CN110768596A - 步进电机的位置校准装置、射频匹配器及半导体设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可变电容步进电机的位置校准装置、射频匹配器及半导体设备，该可变电容步进电机的位置校准装置包括：校准组件，设置在所述步进电机的转轴上，随所述转轴同轴旋转，且所述校准组件上设置有用于标识所述转轴的单位旋转角度的标识结构，所述单位旋转角度等于所述步进电机的步距角；测控单元，用于检测所述标识结构，根据检测结果生成位移脉冲信号，并根据所述位移脉冲信号确定所述步进电机的位置。通过本发明，提高了匹配器的可靠性。

Description

步进电机的位置校准装置、射频匹配器及半导体设备
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种可变电容步进电机的位置校准装置、射频匹配器及半导体设备。
背景技术
目前，典型的射频放电等离子体发生系统如图1所示，包括：射频电源、自动阻抗匹配器以及位于等离子体发生腔室中的电感耦合线圈或静电卡盘(图中未示)，电感耦合线圈或静电卡盘与射频电源连接；对于等离子发生腔室，其等效阻抗值会随工艺进行不断变化，当射频电源的特性阻抗与负载的阻抗不共轭匹配时，可能产生功率反射，不仅会造成功率浪费，同时反射回的电源还会对射频电源本身造成损害，而自动阻抗匹配器可以消除功率反射，并保证等离子体发生腔室从射频电源获得最大功率。
如图2所示为现有的一种自动阻抗匹配器，其由射频传感器、控制器、第一可变电容C1’、第二可变电容C2’、第一步进电机M1’、第二步进电机M2’，第一步进电机M1’带动第一可变电容C1’旋转，第二步进电机M2’带动第二可变电容C2’旋转；控制器控制第一步进电机M1’与第二步进电机M2’反转运动至零点后，控制第一步进电机M1’正转运动到第一预设位置，控制第二步进电机M2’正转运动到第二预设位置；当射频传感器检测到传输线上有射频电源的射频功率输入时，控制器根据射频传感器输出的信号运行匹配控制算法，控制第一步进电机M1’与第二步进电机M2’的调整量，最终使得自动匹配器输入端阻抗与射频电源恒定输出阻抗达到共轭匹配。当射频传感器检测到传输线上无射频电源的射频功率输入时，控制器控制第一步进电机M1’返回第一预设位置、第二步进电机M2’返回第二预设位置。进一步，为了缩短工艺匹配时间，实现快速匹配，往往需要提高步进电机的转速，但是在高转速或者机械摩擦情况下，往往容易出现控制器发了脉冲而电机并未旋转的情况，即步进电机丢步现象，随着自动匹配器匹配次数的增多，步进电机丢步不断积累，第一可变电容与第二可变电容偏离第一预设位置与第二预设位置会越来越严重，直至匹配器不能匹配，导致工艺中断。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种可变电容步进电机的位置校准装置、射频匹配器及半导体设备。
为实现本发明的目的而提供一种可变电容步进电机的位置校准装置，包括：
校准组件，设置在所述步进电机的转轴上，随所述转轴同轴旋转，且所述校准组件上设置有用于标识所述转轴的单位旋转角度的标识结构，所述单位旋转角度等于所述步进电机的步距角；
测控单元，用于检测所述标识结构，根据检测结果生成位移脉冲信号，并根据所述位移脉冲信号确定所述步进电机的位置。
优选地，所述校准组件包括：光栅盘，设置在所述步进电机的转轴上，随所述转轴同轴旋转；
所述标识结构包括：设置在所述光栅盘上的多个透光孔，多个所述透光孔呈环状均匀分布在所述光栅盘上，其中，任意相邻的两个所述透光孔对应的圆心角等于所述单位旋转角度。
优选地，所述测控单元包括：光电传感器、光电耦合器和处理器，其中，
所述光电传感器用于向所述光栅盘上设置有所述透光孔的区域发射光信号，所述光信号随着所述光栅盘的旋转通过所述透光孔或被遮挡；
