本发明涉及半导体生产设备，特别是涉及静电卡盘，具体地说是一种可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源。
背景技术：
1、在半导体生产制造领域，静电卡盘作为晶片的支撑和搬运工具，相较于传统的机械抓取或真空吸附搬运设备，凭借其简单的结构、可靠的吸附能力、极小的工件损伤和极高的精度等优势特性，被广泛的应用。静电卡盘电源作为静电卡盘高压电的供电装置，是静电卡盘系统不可缺少的一部分。在静电卡盘释放晶片时，由于残留电荷或自偏压的影响，单纯的切断静电卡盘高压电源并不能有效的释放晶片，而是需要提供一个反向静电压来完成释放，因此需要静电卡盘电源可以为静电卡盘提供双极性的直流电压输出。随着半导体生产工艺的升级，静电卡盘需要更快的速度完成晶片的吸附与释放，甚至需要多样的电压波形来完成复杂的任务。现有双极性静电卡盘电源多通过继电器来实现电源输出极性的切换，但由于继电器衔铁动作慢，极大的限制了静电卡盘电源输出极性的切换速度，并且对于复杂的电压波形无法实现。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供一种可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源，其可以输出任意波形的驱动静电卡盘的高压波形，并在短时间内快速反转输出极性，满足半导体先进制程对静电卡盘驱动电压的要求。
2、一种可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源，包括：
3、直流高压模块，连接主电源输出模块，用于为主电源输出模块提供直流母线电压；
4、hvct电源模块，连接主电源输出模块和控制模块，用于为根据控制模块的控制信号ctset为主电源输出模块提供静电卡盘驱动电压需要的中点参考电压hvct；
5、主电源输出模块，连接hvct电源模块和控制模块，用于根据控制模块输出的控制信号将输入的直流母线电压转换为相对于hvct电源模块输入的中点参考电压hvct的任意值电压输出hva和hvb，并根据控制模块的驱动控制信号drv实现输出极性的快速反转；
6、控制模块，连接hvct电源模块和主电源输出模块，用于接收来自控制面板或远程控制端口的控制需求，并根据控制需求生成控制hvct电源模块输出的中点参考电压的控制信号ctset和控制主电源输出模块输出的驱动控制信号drv，同时接收处理主电源输出模块的电压电流反馈数据fb。
7、优选地，所述主电源输出模块由两组结构相同的极性切换开关管单元、电压输出开关管单元、输出滤波和采样电路组成；
8、所述极性切换开关管单元由基本单元和可选的多电平扩展单元组成，基本单元连接直流母线电压和中点参考电压hvct，用于切换直流母线电压相对于中点参考电压的极性；多电平扩展单元由多组串联的半桥电路组成，除起点半桥和终点半桥外的每两个半桥共用一组隔离的直流母线电压，这两个半桥中的一个半桥电路的中点与另一组共用另一组隔离的直流母线电压的两个半桥的其中一个半桥的中点连接；多电平扩展单元中串联半桥电路组的起点半桥电路所连接直流母线电压与基本单元相同，终点半桥电路所连接直流母线电压与电压输出开关管单元相同；如果不需要多电平扩展单元，则基本单元所连接直流母线电压与电压输出开关管单元相同；
9、所述电压输出开关管单元连接直流母线电压和输出滤波电路，用于将直流母线电压转换为相应占空比的电压方波信号；
10、所述输出滤波和采样电路连接电压输出开关管单元和控制模块，用于将相应占空比的电压方波信号滤波为相对于中点参考电压的高压输出hva和hvb；并对静电卡盘电源输出的电压和电流进行采样，回传给控制模块，使控制模块可以动态调整控制极性切换开关管单元和电压输出开关管单元的驱动控制信号。
11、优选地，所述极性切换开关管单元，根据控制模块的驱动控制信号开通或关闭基本单元和可选的多电平扩展单元的开关管，切换各组直流母线电压相对于中点参考电压的极性，从而改变静电卡盘电源最终输出的极性。
12、优选地，所述电压输出开关管单元由一组连接直流母线电压两极的半桥电路构成，半桥电路中点连接到滤波电路，根据控制模块的驱动控制信号开通或关闭半桥电路的上下桥臂开关管，将直流母线电压转换为相应占空比的高压方波信号，输出到输出滤波及采样电路。
13、优选地，所述输出滤波电路由多级低通滤波电路组成，逐级将任意占空比的高压方波信号，滤波处理为具有低纹波电压的直流电压信号，作为静电卡盘电源的驱动高压输出hva或hvb。
14、优选地，所述直流高压模块为具有多组隔离输出的直流电压源，每组直流电压源对应连接到极性切换开关管单元和电压输出开关管单元。
15、优选地，所述hvct电源模块是一组双极性电压源，通过控制模块的对外接口接收中点参考电压需求，并在控制模块的控制下生成该中点参考电压，传输给主电源输出模块。
16、优选的，所述hvct电源模块功能是改变高压输出hva和hvb的中点参考电压，该功能可以由上述hvct电源模块实现，也可以由控制模块驱动控制的两组电压输出开关管单元的相对偏置电压输出来实现。
17、优选地，所述控制模块由mcu单元、控制面板单元、远程控制端口单元、adc采样单元和控制输出单元组成；
