CN113767570A - 对匹配网络中的损害的检测 - Google Patents

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Abstract

公开了用于操作匹配网络的系统和方法。一种方法包括获得匹配网络的第一侧的至少一个基于测量的属性以及匹配网络的第二侧的至少一个基于测量的属性。获得匹配网络的当前电抗设置，并且访问匹配网络的模型，该模型基于匹配网络的当前电抗设置使匹配网络的第一侧的所述至少一个基于测量的属性与匹配网络的第二侧的至少一个预期属性相关联。将匹配网络的第二侧的至少一个基于测量的属性与至少一个预期输出属性对比，以评估匹配网络是否存在受到损害或者在规格外工作这两种情况中的至少一种。

Description

对匹配网络中的损害的检测
技术领域
本发明总体涉及等离子体处理。具体而言，在不构成限制的情况下，本发明涉及用于对从射频发生器传输至半导体处理腔中的等离子体负载的射频功率进行阻抗匹配的系统、方法和设备。
背景技术
在半导体制造领域当中，制造商生产利用射频(RF)功率来生成等离子体的等离子体处理腔。为了实现RF发生器(“发生器”)与等离子体负载之间的有效功率传输，往往使用阻抗匹配网络(“匹配网络”)将负载阻抗匹配至期望输入阻抗(通常为50欧姆)。等离子体负载阻抗可能根据诸如发生器频率、功率、腔压强、气体成分和等离子体点火的变量发生变化。匹配网络通过使电抗元件(例如，可变电容器)发生变化而解决负载阻抗的这些变化，以保持期望输入阻抗。
很多匹配网络在具有对匹配网络的损害时和/或匹配网络正在其设计规格以外工作时是可工作的。受到损害的匹配网络可能导致RF功率损耗，这可能导致较低的RF功率被施加至工艺腔，并且较低的RF功率施加可能导致工艺转变。在最坏情况场景当中，工艺转变可能导致对正在处理腔中处理的工件(例如，晶圆)的损坏，而该损坏却未被察觉。因此，期望检测到针对匹配网络的损害和/或操作变化。
发明内容
根据一个方面，一种方法包括：将来自发生器的功率通过匹配网络耦合至等离子体负载；测量所述匹配网络的第一侧的一个或多个参数，以获得所述匹配网络的第一侧的至少一个基于测量的属性；以及测量所述匹配网络的第二侧的一个或多个参数，以获得所述匹配网络的第二侧的至少一个基于测量的属性。所述方法还包括：获得所述匹配网络的当前电抗设置；以及访问所述匹配网络的模型，所述模型基于所述匹配网络的当前电抗设置使所述匹配网络的第一侧的所述至少一个基于测量的属性与所述匹配网络的第二侧的至少一个预期属性相关联。将所述匹配网络的第二侧的所述至少一个基于测量的属性与所述至少一个预期属性对比，以评估所述匹配网络是否存在受到损害或者在规格外工作这两种情况中的至少一种。
另一方面可以被表征为一种匹配网络，所述匹配网络包括：可变电抗部，其用于将所述可变电抗部的输出处的阻抗变换至输入阻抗；至少一个输入传感器，其用于测量所述可变电抗部的输入处的一个或多个输入参数；以及至少一个输出传感器，其用于测量所述可变电抗部的输出处的一个或多个输出参数。所述匹配网络还包括非易失性存储器，所述非易失性存储器包括：至少定义所述可变电抗部的模型的数据；以及用于使用所述一个或多个输入参数测量结果、所述一个或多个输出参数测量结果、所述可变电抗部的电抗设置以及所述匹配网络的模型来评估所述可变电抗部是否存在受到损害或者在规格外工作这两种情况中的至少一种的模块。
附图说明
图1是示出了可以实施本发明的各个方面的环境的框图；
图2是图1中所示的损害检测部件的示例性实施方式；
图3是示出了可以根据本文公开的实施例履行的示例性方法的流程图；
图4是图1中所示的匹配网络的各个部分的示例性实施方式；
图5是图4中所示的匹配网络的电抗部的示例性实施方式的示意性表示；
图6是示出了可以用于生成匹配网络的模型的部件的框图；
图7示出了可以在匹配网络模型的生成期间获得的参数以及所述参数之间的关系；
图8示出了可以用于参考与匹配网络的模型相关联的s参数值的矩阵格式；并且
图9是示出了可以用于实现本文描述的功能部件的部件的框图。
具体实施方式
描述下文仅以举例方式给出的模式、特征或方面是为了提供对几个实施例的主题的更加精确的理解。
“示例性”一词在本文中被用于意指“用作示例、实例或者例示”。本文描述为“示例性”的任何实施例未必要被理解为相比其它实施例是优选的或有利的。
首先参考图1，其示出了发生器102、匹配网络104、等离子体处理腔105、等离子体负载106和外部控制器107。在操作中，发生器102经由传输线108(例如，同轴电缆)向匹配网络104施加功率(例如，RF功率)，继而经由电连接110将功率施加到等离子体负载106上。发生器102可以是通过可以在各种各样的不同功率水平和频率上工作的各种各样的不同类型发生器实现的。
匹配网络104包括输入112和输出114，输入112包括经由传输线108耦接至发生器102的电连接器(未示出)，并且输出114包括经由电连接110耦接至等离子体负载106的电连接器(未示出)。如图所示，匹配网络104还包括输入传感器116和输出传感器118，它们两者均耦接至包括测量部124、电抗控制器122的内部控制器119以及可变电抗部120。
