等离子体腔电弧抑制方法、装置和射频电源系统与流程

1.本技术涉及射频系统测控技术领域，特别是涉及一种等离子体腔电弧抑制方法、装置和射频电源系统。


背景技术：

2.随着射频电源技术的发展，该技术的应用领域也得到了发展，从以前的真空领域扩展到其他领域，如半导体进而美容等领域。常说的射频电源系统一般包括射频电源和等离子体腔室，射频电源是等离子体腔室的配套电源，多应用于射频溅射、pecvd化学气相沉积、反应离子刻蚀等设备中。在实际应用中，等离子体腔室内电弧的产生会导致产品良品率下降，也会进一步导致电磁干扰(emi)问题。目前，对于等离子体腔室内电弧的产生，传统的抑制技术主要是以检测电压电流瞬时变化率的判断方式，而灭弧技术则是通过硬件设备进行灭弧，通过设计电弧抑制器对电弧进行抑制。然而，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在着电弧抑制精确度不高的技术问题。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够大幅提高腔内电弧抑制精确度的等离子体腔电弧抑制方法、等离子体腔电弧抑制装置、一种射频电源系统以及一种计算机可读存储介质。
4.为了实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：
5.一方面，提供一种等离子体腔电弧抑制方法，所述方法包括：
6.通过电弧检测采样获取等离子体腔内的反射系数；反射系数包括瞬时反射系数和平均反射系数；
7.将瞬时反射系数和平均反射系数的差值绝对值与设定反射系数阈值比较；
8.若根据比较结果确定等离子体腔内有电弧产生，则通过状态机指示冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测采样并通过pid控制器的控制模组切断对接等离子体腔的输出端的电力输出；
9.在等离子体腔内的电弧消失后，按照工作参数指示pid控制器的控制模组恢复输出端的电力输出并恢复电弧检测采样。
10.在其中一个实施例中，根据比较结果确定等离子体腔内是否有电弧产生的过程，包括：
11.根据差值绝对值小于设定反射系数阈值满足设定分析判断条件的情况，确定等离子体腔内有电弧产生或无电弧产生。
12.在其中一个实施例中，设定分析判断条件包括：
13.若差值绝对值连续n次小于设定反射系数阈值，则确定等离子体腔内无电弧产生；n为不小于2的正整数。
14.在其中一个实施例中，设定分析判断条件包括：
15.若在设定时段内差值绝对值大于设定反射系数阈值出现m次且不连续，则确定等离子体腔内无电弧产生；m为不小于1的正整数。
16.在其中一个实施例中，设定分析判断条件包括：
17.若差值绝对值大于设定反射系数阈值达1次，则确定等离子体腔内有电弧产生。
18.在其中一个实施例中，设定分析判断条件包括：
19.若差值绝对值连续n次大于设定反射系数阈值，则确定等离子体腔内有电弧产生；n为不小于2的正整数。
20.在其中一个实施例中，电弧检测采样的检测时间段包括由小到大的多个检测时间段，设定反射系数阈值为人工设定的系数阈值或系统自适应设置的系数阈值；
21.上述方法还包括步骤：
22.从最小的检测时间段起，若等离子体腔内有电弧产生的频率小于设定频率阈值，则将检测时间加长至下一个更大的检测时间段；
23.否则保持检测时间不变，对系统自适应设置的系数阈值采用倍数增长或定值增长的方式进行自适应增长。
24.在其中一个实施例中，上述方法还包括步骤：
25.若根据比较结果确定等离子体腔内无电弧产生，则维持pid控制器工作在一般控制状态；
26.其中，一般控制状态包括：
27.维持控制模组的现行工作状态；
28.持续进行电弧检测采样，获取等离子体腔内的反射系数；
29.记录当前正常工作状态下的平均反射系数；
30.记录对控制模组的运作参数；
31.记录输出端的单元器件的运作变量参数，将当前正常工作的时间节点设定为还原节点并持续更新。
32.在其中一个实施例中，通过状态机指示冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数的过程，包括：
