本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，尤其涉及一種阻抗匹配器、阻抗匹配方法和等離子體處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、射頻電源是等離子體腔室的配套電源，為腔室提供射頻功率。在半導體工業(yè)領(lǐng)域，射頻電源被廣泛應(yīng)適于物理氣相沉積(pvd)、等離子體增強化學氣相沉積(plasmaenhanced?chemical?vapor?deposition，pecvd)和等離子體刻蝕等工藝中。

2、通常情況下，等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗之間相差較大，存在嚴重的阻抗失配，使得傳輸線上存在較大的反射功率，使得射頻電源產(chǎn)生的功率無法全部輸送到等離子體腔室，導致了較大的功率損耗。同時，傳輸線上較大的反射功率也會對射頻電源的正常運行產(chǎn)生影響。

3、為了使得等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗相互匹配，一般在射頻電源的輸出端與等離子體腔室的輸入端之間設(shè)置阻抗匹配器。但是，目前的阻抗匹配器的阻抗匹配速度仍有待提高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的問題是提供一種阻抗匹配器、阻抗匹配方法和等離子體處理系統(tǒng)，能夠提高阻抗匹配的速度。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種阻抗匹配器，耦接于射頻電源的輸出端與等離子體處理腔室的輸入端之間，阻抗匹配器包括：

3、第一檢測單元，與阻抗匹配器的輸入端耦接，適于獲取阻抗匹配器的輸入端數(shù)據(jù)；

4、第二檢測單元，與阻抗匹配器的輸出端耦接，適于獲取阻抗匹配器的輸出端數(shù)據(jù)；

5、控制單元，分別與第一檢測單元、第二檢測單元和匹配單元耦接，適于根據(jù)輸入端數(shù)據(jù)，判斷等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗是否相匹配；若等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗不相匹配，根據(jù)輸出端數(shù)據(jù)，生成對應(yīng)的阻抗調(diào)整控制信號；

6、匹配單元，適于根據(jù)阻抗調(diào)整控制信號對等離子體腔室的負載阻抗進行調(diào)整，使得等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗相匹配。

7、相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供了一種阻抗匹配方法，用于使射頻電源的輸出阻抗與等離子體腔室的負載阻抗相匹配，阻抗匹配方法包括：

8、采用第一檢測單元獲取阻抗匹配器的輸入端數(shù)據(jù)；

9、采用第二檢測單元獲取阻抗匹配器的輸出端數(shù)據(jù)；

10、采用控制單元根據(jù)輸入端數(shù)據(jù)，判斷等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗是否相匹配；若等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗不相匹配，根據(jù)輸出端數(shù)據(jù)，生成對應(yīng)的阻抗調(diào)整控制信號；

11、采用匹配單元根據(jù)阻抗調(diào)整控制信號對等離子體腔室的負載阻抗進行調(diào)整，使得等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗相匹配。

12、相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供了一種等離子體處理系統(tǒng)，包括：

13、射頻電源；

14、等離子體處理腔室；

15、如上述任一項的阻抗匹配器，且阻抗匹配器的輸入端與射頻電源的輸出端耦接，阻抗匹配器的輸出端與等離子體處理腔室的輸入端耦接。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：

17、本發(fā)明實施例提供了一種阻抗匹配器，耦接于射頻電源與等離子體處理腔室之間，包括：第一檢測單元，分別與阻抗匹配器的輸入端耦接，適于獲取阻抗匹配器的輸入端數(shù)據(jù)；第二檢測單元，與阻抗匹配器的輸出端耦接，適于獲取阻抗匹配器的輸出端數(shù)據(jù)；控制單元，分別與第一檢測單元、第二檢測單元和匹配單元耦接，適于根據(jù)輸入端數(shù)據(jù)，判斷等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗是否相匹配；若等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗不相匹配，根據(jù)輸出端數(shù)據(jù)，生成對應(yīng)的阻抗調(diào)整控制信號；匹配單元，適于根據(jù)阻抗調(diào)整控制信號對自身的阻抗進行調(diào)整，使得等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗相匹配。

