[发明专利]匹配器损耗功率的计算方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，特别涉及一种匹配器损耗功率的计算方法及装置。

背景技术

在半导体材料的刻蚀机和等离子体增强化学气相沉积的设备中，射频功率电源被用来激励等离子体。而工艺过程的结果往往和等离子体吸收的射频功率紧密相关。因此，准确地了解等离子体吸收的射频功率，并能够实时进行控制，是非常重要的。

在整个射频功率馈入系统中，射频电源匹配器是一个重要而不可省略的设备，但是往往相当一部分的射频电源的功率会消耗到匹配器中导致发热。通常只能从射频电源中获得其净输出功率(即入射功率－反射功率)。而实际被等离子体吸收的功率＝净输出功率－匹配器消耗功率－电极或电感线圈中消耗的功率。因此，准确定量的了解匹配器吸收的功率可以帮助了解等离子体吸收的射频功率，从而对相应工艺过程定量的控制是很有帮助的。

直接用电压电流探头对匹配器中消耗功率的准确测量的实现是非常困难的，因为高功率的射频环境很有可能影响测量电路中的器件，导致产生一定的干扰信号，并且测量电路中的器件可能对匹配器的性能产生影响。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种匹配器损耗功率的计算方法，该方法能够准确地测量匹配器的实时损耗功率，且该方法易于实现。

本发明的第二个目的在于提供一种匹配器损耗功率的计算装置。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种匹配器损耗功率的计算方法，包括以下步骤：当负载设备工作时，通过与所述匹配器相连的光纤温度传感器检测匹配器内电感线圈的实时温度和/或实时环境温度，其中，负载设备通过匹配器与射频电源相连；在负载设备所处的环境温度和风冷速度不变时，从预存的功率-温度关系表中查询与检测到的匹配器内电感线圈的实时温度和/或实时环境温度对应的实时功率值；以及将实时功率值作为匹配器实时的损耗功率。

根据本发明实施例的匹配器损耗功率的计算方法，在负载工作时，通过光纤温度传感器检测匹配器内电感线圈的实时温度和/或实时环境温度，并通过查询预存的功率-温度关系表得到与该电感线圈的实时温度和/或实时环境温度对应的实时功率值，将该实时功率值作为匹配器实时的损耗功率。因此，该方法能够准确地测量匹配器的实时损耗功率，且易于实现，另外，使用光纤温度传感器能够准确测量温度值，并且，光纤温度传感器只传播光信号，因此不会对匹配器工作产生影响，也不会对匹配器工作产生影响。

另外，根据本发明上述实施例的匹配器损耗功率的计算方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述功率-温度关系表通过试验方式得到，具体包括：向匹配器输入直流电源，调整所述直流电源的输出功率，测量每个输出功率下所述匹配器内电感线圈的温度和/或环境温度；根据每个输出功率和每个输出功率下所述匹配器内电感线圈的温度和/或环境温度建立所述功率-温度关系表。

在一些示例中，所述负载设备为半导体材料的刻蚀机和等离子体增强化学气相沉积设备。

本发明第二方面的实施例还提供了一种匹配器损耗功率的计算装置，包括：匹配器；射频电源；负载设备，所述负载设备通过所述匹配器与所述射频电源相连；光纤温度传感器，所述光纤温度传感器与所述匹配器相连，以在所述负载设备工作时，检测所述匹配器内电感线圈的实时温度和/或实时环境温度；处理器，所述处理器与所述光纤温度传感器相连，用于在负载设备所处环境温度和风冷速度不变时，从预存的功率-温度关系表中查询与检测到的所述匹配器内电感线圈的实时温度和/或实时环境温度对应的实时功率值，以及将所述实时功率值作为所述匹配器实时的损耗功率。

根据本发明实施例的匹配器损耗功率的计算装置，在负载工作时，通过光纤温度传感器检测匹配器内电感线圈的实时温度和/或实时环境温度，并通过查询预存的功率-温度关系表得到与该电感线圈的实时温度和/或实时环境温度对应的实时功率值，将该实时功率值作为匹配器实时的损耗功率。该装置通过光纤温度传感器能够准确地检测出电感线圈的实时温度和/或环境温度，不受匹配器内高频电磁场影响，并且不会对匹配器工作产生影响，因此，可以准确地测量匹配器的实时损耗功率，另外，该装置结构简单，易于实现。

另外，根据本发明上述实施例的匹配器损耗功率的计算装置还可以具有如下附加的技术特征：