自動頻率調(diào)諧阻抗匹配的匹配頻率的獲取方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及RF等離子體系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動頻率調(diào)諧阻抗匹配的匹配 頻率的獲取方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在典型的RF等離子體發(fā)生器中，一個RF射頻源產(chǎn)生固定頻率（例如13. 56MHz) 的RF波，該RF波通過一個輸能管道被送到等離子體腔。RF射頻源通常以一個固定的已知 阻抗（例如50 Ω )提供RF功率。由于在RF射頻源與等離子體腔之間存在阻抗不匹配，必 須采取一些方法進行調(diào)節(jié)以使等離子體腔的阻抗與RF射頻源的阻抗匹配。
[0003] 為了使得等離子體腔阻抗與RF射頻源的阻抗匹配，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用自動頻 率調(diào)諧技術(shù)通過調(diào)整RF射頻源的頻率使RF等離子體腔的阻抗與RF射頻源的阻抗相匹配。 當(dāng)RF等離子體腔的阻抗與RF射頻源的阻抗相匹配時的RF射頻源的頻率為匹配頻率。因 此，采用頻率調(diào)諧阻抗匹配的過程也就是獲取匹配頻率的過程?，F(xiàn)有的自動頻率調(diào)諧技術(shù) 是以預(yù)設(shè)方向和預(yù)設(shè)步長逐級調(diào)節(jié)RF射頻源的頻率使得等離子體腔的阻抗與RF射頻源的 阻抗相匹配。這種自動頻率調(diào)諧方法存在以下缺點：
[0004] 1、當(dāng)調(diào)諧的起始頻率與匹配頻率相差較大時，需要花費很長的時間才能完成調(diào)諧 匹配過程，導(dǎo)致頻率調(diào)諧的效率較低。
[0005] 2、需要定義粗調(diào)和微調(diào)區(qū)域，以在不同的調(diào)諧步驟中采用不同的頻率幅度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種自動頻率調(diào)諧阻抗匹配的方法和裝 置。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
[0008] -種自動頻率調(diào)諧阻抗匹配的匹配頻率的獲取方法，包括：
[0009] A、設(shè)置頻率調(diào)諧過程中的第i步頻率fi、第j步頻率f j和第k步頻率fk ;其中，j =i+1，k = j+1，i、j 和 k 均為整數(shù)；
[0010] B、分別獲取與第i步頻率fi、第j步頻率fj和第k步頻率fk對應(yīng)的預(yù)設(shè)參數(shù)的 第i參數(shù)值Pfi、第j參數(shù)值P f,和第k參數(shù)值Pfk ;其中，所述預(yù)設(shè)參數(shù)為與負(fù)載阻抗相關(guān)的 任意一個參數(shù)；所述預(yù)設(shè)參數(shù)與RF頻率的關(guān)系為非線性函數(shù)關(guān)系，所述非線性函數(shù)為具有 極值的非線性函數(shù)；
[0011] C、根據(jù)所述第i步頻率fk第j步頻率fj和第k步頻率fk以及所述預(yù)設(shè)參數(shù)的 第i參數(shù)值Pfi、第j參數(shù)值P f]和第k參數(shù)值Pfk以及預(yù)設(shè)算法，計算第q步頻率調(diào)諧的頻 率fq ;其中，q = k+1，q為整數(shù)；所述預(yù)設(shè)算法具有收斂性；
[0012] D、將所述第j步頻率fj更新為第i步頻率fi，將所述第k步頻率fk更新為第j 步頻率fj，將所述第q步頻率fq更新為第k步頻率fk ;
[0013] E、判斷所述fk與fj之差的絕對值是否小于第一閾值和/或所述Pf,與Pfk之差的 絕對值是否小于第二閾值，以確定所述fk為匹配頻率；
[0014] 當(dāng)所述fk與fj之差的絕對值小于第一閾值和/或所述Pf j與Pfk之差的絕對值小 于第二閾值時，確定所述fk為匹配頻率；
[0015] 當(dāng)所述fk與fj之差的絕對值不小于第一閾值且當(dāng)所述Pf j與Pfk之差的絕對值不 小于第二閾值時，循環(huán)執(zhí)行步驟C至步驟E，直至所述fk與fj之差的絕對值小于第一閾值 和/或所述P t]與Pfk之差的絕對值小于第二閾值。
[0016] 可選地，所述預(yù)設(shè)算法為牛頓迭代算法，所述步驟C具體包括：
[0017] C1、根據(jù)所述第i步頻率fk第j步頻率f j和第k步頻率fk以及所述預(yù)設(shè)參數(shù)的 第i參數(shù)值Pfi、第j參數(shù)值Pf]和第k參數(shù)值P fk，獲取所述非線性函數(shù)在RF頻率為第k步 頻率fk時的一階導(dǎo)數(shù)P'（fk)和二階導(dǎo)數(shù)P"（fk);
[0018] C2、根據(jù)所述第k步頻率fk以及所述非線性函數(shù)在RF頻率為第k步頻率fk時的 一階導(dǎo)數(shù)P'（fk)和二階導(dǎo)數(shù)P"（fk)，計算第q步頻率調(diào)諧的頻率fq。
[0019] 可選地，所述判斷所述fk與fj之差的絕對值是否小于第一閾值和/或所述Pf,與 Pfk之差的絕對值是否小于第二閾值，以確定所述fk為匹配頻率具體包括：
