一种下射频电源的电压控制方法及半导体工艺设备与流程

1.本技术涉及半导体工艺领域，尤其涉及一种下射频电源的电压控制方法及半导体工艺设备。


背景技术：

2.典型的icp(inductively coupled plasma，电感耦合等离子体)刻蚀机的结构如图1所示，该icp刻蚀机包括：上射频电源1、匹配器2、电感耦合线圈3、反应腔室4、用于吸附晶片5的静电卡盘6、光谱仪7、匹配器8、下射频电源9、射频电压传感器10、介质窗11；其中，射频电压传感器10的输入端连接至静电卡盘6，射频电压传感器10的输出端连接至下射频电源9的反馈控制口。
3.icp刻蚀机在工作时，上射频电源1用于控制反应腔室4内产生感性耦合等离子体，下射频电源9用于产生偏压进而控制反应腔室4内等离子体的能量。下射频电源9可以工作在功率模式或电压模式下，功率模式下是控制下射频电源9的输出功率恒定，电压模式下是控制下射频电源9的输出电压恒定。
4.下射频电源9工作在电压模式下，需要射频电压传感器10采集静电卡盘6的电压信号反馈给下射频电源9进行输出控制，其具体控制原理为：获取射频电压传感器10的输出电压信号vout，并将输出电压信号vout乘以传感器变换系数gain_av，得到射频电压传感器10的输入电压信号vin＝vout*gain_av，比较下射频电源9的电压设定值vsetpoint和输入电压信号vin，若vsetpoint《vout*gain_av，则下射频电源9减小功率输出；反之，下射频电源9增加功率输出，以使下射频电源9达到稳态：vsetpoint＝vout*gain_av。这里的gain_av为射频电压传感器10在一定功率范围内的传感器变换系数gain的平均值，gain为射频电压传感器10的输入与输出的比值vin/vout。
5.但是，射频电压传感器的输入与输出实际上是非线性关系，如果直接将射频电压传感器的输入与输出看作正比例关系，会导致计算得到的射频电压传感器的输入电压信号与射频电压传感器实际的输入电压信号之间存在一定偏差，从而导致下射频电源达到稳态时，下射频电源的实际输出电压与其电压设定值之间存在一定偏差，进而导致下射频电源的电压控制精度降低。


技术实现要素：

6.本技术的目的是提供一种下射频电源的电压控制方法及半导体工艺设备，可对下射频电源的电压设定值进行修正，以使下射频电源达到稳态时，静电卡盘上的实际电压值等于下射频电源未修正的电压设定值，从而提高了下射频电源的电压控制精度。
7.为解决上述技术问题，本技术提供了一种下射频电源的电压控制方法，包括：
8.预先获取馈电至静电卡盘的下射频电源的电压设定值，并根据预设电压修正策略对所述电压设定值进行修正，得到目标电压值；其中，所述预设电压修正策略的修正目的为：所述下射频电源达到稳态时实际输出的电压等于所述电压设定值；
9.获取与所述静电卡盘连接的射频电压传感器输出的第一电压信号，并根据所述第一电压信号，及表征所述射频电压传感器的平均输入输出对应关系的传感器变换系数，得到所述射频电压传感器理论上输入的第二电压信号；
10.比较所述目标电压值和所述第二电压信号，并根据比较结果调整所述下射频电源的输出功率，以使所述第二电压信号等于所述目标电压值。
11.可选地，所述根据预设电压修正策略对所述电压设定值进行修正，得到目标电压值，包括：
12.将所述电压设定值作为所述射频电压传感器的输入电压信号，并根据预设的射频电压传感器的实际输入输出对应关系，得到所述射频电压传感器的输出电压信号；
13.根据所述输出电压信号及所述传感器变换系数，得到所述射频电压传感器输入的第三电压信号，以将所述第三电压信号作为所述电压设定值修正后得到的所述目标电压值。
14.可选地，所述射频电压传感器的实际输入输出对应关系的预设过程，包括：
15.确定所述射频电压传感器内不同电路各自对应的电压传递函数；
16.将所述不同电路各自对应的电压传递函数进行结合，得到表征所述射频电压传感器的实际输入输出对应关系的总电压传递函数；
17.基于所述射频电压传感器的输入输出样本数据，确定所述总电压传递函数的明确关系式。
