射頻電源系統(tǒng)和利用射頻電源系統(tǒng)進(jìn)行阻抗匹配的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種射頻電源系統(tǒng)，該射頻電源系統(tǒng)包括射頻電源、電連接在所述射頻電源與等離子體腔室之間的自動(dòng)阻抗匹配器，其中，所述射頻電源的頻率能夠在最小預(yù)定頻率和最大預(yù)定頻率之間調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述射頻電源的頻率以及通過(guò)所述自動(dòng)阻抗匹配器調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗能夠使得匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與所述射頻電源的恒定輸出阻抗相等。本發(fā)明還提供一種利用射頻電源系統(tǒng)進(jìn)行阻抗匹配的方法。利用本發(fā)明所提供的射頻電源系統(tǒng)可以在較短的時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到阻抗匹配。
【專利說(shuō)明】射頻電源系統(tǒng)和利用射頻電源系統(tǒng)進(jìn)行阻抗匹配的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及阻抗匹配【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種射頻電源系統(tǒng)和一種利用該射 頻電源系統(tǒng)進(jìn)行阻抗匹配的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 典型的射頻等離子發(fā)生裝置中，恒定輸出阻抗的射頻電源10產(chǎn)生固定頻率的射 頻波，為等離子體腔室30提供射頻功率，以激發(fā)產(chǎn)生用于刻蝕或用于其它工藝的等離子 體。其中射頻發(fā)生器的恒定輸出阻抗通常為50Ω，產(chǎn)生的固定頻率通常為13. 56MHz。通常 情況下，等離子體腔室30的非線性負(fù)載阻抗與射頻電源10的恒定輸出阻抗并不相等，所 以，在射頻電源10與等離子體腔室30之間會(huì)存在比較嚴(yán)重的阻抗失配，從而使得位于射頻 電源10與等離子體腔室30之間的射頻傳輸線上存在較大的反射功率，造成射頻電源10產(chǎn) 生的功率無(wú)法全部輸送給等離子體腔室30。
[0003] 為了解決這一問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中通常在射頻電源10與等離子腔室之間設(shè)置一個(gè) 自動(dòng)阻抗匹配器20,如圖1所示。該自動(dòng)阻抗匹配器20包括阻抗傳感器22、控制器21以 及執(zhí)行機(jī)構(gòu)23,其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)23中進(jìn)一步包括匹配網(wǎng)絡(luò)中的可變阻抗元件以及改變可變 阻抗元件值的驅(qū)動(dòng)裝置。這里所提到的匹配網(wǎng)絡(luò)是指由可變阻抗元件以及等離子體腔室30 的非線性負(fù)載阻抗組成的網(wǎng)絡(luò)。阻抗傳感器22檢測(cè)位于自動(dòng)阻抗匹配器20與射頻電源10 之間的射頻傳輸線上的電壓、電流、前向功率以及反向功率等參數(shù)，為控制器21提供匹配 控制算法所需要的輸入量。該輸入量通常是根據(jù)電壓、電流、前向功率以及反向功率等參數(shù) 進(jìn)一步計(jì)算出的參數(shù)。其中，反向功率即前面所介紹的反射功率，同時(shí)阻抗傳感器22還用 于檢測(cè)匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，輸出給控制器21。控制器21根據(jù)阻抗傳感器22提供的輸入 量以及匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，通過(guò)某種匹配控制算法，及刪除可變阻抗元件的調(diào)整量，并輸 出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)23中的驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)來(lái)自控制器21的調(diào)整量改變可變阻抗元件 的阻抗，從而使得匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與射頻電源10的恒定輸出阻抗相等，即，達(dá)到阻抗 匹配。這樣，射頻傳輸線上的反射功率為零，射頻發(fā)生器產(chǎn)生的功率全部輸送到了等離子體 腔室30。
[0004] 由于可調(diào)元件較少，整個(gè)匹配系統(tǒng)的匹配范圍較窄，若選用可變范圍大的元件，響 應(yīng)速度較慢，且成本較高。因此，如何調(diào)高阻抗匹配系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍以及提高阻抗匹配系統(tǒng) 的響應(yīng)速度成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種射頻電源系統(tǒng)和一種利用該射頻電源系統(tǒng)進(jìn)行阻抗 匹配的方法，所述射頻電源系統(tǒng)可以快速完成阻抗匹配。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種射頻電源系統(tǒng)，該射頻電源 系統(tǒng)包括射頻電源和電連接在所述射頻電源與等離子體腔室之間的自動(dòng)阻抗匹配器，其 中，所述射頻電源的頻率能夠在最小預(yù)定頻率和最大預(yù)定頻率之間調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述射 頻電源的頻率以及通過(guò)所述自動(dòng)阻抗匹配器調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗能夠使得匹配網(wǎng)絡(luò) 的輸入阻抗與所述射頻電源的恒定輸出阻抗相等。