等离子体负载106可以是形成于等离子体处理腔105中的等离子体，所述等离子体已知被用于执行各种处理，例如对衬底进行蚀刻或者在衬底上沉积薄层。等离子体负载106通常是通过在低压气体内形成等离子体而实现的。由发生器102(以及可能存在的额外发生器)发起并保持等离子体，并且采用匹配网络104确保发生器102在该发生器的输出处观察到预期阻抗(通常是(尽管不总是)50欧姆)。
发生器102可以通过常规的13.56MHz信号向等离子体负载106施加RF功率，但是也可以使用其他频率。发生器102可以具有50欧姆的源阻抗以及将发生器102的源阻抗匹配至传输线108的阻抗的输出级，传输线108可以是典型传输线(例如，50欧姆同轴电缆)。
外部控制器107可以是通过硬件或者与软件结合的硬件实现的，并且外部控制器107可以耦接至等离子体处理系统的几个部件，包括发生器102、匹配网络104、耦接至等离子体室105的设备、其他发生器、物质流控制器等。
一般而言，匹配网络104用于将匹配网络104的输出114处的阻抗变换为阻抗Zp，阻抗Zp被呈现给位于匹配网络104的输入112处的传输线108。更具体而言，在匹配网络104内，可变电抗部120用于将匹配网络104的输出114处的阻抗变换成呈现给匹配网络104的输入处的传输线108的输入阻抗。更具体而言，本领域技术人员将容易地认识到，测量部124可以接收来自输入传感器116的信号，该信号指示匹配网络的输入112处的电参数值。接着，测量部124可以向电抗控制器122提供一个或多个经处理的信号，电抗控制器122控制可变电抗部120的设置，并因而控制内部电元件(例如，可变电抗元件)，使得匹配网络104的输入阻抗接近预期输入阻抗(例如，接近50欧姆)。
电抗控制器122可以实施常规反馈环，以控制可变电抗部120，从而使反射的RF功率最小化，但是未必一定使反射功率最小化，在一些情况下，希望基于另一参数(例如，反射系数)控制可变电抗部120和/或使不稳定性降至最低。
输入传感器116和/或输出传感器118可以是通过常规双定向耦合器(本领域技术人员已知的)实现的，所述双定向耦合器包括提供指示匹配网络104的输入处的正向功率和反射功率的输出的感测电路系统。输入传感器116和/或输出传感器118还可以是通过常规的电压-电流(V/I)传感器(本领域技术人员已知的)实现的，所述V/I传感器包括提供指示电压、电流以及电压和电流之间的相位的输出的感测电路系统。作为示例，可以使用定向耦合器实现输入传感器116，并且可以使用V/I传感器实现输出传感器118。此外，输入传感器116和输出传感器118中的每一个可以是由不止一个单独传感器(例如，单独电压传感器和单独电流传感器)实现的。换言之，尽管针对输入传感器116和输出传感器118中的每一个描绘了单个块，但是这些单个块的每者表示一个或多个传感器。
测量部124可以包括处理部件，从而对输入传感器116的输出进行采样、滤波和数字化，以供电抗控制器122使用。还可以设想将来自输出传感器118的信号用来控制可变电抗部120。在任何事件当中，电抗控制器122可以调整可变电抗部件120，从而将匹配网络114的输出处的阻抗变换至匹配网络的输入112处的期望阻抗(例如，50欧姆)。由于等离子体负载106的阻抗倾向于在工件(例如，衬底)的处理期间发生变化，因而电抗控制器122可以进行操作，以调整可变电抗部120，从而改变其阻抗，以补偿等离子体负载的阻抗的波动。
匹配网络104(以及匹配网络104的很多变型)可能在具有对匹配网络的某些损害时和/或当匹配网络正在其设计规格以外工作时是能够工作的。如上文所讨论的，受到损害的或者存在操作不足的匹配网络104可能引起施加至等离子体负载106的功率的变化，所述变化可能导致对正在处理腔中处理的工件(例如，晶圆)的损坏而不被觉察。因此，本公开的各个方面将解决这一问题，其方式是检测匹配网络104中的变化，这些变化指示对匹配网络104的损害和/或规格外的操作。
更具体而言，匹配网络104可以包括耦接至测量部124的损害检测部件126。一般而言，损害检测部件126能够使用一项或多项输入参数测量(例如，来自输入传感器116)、一项或多项输出参数测量(例如，来自输出传感器118)、可变电抗部120的电抗设置以及匹配网络104的模型来评估可变电抗部120是否存在受到损害或者正在规格外工作这两种情况中的至少一种。
出于一种或多种原因，图1中的匹配网络104的具体实施例(其中，电抗控制器122、测量部124和损害检测部件126位于内部控制器119内)可能是有利的。例如，匹配网络104的内部控制器119可以有权访问匹配网络104的内部参数，外部控制器107(或其他外部控制器)则无权访问所述内部参数。作为另一示例，内部控制器119更接近传感器116、118；因而来自这些传感器的数据可以被相对更快地接收和处理。此外，内部控制器119的各个部件可以被实现到同一印刷电路板上，甚至或者被实现到同一芯片上(作为片上系统)；因而，可以在内部控制器119的一些实施例的部件之间执行非常快的总线通信(而无需转变到另一通信协议，例如，局域网协议)。