33.通过状态机指示冻结正常工作状态下的最后一个平均反射系数、指示控制模组冻结运作参数以及指示输出端冻结各单元器件的运作变量参数。
34.在其中一个实施例中，通过电弧检测采样获取等离子体腔内的反射系数的步骤，包括：
35.采用定时定点采样的方式获取瞬时反射系数；
36.利用当前采样得到的所有瞬时反射系数计算得到平均反射系数；其中，每次的采样、均值计算以及阈值比较均为单时间间隔同步多线程处理。
37.另一方面，提供一种等离子体腔电弧抑制装置，装置包括：
38.检测采样模块，用于通过电弧检测采样获取等离子体腔内的反射系数；反射系数包括瞬时反射系数和平均反射系数；
39.系数比较模块，用于将瞬时反射系数和平均反射系数的差值绝对值与设定反射系数阈值比较；
40.电弧消除模块，用于在根据比较结果确定等离子体腔内有电弧产生时，通过状态
机指示冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测采样并通过pid控制器的控制模组切断对接等离子体腔的输出端的电力输出；
41.输出恢复模块，用于在等离子体腔内的电弧消失后，按照工作参数指示pid控制器的控制模组恢复输出端的电力输出并恢复电弧检测采样。
42.又一方面，提供一种射频电源系统，包括射频电源、pid控制器和等离子体腔室，射频电源通过pid控制器电气连接等离子体腔室；
43.pid控制器用于实现如下电弧抑制处理步骤：
44.通过电弧检测采样获取等离子体腔内的反射系数；反射系数包括瞬时反射系数和平均反射系数；
45.将瞬时反射系数和平均反射系数的差值绝对值与设定反射系数阈值比较；
46.若根据比较结果确定等离子体腔内有电弧产生，则冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测采样并切断对接等离子体腔的输出端的电力输出；
47.在等离子体腔内的电弧消失后，按照工作参数恢复输出端的电力输出并恢复电弧检测采样。
48.再一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的等离子体腔电弧抑制方法的步骤。
49.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
50.上述等离子体腔电弧抑制方法、装置和射频电源系统，通过电弧检测采样获取等离子体腔内的瞬时和平均反射系数，然后与设定反射系数阈值比较，以精准判断等离子体腔内是否有电弧产生，如果确定等离子体腔内有电弧产生，那么会通过状态机指示冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测采样并通过pid控制器的控制模组切断对接等离子体腔的输出端的电力输出，也即暂停射频电源对等离子体腔室的功率输出，待等离子体腔内的电弧消失后，按照工作参数指示pid控制器的控制模组恢复输出端的电力输出并恢复电弧检测采样，也即恢复射频电源对等离子体腔室的功率输出，从而实现对等离子体腔内的电弧的高精确度抑制。
51.相比于传统方法，上述方案通过反射系数均值(也可称gamma均值)与临界值的对比机制，大幅提高了电弧是否产生的判断精确度。在确定电弧产生时通过状态机指示冻结系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测并暂停功率输出，从而在腔内电弧消失后可以按照冻结的工作参数准确且迅速地恢复功率输出，实现高精确度的腔内电弧抑制处理，而且电弧抑制成本更低，效率更高，适应性更强。
附图说明
52.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
53.图1为一个实施例中的等离子体腔电弧抑制方法的流程示意环境图；
54.图2为一个实施例中的瞬时值采样示意图；
55.图3为一个实施例中的arc抑制阶段示意图；
56.图4为一个实施例中的arc监测与抑制处理的流程示意图；
57.图5为一个实施例中的等离子体腔电弧抑制装置的模块结构框图；
58.图6为一个实施例中的射频电源系统的结构框架示意图；
59.图7为一个实施例中的arc处理模块的结构示意图。
具体实施方式
60.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