18.可选地，所述射频电压传感器依次包括分压电路、检波电路及线性放大电路；
19.则所述确定所述射频电压传感器内不同电路各自对应的电压传递函数，包括：
20.确定所述分压电路对应的电压传递函数为y0＝f1(x)＝k1*x；其中，k1为第一系数；x为所述射频电压传感器输入的射频电压信号，作为所述分压电路的输入电压信号；y0为所述分压电路的输出电压信号，作为所述检波电路的输入电压信号；
21.确定所述检波电路对应的电压传递函数为y1＝f2(y0)；其中，y1为所述检波电路的输出电压信号，作为所述线性放大电路的输入电压信号；
22.确定所述线性放大电路对应的电压传递函数为y2＝f3(y1)＝k2*y1+b1；其中，k2为第二系数；b1为第一常数；y2为所述线性放大电路的输出电压信号，作为所述射频电压传感器的输出电压信号。
23.可选地，所述检波电路的输入电压信号经其内二极管调节后输出；
24.则所述确定所述检波电路对应的电压传递函数为y1＝f2(y0)，包括：
25.对所述检波电路进行仿真，得到表征所述检波电路的输入电压信号与所述二极管上的压降信号之间的对应关系的仿真曲线；
26.按照对数函数对所述仿真曲线进行数据拟合，得到拟合关系式y3＝k3*ln(x)+b2；其中，y3为所述二极管上的压降信号；k3为第三系数；b2为第二常数；
27.基于所述拟合关系式，得到所述检波电路对应的电压传递函数y1＝f2(y0)＝y
0-k3*ln(x)-b2。
28.可选地，所述将所述不同电路各自对应的电压传递函数进行结合，得到表征所述射频电压传感器的实际输入输出对应关系的总电压传递函数，包括：
29.将所述分压电路、所述检波电路及所述线性放大电路各自对应的电压传递函数进
行结合，得到表征所述射频电压传感器的实际输入输出对应关系的总电压传递函数f(x)＝k4*x+k5*ln(x)+b3；其中，k4为第四系数；k5为第五系数；b3为第三常数。
30.可选地，所述基于所述射频电压传感器的输入输出样本数据，确定所述总电压传递函数的明确关系式，包括：
31.将所述射频电压传感器的输入输出样本数据，采用最小二乘法进行曲线拟合，得到所述总电压传递函数的明确关系式。
32.可选地，所述电压控制方法还包括：
33.根据所述射频电压传感器当前的输出电压信号求解所述总电压传递函数，得到所述射频电压传感器当前理论的输入电压信号。
34.可选地，所述总电压传递函数为f(x)＝k4*x+k5*ln(x)+b3；其中，x为所述射频电压传感器输入的射频电压信号；k4为第四系数；k5为第五系数；b3为第三常数；
35.则所述根据所述射频电压传感器当前的输出电压信号求解所述总电压传递函数，得到所述射频电压传感器当前理论的输入电压信号，包括：
36.将所述总电压传递函数进行简化，得到简化传递函数f(x)＝k4*x+b3；其中，x0＝(a-b3)/k4，令n＝0；x0为所述射频电压传感器当前输入的电压信号的初始设定值；a为所述射频电压传感器当前的输出电压信号；b3和k4均在各自对应的实验测得的取值范围内取值；n为迭代次数；
37.根据误差函数f(x)＝f(xn)-a计算得到误差f(x)，并判断第一迭代结束条件|f(x)|《ε或第二迭代结束条件n》n
end
是否成立；其中，||为取绝对值；ε为预设读取误差阈值；n
end
为预设最大迭代次数；
38.若所述第一迭代结束条件和所述第二迭代结束条件均不成立，则根据x
n+1
＝x
n-f(xn)/f(xn)'，n＝n+1进行参数迭代更新，并返回执行根据误差函数f(x)＝f(xn)-a计算得到误差f(x)的步骤；其中，f(xn)'为f(xn)的导数；
39.若所述第一迭代结束条件和所述第二迭代结束条件中有一个条件成立，则将xn作为所述射频电压传感器当前理论的输入电压信号。
40.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种半导体工艺设备，包括：
41.静电卡盘；
42.与所述静电卡盘连接的射频电压传感器；
43.馈电至所述静电卡盘的下射频电源；
