射频功率检测高精度控制方法、系统及计算机可读存储介质与流程

1.本技术涉及射频技术领域，特别是一种射频功率检测高精度控制方法、系统及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.射频发生器是用于产生射频功率信号的装置，属于半导体工艺设备的核心部件，所有产生等离子体进行材料处理的设备都需要射频发生器提供能量。在集成电路、太阳能电池和led(lightemittingdiode，发光二极管)的工艺制造设备，例如刻蚀机、pvd(physicalvapordeposition，物理气相沉积)、pecvd(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，等离子体增强化学气相沉积)、ald(atomiclayerdeposition，原子层沉积)等设备，均装备有不同功率规格的射频发生器。射频发生器一般由射频信号发生器、射频功率放大电路、供电线路和射频功率检测器组成。当前，集成电路制造产业向着更细线宽的目标发展，制造工艺的线宽从90纳米、65纳米、45纳米到最新的7纳米，这对射频发生器的输出功率提出了更高的要求，即输出功率的波动范围应当足够小。对于射频发生器的输出功率控制，射频功率检测是否精确至关重要。
3.ptc是positive temperature coefficient的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常ptc是指正温度系数热敏电阻，简称ptc热敏电阻。ptc热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。正温度系数热敏电阻其电阻值随着ptc热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的增加，温度越高，电阻值越大。
4.射频功率检测器性能决定了射频发生器的功率输出特性，现有的射频发生器通过功率检测装置提取的小部分功率，经处理后，将与输出功率相对应的检测输出电压提供给单片机，再经过单片机pid控制运算后，输出模拟信号用来调整对功率放大模块施加的电压，由此改变功率放大模块的射频输出功率，实现闭环控制；但是，射频功率检测器由于其器件特性在运行时会产生大量的热量，从而使得器件温度升高从而影响检测精度，现有的射频功率检测器一般是通过散热槽或者其他散热结构进行被动方式的散热，由于外部环境影响，从而使得射频功率检测器的工作温度范围较大，从而限制了射频功能检测器的检测精度。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提出一种射频功率检测高精度控制方法、系统及计算机可读存储介质，旨在解决现有射频功率检测器由于温度变成造成检测精度较低的技术问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种射频功率检测高精度控制方法，所述方法包括：
7.对射频功率检测器进行散热和温度补偿并设置所述射频功率检测器的预设恒定温度区间；
8.采集射频功率检测器的实时温度，判断所述实时温度是否处于所述预设恒定温度区间；
9.当所述实时温度处于所述预设恒定温度区间时，所述射频功率检测器同时测量并上报所输入射频信号的正向功率和反向功率。
10.进一步的，所述当所述实时温度处于所述预设恒定温度区间时，所述射频功率检测器同时测量并上报所输入射频信号的正向功率和反向功率的步骤包括：
11.当所述实时温度处于所述预设恒定温度区间时，射频功率检测器同时测量所输入射频信号的正向功率和反向功率；
12.同时上报所述实时温度、所输入射频信号的正向功率和反向功率，并根据所述实时温度与射频功率检测器之间检测精度关系修正所述正向功率、所述反向功率。
13.进一步的，所述对射频功率检测器进行散热和温度补偿并设置所述射频功率检测器的预设恒定温度区间的步骤之后，所述方法还包括：
14.通过标定试验或者机器学习方式获取在预设恒定温度区间内所述射频功率检测器的检测精度与实时温度之间的关系。具体的，可以利用曲线等多种方式描述检测精度与实时温度之间的关系，以便于对正向功率、反向功率进行精确修正。
15.进一步的，所述对射频功率检测器进行散热和温度补偿并设置所述射频功率检测器的预设恒定温度区间的步骤包括：
16.采用散热装置对所述射频检测器进行散热，所述散热装置的散热功率为q1，采用加热器件对所述射频功率检测器进行温度补偿，所述加热器件的补偿功率为q2，在所述预设恒定温度区间，q1＝q2 q3，其中q3为所述射频功率检测器的发热功率。