所述光电传感器还用于检测所述光信号是否通过所述透光孔，并根据检测结果交替地输出高电平和低电平，形成所述位移脉冲信号；
所述光电耦合器用于将所述位移脉冲信号转换为电压方波信号，并发送至所述处理器；
所述处理器用于根据所述电压方波信号的上升沿和/或下降沿确定是否检测到了所述位移脉冲信号，并根据检测结果确定所述步进电机的位置，其中，在向所述步进电机发送了正转驱动脉冲且检测到了所述位移脉冲信号时，使所述步进电机的位置的计数加1，在向所述步进电机发送了反转驱动脉冲且检测到了所述位移脉冲信号时，使所述步进电机的位置的计数减1，在向所述步进电机发送了所述正转驱动脉冲或所述反转驱动脉冲但没检测到所述位移脉冲信号时，所述步进电机的位置的计数不变。
优选地，所述校准组件包括：
旋转导电盘，设置在所述步进电机的转轴上，随所述转轴同轴旋转；
固定导电盘，与所述旋转导电盘相对设置，与所述转轴同轴设置，且在所述转轴旋转时固定不动；
所述标识结构包括：；
多个第一透光孔，多个所述第一透光孔呈环状均匀分布在所述旋转导电盘上，其中，任意相邻的两个所述第一透光孔对应的圆心角等于所述单位旋转角度；
多个第二透光孔，多个所述第二透光孔呈环状均匀分布在所述固定导电盘上，其中，任意相邻的两个所述第二透光孔对应的圆心角等于所述单位旋转角度。
优选地，所述测控单元包括：
电源，用于提供第一交流电压；
电容检测电路，用于将所述第一交流电压转换为随所述固定导电盘与所述旋转导电盘之间电容变化而变化的第二交流电压，并将所述第二交流电压转换为所述位移脉冲信号；
处理器，用于基于数模转换功能检测所述位移脉冲信号，并根据检测结果确定所述步进电机的位置，其中，在向所述步进电机发送了正转驱动脉冲且检测到了所述位移脉冲信号时，使所述步进电机的位置的计数加1，在向所述步进电机发送了反转驱动脉冲且检测到了所述位移脉冲信号时，使所述步进电机的位置的计数减1，在向所述步进电机发送了所述正转驱动脉冲或所述反转驱动脉冲但没检测到所述位移脉冲信号时，所述步进电机的位置的计数不变。
优选地，所述电容检测电路包括：
运算放大器，其反向输入端通过一固定电容与所述电源连接，所述反向输入端还与所述旋转导电盘连接，其正向输入端接地，其输出端与所述固定导电盘连接，用于在所述旋转导电盘旋转时，将所述第一交流电压转换为随所述固定导电盘与所述旋转导电盘之间电容变化而变化的所述第二交流电压；
二极管，其正极端与所述运算放大器的输出端连接，其负极端与所述处理器连接，用于将所述第二交流电压转换为所述位移脉冲信号，并传送给所述处理器。
优选地，所述校准组件包括：导电盘、导电板；
所述标识结构包括：设置在所述导电盘上的多个透光孔，多个所述透光孔呈环状均匀分布在所述导电盘上，其中，任意相邻两个所述透光孔对应的圆心角等于所述单位旋转角度；
其中，所述导电盘与所述转轴同轴设置；
所述导电板与所述导电盘设置有所述透光孔的区域相对设置，且大小与所述透光孔相同；
在所述转轴旋转时，所述导电板与所述导电盘进行相对运动。
优选地，所述测控单元包括：
电源，用于提供第三交流电压；
电容检测电路，用于将所述第三交流电压转换为随所述导电盘与所述导电板之间电容变化而变化的第四交流电压，并将所述第四交流电压转换为所述位移脉冲信号；
处理器，用于基于数模转换功能检测所述位移脉冲信号，并根据检测结果确定所述步进电机的位置，其中，在向所述步进电机发送了正转驱动脉冲且检测到了所述位移脉冲信号时，使所述步进电机的位置的计数加1，在向所述步进电机发送了反转驱动脉冲且检测到了所述位移脉冲信号时，使所述步进电机的位置的计数减1，在向所述步进电机发送了所述正转驱动脉冲或所述反转驱动脉冲但没检测到所述位移脉冲信号时，所述步进电机的位置的计数不变。