44.设于所述下射频电源内、与所述射频电压传感器连接的控制器，用于在执行自身存储的计算机程序时实现上述任一种下射频电源的电压控制方法的步骤。
45.本技术提供了一种下射频电源的电压控制方法，预先获取馈电至静电卡盘的下射频电源的电压设定值，并根据预设电压修正策略对电压设定值进行修正，得到目标电压值；预设电压修正策略的修正目的为：下射频电源达到稳态时实际输出的电压等于电压设定值；获取与静电卡盘连接的射频电压传感器输出的第一电压信号，并根据第一电压信号，及表征射频电压传感器的平均输入输出对应关系的传感器变换系数，得到射频电压传感器理论上输入的第二电压信号；比较目标电压值和第二电压信号，并根据比较结果调整下射频电源的输出功率，以使第二电压信号等于目标电压值。可见，本技术可对下射频电源的电压设定值进行修正，以使下射频电源达到稳态时，静电卡盘上的实际电压值等于下射频电源
未修正的电压设定值，从而提高了下射频电源的电压控制精度。
46.本技术还提供了一种半导体工艺设备，与上述电压控制方法具有相同的有益效果。
附图说明
47.为了更清楚地说明本技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
48.图1为现有技术中的一种icp刻蚀机的结构示意图；
49.图2为本技术实施例提供的一种下射频电源的电压控制方法的流程图；
50.图3为本技术实施例提供的一种下射频电源的电压控制方法的工作逻辑图；
51.图4为本技术实施例提供的一种射频电压传感器内不同电路的电压传递函数的示意图；
52.图5为本技术实施例提供的一种检波电路的典型电路图；
53.图6为本技术实施例提供的一种检波电路的输入电压信号与二极管上的压降信号之间的对应关系图；
54.图7为本技术实施例提供的一种相同数据对调自变量因变量进行拟合的曲线图；
55.图8为本技术实施例提供的一种牛顿迭代法求解近似根的流程图。
具体实施方式
56.本技术的核心是提供一种下射频电源的电压控制方法及半导体工艺设备，可对下射频电源的电压设定值进行修正，以使下射频电源达到稳态时，静电卡盘上的实际电压值等于下射频电源未修正的电压设定值，从而提高了下射频电源的电压控制精度。
57.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
58.请参照图1，图1是本技术实施例提供的一种下射频电源的电压控制方法的场景示意图。如图1所示，该场景包括：上射频电源1、匹配器2、电感耦合线圈3、反应腔室4、用于吸附晶片5的静电卡盘6、光谱仪7、匹配器8、下射频电源9、射频电压传感器10、介质窗11。需要说明的是，本技术提及的下射频电源工作在电压模式下，电压模式下是控制下射频电源的输出电压恒定。
59.基于上述应用场景架构，本技术实施例提供了一种下射频电源的电压控制方法。请参照图2，图2为本技术实施例提供的一种下射频电源的电压控制方法的流程图，图2中的方法能够由图1中的下射频电源内的控制器执行，如图2所示，该方法包括以下步骤：
60.步骤s101：预先获取馈电至静电卡盘的下射频电源的电压设定值，并根据预设电压修正策略对电压设定值进行修正，得到目标电压值。
61.本技术实施例中，预设电压修正策略的修正目的为：下射频电源达到稳态时，静电
卡盘上的实际电压值等于下射频电源未修正的电压设定值。
62.具体应用中，本技术提前获取下射频电源的电压设定值(电压设定值存储于下射频电源的寄存器中)，并根据预设电压修正策略对下射频电源的电压设定值进行修正，得到目标电压值。可以理解的是，下射频电源未修正的电压设定值是期望静电卡盘上达到的电压值，而下射频电源修正后的目标电压值是下射频电源在电压控制过程中控制静电卡盘上达到的电压值，最终的目的是实现：下射频电源达到稳态时，静电卡盘上的实际电压值等于下射频电源未修正的电压设定值。
63.步骤s102：获取与静电卡盘连接的射频电压传感器输出的第一电压信号，并根据第一电压信号及传感器变换系数，得到射频电压传感器理论上输入的第二电压信号。
