[发明专利]一种射频电源和半导体工艺设备

说明书

本发明实施例提供了一种射频电源和一种半导体工艺设备，该射频电源包括射频信号输入模块，可变功率合成匹配网络，固定阻抗变换模块，双定向耦合器采样模块，闭环控制模块和动态可变负载；当动态可变负载的实时阻抗值出现严重偏离预设目标阻抗值时，通过闭环控制模块控制可变功率合成匹配网络来调节输出端阻抗值，使输出端阻抗值经过固定阻抗变换模块的阻抗差值变换后，把严重偏离预设阻抗的动态可变负载调整到预设目标阻抗值，使该预设目标阻抗值与固定阻抗变换模块的输出端阻抗值形成共轭匹配关系；本发明解决了射频电源与动态可变负载出现阻抗严重失配情况时，产生大反射功率返回到射频电源内部，导致射频电源内部的主要器件出现烧毁等故障。

技术领域

本发明涉及固态射频电源技术领域，特别是涉及一种射频电源和一种半导体工艺设备。

背景技术

随着半导体器件材料的发展，射频电源由电子管射频电源迈入固态射频电源时代。目前，大功率射频电源属于半导体工艺设备的核心部件，主要运用在电感耦合等离子刻蚀(ICP，Inductively coupled plasma)、电容耦合等离子刻蚀(CCP，Capacitivelycoupled plasma)、物理气相沉积(PVD，Physical Vapour Desposition)、化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)、原子层沉积(ALD，Atomic layer deposition)等半导体装备中。

其中，在等离子体刻蚀应用过程中，由于受激发等离子体密度逐渐发生改变，导致射频电源负载阻抗也逐渐产生变化，直至最后负载出现大范围阻抗跳变，从而产生阻抗严重失配状况。这种情况不仅对刻蚀设备激发等离子体质量产生不利影响，还会产生很大反射功率，与入射功率叠加后在射频电源内部形成深度调幅调制波，且该调制波处于动态自激状态，会烧毁射频电源内部主要器件，造成经济损失。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种射频电源和一种半导体工艺设备。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种射频电源，所述射频电源包括：

射频信号输入模块，可变功率合成匹配网络，固定阻抗变换模块，双定向耦合器采样模块，闭环控制模块和动态可变负载；

所述射频信号输入模块的输出端与所述可变功率合成匹配网络的输入端连接，用于向所述可变功率合成匹配网络提供射频输入信号；

所述可变功率合成匹配网络的输出端与所述固定阻抗变换模块的输入端连接，用于放大所述射频输入信号并根据所述放大后的射频输入信号合成输出功率以及调整输出阻抗，并输出所述输出功率和所述输出阻抗；

所述固定阻抗变换模块用于对所述输出阻抗进行阻抗固定差值变换，以及滤除第一预设频率的所述射频信号，允许通过第二预设频率的所述射频输入信号；

所述双定向耦合器采样模块的输入端与所述固定阻抗变换模块的输出端连接，用于接收从所述固定阻抗变换模块传输的所述输出功率；所述双定向耦合器采样模块的输出端与所述动态可变负载连接，用于向所述动态可变负载传输所述输出功率；

所述双定向耦合器采样模块的前向电压采样端和反向电压采样端分别与所述闭环控制模块的输入端连接，用于检测前向采样电压和反向采样电压，以及向所述闭环控制模块输入所述前向采样电压和所述反向采样电压；

所述闭环控制模块的输出端与所述可变功率合成匹配网络连接，用于根据所述前向采样电压和反向采样电压，确定所述动态可变负载的实时阻抗值，以及根据所述动态可变负载的实时阻抗值，控制所述可变功率合成匹配网络，调整所述可变功率合成匹配网络的输出端阻抗值，使得所述输出端阻抗值通过所述固定阻抗变换模块的阻抗固定差值变换后，与所述动态可变负载的目标阻抗值成共轭匹配关系。

可选地，所述固定阻抗变换模块包括：并联谐振网络，输出匹配网络，串联谐振网络；