在图1所示的实施例的变型当中，使匹配网络104的这些部件中的一者或多者分布设置可能是有利的，因而当然可以设想其他配置。例如，输入传感器116和输出传感器118之一或两者可以位于匹配网络104外。作为另一示例，输入传感器116可以存在于发生器102中，并且发生器102可以向测量部124提供指示发生器102的输出处的电参数的信号。此外，内部控制器119的部件中的一者或多者(例如，电抗控制器122、测量部124或损害检测部件126中的一者或多者)可以位于与匹配网络104分开的位置上。
例如，可以设想损害检测部件126的一个或多个部件可以相对于匹配网络104处于远程位置上，并且可以通过网络连接耦接至匹配网络104、发生器102或外部控制器107。在很多情况下，等离子体处理系统(例如，图1中所示的系统)的操作者可能为了方便起见并且由于所述操作者可能偏好对损害检测部件126或者内部控制器119中的其他部件中使用的逻辑和算法加以控制而偏好使用集中式控制器(例如，外部控制器107)。
作为另一示例，还应当认识到，匹配网络104的部件是作为逻辑部件示出的，并且所示出的部件可以通过紧密集成的公共构造(例如，公共的中央处理单元和非易失性存储器)实现，或者所示出的部件可以进一步分布设置。例如，测量部124的功能可以分布在输入传感器116和输出传感器118之间，使得从输入传感器116和/或输出传感器118输出的信号是在紧密联系传感器116、118的情况下被处理和数字化的数字信号，这使电抗控制器122能够直接从传感器116、118接收经处理的信号。所示功能的分布的具体示例并非意在构成限制，因为当然可以设想依据所选择的硬件的类型以及软件(例如，嵌入式软件)的利用程度而采取各种各样的替代方案。
接下来参考图2，其示出了描绘可以用于实施图1中所示的损害检测部件126的损害检测部件226的示例性部件的框图。如图所示，损害检测部件226包括基于第一测量的属性部件230和基于第二测量的属性部件232。基于第一测量的属性部件230被设置为接收匹配网络104的第一侧的一个或多个参数的测量结果，并且然后基于第一测量的属性部件230被设置为向预期属性部件234提供至少一个基于测量的属性(指示匹配网络104的第一侧的属性)。预期属性部件234与匹配模型236和评估部件238通信。基于第二测量的属性部件232被设置为接收匹配网络104的第二侧的一个或多个参数的测量结果，并且然后基于第二测量的属性部件232被设置为向评估部件238提供至少一个基于测量的属性(指示匹配网络104的第二侧的属性)。
在参考图2的同时参考图3，图3是示出了可以联系本文的实施例履行的方法的流程图。尽管联系图3对图1和图2进行参考，但是应当认识到图3中所示的方法不限于图1和图2中所示的实施方式。
如图3中所示，来自发生器102的功率通过匹配网络104耦合至等离子体负载106(块302)。测量匹配网络104的第一侧的一个或多个参数，以获得所述匹配网络的第一侧的至少一个基于测量的属性(块304)，并且测量所述匹配网络的第二侧的一个或多个参数，以获得所述匹配网络104的第二侧的至少一个基于测量的属性(块306)。如上文所讨论的，测量(块304和306中的)可以是由测量部件124与输入传感器116和输出传感器118相结合做出的。
匹配网络104的第一侧可以是匹配网络104的输入112，并且如果第一侧是输入112，那么第二侧是输出114。第一侧也可以是匹配网络104的输出114，并且如果第一侧是匹配网络104的输出114，那么第二侧是匹配网络104的输入112。换言之，第一侧是匹配网络104的输入112或输出114中的任一者，并且第二侧是匹配网络104的与所述第一侧相对的一侧。这里的相对一词是指电学相对侧，其中，输入112和输出114位于匹配网络104的电学相对侧上。
在匹配网络104的第一侧和第二侧(在块304和306中)测得的一个或多个参数可以包括但不限于电压、电流、电压与电流之间的相位、正向功率、反射功率、正向功率与反射功率之间的相位、输送功率和阻抗中的一者或多者；并且在匹配网络104的第一侧和第二侧(在块304和306中)获得的基于测量的属性可以包括电压、电流、电压与电流之间的相位、正向功率、反射功率、正向功率与反射功率之间的相位、输送功率、相位和阻抗中的一者或多者。
在一些实施方式中，至少一个基于测量的属性是由一个或多个测量参数推导出的。例如，测量参数可以是在基于第一测量的属性部件230和/或基于第二测量的属性部件232处接收的正向功率和反射功率，并且至少一个基于测量的属性可以是电流和电压之一或两者。在这些实施方式中，电流和电压可以是基于第一测量的属性部件230和基于第二测量的属性部件232由测得的正向功率和反射功率推导(例如，计算)出的。作为另一示例，测得参数可以是电压、电流和相位，并且基于测量的属性可以是阻抗。在这些实施方式中，基于第一测量的属性部件230和/或基于第二测量的属性部件232可以包括逻辑(例如，通过硬件或者与硬件相结合的软件实施的)，从而基于测得的参数计算基于测量的属性。