61.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
62.需要说明的是，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置展示该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
63.本领域技术人员可以理解，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
64.在实践研究中，发明人发现只通过对电流电压变化率进行检测判断是否产生电弧现象可能会导致误判，从而影响系统的正常运行。而采用专门的灭弧装置虽然能有效抑制电弧现象，但提高了系统复杂性及制造成本，在只有小电弧产生的使用场景下，灭弧装置的必要性并不高。此外，灭弧装置需要针对于特定的场景进行设计，而等离子体腔内的电弧种类繁多，单一的灭弧装置难以起到效果。因此，本技术针对传统技术中至少存在着电弧抑制精确度不高的技术问题，提出了一种新的等离子体腔电弧抑制方法，可以实现高精确度的腔内电弧抑制。
65.下面将结合本发明实施例图中的附图，对本发明实施方式进行详细说明。
66.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种等离子体腔电弧抑制方法，可以应用于各类型的射频电源系统，该方法可以包括以下步骤s12至s18：
67.s12，通过电弧检测采样获取等离子体腔内的反射系数；反射系数包括瞬时反射系数和平均反射系数。
68.可以理解，电弧检测采样是指通过利用系统现有的传感器系统或者外接的传感器装置等，对等离子体腔室进行量测信息采样，以便据此计算出等离子体腔内的反射系数(本文中也可称为gamma值)的检测手段。采样的量测信息可以是电压值、电流值、功率值、腔体阻抗值和电源阻抗值中的至少一种或几种的组合，只要能够准确测出等离子体腔内的反射系数即可。瞬时反射系数是指当前时刻采样得到的等离子体腔内的实时反射系数，平均反射系数则可以是指利用截至当前时刻的所有采样得到的反射系数计算得到的平均系数值。
69.具体地，在射频电源系统的工作过程中，对系统(主要是其中的等离子体腔室的相关电参量)进行电弧检测采样，以得到等离子体腔内的瞬时反射系数并计算得到相应的平均反射系数。
70.s14，将瞬时反射系数和平均反射系数的差值绝对值与设定反射系数阈值比较。
71.可以理解，为便于叙述，可以将瞬时反射系数记为γ
cur
，将平均反射系数记为γ
aver
，上述比较过程则可以描述为判断：|γ
cur
–
γ
aver
|《γ
th
是否成立，成立则代表系统当前正常工作，腔内没有电弧产生，不成立则代表系统当前工作异常，腔内有电弧产生。
72.上述通过电弧检测采样、gamma均值计算与比对处理的部分，用于精准判断腔内是否有电弧产生的过程，也可以称之为arc(电弧)监测。
73.s16，若根据比较结果确定等离子体腔内有电弧产生，则通过状态机指示冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测采样并通过pid控制器的控制模组切断对接等离子体腔的输出端的电力输出。
74.可以理解，在系统中，状态机是指示系统各模块进行工作参数冻结和/或解冻的状态控制单元。在系统工作过程中，pid控制器可以包括一般控制状态和关断控制状态。pid控制器采样获取gamma瞬时值以计算其均值，并与|γ
cur
–
γ
aver
|《γ
th
进行对比，获取gamma瞬时值与对比结果且判断为无电弧产生时即为一般控制状态，该状态下pid控制器维持其控制模块的现行工作并且持续检测gamma值，同时记录当前时间节点下系统正常工作的各项工作参数，该时间节点可认定为还原节点，此还原节点的各数据在一般控制状态下会不断被更新。
