專利名稱：射頻自動阻抗匹配方法及射頻自動阻抗匹配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻抗匹配技術(shù)，特別涉及一種射頻自動阻抗匹配方法及射頻自動阻抗匹配器。
背景技術(shù)：
在典型的射頻(RF， Radio Frequency)等離子體發(fā)生裝置中，恒定輸出阻抗的RF發(fā)生器產(chǎn)生固定頻率的RF波，為等離子體腔室提供RF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，RF發(fā)生器的恒定輸出阻抗通常為50Q，產(chǎn)生的固定頻率通常為13.56MHz。通常情況下，等離子體腔室的非線性負(fù)載阻抗與RF發(fā)生器的恒定輸出阻抗并不相等，所以，在RF發(fā)生器與等離子體腔室之間會存在比較嚴(yán)重的阻抗失配，從而使得位于RF發(fā)生器與等離子體腔室之間的RF傳輸線上存在較大的反射功率，造成RF發(fā)生器產(chǎn)生的功率無法全部輸送給等離子體腔室。
為解決這一問題，現(xiàn)有技術(shù)中在RF發(fā)生器與等離子體腔室之間設(shè)置一個射頻自動阻抗匹配器，如圖l所示，圖1為現(xiàn)有射頻自動阻抗匹配器組成結(jié)構(gòu)示意圖。由圖1可見，該射頻自動阻抗匹配器主要由傳感器、控制器以及執(zhí)行機構(gòu)三部分組成；其中的執(zhí)行機構(gòu)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)動裝置。這里所提到的匹配網(wǎng)絡(luò)是指由可變阻抗元件，通常為兩個，以及等離子體腔室的非線性負(fù)載阻抗組成的網(wǎng)絡(luò)。傳感器檢測位于射頻自動阻抗匹配器與RF發(fā)生器之間的RF傳輸線上的電壓、電流、前向功率以及反向功率等參數(shù)，為控制器提供匹配控制算法所需的輸入量。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，傳感器還用于檢測匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，輸出給控制器。控制器根據(jù)傳感器提供的輸入量以及匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，通過某種匹配控制算法，計算出可變阻抗元件的調(diào)整量，并輸
出給執(zhí)行機構(gòu)中的驅(qū)動裝置。驅(qū)動裝置根據(jù)接收自控制器的調(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RF發(fā)生器的恒定輸出阻抗相
等，即達(dá)到阻抗匹配。這樣，RF傳輸線上的反射功率為零，RF發(fā)生器產(chǎn)生的功率全部輸送到了等離子體腔室。
其中，控制器所采用的匹配控制算法可根據(jù)匹配網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)以及可變阻抗元件的電氣特性確定。傳統(tǒng)的阻抗匹配算法中，控制器根據(jù)傳感器檢測出的RF發(fā)生器的恒定輸出阻抗與匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗之間的誤差信號，按照預(yù)定方式計算出匹配網(wǎng)絡(luò)中的可變阻抗元件的調(diào)整量。其中，RF發(fā)生器的恒定輸出阻抗可由傳感器根據(jù)檢測到的電壓、電流等參數(shù)計算得出，并作為輸入量發(fā)送給控制器。上述調(diào)整量可以是誤差信號與預(yù)先設(shè)定的系數(shù)的乘積，然后由驅(qū)動裝置根據(jù)該調(diào)整量調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)中可變阻抗元件的阻抗?？刂破鞑粩嘀貜?fù)"檢測-計算-調(diào)節(jié)"的過程，直到傳感器檢測出的誤差信號滿足一定要求，比如，小于預(yù)先設(shè)定的閾值，則認(rèn)為系統(tǒng)達(dá)到匹配。
但是，采用傳統(tǒng)匹配控制算法得到的調(diào)整量只是一個大概的調(diào)整趨勢，并不是一個準(zhǔn)確數(shù)值，比如，可能只是前面所提到的誤差信號與預(yù)先設(shè)定的系數(shù)的乘積。所以，采用傳統(tǒng)的匹配控制算法進(jìn)行阻抗匹配時，需要耗費的時間較長，匹配速度'f曼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種射頻自動阻抗匹配器，應(yīng)用該設(shè)備能夠快速完成阻抗匹配。
本發(fā)明實施例提供一種射頻自動阻抗匹配方法，應(yīng)用該方法能夠快速完成阻抗匹配。
本發(fā)明實施例的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種射頻自動阻抗匹配器，該射頻自動阻抗匹配器包括第一傳感器、控制器以及執(zhí)行機構(gòu)；
所述第 一傳感器，用于檢測匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗以及射頻RF發(fā)生器的輸出阻抗，并發(fā)送給所述控制器；
所述控制器，用于獲取匹配網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗，并接收所述第一傳感器發(fā)送的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，按照預(yù)先確定的等離子體腔室的等效阻抗、所述各可變阻抗元件的阻抗以及所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗之間的建模關(guān)系，計算所述等離子體腔室的等效阻抗；并用接收自所述第一傳感器的RF發(fā)生器的輸出阻抗作為阻抗匹配時所述建模關(guān)系中的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，根據(jù)所述RF發(fā)生器輸出阻抗以及所述等離子體腔室的等效阻抗，計算阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗；根據(jù)所述阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗以及所述當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗的差值計算各調(diào)整量，并將所述各調(diào)整量發(fā)送給所述執(zhí)行機構(gòu)；
所述執(zhí)行機構(gòu)，用于根據(jù)接收自所述控制器的各調(diào)整量，將所述當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗調(diào)整為所述阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗。
一種射頻自動阻抗匹配方法，該方法包括
控制器獲取匹配網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗以及所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗；按照預(yù)先確定的等離子體腔室的等效阻抗、所述各可變阻抗元件的阻抗以及匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗之間的建模關(guān)系，計算所述等離子體腔室的等效阻抗；
用獲取到的RF發(fā)生器的輸出阻抗作為阻抗匹配時所述建模關(guān)系中的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，根據(jù)所述RF發(fā)生器輸出阻抗以及所述等離子體腔室的等效阻抗，計算阻抗匹配時所述各可變阻抗元件的阻抗；