在其他实施方式中，至少一个基于测量的属性与一个或多个测量参数相同。例如，一个或多个测量参数可以是电压和电流中的至少一者，并且至少一个基于测量的属性可以是电压和电流中的至少一者。在这些实施方式中，基于第一测量的属性部件230和/或基于第二测量的属性部件232不必包含将一个参数转换成另一个参数的逻辑。不管基于测量的属性是推导出的(例如，通过计算)还是直接测量的，基于第一测量的属性部件230都向预期属性部件234提供至少一个基于测量的属性(指示匹配网络104的第一侧的属性)，并且基于第二测量的属性部件232都向评估部件238提供至少一个基于测量的属性(指示匹配网络104的第二侧的属性)。
再次参考图3，获得匹配网络104的当前电抗设置(块308)(例如，来自电抗控制器122或者可变电抗部120)，并且预期属性部件234使用当前电抗设置访问匹配模型236。如本文进一步讨论的，匹配模型236在基于测量的属性和当前电抗设置的基础上使至少一个基于测量的属性与至少一个预期属性相关联(块310)。可以存在各种各样的对匹配网络104进行表征的方式，但是总的来说匹配模型236使从匹配网络104的一侧获得的一个或多个基于测量的属性(例如，电压、电流、阻抗、反射功率、正向功率和输送功率)能够被用来获得匹配网络的另一侧的一个或多个预期属性(例如，电压、电流、阻抗、反射功率、正向功率和输送功率)。应当认识到，本文使用的电压、电流、阻抗、正向功率、反射功率和输送功率参数一般是复数。
本领域技术人员将认识到，匹配模型236可以包括基于输入传感器116和输出传感器118以及可变电抗部120的各个方面生成的数据。例如，匹配模型236可以既包括校准数据(通过校准输入传感器116和输出传感器118获得的)，又包括表征可变电抗部104的表征数据。在一些实施方式中，匹配模型236中的数据不容易被分解(从而可被识别为匹配网络104的几个部件中的每一个的校准数据)，相反这些数据作为整体来表征匹配网络104的各个电学方面。
获得匹配网络104的第二侧的一个或多个预期属性使评估部件238能够将基于测量的属性(指示匹配网络104的第二侧的属性)与匹配网络104的第二侧的预期属性对比，以获得对匹配网络104中的损害和/或匹配网络处于规格外工作的指示(块312)。一般而言，预期属性是基于1)匹配网络104的特点(在可变电抗部120的当前设置下)以及2)匹配网络104的第一侧的基于测量的属性这两者预计的预期状态(匹配网络104的第二侧的)的指示器。匹配网络104的第二侧的基于测量的属性是实际状态(基于在匹配网络104的第二侧获得的测量)的指示。如上文所讨论的，基于测量的属性和预期属性可以是复数。但是在很多实施方式中，在将基于测量的属性与预期属性进行对比时，可以获得作为复数的基于测量的属性和作为复数的预期属性中的每一个的绝对值，之后对它们进行对比。如本文所使用的，“对比”意在传达估计一项或多项差异(例如，值之间的或者性质之间的)的评估，并且应当认识到对比包括任何明确或隐含地传达差异(例如，两个比较值之间的或者两个比较性质之间的)的“比较”。
如果匹配网络104受到损害和/或在规格外工作，那么评估部件238可以提示报告部分240经由匹配网络104的显示器和/或音频换能器向操作者提供警报。在一些实施方式中，报告部分240可以向外部控制器107发送信号，并且外部控制器107可以向系统的操作者提供警报。来自报告部分240的信号可以是自动发送的，或者可以是响应于来自外部控制器107的查询而发送的。在一些实施方式中，将基于测量的属性与预期属性进行对比可以包括获得基于测量的属性与预期属性之间的差，并且可以对所述差应用一个或多个阈值。例如，如果所述差超过了第一阈值，那么报告部分240可以为操作者提供低水平警告。并且，如果所述差超过了第二阈值，那么可以报告高水平警告，以提示操作者中断处理循环。
还可以设想将不止一个基于测量的属性与不止一个预期属性进行对比。例如，基于测量的属性和预期属性可以既包括电压又包括电流。在这一示例中，可以获得基于测量的电压值与预期电压值之间的差，并且可以获得基于测量的电流值与预期电流值之间的差。作为另一示例，仅当电压差和电流差这两者都超过了对应的一个或多个阈值时才向用户报告警报。还可以设想既获得基于测量的电压与基于测量的电流的积，又获得预期电压值与预期电流值的积。之后，可以对所述积之间的差应用一个或多个阈值。
在一些实施例中，由于所获得的测量当中的不确定性(例如，由于来自输入传感器116和/或输出传感器118的测量当中的不确定性)和/或从匹配模型236获得的数据引起的(例如，匹配模型中的缺陷引起的)不确定性，一个或多个阈值可以是跨越可变电抗部120的设置表征的。例如，可变电抗部120的每一设置可以与基于这些不确定性的可能不同的阈值相关联。作为另一示例，可变电抗部120的某些设置范围可以与对应的阈值相关联。本领域技术人员将认识到，所述不确定性和因而使用的阈值可以是匹配网络104的部件以及匹配模型236的(可能很多的)不同方面的函数。本领域技术人员将进一步认识到结合特定匹配网络获得的经验数据可以用于调整因测量不确定性设定的阈值，并且结合特定匹配模型获得的经验数据可以用于调整因特定匹配模型中的缺陷设定的阈值。
