一种高频电源的校正系统的制作方法

本发明涉及高频电源领域，尤其涉及一种高频电源的校正系统。

背景技术：

在现有的半导体器件的制造工艺中，使用在较低压的气氛内生成高密度的等离子体，并在半导体晶片(以下简称为“晶片”)上进行蚀刻处理、成膜处理的等离子处理装置。例如，平行平板等离子处理装置在处理室内配置有一对平行平板电极(上部电极和下部电极)，在将处理气体导入该处理室内的同时，从高频电源向电极的一方或两方供给高频，在电极间生成高频电场，通过该高频电场生成处理气体的等离子体，从而对晶片进行蚀刻等规定的处理。

在这种等离子处理装置中，为了得到良好的处理结果，有必要在处理中将施加在上述电极上的高频电力的值维持在规定的值，使在处理室内产生的等离子保持稳定。但是，例如在运行多个等离子处理装置等的情况下，即使安装于各处理装置的高频电源的输出电力的值恒定，但因为从高频电源到处理室内的电极的高频电力的传送路径所消耗的损失电力在各个装置中不同，所以施加于其电极的实际高频电力的值并不一定恒定不变。实际上从高频电源输出的高频电力在到达处理室内的电极的过程中，其传送中的高频电力的衰减特性并不相同

此外，在现有的具备检波电路的高频电源中，若作为入射波的等离子体生成用高频功率与偏压用高频功率地频率差变大，则反射波中包含的高频率成分的频率与调制波成分等的频率差会变小，不能由lc电路构成的带通滤波器充分衰减调制波成分等，结果，有可能会将调制波成分等视为反射波，高频电源引起误操作。

另外，若不能充分衰减调制波成分等，则难以在等离子体生成时施加适当的高频功率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高频电源的校正系统，该系统可弥补现有的高频电源校正方式或系统的不足。

为实现上述目的，本发明的目的在于提供一种高频电源的校正系统，包括高频电源、自动校正模块、高频功率产生源以及除杂转低模块，所述高频电源与所述自动校正模块和所述高频功率产生源分别连接，所述高频功率产生源与所述除杂转低模块连接；所述高频电源、所述自动校正模块、所述高频功率产生源以及所述除杂转低模块均与等离子处理机连接。

作为优化，所述高频电源包括：数据输入端、电力输出端、调整单元以及电力值检测单元，其中，

所述数据输入端负责将高频电力的电力设定值和用于校正输出电力的偏移值作为数字数据输入；

所述电力输出端负责输出所述高频电力；

所述调整单元根据所述电力设定值与所述偏移值调整目标电力输出值后，从所述电力输出端输出与所述目标电力输出值相应的高频电力；

所述电力值检测单元安装于同轴电缆与阻抗匹配器的连接位置，所述电力值检测单元对输入所述阻抗匹配器的高频电力的值进行检测。

作为优化，所述自动校正模块还包括电力输出控制单元，给所述自动校正模块输入由所述电力值检测单元检测出的电力检测值，所述自动校正模块根据所述电力检测值与所述电力设定值的差值求取实际偏移值，然后所述电力输出控制单元根据所述实际偏移值和所述电力设定值调整目标电力输出值，由此，以使输入所述阻抗匹配器的高频电力的值成为所述电力设定值的方式，调整从所述高频电源的电力输出端子输出的高频电力。

作为优化，所述高频电源通过所述电力输出控制单元隔着所述同轴电缆连接有负载，所述负载包括所述处理装置和所述阻抗匹配器，所述阻抗匹配器与通过同轴电缆一端与所述电力输出端连接，另一端与所述处理装置连接；其中，

所述高频电源通过所述同轴电缆传送高频电力，通过所述高频电力生成处理气体的等离子体，所述处理装置对被处理基板实施等离子体处理；

所述阻抗匹配器设置在所述同轴电缆与所述处理装置之间，所述阻抗匹配器负责使所述处理装置侧的阻抗与所述同轴电缆侧的阻抗匹配。

作为优化，所述高频电源和所述校正模块实施校正过程的具体步骤如下：

第一步，通过所述电力输出控制单元向所述数据输入端输入校正用的所述电力设定值和校正用的所述偏移值，并根据所述电力设定值和所述偏移值调整所述目标电力输出值，从所述电力输出端输出与所述目标电力输出值相应的高频电力；