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种射频匹配器，包括：可变电容、步进电机、射频传感器、控制器，所述射频传感器用于采集射频电源的射频功率值，控制器用于根据所述射频功率值控制所述步进电机调整所述可变电容的电容值，还包括：本申请中所述的可变电容步进电机位置校准装置。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种半导体设备，包括本申请中所述的射频匹配器。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的可变电容步进电机的位置校准装置的技术方案中，校准组件能够随步进电机的转轴同轴旋转，且校准组件具有用于标识转轴的单位旋转角度的标识结构，单位旋转角度等于步进电机的步距角；测控单元用于检测标识结构，根据检测结果生成位移脉冲信号，并根据位移脉冲信号确定步进电机的位置；由此，标识结构可以标识步进电机的转轴的单位旋转角度，测控单元通过检测标识结构对应的位移脉冲信号可以累计得到步进电机的实际步数，从而可以根据步进电机的实际步数使步进电机正确返回到零点位置，有效避免了步进电机因丢步无法正确返回零点，从而使匹配器无法匹配的问题，提高了匹配器的可靠性。
本发明提供的射频匹配器以及半导体设备的技术方案中，包括本发明提供的可变电容步进电机的位置校准装置，因此也可以效避免步进电机因丢步无法正确返回零点，从而使匹配器无法匹配的问题，提高了射频匹配器的可靠性。
附图说明
图1为一种典型的射频放电等离子发生系统结构示意图；
图2为一种典型的自动阻抗匹配器；
图3为本发明实施例提供的可变电容步进电机的位置校准装置的结构示意图；
图4为本发明实施例中校准组件的结构示意图；
图5为本发明实施例中透光孔分布示意图；
图6为本发明实施例中测控单元的电路图；
图7为本发明另一个实施例中校准组件的结构示意图；
图8为本发明另一个实施例中测控单元的电路图；
图9为本发明又一个实施例中校准组件的结构示意图；
图10为本发明实施例中射频匹配器的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的可变电容步进电机的位置校准装置、射频匹配器及半导体设备进行详细描述。
如图3所示，为本发明实施例提供的可变电容步进电机的位置校准装置的结构示意图，本实施例中，可变电容步进电机的位置校准装置包括：校准组件1与测控单元2。
其中，校准组件1，设置在步进电机的转轴3上，随步进电机的转轴3同轴旋转，且校准组件上设置有用于标识转轴3的单位旋转角度的标识结构(图中未示)，该单位旋转角度等于步进电机的步距角。
可选地，步进电机的步距角由步进电机的特性决定，比如，步进电机的步距角可以为1.8°。
测控单元2用于检测标识结构，根据检测结果生成位移脉冲信号，并根据位移脉冲信号确定步进电机的位置。
步进电机的转轴3是指连接在步进电机与匹配器的可变电容之间的旋转轴，在匹配器中通过控制步进电机的转轴3旋转可调节可变电容的容值，从而使匹配器达到匹配状态，此时，与匹配器连接的等离子体发生腔室可以从射频电源获得最大功率。
在本发明的一个优选实施例中，如图4所示，为校准组件1的结构示意图，校准组件1包括：光栅盘11，设置在步进电机的转轴3上，光栅盘11随步进电机的转轴3同轴旋转。
在本优选实施例中，标识结构包括：设置在光栅盘11上的多个透光孔111，如图5所示，多个透光孔111呈环状均匀分布在光栅盘11上，其中，任意相邻的两个透光孔111对应的圆心角等于单位旋转角度。
可选地，光栅盘11采用的材料包括金属、菲林和树脂中任一种。进一步，光栅盘为圆形光栅盘，比如，光栅盘的直径可以为50～100mm，厚度可以为0.2～1mm。
可选地，透光孔111的径向截面的形状包括长方形、正方形、圆形等各种形状中的任一种。如图5所示，透光孔111的径向截面的形状为长方形。比如，长方形的长度可以为0.2～0.5mm。
