本发明专利技术实施例提供了一种射频电源信号采集电路和一种半导体工艺设备，包括：定向耦合器用于接收射频电源输出的电压，耦合出入射电压波信号和反射电压波信号；电压测量模块与定向耦合器连接，用于将入射电压波信号和反射电压波信号相加，生成传输线电压和值信号；对传输线电压和值信号进行整形，转换为第一方波信号；电流测量模块与定向耦合器连接，用于将入射电压波信号和反射电压波信号相减，生成传输线电压差值信号；对传输线电压差值信号进行整形，转换为第二方波信号；处理器与电压测量模块、电流测量模块连接，用于依据第一方波信号和第二方波信号确定电流电压相位差值。本发明专利技术实施例可以计算射频电源输出电压和输出电流的电流电压相位差值。的电流电压相位差值。的电流电压相位差值。
【技术实现步骤摘要】
一种射频电源信号采集电路和半导体工艺设备
[0001]本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种射频电源信号采集电路和一种半导体工艺设备。
技术介绍
[0002]射频电源是半导体制造装备的核心零部件，其产生的射频能量是用来点燃和维持等离子体放电的核心装置。近年来，随着微电子工业迅速发展，器件尺寸逐渐的缩小，电路集成度逐渐的提高，这就需要可控的精度更高的射频电源产生的不同形式的等离子体来满足工艺上的要求，而在射频电源中测量电路的性能决定了输出功率的精度和线性度。
[0003]目前，对于射频电源的测量，是通过定向耦合器作为传感器测量电源的输出功率，但是这种方式无法测量和计算射频电源输出端的电压、电流和阻抗，也就无法提供数据分析当前等离子体的实际状态，进而无法实现对较复杂工艺的测量和控制要求。
技术实现思路
[0004]鉴于上述问题，提出了本专利技术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信号采集电路和相应的一种半导体工艺设备。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术实施例公开了一种射频电源信号采集电路，所述射频电源信号采集电路用于与射频电源连接，所述信号采集电路包括：
[0006]定向耦合器，电压测量模块，电流测量模块和处理器；
[0007]所述定向耦合器用于接收所述射频电源输出的电压，耦合出入射电压波信号和反射电压波信号；
[0008]所述电压测量模块与所述定向耦合器连接，用于将所述入射电压波信号和所述反射电压波信号相加，生成传输线电压和值信号；对所述传输线电压和值信号进行整形，转换为第一方波信号；
[0009]所述电流测量模块与所述定向耦合器连接，用于将所述入射电压波信号和所述反射电压波信号相减，生成传输线电压差值信号；对所述传输线电压差值信号进行整形，转换为第二方波信号；
[0010]所述处理器与所述电压测量模块、所述电流测量模块连接，用于依据所述第一方波信号和所述第二方波信号确定电流电压相位差值。
[0011]可选地，所述电压测量模块还用于对所述传输线电压和值信号进行滤波整流，转换为第一直流信号；
[0012]所述电流测量模块还用于对所述传输线电压差值信号进行滤波整流，转换为第二直流信号；
[0013]所述处理器还用于依据所述第一直流信号确定电压幅值，依据所述第二直流信号确定电流幅值，以及根据所述电压幅值、所述电流幅值和所述电流电压相位差值确定负载阻抗值。
[0014]可选地，所述电压测量模块包括：加法电路和第一比较电路，
[0015]所述加法电路与所述定向耦合器连接，用于将所述入射电压波信号和所述反射电压波信号相加，生成所述传输线电压和值信号；
[0016]所述第一比较电路与所述加法电路连接，用于将所述传输线电压和值信号整形为第一方波信号。
[0017]可选地，所述电压测量模块还包括第一检波电路和第一低通滤波电路，
[0018]所述第一检波电路与所述加法电路连接，用于对所述传输线电压和值信号进行半波整流，生成第一整流信号；
[0019]所述第一低通滤波电路输入端与所述第一检波电路输出端连接，所述第一低通滤波电路输出端与所述处理器连接，用于将所述第一整流信号转换为第一直流信号。
[0020]可选地，所述电流测量模块包括：减法电路和第二比较电路，
[0021]所述减法电路与所述定向耦合器连接，用于将所述入射电压波信号和所述反射电压波信号相减，生成传输线电压差值信号；
[0022]所述第二比较电路与所述减法电路连接，用于将所述传输线电流波信号整形为第二方波信号。
[0023]可选地，所述电流测量模块还包括第二检波电路和第二低通滤波电路，
[0024]所述第二检波电路与所述减法电路连接，用于对所述传输线电压差值信号进行半波整流，生成第二整流信号；
[0025]所述第二低通滤波电路输入端与所述第二检波电路输出端连接，所述第二低通滤波电路输出端与所述处理器连接，用于将所述第二整流信号转换为第二直流信号。
[0026]可选地，所述处理器包括三态鉴相器，
[0027]所述三态鉴相器与所述电压测量模块、所述电流测量模块连接，所述三态鉴相器用于接收所述第一方波信号和所述第二方波信号；根据所述第一方波信号和所述第二方波信号确定所述电流电压相位差值。
[0028]可选地，所述三态鉴相器包括第一触发器、第二触发器和与门，