17.进一步的，所述散热装置是风冷装置或者水冷装置，所述加热器件是ptc温控电阻，所述ptc温控电阻同时检测所述实时温度。
18.进一步的，所述散热装置是水冷装置、所述加热器件是ptc温控电阻，所述方法还包括：
19.获取所述散热功率、所述补偿功率的变化曲线q1(t)、q2(t)，在所述预设恒定温度区间，q1(t)＝q2(t) q3(t)，其中q3(t)为所述射频功率检测器的发热功率变化曲线。
20.进一步的，所述散热装置是水冷装置，所述方法还包括：
21.对所述水冷装置的介质温度、循环速度以及散热功率进行标定或者机器学习获取所述散热功率变化曲线q1(t)。
22.进一步的，所述加热器件是ptc温控电阻，所述方法还包括：
23.对所述ptc温控电阻的居里温度、驱动电压以及补偿功率进行标定或者机器学习获取所述补偿功率变化曲线q2(t)。
24.本发明实施例第二方面提供了一种射频功率检测高精度控制系统，所述系统包括：
25.温度检测补偿装置，用于采集射频功率检测器的实时温度并对所述射频功率检测器进行温度补偿；
26.散热装置，用于对所述射频功率检测器进行散热；
27.控制器，用于控制所述温度检测补偿装置、所述散热装置使得所述射频功率检测器处于预设恒定温度区间并接收所述射频功率检测器上报的正向功率和反向功率。
28.本发明实施例第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有射频功率检测高精度控制程序，所述射频功率检测高精度控制程序被处理器执行时实现上述的射频功率检测高精度控制方法的步骤。
29.本发明技术方案的有益效果：
30.本技术的射频功率检测高精度控制方法、系统及计算机可读存储介质，通过水冷或者风冷装置对射频功率检测器进行散热，并通过ptc可控电阻对射频功率检测器进行温度检测以及温度补偿，使得射频功率检测器在预设恒定温度区间稳定工作，进一步通过实时温度与检测精度之间的关系对检测结果进行修正，最大限度降低器件发热以及温度变化对检测精度的影响，可使得射频功率输出精度达到
±
0.5％以内。
附图说明
31.图1是实现本发明各个实施例的一种射频发生器的硬件结构示意图；
32.图2是本发明实施例提供的一种射频功率检测高精度控制方法流程图；
33.图3是本发明实施例提供的一种射频功率检测高精度控制系统硬件结构框图；
34.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
35.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“单元”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“单元”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
37.如图1所示，直流可调压电源通过并联去藕电容与串联扼流圈与功率放大器的漏极相连,其中去耦电容的作用是防止高频信号祸合到直流电流而影响其工作效率,扼流圈的作用是使直流源的电流有平坦的传输特性,同时也可阻止高频信号流过直流电流通路。同时占空比为的矩形方波通过两并联电阻与功率放大器的门极相联,放大器的源极直接接地的。这样直流功率可在信号驱动下,通过使放大器工作在类放大状态而转化为的射频功率。漏极作为射频功率的输出端需要经过合适的匹配网络才能保证放大器工作在类放大状态将直流电源功率尽可能大的转换成射频功率,而不是消耗在功率放大器上,匹配网络将输入阻抗匹配到负载线的特性阻抗,极大减小了由于阻抗不匹配而造成的反射功率过大,造成功率放器的损坏。匹配网络通过圆图进行阻抗匹配确定电容电感的参数。
38.基于上述射频发生器结构提出本发明方法各个实施例。
39.实施例1
40.如图3所示，本发明实施例提供了一种射频功率检测高精度控制方法，该方法包括：
41.s101、对射频功率检测器进行散热和温度补偿并设置所述射频功率检测器的预设恒定温度区间；
42.s102、采集射频功率检测器的实时温度，判断所述实时温度是否处于所述预设恒定温度区间；
43.s103、当所述实时温度处于所述预设恒定温度区间时，所述射频功率检测器同时
测量并上报所输入射频信号的正向功率和反向功率。
44.具体的，所述当所述实时温度处于所述预设恒定温度区间时，所述射频功率检测器同时测量并上报所输入射频信号的正向功率和反向功率的步骤包括：
45.当所述实时温度处于所述预设恒定温度区间时，射频功率检测器同时测量所输入射频信号的正向功率和反向功率；
46.同时上报所述实时温度、所输入射频信号的正向功率和反向功率，并根据所述实时温度与射频功率检测器之间检测精度关系修正所述正向功率、所述反向功率。