64.本技术实施例中，传感器变换系数表征的是射频电压传感器的平均输入输出对应关系，具体而言，传感器变换系数可用gain_av表示，gain_av为射频电压传感器在一定功率范围内(如10-1500w)的传感器变换系数gain的平均值，gain为射频电压传感器的输入vin与射频电压传感器的输出vout的比值，即gain＝vin/vout。
65.具体应用中，本技术获取与静电卡盘连接的射频电压传感器输出的电压信号(称为第一电压信号)，并将射频电压传感器输出的第一电压信号乘以传感器变换系数gain_av，计算得到射频电压传感器理论上输入的电压信号(称为第二电压信号)。
66.步骤s103：比较目标电压值和第二电压信号，并根据比较结果调整下射频电源的输出功率，以使第二电压信号等于目标电压值。
67.具体应用中，本技术比较下射频电源修正后的目标电压值和射频电压传感器输入的第二电压信号，若下射频电源修正后的目标电压值大于射频电压传感器输入的第二电压信号，则增加下射频电源的输出功率；若下射频电源修正后的目标电压值小于射频电压传感器输入的第二电压信号，则减小下射频电源的输出功率，最终的调整目的是使射频电压传感器输入的第二电压信号等于下射频电源修正后的目标电压值，即下射频电源达到稳态。
68.可见，当下射频电源工作在电压模式下，下射频电源的工作逻辑为电压闭环控制逻辑，如图3所示，具体地，由射频电压传感器检测静电卡盘上的实际电压值，并将检测得到的静电卡盘上的实际电压值反馈至下射频电源内的控制器，下射频电源内的控制器则按照上述电压控制方法进行电压闭环控制。
69.本技术提供的下射频电源的电压控制方法，可对下射频电源的电压设定值进行修正，以使下射频电源达到稳态时，静电卡盘上的实际电压值等于下射频电源未修正的电压设定值，从而提高了下射频电源的电压控制精度。
70.在上述实施例的基础上：
71.作为一种可选的实施例，根据预设电压修正策略对电压设定值进行修正，得到目标电压值，包括：
72.将电压设定值作为射频电压传感器的输入电压信号，并根据预设的射频电压传感器的实际输入输出对应关系，得到射频电压传感器的输出电压信号；
73.根据输出电压信号及传感器变换系数，得到射频电压传感器输入的第三电压信号，以将第三电压信号作为电压设定值修正后得到的目标电压值。
74.具体应用中，下射频电源的电压设定值是期望静电卡盘上达到的电压值，即射频
电压传感器期望输入的电压信号，因此，本技术将下射频电源的电压设定值作为射频电压传感器的输入电压信号，并将此射频电压传感器的输入电压信号代入预设的射频电压传感器的实际输入输出对应关系，得到射频电压传感器在输入电压设定值时的输出电压信号。
75.下射频电源在电压控制过程中达到稳态的条件为：目标电压值＝射频电压传感器的输出电压信号*传感器变换系数gain_av，则若想实现下射频电源达到稳态时，静电卡盘上的实际电压值(射频电压传感器实际输入的电压信号)等于下射频电源未修正的电压设定值，则需设定：目标电压值＝射频电压传感器在输入电压设定值时的输出电压信号*传感器变换系数gain_av。比如，设下射频电源未修正的电压设定值为b(0-1000v)，射频电压传感器在输入电压设定值b时的输出电压信号为f(b)，目标电压值为vsetpoint，则vsetpoint＝f(b)*gain_av，此情况下，下射频电源达到稳态时，静电卡盘上的实际电压值＝电压设定值b。
76.作为一种可选的实施例，射频电压传感器的实际输入输出对应关系的预设过程，包括：
77.确定射频电压传感器内不同电路各自对应的电压传递函数；
78.将不同电路各自对应的电压传递函数进行结合，得到表征射频电压传感器的实际输入输出对应关系的总电压传递函数；
79.基于射频电压传感器的输入输出样本数据，确定总电压传递函数的明确关系式。
80.现有方案中，使用线性函数建立射频电压传感器的输入输出对应关系，具体认为射频电压传感器的输入输出是正比例关系：gain＝vin/vout，但实际上，射频电压传感器的输入输出是非线性关系，这就导致以线性函数建立的射频电压传感器的输入输出对应关系准确度较低。