作为多个阈值的另一示例，与(例如，匹配网络104的)输入阻抗相关联的阈值可以与另一阈值结合使用，所述另一阈值将与基于测量的属性和预期属性之间的差对比。例如，如果测得的输出传感器电压(基于测量的属性)与预期的匹配输出电压(预期属性)相差超过5％，并且如果匹配网络的输入阻抗处于50欧姆的预期输入阻抗的1.05VSWR(电压驻波比)以内，那么可以发出警报。
接下来参考图4，其示出了可以用于实现参考图1和2描述的匹配网络104、204的示例性匹配网络404的各个方面。如图所示，匹配网络404包括可变电抗部420，可变电抗部420包括至少两个可变电抗元件，例如可变电容器402(C1)和405(C2)。可变电容器402和405中的每一个可以是通过典型的真空可变电容器或者多个开关电容器实现的。如图所示，可变电抗部420可以与固定电抗部408布置在一起，例如，固定电抗部408包括电容器和电感器。
本领域技术人员将认识到，匹配模型236可以受到固定电抗部408以及匹配网络420的其他固定部件影响，但是为了简单起见，匹配模型236被描述为至少限定或表征可变电抗部420，因为可变电抗部420主要影响匹配网络404的输入处的参数如何相对于匹配网络404的输出处的参数发生变化。
参考图5，其示出了可以用于实现图4中所示的可变电容器402、405的两个电容器C1和C2的示例性实施方式。如图所示，电容器C1和C2中的每一个可以包括多个被接入到使用当中以及从使用当中断开的开关电容器。通过切换将电容器接入到使用当中和从使用当中断开的组合，可以使可变电容器C1和C2的电容发生变化。
尽管图4中示出了两个可变电容器C1和C2，但是在其他实施例中，可以使用一个可变电容器或者两个以上的可变电容器。还可以在可变电容器之前或者可变电容器之间布置一个或多个电感器，其中所例示的配置只是很多种实施方式中的一种。此外，本公开的各个方面当然不限于开关电容器实施方式，但是开关电容器实施方式可以更倾向于在具有一定损害的情况下继续工作，并且在本公开之前，没有已知方式能够容易地检测损害。如前文所讨论的，所述损害可能导致功率损失，从而使得较低功率被施加到工艺腔当中，这可能导致工艺转变，并且对正在处理的工件造成损坏。
接下来参考图6，其示出了生成匹配网络604的模型的示例性方案。一般而言，网络分析器660被配置为以散射参数(“s参数”)模型的形式表征匹配网络604。如图所示，网络分析器660可以被耦接为向匹配网络604的输入和输出施加功率，并且接收作为响应的电压测量结果。
更具体而言，为了表征处于特定频率和特定匹配设置上的匹配网络604，网络分析器660生成处于特定频率(例如，13.56MHz)的信号，该信号被施加至匹配网络604的两个端口，与此同时匹配网络604被设置到多个匹配设置中的特定匹配设置，该特定匹配设置是通过C1的设置和C2的设置的特定组合确立的。由这一信号，在匹配网络的两个端口处测量匹配网络604的四个具体参数；因而获得了在特定频率上针对C1和C2的每种组合的四个s参数。这些s参数是无单位的复数，它们表征匹配网络604本身的各个方面。
参考图7，其示出了对可以通过网络分析器660获得的电压测量的描绘。如图所示，a1表示端口1处的正向电压
Figure BDA0003299006690000111
a2表示端口2处的正向电压
Figure BDA0003299006690000112
b1表示端口1处的反射电压
Figure BDA0003299006690000113
并且b2表示端口2处的反射电压。图7中还示出了描述反射波入射波之间的关系的s参数矩阵。
将矩阵展开成方程得到：
b1＝S11a1+S12a2
以及
b2＝S21a1+S22a2。
每一方程根据该匹配网络的各个s参数S11、S12、S21和S22给出了匹配端口1和2的每者处的反射功率波和入射功率波之间的关系。在表征期间，端口2可以端接50欧姆的负载，并且b2可以被完全吸收，从而使a2等于零。因此，将入射电压波定义为
Figure BDA0003299006690000121
和
Figure BDA0003299006690000122
其中，反射波为
Figure BDA0003299006690000123
并且
Figure BDA0003299006690000124
Figure BDA0003299006690000125
并且
Figure BDA0003299006690000126
类似地，如果端口1端接系统阻抗，那么a1变为零，从而给出
Figure BDA0003299006690000127
并且
Figure BDA0003299006690000128
如图8中所示，s参数表征数据可以包括针对C1和C2的设置的可用组合的至少部分当中的每一组合获得的s参数值。因此，在操作期间，匹配网络604的匹配设置(就C1和C2的设置而言)可以用于访问与匹配设置相关联的s参数。接着，利用s参数，匹配网络的第一侧的基于测量的属性可以用来获得匹配网络604的第二侧的预期属性。本领域技术人员将容易地认识到，借鉴本公开，可以相对于入射和反射电流或者入射和反射功率来执行上文相对于电压描述的s参数表征。
