射频电源的输出功率控制方法和系统与流程

本发明涉及半导体加工，尤其涉及射频电源的输出功率控制方法和系统。

背景技术：

1、远程等离子体源(remote plasma source，rps)，是一种用于产生等离子体的装置，在半导体制造中通常被用于在真空环境中进行表面处理、材料改性、薄膜沉积等工艺。随着rps的制备和应用技术越来越成熟，应用前景越来越广阔，国内外的半导体设备公司相继开发出各种类型的rps射频电源。

2、目前，市面上的半导体设备公司通常采用上位机直接连接rps射频电源的方法连接rps射频电源，直接控制rps射频电源生成的输出功率，参考图1和图2两种。图1中上位机直接通过串口通信协议连接rps射频电源，图2中上位机通过通信协议连接控制rps射频电源，以直接控制其输出对应功率的rps射频信号。这两种方式的主机与rps射频电源之间是一对一进行数据传输，一方面，主机控制的rps射频电源数量收到主机的通信端口数量的影响，无法自由拓展rps射频电源的数量，另一方面，rps射频电源需要内部设置控制器件以与主机通信连接，这些控制器件集成在rps射频电源后便不可更改，主机与rps射频电源之间的通信所采用的通信协议均不可更改，在拓展rps射频电源时，会受到rps射频电源的控制器件所支持的通信协议限制，无法自由拓展rps射频电源的类型。

3、为此部分厂家采用板卡替代rps射频电源与上位机通信，参考图3，将原先集成在rps射频电源中的控制器件改为集成到板卡上，主机与板卡之间通过串口通信、通信协议与板卡通信连接，板卡再通过io数据传输方式连接rps射频电源。为满足板卡的集成度要求，通常进行定制化设计，板卡的io数据传输接口数量不可更换，板卡内的烧录的控制程序无法改变，所以，在拓展rps射频电源时，板卡会受到预留的io数据传输接口的数量限制，内部烧录的控制程序所能支持控制的rps射频电源数量限制，以及内部烧录的控制程序所能支持的rps射频信号类型限制。

4、因此，有必要提供射频电源的输出功率控制方法和系统以解决现有技术中上位机控制射频电源的数量有限，无法自由扩展新的射频电源的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供射频电源的输出功率控制方法和系统，能够自由拓展新的射频电源以供上位机进行集体控制。

2、本技术提供的射频电源的输出功率控制方法和系统，采用如下的技术方案：

3、射频电源的输出功率控制系统，包括上位机、可编程逻辑控制器、射频控制器和至少一个射频电源；所述可编程逻辑控制器和所述射频控制器通过数据通信网络与所述上位机通信连接，所述可编程逻辑控制器和所述射频控制器通过数据传输线与所述射频电源电连接；

4、所述可编程逻辑控制器用于将所述射频电源安装成功时所触发的安装反馈信号转化为第一安装通信信息，并将所述第一安装通信信息上传至所述上位机，供所述上位机修改所述射频控制器的控制程序、以及通过所述可编程逻辑控制器控制所述射频电源启动；

5、在所述射频电源启动时，所述射频电源向等离子处理装置施加输出功率，并生成指示所述等离子处理装置中等离子体浓度的射频反馈电信号；所述射频控制器用于获取所述射频电源启动时的射频反馈电信号，将所述射频反馈电信号转化为射频反馈信息并上传至所述上位机，供所述上位机通过所述射频控制器调整所述射频电源的输出功率，直至所述输出功率满足所述等离子处理装置的工艺参数对应期望条件。

6、通过采用上述技术方案，可编程逻辑控制器在检测到射频电源接入时，通过上位机改变对应的射频控制器中的控制程序，实现射频电源接入时射频控制器的自适应改动，保证本案中的控制系统能够自由拓展新的射频电源。射频控制器根据启动状态射频电源馈送的射频反馈电信号对射频电源进行输出功率调整，保证最终射频电源的输出功率能够满足等离子处理装置的工艺要求。

7、可选地，所述可编程逻辑控制器包括多个通讯拓展模块，每个通讯拓展模块支持对应的第一备选通信协议；所述射频控制器包括多个通讯传输接口和多组模拟量传输接口，每个通讯传输接口支持对应的第二备选通信协议，每组模拟量传输接口支持对应的备选数据传输协议，每组模拟量传输接口包括模拟量输入端口和模拟量输出端口。

8、通过采用上述技术方案，可编程逻辑控制器具有多个通讯拓展模块，保证可编程逻辑控制器与上位机之间的通信连接支持多种通信协议。射频控制器具有多个通讯传输接口，每个接口都支持对应的通信协议，工作人员可以通过选择对应的通讯传输接口选择与上位机通信连接时所应用的通信协议。并且射频控制器设置多组模拟量传输接口，不同组的模拟量传输接口支持多种数据传输协议，工作人员可以通过选定或设置每组模拟量传输接口所支持的数据传输协议，来保证射频控制器与射频电源之间的数据传输。