[0007] 優(yōu)選地，所述自動(dòng)阻抗匹配器包括阻抗傳感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述阻抗傳感 器用于檢測(cè)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的初始阻抗以及所述射頻電源的初始頻率，并將所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 初始阻抗以及所述射頻電源的初始頻率發(fā)送給所述控制器，所述控制器能夠根據(jù)所述執(zhí)行 機(jī)構(gòu)的初始阻抗、所述射頻電源的初始頻率以及所述等離子體腔室的等效阻抗計(jì)算所述匹 配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗，并且根據(jù)該初始輸入阻抗調(diào)節(jié)所述射頻電源的頻率以及控制執(zhí)行 機(jī)構(gòu)的阻抗。
[0008] 優(yōu)選地，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括阻抗可調(diào)元件和可調(diào)匝數(shù)比的變壓器，通過(guò)調(diào)節(jié)該變 壓器的匝數(shù)比能夠調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗的阻抗值的實(shí)部，通過(guò)調(diào)節(jié)所述阻抗可調(diào) 元件的阻抗能夠調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗的阻抗值的虛部。
[0009] 優(yōu)選地，所述阻抗可調(diào)元件包括第一電容和電感，該第一電容和電感與所述等離 子體腔室串聯(lián)，所述第一電容為可調(diào)電容，和/或所述電感為可調(diào)電感。
[0010] 優(yōu)選地，所述第一電容和所述電感均串聯(lián)在所述變壓器的輸入端。
[0011] 優(yōu)選地，所述阻抗可調(diào)元件均設(shè)置在所述變壓器的輸出端，且所述阻抗可調(diào)元件 包括第二電容和第三電容，所述第二電容為可調(diào)電容，且該第二電容與所述等離子體腔室 并聯(lián)，所述第三電容與所述等離子體腔室串聯(lián)。
[0012] 作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種利用射頻電源系統(tǒng)進(jìn)行阻抗匹配的方法，所 述的射頻電源系統(tǒng)射頻電源、電連接在所述射頻電源與等離子體腔室之間的自動(dòng)阻抗匹配 器，其中，所述射頻電源的頻率能夠在最小預(yù)定頻率和最大預(yù)定頻率之間調(diào)節(jié)，所述自動(dòng)阻 抗匹配方法包括：
[0013] 步驟100、利用自動(dòng)阻抗匹配器檢測(cè)獲取預(yù)先確定的等離子體腔室的等效阻抗，并 計(jì)算匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗；
[0014] 步驟200、調(diào)節(jié)所述射頻電源的頻率，并利用所述自動(dòng)阻抗匹配器調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的 輸入阻抗，以使得所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與所述射頻電源的恒定輸出阻抗相等。
[0015] 優(yōu)選地，所述自動(dòng)阻抗匹配器包括阻抗傳感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
[0016] 所述步驟100包括利用所述阻抗傳感器檢測(cè)所述匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗以及 所述射頻電源的初始頻率，并將所述匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗以及所述射頻電源的初始頻 率發(fā)送給所述控制器，利用所述控制器計(jì)算所述匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗；
[0017] 所述步驟200包括利用所述控制器根據(jù)所述匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗調(diào)節(jié)所述 射頻電源的頻率以及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的阻抗。
[0018] 優(yōu)選地，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括阻抗可調(diào)元件和可調(diào)匝數(shù)比的變壓器；
[0019] 所述步驟200包括：