本发明实施例提供的校准组件，通过设置在光栅盘上多个透光孔实现对校准组件的单位旋转角度的标识，结构简单，实现容易。
优选地，如图6所示，为本发明实施例中测控单元2的电路图，图6中，测控单元2包括：光电传感器21、光电耦合器22和处理器23。
其中，光电传感器21用于向光栅盘11上设置有透光孔111的区域发射光信号，光信号随着光栅盘的旋转通过透光孔或被遮挡；光电传感器21还用于检测光信号是否通过透光孔111，并根据检测结果交替地输出高电平和低电平，形成位移脉冲信号。
光电耦合器22用于将位移脉冲信号转换为电压方波信号，并发送至处理器23。
处理器23用于根据电压方波信号的上升沿和/或下降沿确定是否检测到了位移脉冲信号，并根据检测结果确定步进电机的位置，其中，在向步进电机发送了正转驱动脉冲且检测到了位移脉冲信号时，使步进电机的位置的计数加1，在向步进电机发送了反转驱动脉冲且检测到了位移脉冲信号时，使步进电机的位置的计数减1，在向步进电机发送了正转驱动脉冲或反转驱动脉冲但没检测到位移脉冲信号时，步进电机的位置的计数不变。
进一步，光电传感器21可以采用光电开关。优选的，如图6所示，测控单元2还包括：电阻(R1，R2，R3，R4)、第一直流电源VCC1与第二直流电源VCC2以及限幅二极管D1等器件，这些器件具体位置如图6所示，此处不再赘述。
具体地，处理器23可以是DSP(digital signal processing，数字信号处理器)、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)或ARM(Advanced RISCMachine，进阶精简指令集机器)，处理器23根据电压方波信号累计步进电机的实际步数过程如下：处理器23给步进电机发了1个正转驱动脉冲且控制器同时通过光电传感器捕获到了位移脉冲，则控制步进电机位置计数器加1，如果处理器23给步进电机发了1个正转驱动脉冲但处理器23并未捕获到位移脉冲，则步进电机位置计数器不加1；(2)当处理器23给步进电机发了1个反转驱动脉冲且处理器23同时通过光电传感器捕获到了位移脉冲，则步进电机位置计数器减1，如果处理器23给步进电机发了1个反转驱动脉冲但处理器23并未捕获到位移脉冲，步进电机位置计数器不减1。本发明技术方案采用对位移脉冲累计的方法来对步进电机的位置进行计数，可以有效避免处理器发了脉冲而步进电机并未旋转的情况，从而可以实现步进电机位置的实时校准，解决步进电机丢步问题。
本发明实施例提供的测控单元，通过光电传感器向光栅盘发送光信号，并根据各个透光孔经过光电传感器时获得的反馈信号转换为位移脉冲信号，并通过光电耦合器将位移脉冲信号转换为处理器接收的电压方波信号，实现了处理器对电压方波信号累计，因此，本电路实现容易，实现方式简单，并且具有信号采集实时性强的特点。
综上，本发明实施例提供的可变电容步进电机的位置校准装置，校准组件能够随步进电机的转轴同轴旋转，且校准组件具有用于标识转轴的单位旋转角度的标识结构，单位旋转角度等于步进电机的步距角；测控单元用于检测标识结构，根据检测结果生成位移脉冲信号，并根据位移脉冲信号确定步进电机的位置；由此，标识结构可以标识步进电机的转轴的单位旋转角度，测控单元通过检测标识结构对应的位移脉冲信号可以累计得到步进电机的实际步数，从而可以根据步进电机的实际步数使步进电机正确返回到零点位置，有效避免了步进电机因丢步无法正确返回零点，从而使匹配器无法匹配的问题，提高了匹配器的可靠性。
进一步，本发明另一个实施例中，校准组件1还可以采用其他结构，如图7所示，为本发明另一个实施例中校准组件1的结构示意图，校准组件1包括：旋转导电盘12与固定导电盘13。
其中，旋转导电盘12设置在步进电机的转轴3上，随步进电机的转轴3同轴旋转。
