[发明专利]等离子体放电状态监控方法及等离子体放电系统

权利要求书

1.一种等离子体放电状态监控方法，其特征在于，所述方法包括：

在电感耦合线圈上加载射频功率之后，获取所述电感耦合线圈的电压信号与电流信号；

计算所述电压信号与所述电流信号的相位差；

由所述相位差确定当前等离子体所处的放电状态。

2.根据权利要求1所述的等离子体放电状态监控方法，其特征在于，所述由所述相位差确定当前等离子体所处的放电状态包括：

判断所述相位差是否大于第一相位且小于或等于第二相位，所述第一相位小于所述第二相位；

若是，确定当前等离子体处于感性放电状态；若否，判断所述相位差是否大于第三相位且小于或等于第一相位，所述第三相位小于所述第一相位；

若是，确定当前等离子体处于容性放电状态。

3.根据权利要求2所述的等离子体放电状态监控方法，其特征在于，所述确定当前等离子体处于容性放电状态之后，所述方法还包括：

将连接在发生器与地之间的第一可变电容的电容值增加第一设定量，并将连接在所述发生器与所述电感耦合线圈之间第二可变电容的电容值减小第二设定量，返回获取所述电感耦合线圈的电压信号与电流信号的步骤继续执行；

所述发生器用于产生所述射频功率。

4.根据权利要求2所述的等离子体放电状态监控方法，其特征在于，所述确定当前等离子体处于感性放电状态之后，返回获取所述电感耦合线圈的电压信号与电流信号的步骤继续执行。

5.根据权利要求2-4任一项所述的等离子体放电状态监控方法，其特征在于，所述第一相位为40°，所述第二相位为90°。

6.根据权利要求5所述的等离子体放电状态监控方法，其特征在于，所述第三相位-90°。

7.根据权利要求1所述的等离子体放电状态监控方法，其特征在于，采用以下公式计算所述相位差：

P＝UIcosθ；其中，U为电压信号，I为电流信号，P为射频功率，θ为所述相位差。

8.一种等离子体放电系统，包括：发生器、电感耦合线圈以及反应腔室，所述电感耦合线圈位于所述反应腔室上方的介质窗口且与所述发生器连接，其特征在于，所述系统还包括：电流传感器、电压传感器以及处理器；

所述电流传感器用于采集所述电感耦合线圈的电流信号；

所述电压传感器用于采集所述电感耦合线圈的电压信号；

所述处理器用于判断所述发生器已向所述电感耦合线圈加载射频功率之后，所述处理器获取所述电压信号与所述电流信号；计算所述电压信号与所述电流信号的相位差；由所述相位差确定当前等离子体所处的放电状态。

9.根据权利要求8所述的等离子体放电系统，其特征在于，所述放电状态包括：容性放电状态与感性放电状态；

所述系统还包括：

位于所述发生器与所述电感耦合线圈之间的匹配器；

所述匹配器包括：第一调整器、第二调整器、第一可变电容与第二可变电容，所述第一可变电容连接在发生器与地之间，所述第二可变电容连接在所述发生器与所述电感耦合线圈之间；所述第一调整器和所述第二调整器分别用于调整所述第一可变电容和所述第二可变电容；

所述处理器用于在等离子体处于容性放电状态时，通过所述第一调整器将第一可变电容的电容值增加第一设定量，并通过所述第二调整器将第二可变电容的电容值减小第二设定量。

10.根据权利要求9所述的等离子体放电系统，其特征在于，所述处理器还用于在等离子体处于感性放电状态时，继续执行获取所述电压信号与所述电流信号；计算所述电压信号与所述电流信号的相位差；由所述相位差确定当前等离子体所处的放电状态。

11.根据权利要求10所述的等离子体放电系统，其特征在于，所述第一可变电容的容值范围为(420pF～570pF)或(825pF～1095pF)。

12.根据权利要求11所述的等离子体放电系统，其特征在于，所述第二可变电容的容值范围为(230pF～320pF)或(410pF～455pF)。