47.其中，所述对射频功率检测器进行散热和温度补偿并设置所述射频功率检测器的预设恒定温度区间的步骤之后，所述方法还包括：
48.通过标定试验或者机器学习方式获取在预设恒定温度区间内所述射频功率检测器的检测精度与实时温度之间的关系。具体的，可以利用曲线等多种方式描述检测精度与实时温度之间的关系，以便于对正向功率、反向功率进行精确修正。
49.可选的，所述对射频功率检测器进行散热和温度补偿并设置所述射频功率检测器的预设恒定温度区间的步骤包括：
50.采用散热装置对所述射频检测器进行散热，所述散热装置的散热功率为q1，采用加热器件对所述射频功率检测器进行温度补偿，所述加热器件的补偿功率为q2，在所述预设恒定温度区间，q1＝q2 q3，其中q3为所述射频功率检测器的发热功率。
51.可选的，所述散热装置是风冷装置或者水冷装置，所述加热器件是ptc温控电阻，所述ptc温控电阻同时检测所述实时温度。
52.其中，所述散热装置是水冷装置、所述加热器件是ptc温控电阻，所述方法还包括：
53.获取所述散热功率、所述补偿功率的变化曲线q1(t)、q2(t)，在所述预设恒定温度区间，q1(t)＝q2(t) q3(t)，其中q3(t)为所述射频功率检测器的发热功率变化曲线。
54.其中，所述散热装置是水冷装置，所述方法还包括：
55.对所述水冷装置的介质温度、循环速度以及散热功率进行标定或者机器学习获取所述散热功率变化曲线q1(t)。
56.其中，所述加热器件是ptc温控电阻，所述方法还包括：
57.对所述ptc温控电阻的居里温度、驱动电压以及补偿功率进行标定或者机器学习获取所述补偿功率变化曲线q2(t)。
58.恒温加热用ptc热敏电阳的恒温发热特性，是由材料特性决定的。其原理是当ptc热电阳通上电后，因为自热。导致元件本体温度上升，电值进入跃变区，电流迅速下降，于是恒温加热ptc热敏电表面温度持续保持恒定值。该温度只与ptc热敏电阻的居里温度和外加电压有关，而与环境温度基本无关。ptc恒温加热器就是利用恒温加热ptc执敏电阻恒温发热特性设计的加执器件。在中小功率加热场合，ptc加热器具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响极小、自然寿命长等传统发热元件无法比拟的优势，在电热器具中的应用越来越受到研发工程师的青睐。恒温加热ptc热敏电阳可制作成多种外形结构和不同规格，常见的有圆片形、长方形、长条形、圆环以及蜂窝多孔状等。把上述ptc发热元件和金属构件进行组合可以形成各种形式的大功率ptc加热器。
59.水冷装置单位时间内带走的热量，随功率检测器温度变化而不同，检测器温度高则带走的热量多，检测器温度低则带走的温度少，始终接近于水温ptc温控电阻用来测量射
频功率检测器温度，该温度保持在水温附近变化，控制程序读取此温度值，与程序里存储的温度曲线对比，完成温度补偿计算，从而提高射频功率检测精度，达到
±
0.5％。
60.实施例2
61.如图2所示，本发明实施例第二方面提供了一种射频功率检测高精度控制系统，所述系统包括：
62.温度检测补偿装置40，用于采集射频功率检测器20的实时温度并对所述射频功率检测器进行温度补偿；
63.散热装置30，用于对所述射频功率检测器20进行散热；
64.控制器10，用于控制所述温度检测补偿装置40、所述散热装置30使得所述射频功率检测器20处于预设恒定温度区间并接收所述射频功率检测器20上报的正向功率和反向功率。
65.实施例3
66.本发明实施例第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有射频功率检测高精度控制程序，所述射频功率检测高精度控制程序被处理器执行时实现上述的射频功率检测高精度控制方法的步骤。
67.本技术的射频功率检测高精度控制方法、系统及计算机可读存储介质，通过水冷或者风冷装置对射频功率检测器进行散热，并通过ptc可控电阻对射频功率检测器进行温度检测以及温度补偿，使得射频功率检测器在预设恒定温度区间稳定工作，进一步通过实时温度与检测精度之间的关系对检测结果进行修正，最大限度降低器件发热以及温度变化对检测精度的影响，可使得射频功率输出精度达到
±
0.5％以内。
68.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
69.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
70.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
71.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。