固定导电盘13与旋转导电盘12相对设置，与转轴3同轴设置，且在转轴旋转时固定不动。在实施例中，固定导电盘13的直径可以与旋转导电盘12的直径相同。比如，固定导电盘13与旋转导电盘12可以相距1～2mm，固定导电盘13与旋转导电盘12两者的直径都可以为50～100mm，两者的厚度都可以为0.2～1mm。
本实施例中，标识结构包括：多个第一透光孔121以及多个第二透光孔131；
多个第一透光孔121呈环状均匀分布在旋转导电盘12上，其中，任意相邻的两个第一透光孔121对应的圆心角等于单位旋转角度。
多个第二透光孔131呈环状均匀分布在固定导电盘13上，其中，任意相邻的两个第二透光孔131对应的圆心角等于单位旋转角度。
本实施例提供的校准组件1采用旋转导电盘12与固定导电盘13实现，由于旋转导电盘12与固定导电盘13中分别设置有第一透光孔121和第二透光孔131，在旋转导电盘12旋转时，随着第一透光孔121与第二透光孔131周期性的对应以及不对应，使旋转导电盘12与固定导电盘13之间对应面积不断改变，因此在旋转导电盘12与固定导电盘13之间加载交流电压之后可以得到变化的电容值，通过检测变化的电容值可以确定校准组件1的单位旋转角度，因此，通过本发明以另一种方式实现了对单位旋转角度的标识，结构简单，容易实现，并且提供了校准组件1实现的多样性。
针对具有旋转导电盘12与固定导电盘13的校准组件，还提供了一种测控单元，如图8所示，为本发明另一个实施例中测控单元的电路图。图8中，测控单元2包括：电源24、电容检测电路、处理器27，其中电容检测电路包括：运算放大器25、二极管26。
其中，电源24用于提供第一交流电压。
电容检测电路用于将第一交流电压转换为随固定导电盘13与旋转导电盘12之间电容变换而变化的第二交流电压，并将第二交流电压转换成位移脉冲信号。
处理器27用于基于数模转换功能检测位移脉冲信号，并根据检测结果确定步进电机的位置，其中，在向步进电机发送了正转驱动脉冲且检测到了位移脉冲信号时，使步进电机的位置的计数加1，在向步进电机发送了反转驱动脉冲且检测到了位移脉冲信号时，使步进电机的位置的计数减1，在向步进电机发送了正转驱动脉冲或反转驱动脉冲但没检测到位移脉冲信号时，步进电机的位置的计数不变。
进一步，运算放大器25的反向输入端通过一固定电容28与电源24连接，运算放大器25的反向输入端还与旋转导电盘12连接，运算放大器25的正向输入端接地，运算放大器25的输出端与固定导电盘13(图中未示)连接，具体地，在图8中，电容Cx是由固定导电盘13与旋转导电盘12形成的。
运算放大器25用于在旋转导电盘12旋转时，将第一交流电压转换为随固定导电盘13与旋转导电盘12之间电容Cx变化而变化的第二交流电压。
二极管26的正极端与运算放大器25的输出端连接，二极管26的负极端与处理器27连接，用于将第二交流电压转换为位移脉冲信号，并传送给处理器27。
图8中，在二极管26的负极端与地之间还分别并联连接有电容C1与电阻RT，通过电容C1与电阻RT可以使二极管26输出的位移脉冲信号变成处理器27可以接收的规律的位移脉冲信号，便于处理器27对位移脉冲信号进行处理。
根据运算放大器的原理，运算放大器输出电压Vout与第一交流电压Vin的关系可用公式(1)表示，S代表旋转导电盘12与固定导电盘13之间的正对面积，d代表旋转导电盘12与固定导电盘13之间的距离，ε为旋转导电盘12与固定导电盘13之间介质的介电常数，C为固定电容28的容值。
Figure BDA0002265158150000111
匹配电机的转轴旋转时，旋转导电盘12与固定导电盘13之间的电容大小交替变化，根据公式(1)，运算放大器输出电压Vout大小也会交替变化，运算放大器输出电压Vout经过二极管26检波，采用处理器27的模数转换功能就检测出其大小。本发明技术方案中处理器27根据位移脉冲信号累计步进电机的实际步数如下：
