一种射频电源的叠层控制方法与流程

本发明涉及射频电源控制，尤其涉及一种射频电源的叠层控制方法。

背景技术：

1、射频等离子体电源系统被广泛应用于pecvd化学气相沉积、反应离子刻蚀等领域。整体射频等离子体电源系统的架构包括射频电源、匹配器与腔室负载，射频电源将功率信号输出至匹配器，匹配器进行阻抗匹配后转送功率信号至腔室负载。其中，射频电源的输出端进行v/i量测，反馈至内部主板进行输出功率的调整(如通过pid运算调整功率无限趋近建议参考值pset)，匹配器亦是依据输入/输出的功率信号进行输入阻抗(匹配器与腔室负载的合并阻抗)的计算与阻抗匹配(匹配器自身调变)的运作，使得功率信号能较高效益的输入至腔室负载。

2、虽然腔室负载引入的射频功率是依赖于射频电源的功率输出控制，但射频电源仅仅是针对于自身的功率输出调控，两者之间并未有直接性的控制关系，而是通过系统上位机或是外部检测仪器获取此三设备的各项检测数据，借由人为控制，对射频电源信号参考值进行设置，如此，对整体系统的功率控制具有较长的延滞性。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种射频电源的叠层控制方法，用以解决现有射频等离子体电源系统的功率控制具有较长的延滞性的问题。

2、本发明公开了一种射频电源的叠层控制方法，包括：

3、射频电源根据接收到的自身实时回传的功率输出端的第一电信号、匹配器的功率输出端的第二电信号以及腔室负载的电信号参考值，调整射频电源的输出功率；

4、射频电源将调整后的射频电源的输出功率发送至所述匹配器的功率输入端；

5、匹配器接收到所述调整后的射频电源后，基于所述调整后的射频电源的输出功率进行阻抗匹配，调整匹配器的输出功率；并将调整后的匹配器的输出功率发送至腔室负载的功率输入端。

6、在上述方案的基础上，本发明还做出了如下改进：

7、进一步，所述射频电源通过执行以下操作调整射频电源的输出功率：

8、利用设置于所述射频电源的功率输出端的第一传感器实时回传射频电源的功率输出端的第一电信号；并利用设置于所述匹配器的功率输出端的第二传感器实时采集匹配器的功率输出端的第二电信号；

9、基于所述匹配器的功率输出端的第二电信号和腔室负载需求的电信号参考值，得到功率参考值；

10、基于实时回传射频电源的功率输出端的第一电信号和所述功率参考值进行pid运算，得到射频电源的输出功率控制参数；

11、基于所述射频电源的输出功率控制参数，调整射频电源的输出功率。

12、进一步，所述得到射频电源的输出功率控制参数，包括：

13、将所述射频电源的功率输出端的第一电信号转化为射频电源的功率实际值，将所述功率实际值和所述功率参考值进行pid运算，得到射频电源的输出功率控制参数。

14、进一步，所述射频电源的功率输出端的第一电信号包括电压信号、电流信号中的至少其一。

15、进一步，当射频电源为恒流控制时，所述射频电源的功率输出端的第一电信号为电压信号；此时，将所述射频电源的功率输出端的第一电信号转化为射频电源的功率实际值，执行：

16、将射频电源的功率输出端的电压信号与恒流控制时的恒定电流相乘，转化得到射频电源的功率实际值。

17、进一步，当射频电源为恒压控制时，所述射频电源的功率输出端的第一电信号为电流信号；此时，将所述射频电源的功率输出端的第一电信号转化为射频电源的功率实际值，执行：

18、将射频电源的功率输出端的电流信号与恒压控制时的恒定电压相乘，转化得到射频电源的功率实际值。

19、进一步，所述匹配器的功率输出端的第二电信号为常规循环信号或脉冲循环信号。

20、进一步，当所述匹配器的功率输出端的第二电信号为脉冲循环信号时，通过以下方式获取所述匹配器的功率输出端的第二电信号：

21、获取脉冲循环信号的振荡时长；

22、根据振荡时长，延时获取所述匹配器的功率输出端的第二电信号。

23、进一步，所述匹配器的功率输出端的第二电信号和腔室负载的电信号参考值的信号类型相同。

24、进一步，所述信号类型为功率信号、电压信号、电流信号中的任一种，或是电压信号与电流信号的组合。

25、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

26、本发明提供的射频电源的叠层控制方法，射频电源的功率输出端的第一电信号反馈、pid运算及功率输出控制，形成了射频电源的内部闭环控制过程。同时，射频电源的内部闭环控制、匹配器输出反馈及内部闭环控制的参考值运算，形成射频电源的外部闭环控制。将射频电源的内部闭环控制和外部闭环控制叠加结合，配合信号正向变化关系，使得射频电源功率输出控制直接影响腔室负载需求的电信号控制，降低了射频电源、匹配器和腔室负载所形成的系统中功率控制的延滞性。同时，由于内环路与外环路皆是闭环性控制，因此，该叠层控制方法的控制效果相对稳定。

27、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种射频电源的叠层控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的射频电源的叠层控制方法，其特征在于，所述射频电源通过执行以下操作调整射频电源的输出功率：

3.根据权利要求2所述的射频电源的叠层控制方法，其特征在于，所述得到射频电源的输出功率控制参数，包括：

4.根据权利要求3所述的射频电源的叠层控制方法，其特征在于，所述射频电源的功率输出端的第一电信号包括电压信号、电流信号中的至少其一。

5.根据权利要求4所述的射频电源的叠层控制方法，其特征在于，当射频电源为恒流控制时，所述射频电源的功率输出端的第一电信号为电压信号；此时，将所述射频电源的功率输出端的第一电信号转化为射频电源的功率实际值，执行：

6.根据权利要求4所述的射频电源的叠层控制方法，其特征在于，当射频电源为恒压控制时，所述射频电源的功率输出端的第一电信号为电流信号；此时，将所述射频电源的功率输出端的第一电信号转化为射频电源的功率实际值，执行：

7.根据权利要求1所述的射频电源的叠层控制方法，其特征在于，所述匹配器的功率输出端的第二电信号为常规循环信号或脉冲循环信号。

8.根据权利要求7所述的射频电源的叠层控制方法，其特征在于，当所述匹配器的功率输出端的第二电信号为脉冲循环信号时，通过以下方式获取所述匹配器的功率输出端的第二电信号：

9.根据权利要求1-8中任一项所述的射频电源的叠层控制方法，其特征在于，所述匹配器的功率输出端的第二电信号和腔室负载的电信号参考值的信号类型相同。

10.根据权利要求9所述的射频电源的叠层控制方法，其特征在于，所述信号类型为功率信号、电压信号、电流信号中的任一种，或是电压信号与电流信号的组合。

技术总结
本发明公开了一种射频电源的叠层控制方法，属于射频电源控制技术领域，解决了现有射频等离子体电源系统的功率控制具有较长的延滞性的问题。该射频电源的叠层控制方法，包括：射频电源根据接收到的自身实时回传的功率输出端的第一电信号、匹配器的功率输出端的第二电信号以及腔室负载的电信号参考值，调整射频电源的输出功率；射频电源将调整后的射频电源的输出功率发送至所述匹配器的功率输入端；匹配器接收到所述调整后的射频电源后，基于所述调整后的射频电源的输出功率进行阻抗匹配，调整匹配器的输出功率；并将调整后的匹配器的输出功率发送至腔室负载的功率输入端。

技术研发人员：唐亚海,林伟群,林桂浩,乐卫平
受保护的技术使用者：深圳市恒运昌真空技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24