9、可选地，所述第一备选通信协议包括rs232通信协议、rs485通信协议、devicenet通信协议、ethernet通信协议、ethercat通信协议，所述第二备选通信协议包括rs232通信协议、rs485通信协议、devicenet通信协议、ethernet通信协议、ethercat通信协议，所述备选数据传输协议包括多种io数据传输方式。

10、通过采用上述技术方案，可编程逻辑控制器和射频控制器与上位机之间的通信连接支持多种通信协议，可编程逻辑控制器和射频控制器与射频电源之间的电连接支持多种io数据传输方式，便于工作人员可以根据自身工作环境选择/更换备选通信协议、调整io数据传输方式，提高适用性。

11、可选地，所述上位机包括第一处理单元、第二处理单元和第三处理单元，所述第一处理单元根据所述第一安装通信信息生成程序修改指令发送至所述射频控制器，以改变所述射频控制器的控制程序，所述第二处理单元根据所述第一安装通信信息生成第二安装通信信息并发送至所述可编程逻辑控制器，以供所述可编程控制器转换为安装启动电信号，所述第三处理单元根据所述射频反馈信息生成目标射频信息并发送至所述射频控制器，以供射频控制器根据所述目标射频信息控制所述射频电源调整输出功率；所述射频电源根据所述安装反馈电信号和所述安装启动电信号启动。

12、可选地，所述射频电源包括射频安装确认单元、射频启动单元、射频感应单元、射频输出单元、射频通信单元；

13、所述射频安装确认单元用于在所述射频电源安装完成时生成所述安装反馈电信号；射频感应单元用于生成指示等离子处理装置中等离子体浓度的射频反馈电信号；所述射频通信单元与所述可编程逻辑控制器和所述射频控制器连接，向所述可编程逻辑控制器发送所述安装反馈电信号，接收所述可编程逻辑控制器生成的安装启动电信号，向所述射频控制器发送所述射频反馈电信号，接收所述射频控制器发送的射频配置电信号；所述射频启动单元与所述射频感应单元和所述射频安装确认单元连接，用于根据所述安装反馈电信号和所述安装启动电信号启动；所述射频输出单元用于与所述等离子处理装置连接，根据所述射频配置电信号调整对应的输出功率；

14、其中，所述射频配置电信号为所述射频控制器根据来自上位机的目标配置信息生成，所述目标配置信息为所述上位机根据射频反馈信息生成。

15、本发明还提供射频电源的输出功率控制方法，用于射频电源功率控制系统，所述射频电源控制系统包括上位机、射频电源、可编程逻辑控制器和射频控制器，所述可编程逻辑控制器和所述射频控制器通过数据通信网络与所述上位机通信连接，所述可编程逻辑控制器和所述射频控制器通过数据传输线与所述射频电源电连接，所述控制方法包括：

16、所述可编程逻辑控制器获取所述射频电源安装成功时触发的安装反馈电信号；将所述安装反馈电信号转化为第一安装通信信息并上传至所述上位机；

17、所述上位机根据所述第一安装通信信息修改所述射频控制器的控制程序；

18、所述上位机根据所述第一安装通信信息通过所述可编程逻辑控制器控制所述射频电源启动；

19、所述射频电源启动时向等离子处理装置输出射频信号以改变所述等离子处理装置的等离子体浓度，所述射频电源生成指示所述等离子体浓度的射频反馈电信号，并将所述射频反馈电信号传输至所述射频控制器；

20、所述射频控制器将所述射频反馈电信号转化为射频反馈信息并上传至所述上位机；

21、所述上位机通过所述射频控制器调整所述射频电源的输出功率直至所述输出功率满足所述等离子处理装置的工艺参数对应期望条件。

22、可选地，所述可编程逻辑控制器获取所述射频电源安装成功时触发的安装反馈电信号，包括：

23、在所述射频电源安装至预设区域时，所述预设区域对应的硬件生成定位电信号；

24、导通的所述射频电源根据所述定位电信号触发所述安装反馈电信号；

25、所述可编程逻辑控制器获取所述射频电源触发的所述安装反馈电信号。

26、可选地，所述可编程逻辑控制器将所述安装反馈电信号转化为第一安装通信信息并上传至所述上位机，包括：

27、所述可编程逻辑控制器与所述射频电源电连接，所述可编程逻辑控制器接收所述射频电源传输的安装反馈电信号，将电信号形式的所述安装反馈电信号转化为数字信号形式的第一安装通信信息；