(1)当处理器27给步进电机发了1个正转驱动脉冲且处理器27同时检测到运算放大器输出电压Vout大小变化，则控制步进电机位置计数器加1，如果处理器27给步进电机发了1个正转驱动脉冲但处理器27并未检测到运算放大器输出电压Vout大小变化，则步进电机位置计数器不加1；(2)当处理器27给步进电机发了1个反转驱动脉冲且处理器27同时检测到运算放大器输出电压Vout大小变化，则控制步进电机位置计数器减1，如果处理器27给步进电机发了1个反转驱动脉冲但处理器27并未检测到运算放大器输出电压Vout大小变化，则步进电机位置计数器不减1。本发明技术方案同样采用位移脉冲相累计的方法来对步进电机的位置进行计数，可以有效避免处理器发了脉冲而步进电机并未旋转的情况，从而实现步进电机位置的实时校准，解决步进电机丢步问题。
本实施例提供的测控单元，采用运算放大器将第一交流电压转换随旋转导电盘12与固定导电盘13之间电容变化而变化的第二交流电压，从而实现了检测标识结构获得位移脉冲信号的功能，结构简单，实现容易。
进一步，本发明又一个实施例中，校准组件1还可以采用其他结构，如图9所示，为本发明又一个实施例中校准组件1的结构示意图，校准组件1包括：导电盘14与导电板15。
其中，导电盘14的轴心与步进电机的转轴3同轴设置。
导电板15与导电盘14相对设置，且在步进电机的转轴3旋转时，与导电盘14进行相对运动。
本实施例中，标识结构包括：设置在导电盘14上的多个透光孔141，多个透光孔141呈环状均匀分布在导电盘上，其中，任意相邻两个透光孔141对应的圆心角等于单位旋转角度。
导电板15与导电盘14设置有透光孔141的区域相对设置，且大小与透光孔141相同。
图9所示的实施例中，导电盘14可以随步进电机的转轴3旋转，导电板15在导电盘14运动时固定(固定导电板15的固定件图9中未示)；或者，在其他的实施例中，导电盘14与步进电机同轴但是不随步进电机的转轴共同旋转，由导电板15随步进电机的转轴3旋转。
本实施例提供的校准组件采用导电盘14与导电板15实现，由于导电盘12中设置有透光孔141，在步进电机的转轴旋转时，随着导电板15与透光孔141周期性的对应以及不对应，使导电盘14与导电板15之间对应面积不断改变，因此在导电盘14与导电板15之间加载交流电压之后可以得到变化的电容值，通过检测变化的电容值可以确定校准组件1的单位旋转角度，因此，通过本发明以又一种方式实现了对单位旋转角度的标识，结构简单，容易实现，并且提供了校准组件实现的多样性。
针对具有导电盘14与导电板15的校准组件，也可以使用图8所示的测控单元电路图，但是需要将测控单元的测控对象需要变为导电盘14与导电板15之间的电容。
具体地，测控单元包括：电源、电容检测电路、处理器，其中电容检测电路包括：运算放大器、二极管。
其中，电源用于提供第三交流电压。
电容检测电路用于将第三交流电压转换为随导电盘与导电板之间电容变换而变化的第四交流电压，并将第四交流电压转换为位移脉冲信号。
处理器用于基于数模转换功能检测位移脉冲信号，并根据检测结果确定步进电机的位置，其中，在向步进电机发送了正转驱动脉冲且检测到了位移脉冲信号时，使步进电机的位置的计数加1，在向步进电机发送了反转驱动脉冲且检测到了移位脉冲信号时，使步进电机的位置的计数减1，在向步进电机发送了正转驱动脉冲或反转驱动脉冲但没有检测到位移脉冲信号时，步进电机的位置的计数不变。
进一步，运算放大器的反向输入端通过一固定电容与电源连接，运算放大器的反向输入端还与导电板15连接，运算放大器的正向输入端接地，运算放大器的输出端与导电盘14连接。
运算放大器用于在导电盘14与导电板15进行相对运动时，将第三交流电压转换为随导电盘14与导电板15之间电容的变化而变化的第四交流电压。
二极管的正极端与运算放大器的输出端连接，二极管的负极端与处理器连接，用于将第四交流电压转换为位移脉冲信号，并传送给处理器。