第二步，所述电力值检测单元检测出所述电力检测值，所述电力输出控制单元根据所述电力检测值与所述电力设定值的差值变更所述校正用的偏移值，并向所述数据输入端供给所述已变更的校正用的偏移值，其中，所述电力值检测单元安装于所述同轴电缆和所述阻抗匹配器的连接位置，且所述电力检测值供向所述负载的高频电力；

第三步，重复第二步，所述直至所述电力检测值达到所述电力设定值，当所述电力检测值达到所述电力设定值时，将此时的校正用的偏移值作为用于校正所述高频电源的输出电力的实际偏移值。

作为优化，所述高频功率产生源产生用于在所述等离子体处理机的容器中生成等离子体的高频功率；

所述高频功率产生源产生的高频功率的过程中，所述等离子体生成时会产生高次谐波成分及调制波成分，所述除杂转低模块负责将所述高次谐波成分及调制波成分从中除掉，以此来控制所述高频功率，所述除杂转低模块将由所述高频功率产生源产生的高频功率变换成规定频率的低频功率，并根据所述低频功率进行检波。

作为优化，所述除杂转低模块包括：第一高频功率单元，从由所述高频功率产生源产生的高频功率中获取第一高频功率；

第二高频功率单元，通过振荡获取与所述第一高频功率不同频率的第二高频功率；

乘法单元，将所述第一高频功率和所述第二高频功率相乘；

检波单元，检波通过所述乘法单元相乘后的高频功率中所述规定频率的低频功率。

作为优化，所述装置还包括高频功率处理单元，所述高频处理单元与所述除杂转低模块和所述等离子体处理机连接，所述高频功率处理单元包括：功率合成组件和合成控制组件，其中，

所述功率合成组件负责合成至少两个高频功率；

所述合成控制组件控制由所述功率合成组件合成的高频功率，并将由所述合成的高频功率作为入射功率供给所述等离子体处理机；

所述功率合成组件包括：分支单元，分支对应于供给所述等离子体处理机的入射功率的反射功率；

消耗单元，消耗由所述分支单元分支后的反射功率，所述分支单元合成大于等于两个高频功率；所述消耗单元由电阻构成。

作为优化，所述校正用的偏移值按照所述电力检测值与所述电力设定值的差值的2/3进行变更。

作为优化，所述规定频率在20hz～600khz的范围内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一方面，本发明的自动校正模块包括了电力输出控制单元，给自动校正模块输入由电力值检测单元检测出的电力检测值，自动校正模块根据电力检测值与电力设定值的差值求取实际偏移值，然后电力输出控制单元根据实际偏移值和电力设定值调整目标电力输出值，由此，以使输入阻抗匹配器的高频电力的值成为电力设定值的方式，调整从高频电源的电力输出端子输出的高频电力，使得本发明能够大幅缩短电源校正所需的时间，也增加了校正的准确性。此外，因为能够抑制校正高频电源时的噪声的影响，所以不仅对于高电力输出区域的输出，对低电力输出区域的输出电力的校正也能够高精度地进行。

另一方面，本发明的除杂转低模块可高精度地除掉等离子体生成时产生的高次谐波成分或调制波成分来防止误动作，同时能对等离子处理机施加适当的高频功率。

此外，本发明的高频功率处理单元可以防止入射波的损失。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为本发明一种高频电源的校正系统的结构示意图；