[0020] 步驟210、調(diào)節(jié)所述變壓器的匝數(shù)比，以使得所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗的阻抗值的 實(shí)部等于所述射頻電源的恒定輸出阻抗；
[0021] 步驟220、調(diào)節(jié)所述阻抗可調(diào)元件的阻抗和所述射頻電源的頻率，以使所述匹配網(wǎng) 絡(luò)的輸入阻抗的阻抗值的虛部為零。
[0022] 優(yōu)選地，所述步驟220包括：
[0023] 步驟221、根據(jù)所述匹配初始阻抗和所述射頻電源的初始射頻之間的關(guān)系確定當(dāng) 所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與所述射頻電源的恒定輸出阻抗相等時(shí)所述射頻電源的匹配頻 率；
[0024] 步驟222、對(duì)所述阻抗可調(diào)元件進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與所述 射頻電源的恒定輸出阻抗相等。
[0025] 在本發(fā)明中，自動(dòng)阻抗匹配器可以調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗。與現(xiàn)有技術(shù)中相似， 自動(dòng)阻抗匹配器也可以包括阻抗可調(diào)元件，通過(guò)調(diào)節(jié)阻抗可調(diào)元件的阻抗來(lái)調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò) 的輸入阻抗。通過(guò)調(diào)節(jié)射頻電源的頻率與自動(dòng)阻抗匹配器對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)相結(jié)合，可以 增加整個(gè)射頻電源系統(tǒng)的匹配范圍。并且，在利用本發(fā)明所提供的射頻電源系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng) 阻抗匹配時(shí)，可以無(wú)需增加自動(dòng)阻抗匹配器中阻抗可調(diào)元件的調(diào)節(jié)范圍，從而使得在較短 的時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到阻抗匹配。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026] 附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0027] 圖1是現(xiàn)有的射頻自動(dòng)阻抗匹配器的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2是本發(fā)明所述的射頻電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖3是本發(fā)明所述的射頻電源系統(tǒng)的第一種實(shí)施方式的示意圖；
[0030] 圖4是本發(fā)明所述的射頻電源系統(tǒng)的第二種實(shí)施方式的示意圖；
[0031] 圖5是本發(fā)明所述的射頻電源系統(tǒng)的第三種實(shí)施方式的示意圖；
[0032] 圖6是本發(fā)明所述的射頻電源系統(tǒng)的第四種實(shí)施方式的示意圖；
[0033] 圖7是本發(fā)明所述的射頻電源系統(tǒng)的第五種實(shí)施方式的示意圖；
[0034] 圖8是本發(fā)明所述的利用該射頻電源系統(tǒng)進(jìn)行阻抗匹配的方法的流程圖；
[0035] 圖9是展示圖8中所述的方法中的步驟200的流程圖。
[0036] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0037] 10:射頻電源 20:自動(dòng)阻抗匹配器
[0038] 21 :控制器 22 :阻抗傳感器
[0039] 23 :執(zhí)行機(jī)構(gòu) 30 :等離子體腔室
[0040] 23a:變壓器 23b :阻抗可調(diào)元件
[0041] 231b:電感 232b :第一電容
[0042] 233b:第二電容234b:第三電容

【具體實(shí)施方式】
[0043] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0044] 如圖2所示，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種射頻自動(dòng)匹配系統(tǒng)，該射頻自動(dòng)匹 配系統(tǒng)包括射頻電源10、等離子體腔室30和電連接在射頻電源10與等離子體腔室30之 間的自動(dòng)阻抗匹配器20,其中，射頻電源10的頻率能夠在最小預(yù)定頻率f min和最大預(yù)定頻 率fmax之間調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)射頻電源10的頻率，以及通過(guò)自動(dòng)阻抗匹配器20調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò) 的輸入阻抗能夠使得匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與射頻電源10的恒定輸出阻抗相等（即，阻抗匹 配)。