[0029]所述第一触发器的时钟输入端与所述电压测量模块连接；所述第二触发器的时钟输入端与所述电流测量模块连接；所述第一触发器的触发信号输入端和所述第二触发器的触发信号输入端连接预设高电平；
[0030]所述与门的输出端与所述第一触发器的复位端、所述第二触发器的复位端连接；所述与门的输入端分别与所述第一触发器的输出端、所述第二触发器的输出端连接。
[0031]可选地，所述第一比较电路和所述第二比较电路为过零比较电路。
[0032]可选地，所述第一低通滤波电路和所述第二低通滤波电路为积分电路。
[0033]可选地，所述射频电源信号采集电路还包括：功率信号采集电路，
[0034]所述定向耦合器还用于输出交流电压信号；
[0035]所述功率信号采集电路与所述定向耦合器连接，用于将所述交流电压信号转换为直流电压信号；
[0036]所述处理器与所述功率信号采集电路连接，所述处理器还用于根据所述直流电压信号确定输出功率值。
[0037]可选地，所述信号采集电路还包括：上位机，
[0038]所述上位机与所述处理器输出端连接，用于实时监测所述电压幅值、所述电流幅值、所述电流电压相位差值和所述负载阻抗值。
[0039]本专利技术实施例还公开了一种半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括射频电源、射频匹配器、工艺腔室和如上所述的射频电源信号采集电路。
[0040]本专利技术实施例包括如下优点：
[0041]本专利技术实施例通过定向耦合器，电压测量模块，电流测量模块和处理器组成射频电源信号采集电路；定向耦合器用于接收射频电源输出的电压，耦合出入射电压波信号和反射电压波信号；电压测量模块与定向耦合器连接，用于将入射电压波信号和反射电压波信号相加，生成传输线电压和值信号；对传输线电压和值信号进行整形，转换为第一方波信号；电流测量模块与定向耦合器连接，用于将入射电压波信号和反射电压波信号相减，生成传输线电压差值信号；对传输线电压差值信号进行整形，转换为第二方波信号；处理器与电压测量模块、电流测量模块连接，用于依据第一方波信号和第二方波信号确定电流电压相位差值。通过定向耦合器进行射频电源信号采集，电压测量模块对电压测量信号进行处理，电流测量模块对电流测量信号进行处理，通过处理器对电压测量模块和电流测量模块传输来的第一方波信号和第二方波信号进行计算，确定出电流电压相位差值；实现对电压和电流的相位监测，便于工艺研发人员实时了解电流电压相位差值，以观察等离子体负载的变化情本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种射频电源信号采集电路，其特征在于，所述射频电源信号采集电路用于与射频电源连接，所述信号采集电路包括：定向耦合器，电压测量模块，电流测量模块和处理器；所述定向耦合器用于接收所述射频电源输出的电压，耦合出入射电压波信号和反射电压波信号；所述电压测量模块与所述定向耦合器连接，用于将所述入射电压波信号和所述反射电压波信号相加，生成传输线电压和值信号；对所述传输线电压和值信号进行整形，转换为第一方波信号；所述电流测量模块与所述定向耦合器连接，用于将所述入射电压波信号和所述反射电压波信号相减，生成传输线电压差值信号；对所述传输线电压差值信号进行整形，转换为第二方波信号；所述处理器与所述电压测量模块、所述电流测量模块连接，用于依据所述第一方波信号和所述第二方波信号确定电流电压相位差值。2.根据权利要求1所述的信号采集电路，其特征在于，所述电压测量模块还用于对所述传输线电压和值信号进行滤波整流，转换为第一直流信号；所述电流测量模块还用于对所述传输线电压差值信号进行滤波整流，转换为第二直流信号；所述处理器还用于依据所述第一直流信号确定电压幅值，依据所述第二直流信号确定电流幅值，以及根据所述电压幅值、所述电流幅值和所述电流电压相位差值确定负载阻抗值。3.根据权利要求1或2所述的射频电源信号采集电路，其特征在于，所述电压测量模块包括：加法电路和第一比较电路，所述加法电路与所述定向耦合器连接，用于将所述入射电压波信号和所述反射电压波信号相加，生成所述传输线电压和值信号；所述第一比较电路与所述加法电路连接，用于将所述传输线电压和值信号整形为第一方波信号。4.根据权利要求3所述的射频电源信号采集电路，其特征在于，所述电压测量模块还包括第一检波电路和第一低通滤波电路，所述第一检波电路与所述加法电路连接，用于对所述传输线电压和值信号进行半波整流，生成第一整流信号；所述第一低通滤波电路输入端与所述第一检波电路输出端连接，所述第一低通滤波电路输出端与所述处理器连接，用于将所述第一整流信号转换为第一直流信号。5.根据权利要求1或2所述的射频电源信号采集电路，其特征在于，所述电流测量模块包括：减法电路和第二比较电路，所述减法电路与所述定向耦合器连接，用于将所述入射电压波信号和所述反射电压波信号相减，生成传输线电压差值信号；所述第二比较电路与所述减法电路连接，用于将所述传输线电流波信号整形为第二方波信号。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄东龙，周航，范宏阅，李光健，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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