18、所述mcu单元连接其他各单元，综合处理各单元信息，生成控制主电源输出模块和hvct电压源模块的控制信号；
19、所述控制面板单元由按键、显示屏及配套电路组成，用于接收处理本地控制需求的输入和对静电卡盘电源运行状态的显示；
20、所述远程控制端口单元由模拟控制端口、数字控制端口及配套电路组成，用于接收处理远程控制需求的输入和监视数据的远程输出；
21、所述adc采样单元由adc及其配套电路组成，用于对主电源输出模块反馈的电压电流信号和远程控制端口单元接收的模拟控制信号进行adc采样前处理和adc采样；
22、所述控制输出单元用于将mcu单元生成的控制信号转换为主电源输出模块需要的驱动控制信号和hvct电源模块需要的控制信号；
23、所述控制模块的组成部分mcu单元、控制面板单元、远程控制端口单元、adc采样单元和控制输出单元为优选项，实际应用中可根据需要对现有组成单元进行增减。
24、优选地，所述模拟控制端口输入的控制信号包括两路静电卡盘电源输出电压控制信号、两路静电卡盘电源输出电流控制信号、一路hvct电压控制信号、两路极性控制信号、两路使能控制信号、两路输出电压监视信号、两路输出电流监视信号、一路hvct电压监视信号、两路极性监视信号、两路使能监视信号。
25、优选地，所述数字控制端口可以控制静电卡盘电源所有功能的设置和所有监视信号的读取，包括两路输出电压的设置和监视、两路输出电流的设置和监视、hvct电压的设置和监视、两路输出的极性切换控制和监视、两路输出的使能控制和监视、以及静电卡盘电源运行参数的设置。
26、本发明具有以下有益效果及优点：
27、1.本发明可以在短时间内实现输出极性的反转，满足静电卡盘快速吸附和释放的需求；
28、2.本发明可以实现超短响应时间的任意波形电压输出，满足复杂应用场景下静电卡盘对电源的需求。
29、2.本发明通过多电平扩展，实现超高压的快速响应的任意波形电压输出，满足半导体高级制程对静电卡盘高压切换且灵活多变的需求。
1.一种可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源，其特征在于：所述主电源输出模块由两组结构相同的极性切换开关管单元、电压输出开关管单元、输出滤波和采样电路组成；
3.根据权利要求2所述的可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源，其特征在于：所述电压输出开关管单元由一组连接直流母线电压两极的半桥电路构成，半桥电路中点连接到滤波电路，根据控制模块的驱动控制信号开通或关闭半桥电路的上下桥臂开关管，将直流母线电压转换为相应占空比的高压方波信号，输出到输出滤波及采样电路。
5.根据权利要求2所述的可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源，其特征在于：所述输出滤波电路由多级低通滤波电路组成，逐级将任意占空比的高压方波信号，滤波处理为具有低纹波电压的直流电压信号，作为静电卡盘电源的驱动高压输出hva或hvb。
6.根据权利要求1所述的可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源，其特征在于：所述直流高压模块为具有多组隔离输出的直流电压源，每组直流电压源对应连接到极性切换开关管单元和电压输出开关管单元。
7.根据权利要求1所述的可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源，其特征在于：所述hvct电源模块是一组双极性电压源，通过控制模块的对外接口接收中点参考电压需求，并在控制模块的控制下生成该中点参考电压，传输给主电源输出模块；所述hvct电源模块功能是改变高压输出hva和hvb的中点参考电压，该功能可以由上述hvct电源模块实现，也可以由控制模块驱动控制的两组电压输出开关管单元的相对偏置电压输出来实现。
8.根据权利要求1所述的可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源，其特征在于：所述控制模块由mcu单元、控制面板单元、远程控制端口单元、adc采样单元和控制输出单元组成；
9.根据权利要求8所述的可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源，其特征在于：所述模拟控制端口输入的控制信号包括两路静电卡盘电源输出电压控制信号、两路静电卡盘电源输出电流控制信号、一路hvct电压控制信号、两路极性控制信号、两路使能控制信号、两路输出电压监视信号、两路输出电流监视信号、一路hvct电压监视信号、两路极性监视信号、两路使能监视信号。
10.根据权利要求8所述的可实现输出极性快速反转和任意波形输出的静电卡盘电源，其特征在于：所述数字控制端口可以控制静电卡盘电源所有功能的设置和所有监视信号的读取，包括两路输出电压的设置和监视、两路输出电流的设置和监视、hvct电压的设置和监视、两路输出的极性切换控制和监视、两路输出的使能控制和监视、以及静电卡盘电源运行参数的设置。