75.在确定等离子体腔内有电弧产生时，pid控制器切换至关断控制状态，该状态下，一方面，状态机也将切换运作状态，指示各模块冻结最后对应还原节点的工作参数，暂停电弧检测采样(arc监测)一段时间x(该时间x长短可依据等离子体腔的电位下降时间+零电位时间+电位上升时间设定)；另一方面，pid控制器的控制模组仍处于运作状态，断开对接等离子体腔的输出端的电力输出，以切断射频电源对等离子体腔室的射频功率输出，断开电力输出起，等离子体腔室将经历电位下降，静止一段时间(零电位时间)，以及后续恢复电力后的电位重新拉升时间(电位上升时间)。
76.s18，在等离子体腔内的电弧消失后，按照工作参数指示pid控制器的控制模组恢复输出端的电力输出并恢复电弧检测采样。
77.可以理解，在pid控制器的控制模组切断对接等离子体腔的输出端的电力输出后，等离子体腔室的电位下降并在零电位保持设定时间，以消除腔内产生的电弧。在静止设定时间后(该时间长短可以已经实际应用中电弧消除的最短时间/灭弧时间统计规律设定)，电弧被消除，此时可以由状态机切换运作状态以指示各模块按照灭弧前最后冻结的还原节点的工作参数恢复正常工作状态，pid控制器的控制模组重新接通对接等离子体腔室的电力输出，而且pid控制器重新启用arc监测，如此即进入下一轮的电弧监测与抑制工作过程。本领域技术人员可以理解，若恢复工作后，仍监测到腔内电弧产生，则可以重复上述动作进行电弧抑制，可选的，可以延长零电位时间，以达到更好的灭弧效果。
78.上述等离子体腔电弧抑制方法中，通过电弧检测采样获取等离子体腔内的瞬时和平均反射系数，然后与设定反射系数阈值比较，以精准判断等离子体腔内是否有电弧产生，如果确定等离子体腔内有电弧产生，那么会通过状态机指示冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测采样并通过pid控制器的控制模组切断对接等离子体腔的输出端的电力输出，也即暂停射频电源对等离子体腔室的功率输出，待等离子体腔内的电弧消失后，按照工作参数指示pid控制器的控制模组恢复输出端的电力输出并恢复电弧
检测采样，也即恢复射频电源对等离子体腔室的功率输出，从而实现对等离子体腔内的电弧的高精确度抑制。
79.相比于传统方法，上述方案通过反射系数均值(也可称gamma均值)与临界值的对比机制，大幅提高了电弧是否产生的判断精确度。在确定电弧产生时通过状态机指示冻结系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测并暂停功率输出，从而在腔内电弧消失后可以按照冻结的工作参数准确且迅速地恢复功率输出，实现高精确度的腔内电弧抑制处理，而且电弧抑制成本更低，效率更高，适应性更强。
80.在一实施方式中，等离子体腔内的电弧是否已消失的判断方式可以但不限于：通过对腔内进行能量检测，判断腔内残余能量是否归零或低于设定的能量阈值来确定电弧是否已消失(腔内残余能量归零或低于设定的能量阈值，则可判定电弧已消失，反之则未消失)；或者通过切断功率输出后等待设定时间后即可确定腔内的电弧已消失；又或者通过人工进行视觉观察来判断腔内电弧是否已消失(观察发现腔内已无电弧则确定电弧已消失，反之则未消失)。其他判断方式，只要能够准确判断腔内电弧是否已消失均可。通过上述方式对腔内电弧状态的判断，可以及时准确地指示状态机切换工作状态，指示各模块恢复冻结前的工作状态，减少功率切断时间，从而提升整体的电弧抑制处理效率。
81.在一个实施例中，关于上述步骤s12，具体可以包括如下处理步骤：
82.采用定时定点采样的方式获取瞬时反射系数；
83.利用当前采样得到的所有瞬时反射系数计算得到平均反射系数；其中，每次的采样、均值计算以及阈值比较均为单时间间隔同步多线程处理。
84.具体的，对于瞬时反射系数的检测采样采用的是定时定点采样的方式，所有的采样值均为可用值，均用于计算gamma均值。此外，对于每一次的采样，系数与均值计算，以及阈值对比的过程，在本实施例中，pid控制器采用了单时间间隔同步多线程处理，可以同步多工地实现相同目的，如图2所示，以进一步提高腔内反射检测与电弧判断的可靠性。
85.在一个实施例中，关于上述步骤s16中，根据比较结果确定等离子体腔内是否有电弧产生的过程，可以包括如下判断：
86.根据差值绝对值小于设定反射系数阈值满足设定分析判断条件的情况，确定等离子体腔内有电弧产生或无电弧产生。
87.可以理解，在上述实施例中可以通过判断|γ
cur
–
γ
aver
|《γ
th