图2为本发明一种高频电源的校正系统中自动校正模块的工作流程示意图；

图3为本发明一种高频电源的校正系统中高频电源的结构示意图；

图4为本发明一种高频电源的校正系统中除杂转低模块的结构示意图；

图5为本发明一种高频电源的校正系统中的负载结构示意图；

图6为本发明一种高频电源的校正系统中高频功率处理单元的结构示意图。

图中：1-高频电源、2-自动校正模块、3-高频功率产生源、4-除杂转低模块、5-同轴电缆、6-负载、7-高频功率处理单元、10-等离子处理机、11-数据输入端、12-电力输出端、13-调整单元、14-电力值检测单元、21-电力输出控制单元、41-第一高频功率单元、42-第二高频功率单元、43-乘法单元、44-检波单元、61-处理装置、62-阻抗匹配器、71-功率合成组件、72-合成控制组件、711-分支单元、712-消耗单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～6，本发明的目的在于提供一种高频电源的校正系统，包括高频电源1、自动校正模块2、高频功率产生源3以及除杂转低模块4，所述高频电源1与所述自动校正模块2和所述高频功率产生源3分别连接，所述高频功率产生源3与所述除杂转低模块4连接；所述高频电源1、所述自动校正模块2、所述高频功率产生源3以及所述除杂转低模块4均与等离子处理机10连接。

所述高频电源1包括：数据输入端11、电力输出端12、调整单元13以及电力值检测单元14，其中，

所述数据输入端11负责将高频电力的电力设定值和用于校正输出电力的偏移值作为数字数据输入；

所述电力输出端12负责输出所述高频电力；

所述调整单元13根据所述电力设定值与所述偏移值调整目标电力输出值后，从所述电力输出端12输出与所述目标电力输出值相应的高频电力；

所述电力值检测单元14安装于同轴电缆5与阻抗匹配器的62连接位置，所述电力值检测单元14对输入所述阻抗匹配器的高频电力的值进行检测。

具体的，高频电源又称电子管变频装置，是高频感应炉的关键装备。高频电源及感应加热技术对金属材料加热效率最高、速度最快，且低耗能又环保的装置，它已经广泛应用于各行各业对金属材料的热加工、热处理、热装配及焊接、熔炼等工艺中。它不但可以对工件整体加热，还能对工件局部的针对性加热；可实现工件的深层透热，也可只对其表面、表层集中加热；不但可对金属材料直接加热，也可对非金属材料进行间接式加热，等等，因此，感应加热技术必将在各行各业中应用越来越广泛。

所述自动校正模块2还包括电力输出控制单元21，给所述自动校正模块2输入由所述电力值检测单元14检测出的电力检测值，所述自动校正模块2根据所述电力检测值与所述电力设定值的差值求取实际偏移值，然后所述电力输出控制单元21根据所述实际偏移值和所述电力设定值调整目标电力输出值。

所述高频电源1通过所述电力输出控制单元21隔着所述同轴电缆5连接有负载6，所述负载6包括处理装置61和所述阻抗匹配器62，所述阻抗匹配器62与通过所述同轴电缆5一端与所述电力输出端12连接，另一端与所述处理装置61连接；其中，

所述高频电源1通过所述同轴电缆5传送高频电力，通过所述高频电力生成处理气体的等离子体，所述处理装置61对被处理基板实施等离子体处理；

所述阻抗匹配器62设置在所述同轴电缆5与所述处理装置61之间，所述阻抗匹配器62负责使所述处理装置62侧的阻抗与所述同轴电缆5侧的阻抗匹配。

具体的，阻抗匹配器是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力(lumped-circuitmatching)，另一种则是调整传输线的波长。

所述高频电源1和所述校正模块2实施校正过程的具体步骤如下：

第一步，通过所述电力输出控制单元21向所述数据输入端11输入校正用的所述电力设定值和校正用的所述偏移值，并根据所述电力设定值和所述偏移值调整所述目标电力输出值，从所述电力输出端12输出与所述目标电力输出值相应的高频电力；

第二步，所述电力值检测单元14检测出所述电力检测值，所述电力输出控制单元21根据所述电力检测值与所述电力设定值的差值变更所述校正用的偏移值，并向所述数据输入端11供给所述已变更的校正用的偏移值，其中，所述电力值检测单元14安装于所述同轴电缆5和所述阻抗匹配器62的连接位置，且所述电力检测值供向所述负载6的高频电力；