28、所述可编程逻辑控制器与所述上位机通信连接，所述可编程逻辑控制器将所述第一安装通信信息发送至与所述上位机。

29、可选地，所述上位机根据所述第一安装通信信息通过所述可编程逻辑控制器控制所述射频电源启动，包括：

30、所述上位机验证所述第一安装通信信息生成第二安装通信信息，并将所述第二安装通信信息发送至所述可编程逻辑控制器；

31、所述可编程逻辑控制器通过数据传输网络接收来自所述上位机的第二安装通信信息，将数字信号形式的所述第二安装通信信息转化为电信号形式的所述安装启动电信号；

32、所述可编程逻辑控制器将所述安装启动电信号并传输至所述射频电源，供所述射频电源根据所述安装启动电信号和所述安装反馈电信号进入启动状态。

33、可选地，所述可编程逻辑控制器将所述第二安装通信信息转化为所述安装启动电信号并发送至所述射频电源，包括：

34、所述上位机验证所述第一安装通信信息生成第二安装通信信息，并将所述第二安装通信信息发送至所述可编程逻辑控制器；

35、所述可编程逻辑控制器通过数据传输网络接收来自所述上位机的第二安装通信信息，将数字信号形式的所述第二安装通信信息转化为电信号形式的所述安装启动电信号；

36、所述可编程逻辑控制器将所述安装启动电信号传输至生成所述安装反馈电信号的所述射频电源。

37、可选地，所述射频电源生成指示所述等离子体浓度的射频反馈电信号，并将所述射频反馈电信号传输至所述射频控制器，包括：

38、在所述射频电源处于启动状态时，所述射频电源根据源自等离子处理装置的原始反馈信号生成射频反馈电信号，并将所述射频反馈电信号传输至所述射频控制器，所述原始反馈信号与所述射频电源的输出功率相关联。

39、可选地，所述射频控制器将所述射频反馈电信号转化为射频反馈信息并上传至所述上位机，包括：

40、所述射频控制器与所述射频电源电连接，所述射频控制器接收射频电源传输的射频反馈电信号，将电信号形式的所述射频反馈电信号转化为数字信号形式的射频反馈信息；

41、所述射频控制器与所述上位机通信连接，所述射频控制器将所述射频反馈至所述上位机。

42、可选地，所述上位机通过所述射频控制器调整所述射频电源的输出功率直至所述输出功率满足所述等离子处理装置的工艺参数对应期望条件，包括：

43、所述上位机根据所述射频反馈信息和所述等离子处理装置的工艺参数，生成目标配置信息，并将所述目标配置信息发送至所述射频控制器；

44、所述射频控制器接收所述上位机发送的所述目标配置信息，将数字信号形式的所述目标配置信息转化为电信号形式的射频配置电信号，将所述射频配置电信号传输至所述射频电源；

45、所述射频电源根据所述射频配置电信号调整输出功率直至所述输出功率满足所述等离子处理装置的工艺参数对应期望条件。

46、可选地，所述上位机根据所述射频反馈信息和所述等离子处理装置的工艺参数，生成目标配置信息包括：

47、所述上位机根据所述射频反馈信息和所述等离子处理装置的工艺参数，结合预设的工艺参数-反馈-配置表格，得到对应的目标配置信息；

48、其中，在所述输出功率满足所述等离子处理装置的工艺参数对应期望条件时，所述射频电源生成调试通过电信号并传输至所述可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器根据所述调试通过电信号生成调试通过信息并上传至所述上位机，所述上位机将所述调试通过信息对应目标配置信息、射频反馈信息、工艺参数存入所述工艺参数-反馈-配置表格。

49、本技术包括以下至少一种有益技术效果：

50、1、本案的可编程逻辑控制器中设置多个通讯拓展模块，射频控制器中设置多个通讯传输接口和多组模拟量传输接口，以保证可编程逻辑控制器和射频控制器与上位机之间的通信连接支持多种通信协议，可编程逻辑控制器和射频控制器与射频电源之间的电连接也支持多种io数据传输方式，相比于固定的通信协议和固定的数据传输方式，本案支持rs232通信协议、rs485通信协议、devicenet通信协议、ethernet通信协议、ethercat通信协议，具有更广泛的适用性，能够适用多种上位机。

51、2、本案支持扩展自由拓展射频电源。可编程逻辑控制器在检测到新增的射频电源接入时通过上位机改变对应的射频控制器中的控制程序，保证射频控制器对新接入射频电源的同步控制。相比直接更换板卡或者上位机以适应新增的射频电源，拓展性更高，且更便捷。

52、3、射频电源根据自身被安装成功触发的安装反馈电信号和可编程逻辑控制器传输的安装启动电信号启动。通过安装反馈电信号和安装启动电信号锁定射频电源，避免其他射频电源误启动，强化对每个射频电源的控制性。

53、4、射频控制器将处于启动状态下的射频电源所反馈的射频反馈电信号转化为射频反馈信息，上位机根据射频反馈信息和等离子处理装置的工艺参数生成目标配置信息，由射频控制器根据该目标配置信息控制射频电源改变输出功率。本案在对启动状态的射频电源进行调控时，充分考虑到该射频电源所作用的等离子处理装置的工艺参数，从而调控后的射频电源的输出功率更适配该等离子处理装置的工艺。