应当认识到，在生成s参数模型636时，由于网络分析器660的操作当中的缺陷的原因，在网络分析器测量的准确度方面可能存在一定的不确定性。例如，一些网络分析器被设计为更优选地工作于50欧姆的负载。因而，当在生成s参数模型636的同时，网络分析器604观察到的阻抗发生变化时，所产生的s参数模型636本身可能具有缺陷(如上文参考图3所讨论的)。本领域技术人员将认识到，借鉴本公开，s参数模型可以适于缓解s参数模型636中的潜在缺陷，从而解决网络分析器中可能固有的缺陷。
结合文中公开的实施例描述的方法可以直接体现在硬件中，可以体现在被编码到非暂态计算机可读介质当中的处理器可执行指令中，或者可以体现在两者的组合当中。参考图9，例如其示出了描述可以用于实现本文公开的匹配网络104、604的部件以及外部控制器107的部件的物理部件的框图。如图所示，在这一实施例中，显示器部分912和非易失性存储器920耦接至总线922，总线922还耦接至随机存取存储器(“RAM”)924、处理部分(包括N个处理部件)926、现场可编程门阵列(FPGA)927以及包括N个收发器的收发器部件928。尽管图9所描述的部件表示物理部件，但是图9并非意在给出详细的硬件图；因而图9描述的部件中的很多可以是通过常见构造实现的，或者可以分布在额外的物理部件当中。此外，可以设想利用其他现有的以及尚未开发出的物理部件和架构实施参考图9描述的功能部件。
这一显示器912一般用于在于为匹配网络104、604的操作者提供用户界面，并且在几种实施方式中，显示器912是通过触摸屏显示器实现的。该显示器可以用于部分地实现报告部240。一般而言，非易失性存储器920是非暂态存储器，其用于存储(例如，永久性存储)数据和机器可读(例如，处理器可执行)代码(包括与实施文中描述的方法相关联的可执行代码)。在一些实施例中，例如，非易失性存储器920包括引导加载程序代码、操作系统代码、文件系统代码以及非暂态处理器可执行代码，以有助于参考本文所述的图3予以描述的方法的执行。
在很多实施方式中，非易失性存储器920是通过闪速存储器(例如，NAND或ONENAND存储器)实现的，但是也可以设想采用其他存储器类型。尽管有可能从非易失性存储器920执行所述代码，但是非易失性存储器中的可执行代码通常被加载到RAM 924中并由处理部分926中的N个处理部件中的一个或多个执行。
在操作中，所述N个处理部件一般可以与RAM 924相结合通过操作执行非易失性存储器920中存储的指令，以实现包括损害检测部件226的匹配网络104、604的功能。例如，用于匹配模型236的数据以及用于实施参考图3描述的方法的非暂态处理器可执行指令可以被永久性地存储到非易失性存储器920内，并由与RAM 924相结合的N个处理部件执行。本领域技术人员将认识到，处理部分926可以包括视频处理器、数字信号处理器(DSP)、图形处理单元(GPU)和其他处理部件。
此外或者作为替代，现场可编程门阵列(FPGA)927可以被配置为实施本文描述的方法(例如，参考图3描述的方法)的一个或多个方面。例如，非暂态FPGA-配置指令可以被永久地存储在非易失性存储器920内，并且可以被FPGA 927访问(例如，在引导期间)，从而将FPGA927配置为实施匹配网络104、604的一项或多项功能。
输入部件可以通过操作接收信号(例如，来自输入传感器116和/或输出传感器118)，所述信号指示匹配网络104、106的第一侧和第二侧的一个或多个参数。在输入部件处接收到的信号可以包括(例如)电压、电流、正向功率、反射功率和阻抗。输出部件一般通过操作提供一个或多个模拟或数字信号，以实施本文公开的操作方面。例如，输出部件可以向电容器C1和C2提供控制信号，以控制匹配网络104、604的设置。
所描绘的收发器部件928包括N个收发器链，其可以用于经由无线或有线网络与外部装置通信。所述N个收发器链中的每者可以表示与具体通信方案(例如，WiFi、以太网、Profibus等)相关联的收发器。如本文参考图1所公开的，很多功能部件可以是跨越不同的网络连接位置分布的，因而可以在不同位置上(例如，在外部控制器107处)复制图9所示的一个或多个部件，并且收发器部件可以实现所述不同位置之间的通信。
应当认识到，可以代替图9所示的技术或者在图9所示的技术之外使用图9所示的那些技术以外的技术。例如，联系本文公开的实施例描述的各种例示性逻辑块、模块和电路可以是借助于被设计为执行本文描述的功能的专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或者它们的组合来实施或执行的。