81.基于此，本技术先将射频电压传感器按照电路功能划分为多个电路，然后基于射频电压传感器内不同电路各自的输入输出对应关系，相应确定射频电压传感器内不同电路各自对应的电压传递函数，并将射频电压传感器内不同电路各自对应的电压传递函数进行结合，得到一个表征射频电压传感器的实际输入输出对应关系的总电压传递函数，然后通过实验测得射频电压传感器的多个输入输出信号，并将实验测得的射频电压传感器的多个输入输出信号作为射频电压传感器的输入输出样本数据，以通过射频电压传感器的输入输出样本数据来确定总电压传递函数的明确关系式，从而准确描述射频电压传感器的输入输出对应关系。
82.请参照图4，图4为本技术实施例提供的一种射频电压传感器内不同电路的电压传递函数的示意图。
83.作为一种可选的实施例，射频电压传感器依次包括分压电路、检波电路及线性放大电路；
84.则确定射频电压传感器内不同电路各自对应的电压传递函数，包括：
85.确定分压电路对应的电压传递函数为y0＝f1(x)＝k1*x；其中，k1为第一系数；x为射频电压传感器输入的射频电压信号，作为分压电路的输入电压信号；y0为分压电路的输出电压信号，作为检波电路的输入电压信号；
86.确定检波电路对应的电压传递函数为y1＝f2(y0)；其中，y1为检波电路的输出电压信号，作为线性放大电路的输入电压信号；
87.确定线性放大电路对应的电压传递函数为y2＝f3(y1)＝k2*y1+b1；其中，k2为第二系数；b1为第一常数；y2为线性放大电路的输出电压信号，作为射频电压传感器的输出电压信号。
88.具体应用中，射频电压传感器按照电路功能可分为分压电路、检波电路、线性放大电路，具体而言，射频电压加载到射频电压传感器的输入端口，依次经过分压电路、检波电路、线性放大电路的处理，最终以0-10v的直流电压信号输出。
89.如图4所示，射频电压传感器的每一级功能电路的输入输出对应关系均可以用电压传递函数来表达，分压电路的输入输出对应关系可以用电压传递函数y0＝f1(x)＝k1*x来表达；检波电路的输入输出对应关系可以用电压传递函数y1＝f2(y0)来表达；线性放大电路的输入输出对应关系可以用电压传递函数为y2＝f3(y1)＝k2*y1+b1来表达。
90.请参照图5，图5为本技术实施例提供的一种检波电路的典型电路图。
91.作为一种可选的实施例，检波电路的输入电压信号经其内二极管d1调节后输出；
92.则确定检波电路对应的电压传递函数为y1＝f2(y0)，包括：
93.对检波电路进行仿真，得到表征检波电路的输入电压信号与二极管d1上的压降信号之间的对应关系的仿真曲线；
94.按照对数函数对仿真曲线进行数据拟合，得到拟合关系式y3＝k3*ln(x)+b2；其中，y3为二极管d1上的压降信号；k3为第三系数；b2为第二常数；
95.基于拟合关系式，得到检波电路对应的电压传递函数y1＝f2(y0)＝y
0-k3*ln(x)-b2。
96.具体应用中，如图5所示，检波电路由二极管d1(如肖特基二极管)和电容c1等元器件构成，其作用是检测交流输入信号的峰值信号。检波电路的二极管d1是导致射频电压传感器非线性的主要因素，非线性的原因是：在二极管d1的输入电压较低时，二极管d1工作在未完全开启的状态，输入电压就无法通过，造成信号非线性变化，因此，找到一种可用精度描述二极管d1的模型，是解决射频电压传感器非线性的关键。
97.基于此，本技术对检波电路进行仿真，得到表征检波电路的输入电压信号与二极管d1上的压降信号之间的对应关系的仿真曲线，具体以检波电路的输入电压信号(vin，单位为v)为横坐标、二极管d1上的压降信号(vd，单位为v)为纵坐标绘制仿真曲线，如图6所示，按照对数函数对仿真曲线进行数据拟合，可以得到拟合关系式y＝0.0322*ln(x)+0.1557，r2为0.9967(r2是曲线拟合的优度，r2越接近1，表示曲线的拟合效果越好)，可以看出，用对数函数可以很好的描述二级管d1上的压降信号与检波电路的输入电压信号之间的对应关系。因此，检波电路对应的电压传递函数可以用y1＝f2(y0)＝y