是否成立，而直接确定腔内是否有电弧产生。在本实施例中，为了进一步提高电弧产生的判断精确度，采用判断|γ
cur
–
γ
aver
|《γ
th
是否成立且是否满足设定分析判断条件的情况，来更精确地判断腔内是否有电弧产生。
88.在一个实施例中，可选的，设定分析判断条件可以包括如下：
89.若差值绝对值连续n次小于设定反射系数阈值，则确定等离子体腔内无电弧产生；n为不小于2的正整数。
90.具体的，如果判断到连续|γ
cur
–
γ
aver
|《γ
th
达到n次，就可以确定当前等离子体腔内无电弧产生。
91.在一个实施例中，可选的，设定分析判断条件还可以包括如下：
92.若在设定时段内差值绝对值大于设定反射系数阈值出现m次且不连续，则确定等离子体腔内无电弧产生；m为不小于1的正整数。
93.具体的，如果|γ
cur
–
γ
aver
|》γ
th
一段时间(即设定时段，具体长短可以根据实际应用的监测经验或者历史监测数据的统计情况确定)内、限定次数m以下(含1次)且不连续，就可以确定当前等离子体腔内无电弧产生。
94.在一个实施例中，可选的，设定分析判断条件还可以包括如下：
95.若差值绝对值大于设定反射系数阈值达1次，则确定等离子体腔内有电弧产生。
96.具体的，如果|γ
cur
–
γ
aver
|》γ
th
为1次，那么可以确定等离子体腔内有电弧产生。
97.在一个实施例中，可选的，设定分析判断条件还可以包括如下：
98.若差值绝对值连续n次大于设定反射系数阈值，则确定等离子体腔内有电弧产生；n为不小于2的正整数。
99.具体的，如果|γ
cur
–
γ
aver
|》γ
th
为连续多次(含2次)，那么可以确定等离子体腔内有电弧产生。
100.需要说明的是，上述几种设定分析判断条件还可形成组合使用，只要彼此之间互斥的条件不形成组合即可。
101.在一个实施例中，电弧检测采样的检测时间段包括由小到大的多个检测时间段。设定反射系数阈值为人工设定的系数阈值或系统自适应设置的系数阈值。上述等离子体腔电弧抑制方法还可以包括步骤：
102.从最小的检测时间段起，若等离子体腔内有电弧产生的频率小于设定频率阈值，则将检测时间加长至下一个更大的检测时间段；
103.否则保持检测时间不变，对系统自适应设置的系数阈值采用倍数增长或定值增长的方式进行自适应增长。
104.具体的，设定反射系数阈值γ
th
，可以是人工设定(如根据工作经验或历史监控数据等)的，也可以由系统自适应设置。其中，由系统自适应设置时，可以先设置一个初值γ
th
，以引入|γ
cur
–
γ
aver
|《γ
th
的初始比较处理，该初值γ
th
可以是人为设定的，也可以是通过采用γ
cur
和γ
aver
的动态数据或历史数据计算产生。
105.在实际监测中，可以按既定由小到大的数个检测时间段，例如但不限于8us，16us，32us
…
以此类推，先设定最小检测时间段，如8us，在该最小检测时间段内，通过|γ
cur
–
γ
aver
|《γ
th
评估电弧产生的频率，若电弧产生的频率小于预设频率阈值，则加长检测时间段至下一个更大的检测时间段，例如16us或32us，系统自适应设置的系数阈值可以保持不变。而在该最小检测时间段内，若电弧产生的频率高于预设频率阈值，则增加γ
th
数值，如采用倍数增长或采用定值增长，又或者是先获取|γ
cur
–
γ
aver
|的动态最大值，再采用倍数或定值增长，来作为调整后的γ
th
。
106.通过上述步骤，可以实现系统自适应的系数阈值调整，从而进一步提高电弧产生的判断精确度。
107.在一个实施例中，上述等离子体腔电弧抑制方法还包括步骤：
108.若根据比较结果确定等离子体腔内无电弧产生，则维持pid控制器工作在一般控制状态。其中，一般控制状态包括：
109.维持控制模组的现行工作状态；
110.持续进行电弧检测采样，获取等离子体腔内的反射系数；
111.记录当前正常工作状态下的平均反射系数；
112.记录对控制模组的运作参数；
113.记录输出端的单元器件的运作变量参数，将当前正常工作的时间节点设定为还原节点并持续更新。
114.具体的，在pid控制器的一般控制状态下，pid控制器获取gamma瞬时值以计算其均值，并与|γ
cur
–
γ
aver
|《γ
th