[0045] 在本發(fā)明中，自動(dòng)阻抗匹配器20可以調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗。與現(xiàn)有技術(shù)中相 似，自動(dòng)阻抗匹配器20也可以包括阻抗可調(diào)元件，通過(guò)調(diào)節(jié)阻抗可調(diào)元件的阻抗來(lái)調(diào)節(jié)匹 配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗。通過(guò)將調(diào)節(jié)射頻電源10的頻率與自動(dòng)阻抗匹配器20對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)的調(diào) 節(jié)相結(jié)合，可以增加整個(gè)射頻電源系統(tǒng)的匹配范圍。并且，在利用本發(fā)明所提供的射頻電源 系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)阻抗匹配時(shí)，可以無(wú)需增加自動(dòng)阻抗匹配器20中阻抗可調(diào)元件的調(diào)節(jié)范圍， 從而使得在較短的時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到阻抗匹配。
[0046] 此外，在本發(fā)明中，可以通過(guò)數(shù)字調(diào)節(jié)的方式調(diào)節(jié)射頻電源10的頻率。即，通過(guò)控 制器對(duì)射頻電源10進(jìn)行設(shè)定，即可調(diào)整射頻電源10的頻率。
[0047] 通常，通過(guò)機(jī)械調(diào)節(jié)的形式調(diào)節(jié)阻抗可調(diào)元件的阻抗。即，通?？烧{(diào)元件包括可調(diào) 電容和可調(diào)電感?？烧{(diào)電容包括電容量調(diào)節(jié)裝置，可調(diào)電感包括電感量調(diào)節(jié)裝置，在這種情 況下，自動(dòng)阻抗匹配器20還包括與可調(diào)電容的電容量調(diào)節(jié)裝置相連的電容調(diào)節(jié)電機(jī)以及 與可調(diào)電感的電感調(diào)節(jié)裝置相連的電感調(diào)節(jié)電機(jī)?？梢酝ㄟ^(guò)電容調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)可 調(diào)電容的電容量，可以通過(guò)電感調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)可調(diào)電感的電感值。
[0048] 而數(shù)字調(diào)節(jié)的速度比機(jī)械調(diào)節(jié)的速度快，因此，本發(fā)明中，利用頻率可調(diào)的射頻電 源以及自動(dòng)阻抗匹配器20可以進(jìn)一步縮短阻抗匹配所需的時(shí)間。
[0049] 由于射頻電源的調(diào)節(jié)范圍較大，因此，在利用本發(fā)明所提供的射頻電源進(jìn)行自動(dòng) 阻抗匹配時(shí)，可以先調(diào)節(jié)射頻電源的頻率，以將匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗調(diào)節(jié)至匹配阻抗附近， 然后通過(guò)微調(diào)自動(dòng)阻抗匹配器，使匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與射頻電源10的恒定輸出阻抗相 等，從而可以進(jìn)一步縮短阻抗匹配所需的時(shí)間。
[0050] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，可以單獨(dú)控制射頻電源10的頻率。例如，可以在 所述射頻電源系統(tǒng)中設(shè)置單獨(dú)控制射頻電源的頻率的控制面板。
[0051] 或者，可以利用自動(dòng)阻抗匹配器20實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻電源10的頻率的控制，從而便于實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)阻抗匹配。并且，在本發(fā)明中，對(duì)自動(dòng)阻抗匹配器20的具體結(jié)構(gòu)并沒(méi)有特殊限制，只 要可以調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗即可。具體地，如圖2所示，自動(dòng)阻抗匹配器20可以包括阻抗 傳感器22、控制器21和執(zhí)行機(jī)構(gòu)23,阻抗傳感器22用于檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)初始阻抗以及射頻 電源10的初始頻率，并將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的初始阻抗以及射頻電源10的初始頻率發(fā)送給控制器 21。控制器21可以根據(jù)等離子體腔室30的等效阻抗、執(zhí)行機(jī)構(gòu)23的初始阻抗以及射頻電 源10的初始頻率計(jì)算所述匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗。隨后控制器21可以根據(jù)計(jì)算得到的 所述匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗調(diào)節(jié)射頻電源10的頻率以及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)23的阻抗，以達(dá) 到阻抗匹配。