提供前文对所公开的实施例的描述是为了使任何本领域技术人员能够做出或者使用本发明。对这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且本文中所限定的一般性原则可以适用于其他实施例，而不脱离本发明的实质和范围。因此，并非意在使本发明局限于文中所示出的实施例，而是将为本发明赋予与文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (22)

1.一种用于操作匹配网络的方法，所述方法包括：
将来自发生器的功率通过所述匹配网络耦合至等离子体负载；
测量所述匹配网络的第一侧的一个或多个参数，以获得所述匹配网络的所述第一侧的至少一个基于测量的属性；
测量所述匹配网络的第二侧的一个或多个参数，以获得所述匹配网络的所述第二侧的至少一个基于测量的属性，所述匹配网络的所述第一侧和所述第二侧是所述匹配网络的在电学上相反的两侧；
获得所述匹配网络的当前电抗设置；
访问所述匹配网络的模型，所述模型基于所述匹配网络的所述当前电抗设置使所述匹配网络的所述第一侧的所述至少一个基于测量的属性与所述匹配网络的所述第二侧的至少一个预期属性相关联；以及
将所述匹配网络的所述第二侧的所述至少一个基于测量的属性与所述至少一个预期属性对比，以评估所述匹配网络是否存在受到损害或者在规格外工作这两种情况中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
测量所述匹配网络的所述第二侧的所述一个或多个参数包括获得所述匹配网络的所述第二侧的电压或电流中的至少一个；并且
测量所述匹配网络的所述第一侧的所述一个或多个参数包括获得所述匹配网络的所述第一侧的电压或电流中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述至少一个基于测量的属性包括测量电压值，并且所述至少一个预期属性包括预期电压值。
4.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述至少一个基于测量的属性包括测量电流值，并且所述至少一个预期属性包括预期电流值。
5.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述至少一个基于测量的属性既包括测量电压值又包括测量电流值，并且所述至少一个预期属性既包括预期电压值又包括预期电流值，其中，所述对比包括：
确定所述测量电压值与所述预期电压值之间的差；以及
确定所述测量电流值与所述预期电流值之间的差；
其中，所述测量电压值与所述预期电压值之间的差或者所述测量电流值与所述预期电流值之间的差中的至少一个超过对应的阈值。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述匹配网络的所述第二侧的所述基于测量的属性包括基于在所述匹配网络的输出处测量的电压和电流计算的输出阻抗；
其中，所述匹配网络的所述第一侧的所述基于测量的属性包括基于一个或多个测量输入参数值计算的输入阻抗。
其中，所述预期属性包括所述匹配网络的所述输出处的预期阻抗，所述预期阻抗是通过使用所述输入阻抗和所述匹配网络的所述当前电抗设置访问所述模型获得的；
其中，所述对比包括将所述匹配网络的所述输出处的所述输出阻抗与所述匹配网络的所述输出处的所述预期阻抗对比，以评估所述匹配网络是否受到损害。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一侧是所述匹配网络的输入或输出之一，并且所述第二侧是所述匹配网络的电学相反侧。
8.一种匹配系统，包括：
可变电抗部，用于将所述可变电抗部的输出处的阻抗变换为呈现在所述可变电抗部的输入处的输入阻抗；
至少一个输入传感器，用于测量所述可变电抗部的输入处的一个或多个输入参数；
至少一个输出传感器，用于测量所述可变电抗部的输出处的一个或多个输出参数；
非易失性存储器，包括至少定义所述可变电抗部的模型的数据；
用于使用所述一个或多个输入参数测量结果、所述一个或多个输出参数测量结果、所述可变电抗部的电抗设置以及所述匹配网络的模型来评估所述可变电抗部是否存在受到损害或者在规格外工作这两种情况中的至少一种的模块。
9.根据权利要求8所述的匹配系统，其中，用于评估的所述模块包括：
用于将所述模型应用于所述可变电抗部的第一侧的所述一个或多个参数测量结果，以获得所述可变电抗部的第二侧的一个或多个预期参数值的模块，所述可变电抗部的所述第一侧和所述第二侧是所述可变电抗部的电学上相反的两侧；以及
用于将所述一个或多个预期参数值与所述一个或多个参数测量结果进行对比，以评估所述可变电抗部是否存在受到损害或者在规格外工作这两种情况中的至少一种的模块。
10.根据权利要求9所述的匹配系统，其中：
所述至少一个输入传感器包括位于所述可变电抗部的所述输入处的电压传感器或电流传感器中的至少一个；
所述至少一个输出传感器包括位于所述可变电抗部的所述输出处的电压传感器或电流传感器中的至少一个；并且
用于评估的所述模块包括用于将所述模型应用于所述可变电抗部的所述第一侧的电压或电流测量结果中的一个或多个，以获得一个或多个预期电压值或预期电流值的模块；以及
用于将所述一个或多个预期电压值或预期电流值与所述可变电抗部的所述第二侧的一个或多个对应电压测量结果或电流测量结果进行对比的模块。