进行对比，判断为无电弧产生时维持一般控制状态，此时，pid控制器维持现行控制模块的工作并持续监控gamma值，同时记录当前时间节点的以下工作参数：(a)正常工作的gamma均值；(b)pid控制器对输出端的控制模块的运作参数；(c)输出端运行电力输出的单元器件的运作变量参数，并将该时间节点认定为还原节点，此还原节点的数据在一般控制状态会不断被更新。
115.在一个实施例中，关于上述步骤s16中，通过状态机指示冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数的过程，具体可以包括如下处理过程：
116.通过状态机指示冻结正常工作状态下的最后一个平均反射系数、指示控制模组冻结运作参数以及指示输出端冻结各单元器件的运作变量参数。
117.具体的，判断产生电弧时，pid控制器切换至关断控制状态，其状态机也将切换运作状态，指示各模块冻结最后对应还原节点的工作参数，如指示负责gamma均值计算的模块冻结gamma均值、指示pid控制器的控制模块冻结其运作参数、指示对接等离子体腔的输出端冻结其单元器件的运作变量参数；与此同时，状态机指示pid控制器暂停监控gamma值于一时间段x(包括电位下降时间+零电位+电位上升)。
118.如图3所示，即为各个阶段arc抑制示意图，可将整个arc发生的过程分为a-g七个阶段，其中各个阶段的意义及处理方式可以如表1所示。通过上述步骤，由状态机提供的参数冻结控制机制，可以保证系统在电弧消除后能以最快速度恢复至正常工作状态。
119.表1
120.阶段意义处理方法a功率正常求出瞬时反射系数γ
cur
和平均反射系数γ
aver
b发生arc时间 carc响应时间|γ
cur-γ
aver
|》γ
th
时，执行关闭功率输出，暂停arc监测d功率下降沿 e暂停功率时间此时间用户可设置f功率恢复延时此时间用户可设置g延时结束重新恢复arc监测
121.如图4所示，即为其中一种arc处理流程示意图，整个过程可以划分为两大部分：gamma均值计算与对比部分以及pid保存挂起部分。通过上述处理方法，实现了arc的高精确度检测与抑制，同时能够以最快的速度在灭弧后恢复系统工作且灭弧成本较低。
122.应该理解的是，虽然图1和图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1和图4中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者
交替地执行。
123.在一个实施例中，如图5所示，提供了一种等离子体腔电弧抑制装置100，包括检测采样模块11、系数比较模块13、电弧消除模块15和输出恢复模块17。其中：检测采样模块11用于通过电弧检测采样获取等离子体腔内的反射系数；反射系数包括瞬时反射系数和平均反射系数。系数比较模块13用于将瞬时反射系数和平均反射系数的差值绝对值与设定反射系数阈值比较。电弧消除模块15用于在根据比较结果确定等离子体腔内有电弧产生时，通过状态机指示冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测采样并通过pid控制器的控制模组切断对接等离子体腔的输出端的电力输出。输出恢复模块17用于在等离子体腔内的电弧消失后，按照工作参数指示pid控制器的控制模组恢复输出端的电力输出并恢复电弧检测采样。
124.上述等离子体腔电弧抑制装置100，通过电弧检测采样获取等离子体腔内的瞬时和平均反射系数，然后与设定反射系数阈值比较，以精准判断等离子体腔内是否有电弧产生，如果确定等离子体腔内有电弧产生，那么会通过状态机指示冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测采样并通过pid控制器的控制模组切断对接等离子体腔的输出端的电力输出，也即暂停射频电源对等离子体腔室的功率输出，待等离子体腔内的电弧消失后，按照工作参数指示pid控制器的控制模组恢复输出端的电力输出并恢复电弧检测采样，也即恢复射频电源对等离子体腔室的功率输出，从而实现对等离子体腔内的电弧的高精确度抑制。