[0052] 通常，所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗Z的形式為Z=Za+Zb，其中，Z a為輸入阻抗Z的實(shí) 部，Zb為輸入阻抗Z的虛部。實(shí)現(xiàn)阻抗匹配后，需要滿足輸入阻抗Z的實(shí)部Z a為射頻電源 10的恒定輸出阻抗，而輸入阻抗Z的虛部Zb為零。
[0053] 因此，在利用本發(fā)明所提供的射頻電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)阻抗匹配時(shí)，可以先將匹配 網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗的實(shí)部Z a調(diào)節(jié)至射頻電源10的恒定輸出阻抗，再將匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗 的虛部Zb調(diào)節(jié)為零。
[0054] 作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)23可以包括可調(diào)匝數(shù)比的變壓器23a和阻 抗可調(diào)元件23b?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)變壓器23a的匝數(shù)比可以將匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗的阻抗值 的實(shí)部Za調(diào)節(jié)至射頻電源10的恒定輸出阻抗。
[0055] 通過(guò)調(diào)節(jié)阻抗可調(diào)元件23b的阻抗可以將匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗的阻抗值的虛部Zb 調(diào)節(jié)為零。
[0056] 在本發(fā)明中，對(duì)阻抗可調(diào)元件23b的具體結(jié)構(gòu)并沒(méi)有特殊限定，只要可以將匹配 網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗的虛部調(diào)節(jié)為零即可，例如，如圖3至圖6中所示，阻抗可調(diào)元件23b包括 第一電容232b和電感231b，該第一電容232b和電感231b與所述等離子體腔室30串聯(lián)，第 一電容232b為可調(diào)電容，和/或電感231b為可調(diào)電感。
[0057] 下面通過(guò)具體的實(shí)施方式介紹可調(diào)匝數(shù)比的變壓器23a的工作原理。
[0058] 如圖3所示，在本發(fā)明所提供的射頻電源系統(tǒng)的第一種實(shí)施方式中，第一電容 232b為可調(diào)電容，電感23Ib為固定電感（S卩，電感值不可調(diào))，阻抗可調(diào)元件23b包括第一電 容232b和電感231b，該第一電容232b和電感231b與所述等離子體腔室30串聯(lián)，所述第一 電容232b為可調(diào)電容。設(shè)定此時(shí)等離子體腔室30的等效阻抗為R+jX。
[0059] 因此，圖中變壓器右側(cè)部分的輸入阻抗為：

【權(quán)利要求】
1. 一種射頻電源系統(tǒng)，該射頻電源系統(tǒng)包括射頻電源和電連接在所述射頻電源與等離 子體腔室之間的自動(dòng)阻抗匹配器，其特征在于，所述射頻電源的頻率能夠在最小預(yù)定頻率 和最大預(yù)定頻率之間調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述射頻電源的頻率以及通過(guò)所述自動(dòng)阻抗匹配器調(diào) 節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗能夠使得匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與所述射頻電源的恒定輸出阻抗相 等。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻電源系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)阻抗匹配器包括阻抗 傳感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述阻抗傳感器用于檢測(cè)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的初始阻抗以及所述 射頻電源的初始頻率，并將所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的初始阻抗以及所述射頻電源的初始頻率發(fā)送給 所述控制器，所述控制器能夠根據(jù)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的初始阻抗、所述射頻電源的初始頻率以 及所述等離子體腔室的等效阻抗計(jì)算所述匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗，并且根據(jù)該初始輸入 阻抗調(diào)節(jié)所述射頻電源的頻率以及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的阻抗。