第三步，重复第二步，所述直至所述电力检测值达到所述电力设定值，当所述电力检测值达到所述电力设定值时，将此时的校正用的偏移值作为用于校正所述高频电源1的输出电力的实际偏移值。

所述高频功率产生源3产生用于在所述等离子体处理机10的容器中生成等离子体的高频功率；

所述高频功率产生源3产生的高频功率的过程中，所述等离子体生成时会产生高次谐波成分及调制波成分，所述除杂转低模块4负责将所述高次谐波成分及调制波成分从中除掉，以此来控制所述高频功率，所述除杂转低模块4将由所述高频功率产生源产生的高频功率变换成规定频率的低频功率，并根据所述低频功率进行检波。

所述除杂转低模块4包括：第一高频功率单元41，从由所述高频功率产生源3产生的高频功率中获取第一高频功率；

第二高频功率单元42，通过振荡获取与所述第一高频功率不同频率的第二高频功率；

乘法单元43，将所述第一高频功率和所述第二高频功率相乘；

检波单元44，检波通过所述乘法单元相乘后的高频功率中所述规定频率的低频功率。

所述装置还包括高频功率处理单元7，所述高频处理单元7与所述除杂转低模块4和所述等离子体处理机10连接，所述高频功率处理单元7包括：功率合成组件71和合成控制组件72，其中，

所述功率合成组件71负责合成至少两个高频功率；

所述合成控制组件72控制由所述功率合成组件71合成的高频功率，并将由所述合成的高频功率作为入射功率供给所述等离子体处理机10；

所述功率合成组件71包括：分支单元711，分支对应于供给所述等离子体处理机10的入射功率的反射功率；

消耗单元712，消耗由所述分支单元711分支后的反射功率，所述分支单元711合成大于等于两个高频功率；所述消耗单元712由电阻构成。

所述校正用的偏移值按照所述电力检测值与所述电力设定值的差值的2/3进行变更。

所述规定频率在20hz～600khz的范围内。

具体的，等离子处理机通常又被人们称呼等离子表面处理机、等离子表面处理器，等离子打磨机和等离子清洗机，机器机构包括等离子发生装置、气体输送系统和等离子喷枪三大部分。

等离子处理机依靠电能，会产生高压、高频能量。这些能量在喷枪钢管中被激活和被控制的辉光放电中产生低温等离子体，借助压缩空间将等离子体喷向处理表面，使处理表面产生相应的物理变化和化学变化。

在一实施例中，在上述现有的等离子处理机中，由从高频电源向等离子体容器输出的入射波产生的反射波通过改变等离子体生成时的负载阻抗，从等离子体容器返回，所以为保护高频电源不受该反射波的影响，例如采用检测反射波后降低入射波的方法或在高频电源与等离子体容器之间插入用于除掉反射波的循环器的方法等。尤其是在生成等离子体用的高频电源中，为了确保等离子体生成时的点火极限，在高频电源与等离子体容器之间插入循环器的方法是有效的。

本发明的工作原理是：

一方面，本发明的自动校正模块包括了电力输出控制单元，给自动校正模块输入由电力值检测单元检测出的电力检测值，自动校正模块根据电力检测值与电力设定值的差值求取实际偏移值，然后电力输出控制单元根据实际偏移值和电力设定值调整目标电力输出值，由此，以使输入阻抗匹配器的高频电力的值成为电力设定值的方式，调整从高频电源的电力输出端子输出的高频电力，使得本发明能够大幅缩短电源校正所需的时间，也增加了校正的准确性。此外，因为能够抑制校正高频电源时的噪声的影响，所以不仅对于高电力输出区域的输出，对低电力输出区域的输出电力的校正也能够高精度地进行。

另一方面，本发明的除杂转低模块可高精度地除掉等离子体生成时产生的高次谐波成分或调制波成分来防止误动作，同时能对等离子处理机施加适当的高频功率。

此外，本发明的高频功率处理单元可以防止入射波的损失。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。