18、可以看出，在阻抗匹配器的輸出端設(shè)置第二檢測單元獲取阻抗匹配器的輸出端數(shù)據(jù)，可以在確定等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗不相匹配時，根據(jù)第二檢測單元獲取的阻抗匹配器的輸出端數(shù)據(jù)，生成對應(yīng)的阻抗調(diào)整控制信號，與采用阻抗匹配器的輸入端數(shù)據(jù)生成對應(yīng)的阻抗調(diào)整信號相比，能夠排除阻抗匹配器的內(nèi)部電路對等離子體腔室的負載阻抗的影響，使得所生成的阻抗調(diào)整控制信號更加準確，從而能夠提高阻抗匹配的速度，相應(yīng)有助于提高阻抗匹配器的適用范圍。

技術(shù)特征：

1.一種阻抗匹配器，耦接于射頻電源的輸出端與等離子體處理腔室的輸入端之間，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述輸入端數(shù)據(jù)包括所述阻抗匹配器的輸入端的第一檢測電壓的第一電壓幅值、第一檢測電流的第一電流幅值及所述第一檢測電壓與所述第一檢測電流之間的相位差；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述控制單元適于根據(jù)所述第一電壓幅值、所述第一電流幅值及所述第一檢測電壓與所述第一檢測電流之間的相位差，采用如下的公式計算所述阻抗匹配器的輸入阻抗：

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述控制單元適于根據(jù)所述阻抗匹配器的輸入阻抗和所述射頻電源的輸出阻抗，采用如下的公式計算所述反射系數(shù)模：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述匹配單元包括第一電機、第一可調(diào)電容、第二電機和第二可調(diào)電容；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述阻抗調(diào)整信號包括所述第一可調(diào)電容的第一目標電容值和所述第二可調(diào)電容的第二目標電容值；所述輸出端數(shù)據(jù)包括所述阻抗匹配器的輸出端的第二檢測電壓的第二電壓幅值、第二檢測電流的第二電流幅值及所述第二檢測電壓與所述第二檢測電流之間的相位差；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述第一檢測單元包括第一雙幅值相位傳感器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述第二檢測單元包括第二雙幅值相位傳感器。

9.一種阻抗匹配方法，用于使射頻電源的輸出阻抗與等離子體腔室的負載阻抗相匹配，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述輸入端數(shù)據(jù)包括所述阻抗匹配器的輸入端的第一檢測電壓的第一電壓幅值、第一檢測電流的第一電流幅值及所述第一檢測電壓與所述第一檢測電流之間的相位差；所述根據(jù)所述第一電壓幅值、所述第一電流幅值及所述第一檢測電壓與所述第一檢測電流之間的相位差，判斷所述等離子體腔室的負載阻抗與所述射頻電源的輸出阻抗是否相匹配，包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的阻抗匹配方法，其特征在于，根據(jù)所述第一電壓幅值、所述第一電流幅值及所述第一檢測電壓與所述第一檢測電流之間的相位差，采用如下的公式計算所述阻抗匹配器的輸入阻抗：

12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的阻抗匹配方法，其特征在于，根據(jù)所述阻抗匹配器的輸入阻抗和所述射頻電源的輸出阻抗，采用如下的公式計算所述反射系數(shù)模：

13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述匹配單元包括第一電機、第一可調(diào)電容、第二電機和第二可調(diào)電容；

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述阻抗調(diào)整信號包括所述第一可調(diào)電容的第一目標電容值和所述第二可調(diào)電容的第二目標電容值；所述輸出端數(shù)據(jù)包括所述阻抗匹配器的輸出端的第二檢測電壓的第二電壓幅值、第二檢測電流的第二電流幅值及所述第二檢測電壓與所述第二檢測電流之間的相位差；

15.一種等離子體處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
一種阻抗匹配器、阻抗匹配方法和等離子體處理系統(tǒng)，所述阻抗匹配器包括：第一檢測單元，適于獲取阻抗匹配器的輸入端的第一電壓幅值、第一電流幅值及第一檢測電壓與第一檢測電流的相位差；第二檢測單元，適于獲取阻抗匹配器的輸出端數(shù)據(jù)；控制單元，適于若等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗不相匹配，根據(jù)輸出端數(shù)據(jù)生成對應(yīng)的阻抗調(diào)整控制信號；匹配單元，適于根據(jù)阻抗調(diào)整控制信號對自身的阻抗進行調(diào)整，使得等離子體腔室的負載阻抗與射頻電源的輸出阻抗相匹配。本發(fā)明技術(shù)方案能夠提高阻抗匹配的速度。

技術(shù)研發(fā)人員：肖志強,張楊,薛靜龍,南艷榮,章志營,李楠
受保護的技術(shù)使用者：中芯北方集成電路制造（北京）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10