0-k3*ln(x)-b2来表述。
98.作为一种可选的实施例，将不同电路各自对应的电压传递函数进行结合，得到表征射频电压传感器的实际输入输出对应关系的总电压传递函数，包括：
99.将分压电路、检波电路及线性放大电路各自对应的电压传递函数进行结合，得到表征射频电压传感器的实际输入输出对应关系的总电压传递函数f(x)＝k4*x+k5*ln(x)+b3；其中，k4为第四系数；k5为第五系数；b3为第三常数。
100.具体应用中，本技术将分压电路、检波电路及线性放大电路各自对应的电压传递函数合并同类项后，可以用f(x)＝k4*x+k5*ln(x)+b3来描述射频电压传感器的输入输出的对应关系。
101.作为一种可选的实施例，基于射频电压传感器的输入输出样本数据，确定总电压传递函数的明确关系式，包括：
102.将射频电压传感器的输入输出样本数据，采用最小二乘法进行曲线拟合，得到总电压传递函数的明确关系式。
103.具体应用中，本技术将射频电压传感器的输入输出样本数据(如以下表1所示实验测得的射频电压传感器的多个输入输出信号作为射频电压传感器的输入输出样本数据)，采用最小二乘法(least-squares minimization)进行曲线拟合，即可得到射频电压传感器的总电压传递函数的明确关系式：y＝0.00793778*x-0.0260501*ln(x)+0.06070613。
104.表1
[0105][0106]
表1中，dif％代表的是相对测试数据的偏差，负值表示计算值vout'比实际测量值vout小，正值表示计算值vout'比实际测量值vout大。
[0107]
作为一种可选的实施例，电压控制方法还包括：
[0108]
根据射频电压传感器当前的输出电压信号求解总电压传递函数，得到射频电压传感器当前理论的输入电压信号。
[0109]
现有方案中，下射频电源在将射频电压传感器的输出电压信号vout参与控制的同时，还将vout*gain_av作为实时的电压监控值返回到上位机监控系统。但是，由于射频电压传感器实际的传感器变换系数gain在不同时刻下并不相等，因而会造成电压监控值的偏
差。
[0110]
基于本技术的方案，若在监控下射频电源的电压时，从射频电压传感器的输出电压信号vout寻找与之对应的输入电压信号vin，即从vin到vout拟合出曲线y＝f(x)，再从vout到vin拟合出曲线x＝f(y)，得到电压监控值x，但这种方案仍存在一定偏差：从x到y和从y到x将得到两种对应关系，在对应关系上就造成了偏差，如图7所示，这将造成电压设定值为100v，下射频电源输出稳定在100v，但最终读出来的电压监控值可能是105v。若能将y＝f(x)求逆，则可以解决电压设定值与读出来的电压监控值不一致的问题。
[0111]
基于此，已知表征射频电压传感器的实际输入输出对应关系的总电压传递函数y＝f(x)，本技术可根据射频电压传感器当前的输出电压信号求解总电压传递函数y＝f(x)，得到射频电压传感器当前理论的输入电压信号，并将射频电压传感器当前理论的输入电压信号作为实时的电压监控值返回到上位机监控系统，电压监控精度较高。
[0112]
作为一种可选的实施例，总电压传递函数为f(x)＝k4*x+k5*ln(x)+b3；其中，x为射频电压传感器输入的射频电压信号；k4为第四系数；k5为第五系数；b3为第三常数；
[0113]
则根据射频电压传感器当前的输出电压信号求解总电压传递函数，得到射频电压传感器当前理论的输入电压信号，包括：
[0114]
将总电压传递函数进行简化，得到简化传递函数f(x)＝k4*x+b3；其中，x0＝(a-b3)/k4，令n＝0；x0为射频电压传感器当前输入的电压信号的初始设定值；a为射频电压传感器当前的输出电压信号；b3和k4均在各自对应的实验测得的取值范围内取值；n为迭代次数；
[0115]
根据误差函数f(x)＝f(xn)-a计算得到误差f(x)，并判断第一迭代结束条件|f(x)|《ε或第二迭代结束条件n》n
end
是否成立；其中，||为取绝对值；ε为预设读取误差阈值；n
end