125.相比于传统方法，上述方案通过反射系数均值(也可称gamma均值)与临界值的对比机制，大幅提高了电弧是否产生的判断精确度。在确定电弧产生时通过状态机指示冻结系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测并暂停功率输出，从而在腔内电弧消失后可以按照冻结的工作参数准确且迅速地恢复功率输出，实现高精确度的腔内电弧抑制处理，而且电弧抑制成本更低，效率更高，适应性更强。
126.在一个实施例中，根据比较结果确定等离子体腔内是否有电弧产生的过程，包括：
127.根据差值绝对值小于设定反射系数阈值满足设定分析判断条件的情况，确定等离子体腔内有电弧产生或无电弧产生。
128.在一个实施例中，设定分析判断条件包括：
129.若差值绝对值连续n次小于设定反射系数阈值，则确定等离子体腔内无电弧产生；n为不小于2的正整数。
130.在一个实施例中，设定分析判断条件包括：
131.若在设定时段内差值绝对值大于设定反射系数阈值出现m次且不连续，则确定等离子体腔内无电弧产生；m为不小于1的正整数。
132.在一个实施例中，设定分析判断条件包括：
133.若差值绝对值大于设定反射系数阈值达1次，则确定等离子体腔内有电弧产生。
134.在一个实施例中，设定分析判断条件包括：
135.若差值绝对值连续n次大于设定反射系数阈值，则确定等离子体腔内有电弧产生；n为不小于2的正整数。
136.在一个实施例中，电弧检测采样的检测时间段包括由小到大的多个检测时间段，设定反射系数阈值为人工设定的系数阈值或系统自适应设置的系数阈值；
137.上述方法还包括步骤：
138.从最小的检测时间段起，若等离子体腔内有电弧产生的频率小于设定频率阈值，则将检测时间加长至下一个更大的检测时间段；
139.否则保持检测时间不变，对系统自适应设置的系数阈值采用倍数增长或定值增长的方式进行自适应增长。
140.在一个实施例中，上述方法还包括步骤：
141.若根据比较结果确定等离子体腔内无电弧产生，则维持pid控制器工作在一般控制状态；
142.其中，一般控制状态包括：
143.维持控制模组的现行工作状态；
144.持续进行电弧检测采样，获取等离子体腔内的反射系数；
145.记录当前正常工作状态下的平均反射系数；
146.记录对控制模组的运作参数；
147.记录输出端的单元器件的运作变量参数，将当前正常工作的时间节点设定为还原节点并持续更新。
148.在一个实施例中，通过状态机指示冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数的过程，包括：
149.通过状态机指示冻结正常工作状态下的最后一个平均反射系数、指示控制模组冻结运作参数以及指示输出端冻结各单元器件的运作变量参数。
150.在一个实施例中，通过电弧检测采样获取等离子体腔内的反射系数的步骤，包括：
151.采用定时定点采样的方式获取瞬时反射系数；
152.利用当前采样得到的所有瞬时反射系数计算得到平均反射系数；其中，每次的采样、均值计算以及阈值比较均为单时间间隔同步多线程处理。
153.关于等离子体腔电弧抑制装置100的具体限定可以参见上文中对于等离子体腔电弧抑制方法的限定，在此不再赘述。上述等离子体腔电弧抑制装置100中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于射频电源系统中的pid控制器或处理器中，也可以以软件形式存储于射频电源系统中的存储器中，以便于pid控制器或处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
154.在一个实施例中，如图6所示，提供了一种射频电源系统200，包括射频电源22、pid控制器24和等离子体腔室26。射频电源22通过pid控制器24电气连接等离子体腔室26。pid控制器24用于实现如下电弧抑制处理步骤：
155.通过电弧检测采样获取等离子体腔内的反射系数；反射系数包括瞬时反射系数和平均反射系数；
156.将瞬时反射系数和平均反射系数的差值绝对值与设定反射系数阈值比较；
157.若根据比较结果确定等离子体腔内有电弧产生，则冻结射频电源22系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测采样并切断对接等离子体腔的输出端的电力输出；