11.根据权利要求8所述的匹配系统，其中
所述至少一个输入传感器包括位于所述可变电抗部的所述第一侧的电压传感器和电流传感器；
所述至少一个输出传感器包括位于所述可变电抗部的所述第二侧的电压传感器和电流传感器；并且
其中，用于评估的所述模块包括：
用于基于在所述可变电抗部的所述第二侧测量的电压和电流计算所述第二侧的阻抗的模块；
用于基于在所述可变电抗部的所述第一侧测量的电压和电流计算所述可变电抗部的所述第一侧的阻抗的模块；
用于获得所述可变电抗部的所述第二侧的预期阻抗并且将所述可变电抗部的所述第二侧的所述预期阻抗与所计算的阻抗进行对比以评估所述匹配网络是否存在受到损害或者在规格外工作这两种情况中的至少一种的模块。
12.根据权利要求11所述的匹配系统，其中，所述可变电抗部包括可变电容器或者固定电容器中的至少一种。
13.根据权利要求8所述的匹配系统，其中，所述可变电抗部、所述至少一个输入传感器、所述至少一个输出传感器和用于评估的所述模块符合下述情况之一：与公共外壳集成或者分布在两个或更多单独部件当中。
14.一种匹配系统，包括：
可变电抗部，用于将所述可变电抗部的输出处的阻抗变换为呈现在所述可变电抗部的输入处的输入阻抗；
至少一个输入传感器，用于测量所述可变电抗部的输入处的一个或多个输入参数；
至少一个输出传感器，用于测量所述可变电抗部的输出处的一个或多个输出参数；
非暂态计算机可读介质，包括：
存储于所述非暂态计算机可读介质上的至少定义所述可变电抗部的模型的数据；以及
存储于所述非暂态计算机可读介质上的由处理器执行或者用于配置现场可编程门阵列的指令，所述指令包括用于执行下述操作的指令：
测量所述可变电抗部的第一侧的一个或多个参数，以获得所述可变电抗部的所述第一侧的至少一个基于测量的属性；
测量所述可变电抗部的第二侧的一个或多个参数，以获得所述可变电抗部的所述第二侧的至少一个基于测量的属性，所述可变电抗部的所述第一侧和所述第二侧位于所述可变电抗部的电学上相反的两侧上；
获得所述可变电抗部的当前电抗设置；
基于所述匹配网络的所述当前电抗设置，使用所述匹配网络的所述第一侧的所述至少一个基于测量的属性访问所述可变电抗部的模型，以获得所述匹配网络的所述第二侧的至少一个预期属性；以及
将所述至少一个基于测量的属性与所述至少一个预期属性对比，以评估所述匹配网络是否存在受到损害或者在规格外工作这两种情况中的至少一种。
15.根据权利要求14所述的匹配系统，其中，用于测量一个或多个输出参数的所述指令包括用于获得所述匹配网络的所述输出处的电压或电流中的至少一个的指令；并且
用于测量一个或多个输入参数的所述指令包括用于获得所述匹配网络的所述输入处的电压或电流中的至少一个的指令。
16.根据权利要求15所述的匹配系统，其中：
所述至少一个基于测量的输出属性包括测量电压值，并且所述至少一个预期属性包括预期电压值。
17.根据权利要求15所述的匹配系统，其中：
所述至少一个基于测量的输出属性包括测量电流值，并且所述至少一个预期输出属性包括预期电流值。
18.根据权利要求15所述的匹配系统，其中：
所述至少一个基于测量的输出属性既包括测量电压值又包括测量电流值，并且所述至少一个预期输出属性既包括预期电压值又包括预期电流值，其中，用于进行对比的所述指令包括进行下述操作的指令：
确定所述测量电压值与所述预期电压值之间的差；以及
确定所述测量电流值与所述预期电流值之间的差；
其中，所述测量电压值与所述预期电压值之间的差以及所述测量电流值与所述预期电流值之间的差中的至少一个超过对应的阈值。
19.根据权利要求15所述的匹配系统，其中，所述基于测量的输出属性包括基于在所述匹配网络的所述输出处测量的电压和电流计算的输出阻抗；
其中，所述基于测量的属性包括基于所述一个或多个测量输入参数值计算的输入阻抗；
其中，所述预期属性包括所述匹配网络的所述输出处的预期阻抗，所述预期阻抗是通过使用所述输入阻抗和所述匹配网络的所述当前电抗设置访问所述模型而获得的；
其中，用于进行对比的所述指令包括用于将所述匹配网络的所述输出处的所述输出阻抗与所述匹配网络的所述输出处的所述预期阻抗进行对比以评估所述匹配网络是否存在受到损害或者在规格外工作这两种情况中的至少一种的指令。
20.根据权利要求14所述的匹配系统，其中，所述可变电抗部包括与固体开关相结合的可变电容器或者固定电容器中的至少一个。
21.根据权利要求14所述的匹配系统，其中，所述可变电抗部、所述至少一个输入传感器、所述至少一个输出传感器和所述非暂态计算机可读介质符合下述情况之一：与公共外壳集成或者分布在两个或更多单独部件当中。
22.根据权利要求14所述的匹配系统，其中，用于测量一个或多个输出参数的所述指令包括用于获得所述匹配网络的所述输出处的正向功率或反射功率中的至少一个的指令；并且
用于测量一个或多个输入参数的所述指令包括用于获得所述匹配网络的所述输入处的正向功率或反射功率中的至少一个的指令。
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