本实施例提供的测控单元，采用运算放大器将第三交流电压转换随导电盘与导电板之间电容变化而变化的第四交流电压，从而实现了检测标识结构获得位移脉冲信号的功能，结构简单，实现容易。
针对上述实施例的可变电容步进电机的位置校准装置，本发明还提供了一种射频匹配器，如图10所示，为本发明实施例中射频匹配器的结构示意图，本实施例中，射频匹配器包括：可变电容、步进电机、射频传感器4、控制器，射频传感器4用于采集射频电源D的射频功率值，控制器用于根据射频功率值控制步进电机调整可变电容的电容值，还包括：本实施例中的可变电容步进电机的位置校准装置。
具体地，在图10中，可变电容有两个，包括第一可变电容C1与第二可变电容C2；步进电机有两个，包括第一步进电机M1与第二步进电机M2，第一可变电容C1的容值由第一步进电机M1进行调节，第二可变电容C2的容值由第二步进电机M2进行调节。具体地，图10中，在射频传感器4与射频电源D之间还设置有匹配电阻R。步进电机的转轴为调节匹配器的可变电容的容值的旋转轴，在匹配器中，通过步进电机的转轴调节可变电容，进一步，射频匹配器可以与等离子体发生腔室连接，当匹配器通过步进电机的转轴旋转到匹配器的匹配状态时，等离子体发生腔室可以从射频电源获得最大功率。
本发明实施例提供的射频匹配器，包括本发明提供的可变电容步进电机的位置校准装置，可以根据步进电机的实际步数使步进电机正确返回到零点位置，有效避免了步进电机因丢步无法正确返回零点，从而使射频匹配器无法匹配器的问题，提高了射频匹配器的可靠性。
进一步，本发明还提供了一种半导体设备，包括本发明实施例中的射频匹配器。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可变电容步进电机的位置校准装置，其特征在于，包括：
校准组件，设置在所述步进电机的转轴上，随所述转轴同轴旋转，且所述校准组件上设置有用于标识所述转轴的单位旋转角度的标识结构，所述单位旋转角度等于所述步进电机的步距角；
测控单元，用于检测所述标识结构，根据检测结果生成位移脉冲信号，并根据所述位移脉冲信号确定所述步进电机的位置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述校准组件包括：光栅盘，设置在所述步进电机的转轴上，随所述转轴同轴旋转；
所述标识结构包括：设置在所述光栅盘上的多个透光孔，多个所述透光孔呈环状均匀分布在所述光栅盘上，其中，任意相邻的两个所述透光孔对应的圆心角等于所述单位旋转角度。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述测控单元包括：光电传感器、光电耦合器和处理器，其中，
所述光电传感器用于向所述光栅盘上设置有所述透光孔的区域发射光信号，所述光信号随着所述光栅盘的旋转通过所述透光孔或被遮挡；
所述光电传感器还用于检测所述光信号是否通过所述透光孔，并根据检测结果交替地输出高电平和低电平，形成所述位移脉冲信号；
所述光电耦合器用于将所述位移脉冲信号转换为电压方波信号，并发送至所述处理器；
所述处理器用于根据所述电压方波信号的上升沿和/或下降沿确定是否检测到了所述位移脉冲信号，并根据检测结果确定所述步进电机的位置，其中，在向所述步进电机发送了正转驱动脉冲且检测到了所述位移脉冲信号时，使所述步进电机的位置的计数加1，在向所述步进电机发送了反转驱动脉冲且检测到了所述位移脉冲信号时，使所述步进电机的位置的计数减1，在向所述步进电机发送了所述正转驱动脉冲或所述反转驱动脉冲但没检测到所述位移脉冲信号时，所述步进电机的位置的计数不变。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述校准组件包括：
旋转导电盘，设置在所述步进电机的转轴上，随所述转轴同轴旋转；