158.在等离子体腔内的电弧消失后，按照工作参数恢复输出端的电力输出并恢复电弧检测采样。
159.可以理解，关于上述pid控制器24所实现功能的具体限定说明，可以参见上文中对
于等离子体腔电弧抑制方法的相应限定说明，在此不再赘述。上述射频电源系统200中的各个部件之间的具体电气连接关系及其机械结构等均可以参照本领域已有射频电源22系统的电气与机械结构等同理理解，本说明书中不再展开赘述。
160.图7中示出的是按实现功能划分的arc处理模块的结构，pid控制器24可以划分为控制对接等离子体腔室26的输出端的控制模块以及如图7所示的arc处理模块，arc处理模块，其包括均值计算单元、对比单元、arc检测单元与状态机。均值计算单元可以用于从实时检测采样的量测信息中计算出瞬时反射系数并计算相应的平均反射系数。对比单元可以用于进行|γ
cur
–
γ
aver
|与γ
th
的与对比。arc检测单元可以用于根据比较的结果判断腔内是否有电弧产生。而状态机则可以用于实现上述实施例中所示的相应指示控制功能。
161.本领域技术人员可以理解，图6和图7仅仅是与本技术方案相关的部分产品实体和功能结构的框图，并不构成对本技术方案所应用的射频电源系统的详尽限定，具体的射频电源系统可以包括比上图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置，具体可以根据实际类型的射频电源系统所确定。
162.上述射频电源系统200，通过电弧检测采样获取等离子体腔内的瞬时和平均反射系数，然后与设定反射系数阈值比较，以精准判断等离子体腔内是否有电弧产生，如果确定等离子体腔内有电弧产生，那么会通过状态机指示冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测采样并通过pid控制器24的控制模组切断对接等离子体腔的输出端的电力输出，也即暂停射频电源对等离子体腔室26的功率输出，待等离子体腔内的电弧消失后，按照工作参数指示pid控制器24的控制模组恢复输出端的电力输出并恢复电弧检测采样，也即恢复射频电源对等离子体腔室26的功率输出，从而实现对等离子体腔内的电弧的高精确度抑制。
163.相比于传统方法，上述方案通过反射系数均值(也可称gamma均值)与临界值的对比机制，大幅提高了电弧是否产生的判断精确度。在确定电弧产生时通过状态机指示冻结系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测并暂停功率输出，从而在腔内电弧消失后可以按照冻结的工作参数准确且迅速地恢复功率输出，实现高精确度的腔内电弧抑制处理，而且电弧抑制成本更低，效率更高，适应性更强。
164.在一个实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如下处理步骤：通过电弧检测采样获取等离子体腔内的反射系数；反射系数包括瞬时反射系数和平均反射系数；将瞬时反射系数和平均反射系数的差值绝对值与设定反射系数阈值比较；若根据比较结果确定等离子体腔内有电弧产生，则通过状态机指示冻结射频电源系统最后对应还原节点的工作参数、暂停电弧检测采样并通过pid控制器的控制模组切断对接等离子体腔的输出端的电力输出；在等离子体腔内的电弧消失后，按照工作参数指示pid控制器的控制模组恢复输出端的电力输出并恢复电弧检测采样。
165.在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时，还可以实现上述等离子体腔电弧抑制方法各实施例中增加的步骤或者子步骤。
166.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申
请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
167.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
168.以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。