校准单元3还包括第一通讯模块t1和第二通讯模块t2，第一通讯模块t1和第二通讯模块t2均可以为rs232模块。测量单元4通过控制单元2与第一通讯模块t1连接，显示单元5与第二通讯模块t2连接，第一通讯模块t1和第二通讯模块t2均与处理器cpu连接，处理器cpu可以对功率信息进行转换，以便显示单元5显示。在一些具体实施例中，扫频电源还包括：输入单元6，输入单元6与校准单元3连接。输入单元6用于根据用户的输入操作向校准单元3提供扫频电源的输出频率的设定值以及扫频电源的控制电压的设定值。在本发明实施例中，显示单元5和输入单元6可以集成在一个显示装置中，例如，该显示装置可以为触控显示器。输入单元6和校准单元3之间还可以设置数模转换电路，从而能够将输入单元6提供的控制电压的设定值转换为模拟量信号，以便于传输。本发明实施利还提供一种半导体工艺设备，其中，包括上述的扫频电源。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。当前第1页12