[0020] 判斷所述fk與fj之差的絕對值小于第一閾值，如果是，確定所述fk為匹配頻率， 如果否，判斷所述P f]與Pfk之差的絕對值小于第二閾值，如果是，確定所述fk為匹配頻率。
[0021] 可選地，所述第q步頻率調(diào)諧頻率fq具體通過以下公式計算得到：
[0022]
[0023] 可選地，所述預(yù)設(shè)參數(shù)為入射功率、反射功率或反射系數(shù)。
[0024] -種自動頻率調(diào)諧阻抗匹配的匹配頻率的獲取裝置，包括：
[0025] 設(shè)置單元，用于設(shè)置頻率調(diào)諧過程中的第i步頻率fk第j步頻率fj和第k步頻 率fk ;其中，j = i+1，k = j+1，i、j和k均為整數(shù)；
[0026] 獲取單元，用于分別獲取與第i步頻率fk第j步頻率fj和第k步頻率fk對應(yīng)的 預(yù)設(shè)參數(shù)的第i參數(shù)值P fi、第j參數(shù)值Pf]和第k參數(shù)值Pfk ;其中，所述預(yù)設(shè)參數(shù)為與負(fù)載 阻抗相關(guān)的任意一個參數(shù)；所述預(yù)設(shè)參數(shù)與RF頻率的關(guān)系近似為非線性函數(shù)關(guān)系，所述非 線性函數(shù)為具有極值的非線性函數(shù)；
[0027] 計算單元，用于根據(jù)所述第i步頻率fk第j步頻率fj和第k步頻率fk以及所述 預(yù)設(shè)參數(shù)的第i參數(shù)值P fi、第j參數(shù)值Pt]和第k參數(shù)值Pfk以及預(yù)設(shè)算法，計算第q步頻 率調(diào)諧的頻率fq ;其中，q = k+1，q為整數(shù)；所述預(yù)設(shè)算法具有收斂性；
[0028] 更新單元，用于將所述第j步頻率fj更新為第i步頻率fi，將所述第k步頻率fk 更新為第j步頻率f j，將所述第q步頻率fq更新為第k步頻率fk ;
[0029] 判斷確定單元，用于判斷所述fk與fj之差的絕對值是否小于第一閾值和/或所 述Pf]與P fk之差的絕對值是否小于第二閾值，以確定所述fk為匹配頻率；當(dāng)所述fk與fj 之差的絕對值小于第一閾值和/或所述Pfj與Pfk之差的絕對值小于第二閾值時，確定所述 fk為匹配頻率，當(dāng)所述fk與fj之差的絕對值不小于第一閾值且當(dāng)所述Pf]與Pfk之差的絕 對值不小于第二閾值時，將所述fk與fj之差的絕對值不小于第一閾值且所述P f]與Pfk之 差的絕對值不小于第二閾值的信號發(fā)送至所述獲取單元。
[0030] 可選地，所述預(yù)設(shè)算法為牛頓迭代算法，所述計算單元具體包括：
[0031] 獲取子單元，用于根據(jù)所述第i步頻率fk第j步頻率fj和第k步頻率fk以及所 述預(yù)設(shè)參數(shù)的第i參數(shù)值P fi、第j參數(shù)值Pf]和第k參數(shù)值Pfk，獲取所述非線性函數(shù)在RF 頻率為第k步頻率fk時的一階導(dǎo)數(shù)P'（fk)和二階導(dǎo)數(shù)P"（fk);
[0032] 計算子單元，用于根據(jù)所述第k步頻率fk以及所述非線性函數(shù)在RF頻率為第k 步頻率fk時的一階導(dǎo)數(shù)P'（fk)和二階導(dǎo)數(shù)P"（fk)，計算第q步頻率調(diào)諧的頻率fq。
[0033] 可選地，所述判斷確定單元具體包括：
[0034] 第一判斷子單元，用于判斷所述fk與fj之差的絕對值小于第一閾值，如果是，確 定所述fk為匹配頻率；
[0035] 第二判斷子單元，用于當(dāng)所述第一判斷子單元的判斷結(jié)果為否時，判斷所述^,與 Pfk之差的絕對值小于第二閾值，如果是，確定所述fk為匹配頻率。
[0036] 可選地，所述第q步頻率調(diào)諧頻率fq具體通過以下公式計算得到：
[0037]
[0038] 可選地，所述預(yù)設(shè)參數(shù)為入射功率、反射功率或反射系數(shù)。
[0039] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0040] 本發(fā)明提供的自動頻率調(diào)諧阻抗匹配的方法中，基于預(yù)設(shè)參數(shù)與RF頻率的非線 性函數(shù)關(guān)系，根據(jù)最先設(shè)置的三步調(diào)諧頻率以及該最先設(shè)置的三步調(diào)諧頻率對應(yīng)的預(yù)設(shè)參 數(shù)值可以獲取到下一步的調(diào)諧頻率，然后利用預(yù)設(shè)算法依次逐步獲取下一步的調(diào)諧頻率直 至獲取到匹配頻率。
[0041] 因而在本發(fā)明提供的阻抗匹配的自動頻率調(diào)諧方法中，調(diào)諧過程中除了三個最先 設(shè)定的調(diào)諧頻率外，其后續(xù)每一步的調(diào)諧頻率都不是一個預(yù)先設(shè)定的值，該調(diào)諧頻率是根 據(jù)其上一步的調(diào)諧頻率以及該調(diào)諧頻率下的預(yù)設(shè)參數(shù)值對RF頻率的反應(yīng)動態(tài)得出的。因 而通過這種方法獲取的調(diào)諧頻率的步長不是固定的，而是隨著其上一步的調(diào)諧頻率以及該 協(xié)調(diào)頻率下的預(yù)設(shè)參數(shù)值對RF頻率的反應(yīng)動態(tài)變化的，所以，該自動頻率調(diào)諧方法無需對 RF頻率的整個范圍進行逐級掃描。所以，相較于現(xiàn)有技術(shù)中以預(yù)設(shè)方向和預(yù)設(shè)步長逐級調(diào) 節(jié)RF射頻