固定导电盘，与所述旋转导电盘相对设置，与所述转轴同轴设置，且在所述转轴旋转时固定不动；
所述标识结构包括：；
多个第一透光孔，多个所述第一透光孔呈环状均匀分布在所述旋转导电盘上，其中，任意相邻的两个所述第一透光孔对应的圆心角等于所述单位旋转角度；
多个第二透光孔，多个所述第二透光孔呈环状均匀分布在所述固定导电盘上，其中，任意相邻的两个所述第二透光孔对应的圆心角等于所述单位旋转角度。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测控单元包括：
电源，用于提供第一交流电压；
电容检测电路，用于将所述第一交流电压转换为随所述固定导电盘与所述旋转导电盘之间电容变化而变化的第二交流电压，并将所述第二交流电压转换为所述位移脉冲信号；
处理器，用于基于数模转换功能检测所述位移脉冲信号，并根据检测结果确定所述步进电机的位置，其中，在向所述步进电机发送了正转驱动脉冲且检测到了所述位移脉冲信号时，使所述步进电机的位置的计数加1，在向所述步进电机发送了反转驱动脉冲且检测到了所述位移脉冲信号时，使所述步进电机的位置的计数减1，在向所述步进电机发送了所述正转驱动脉冲或所述反转驱动脉冲但没检测到所述位移脉冲信号时，所述步进电机的位置的计数不变。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电容检测电路包括：
运算放大器，其反向输入端通过一固定电容与所述电源连接，所述反向输入端还与所述旋转导电盘连接，其正向输入端接地，其输出端与所述固定导电盘连接，用于在所述旋转导电盘旋转时，将所述第一交流电压转换为随所述固定导电盘与所述旋转导电盘之间电容变化而变化的所述第二交流电压；
二极管，其正极端与所述运算放大器的输出端连接，其负极端与所述处理器连接，用于将所述第二交流电压转换为所述位移脉冲信号，并传送给所述处理器。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述校准组件包括：导电盘、导电板；
所述标识结构包括：设置在所述导电盘上的多个透光孔，多个所述透光孔呈环状均匀分布在所述导电盘上，其中，任意相邻两个所述透光孔对应的圆心角等于所述单位旋转角度；
其中，所述导电盘与所述转轴同轴设置；
所述导电板与所述导电盘设置有所述透光孔的区域相对设置，且大小与所述透光孔相同；
在所述转轴旋转时，所述导电板与所述导电盘进行相对运动。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述测控单元包括：
电源，用于提供第三交流电压；
电容检测电路，用于将所述第三交流电压转换为随所述导电盘与所述导电板之间电容变化而变化的第四交流电压，并将所述第四交流电压转换为所述位移脉冲信号；
处理器，用于基于数模转换功能检测所述位移脉冲信号，并根据检测结果确定所述步进电机的位置，其中，在向所述步进电机发送了正转驱动脉冲且检测到了所述位移脉冲信号时，使所述步进电机的位置的计数加1，在向所述步进电机发送了反转驱动脉冲且检测到了所述位移脉冲信号时，使所述步进电机的位置的计数减1，在向所述步进电机发送了所述正转驱动脉冲或所述反转驱动脉冲但没检测到所述位移脉冲信号时，所述步进电机的位置的计数不变。
9.一种射频匹配器，包括：可变电容、步进电机、射频传感器、控制器，所述射频传感器用于采集射频电源的射频功率值，控制器用于根据所述射频功率值控制所述步进电机调整所述可变电容的电容值，其特征在于，还包括：如权利要求1-8任一项所述的可变电容步进电机的位置校准装置。
10.一种半导体设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的射频匹配器。
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