为预设最大迭代次数；
[0116]
若第一迭代结束条件和第二迭代结束条件均不成立，则根据x
n+1
＝x
n-f(xn)/f(xn)'，n＝n+1进行参数迭代更新，并返回执行根据误差函数f(x)＝f(xn)-a计算得到误差f(x)的步骤；其中，f(xn)'为f(xn)的导数；
[0117]
若第一迭代结束条件和第二迭代结束条件中有一个条件成立，则将xn作为射频电压传感器当前理论的输入电压信号。
[0118]
具体应用中，本技术根据射频电压传感器当前的输出电压信号，采用牛顿迭代法(newton's method)求解总电压传递函数y＝f(x)，得到射频电压传感器当前理论的输入电压信号。
[0119]
具体而言，射频电压传感器按照一定的电压采样间隔读取电压值时，需要根据射频电压传感器的输出口电压vout＝a(一般为0-10v)的值，来获取射频电压传感器理论的输入口电压vin＝b(一般为0-1000v)的值。在射频电压传感器的每个电压采样周期内，均按照如图8所示的求解步骤来获取射频电压传感器理论的输入电压信号vin，求解步骤如下：
[0120]
step1：根据输入的射频电压传感器当前的输出电压信号a，及简化传递函数f(x)＝k4*x+b3，求解x0＝(a-b3)/k4，n＝0。需要说明的是，拟合函数y＝f(x)＝k4*x+k5*ln(x)+b3经大量实验测得：k4的范围为0.00796至0.0086，k5的范围为-0.0267至-0.0174，b3的范围为0.0345至0.0824。由于射频电压传感器的输入输出在宏观条件下是线性关系，只是在电压较低的时候线性度会下降，为了减低迭代次数，提高计算速度，简化拟合函数y＝f(x)＝k4*x+k5*ln(x)+b3为y＝f(x)＝k4*x+b3，b3和k4均在各自对应的实验测得的取值范围内取值。
[0121]
step2：判断第一迭代结束条件|f(x)|＝|f(xn)-a|《ε或第二迭代结束条件n》100是否成立；若第一迭代结束条件和第二迭代结束条件均不成立，则执行step3；若第一迭代结束条件和第二迭代结束条件中有一个条件成立，则将xn作为射频电压传感器当前理论的输入电压信号。需要说明的是，由于下射频电源的电压控制精度要求在1％以内，所以射频电压传感器的精度至少为0.1％，这里取ε＝x0*0.001。
[0122]
step3：更新近似解的值x
n+1
＝x
n-f(xn)/f(xn)'，n＝n+1，返回执行step2。
[0123]
实验测得，通过上述方式读取电压的求解过程用时在1ms-29ms之间，迭代次数小于30次，这足以满足上位机监控系统的采样间隔需求(100ms)。下表2为本技术方案的测试结果，与表1现有技术方案的测试结果相比，相对测试数据的偏差有所减小。
[0124]
表2
[0125][0126]
综上，本技术按照上述控制电压和读取电压的工作逻辑，可以实现下射频电源电压的控制与读取精度在1％以上。
[0127]
本技术还提供了一种半导体工艺设备，包括：
[0128]
静电卡盘；
[0129]
与静电卡盘连接的射频电压传感器；
[0130]
馈电至静电卡盘的下射频电源；
[0131]
设于下射频电源内、与射频电压传感器连接的控制器，用于在执行自身存储的计算机程序时实现上述任一种下射频电源的电压控制方法的步骤。
[0132]
本技术提供的半导体工艺设备的介绍请参考上述电压控制方法的实施例，本技术
在此不再赘述。
[0133]
本领域普通技术人员可知，随着技术的发展和新场景的出现，本技术实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
[0134]
本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本技术的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。
[0135]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。