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻電源系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括阻抗可調(diào)元 件和可調(diào)匝數(shù)比的變壓器，通過(guò)調(diào)節(jié)該變壓器的匝數(shù)比能夠調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗 的阻抗值的實(shí)部，通過(guò)調(diào)節(jié)所述阻抗可調(diào)元件的阻抗能夠調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗的 阻抗值的虛部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻電源系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗可調(diào)元件包括第一電 容和電感，該第一電容和電感與所述等離子體腔室串聯(lián)，所述第一電容為可調(diào)電容，和/或 所述電感為可調(diào)電感。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻電源系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電容和所述電感均串 聯(lián)在所述變壓器的輸入端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻電源系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗可調(diào)元件均設(shè)置在所 述變壓器的輸出端，且所述阻抗可調(diào)元件包括第二電容和第三電容，所述第二電容為可調(diào) 電容，且該第二電容與所述等離子體腔室并聯(lián)，所述第三電容與所述等離子體腔室串聯(lián)。
7. -種利用射頻電源系統(tǒng)進(jìn)行阻抗匹配的方法，所述的射頻電源系統(tǒng)射頻電源、電連 接在所述射頻電源與等離子體腔室之間的自動(dòng)阻抗匹配器，其特征在于，所述射頻電源的 頻率能夠在最小預(yù)定頻率和最大預(yù)定頻率之間調(diào)節(jié)，所述自動(dòng)阻抗匹配方法包括： 步驟100、利用自動(dòng)阻抗匹配器檢測(cè)獲取預(yù)先確定的等離子體腔室的等效阻抗，并計(jì)算 匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗； 步驟200、調(diào)節(jié)所述射頻電源的頻率，并利用所述自動(dòng)阻抗匹配器調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入 阻抗，以使得所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與所述射頻電源的恒定輸出阻抗相等。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述自動(dòng)阻抗匹配器包括阻抗傳感器、控 制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 所述步驟100包括利用所述阻抗傳感器檢測(cè)所述匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗以及所述 射頻電源的初始頻率，并將所述匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗以及所述射頻電源的初始頻率發(fā) 送給所述控制器，利用所述控制器計(jì)算所述匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗； 所述步驟200包括利用所述控制器根據(jù)所述匹配網(wǎng)絡(luò)的初始輸入阻抗調(diào)節(jié)所述射頻 電源的頻率以及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的阻抗。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括阻抗可調(diào)元件和可調(diào) 匝數(shù)比的變壓器； 所述步驟200包括： 步驟210、調(diào)節(jié)所述變壓器的匝數(shù)比，以使得所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗的阻抗值的實(shí)部 等于所述射頻電源的恒定輸出阻抗； 步驟220、調(diào)節(jié)所述阻抗可調(diào)元件的阻抗和所述射頻電源的頻率，以使所述匹配網(wǎng)絡(luò)的 輸入阻抗的阻抗值的虛部為零。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟220包括： 步驟221、根據(jù)所述匹配初始阻抗和所述射頻電源的初始射頻之間的關(guān)系確定當(dāng)所述 匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與所述射頻電源的恒定輸出阻抗相等時(shí)所述射頻電源的匹配頻率； 步驟222、對(duì)所述阻抗可調(diào)元件進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與所述射頻 電源的恒定輸出阻抗相等。
【文檔編號(hào)】H05H1/46GK104349567SQ201310322341
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月29日
【發(fā)明者】張璐 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司