才艮據(jù)阻抗匹配時所述各可變阻抗元件的阻抗與所述當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗的差值計算各調(diào)整量，根據(jù)所述各調(diào)整量對所述當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗進(jìn)行調(diào)整。
可見，采用本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，控制器根據(jù)匹配網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的輸入阻抗以及當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗計算等離子體腔室的等效阻抗；然后，根據(jù)計算出的等離子體腔室的等效阻抗，計算阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗，進(jìn)而根據(jù)阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗與當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗的差值計算調(diào)整量，根據(jù)計算出的調(diào)整量調(diào)整各可變阻抗元件的阻抗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例所述方案中的調(diào)整量通過計算精確得出，所以能夠快速完成阻抗匹配。


圖1為現(xiàn)有射頻自動阻抗匹配器組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明射頻自動阻抗匹配方法實施例的流程圖。圖3為本發(fā)明實施例中匹配網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)以及可變阻抗元件的電氣特性示意圖。
圖4為本發(fā)明射頻自動阻抗匹配器實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明射頻自動阻抗匹配器實施例中的控制器的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明實施例中提出 一 種新的射頻自動阻抗匹配方法，即根據(jù)可知的匹配網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的輸入阻抗以及當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗計算當(dāng)前等離子體腔室的等效阻抗；然后，根據(jù)計算出的等離子體腔室的等效阻抗，計算當(dāng)阻抗匹配時的各可變阻抗元件的阻抗，進(jìn)而根據(jù)阻抗匹配時的各可變阻抗元件的阻抗與當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗的差值計算調(diào)整量，根據(jù)計算出的調(diào)整量調(diào)整各可變阻抗元件的阻抗。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
圖2為本發(fā)明射頻自動阻抗匹配方法實施例的流程圖。由于通常情況下，匹配網(wǎng)絡(luò)中的可變阻抗元件的個數(shù)為2個，所以本實施例中以可變阻抗元件個
8數(shù)為2為例進(jìn)行說明。這兩個可變阻抗元件可以是可變電容或可變電感。如圖
2所示，包括以下步驟
步驟201:控制器獲取匹配網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗以及匹配網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前輸入阻抗。
其中，匹配網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的輸入阻抗可以由圖1所示傳感器按照現(xiàn)有技術(shù)檢測得到，并發(fā)送給控制器。可變阻抗元件的阻抗可以通過以下兩種方式獲取
由于射頻自動阻抗匹配器中使用的控制器通常為數(shù)字控制器，如單片機或數(shù)字信號處理器(DSP, Digital Signal Processor)等，而數(shù)字控制器的特點是前一時刻的信息是可知的。具體到本實施例中，也就是說，控制器能夠知道前一時刻的可變阻抗元件的阻抗。這樣，控制器可以按照現(xiàn)有技術(shù)計算得到當(dāng)前時刻的可變阻抗元件的調(diào)整量。即，控制器根據(jù)傳感器檢測出的RF發(fā)生器的恒定輸出阻抗與匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗之間的誤差信號，按照預(yù)定方式計算出匹配網(wǎng)絡(luò)中的可變阻抗元件的調(diào)整量。然后，利用計算出的調(diào)整量以及已知的前一時刻的可變阻抗元件的阻抗，通過相加計算得到當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗。需要說明的是，當(dāng)控制器首次啟動時，控制器的初始值可設(shè)置為0,相應(yīng)地，將兩個可變阻抗元件的初始值也設(shè)置為0,以保證控制器中保存的當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗與實際可變阻抗元件的阻抗相符。由于本實施例中假設(shè)可變阻抗元件的個數(shù)為2，所以可假設(shè)本步驟中計算得到的當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗分別為Z,和Z2 。
或者，也可以不采用上述方式，而是在兩個可變阻抗元件上分別加裝一個傳感器，用于檢測當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗，并發(fā)送給控制器。這樣，控制器不需要根據(jù)調(diào)整量進(jìn)行計算，也能得到當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗，即Z,和Z2 。
步驟202:控制器按照預(yù)先確定的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗、可變阻抗元件的阻抗以及等離子體腔室的等效阻抗之間的建模關(guān)系，計算等離子體腔室的等效阻抗。
9本實施例中，可根據(jù)匹配網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)以及可變阻抗元件的電氣特性，建模得到匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗、可變阻抗元件的阻抗以及等離子體腔室的等效阻抗之間的建模關(guān)系，即函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。也就是說，根據(jù)各可變阻抗元件和等離子體腔室的等效阻抗之間的并串聯(lián)關(guān)系，以及可變阻抗元件是可變電感還是可變電容等信息，可以推導(dǎo)得出一個關(guān)于匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗、可變阻抗元件的阻抗以及等離子體腔室的等效阻抗之間的函數(shù)關(guān)系表達(dá)
式。如/>式一所示
Zz/(Z,，Z2，Z由屮) (1 )
其中，z,和^分別表示當(dāng)前兩個可變阻抗元件的阻抗；z",^表示等離子體腔室的等效阻抗；z, 表示匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗。
需要說明的是，公式(1)所示僅為一個總體表達(dá)式，在實際應(yīng)用中，該表達(dá)式的具體表現(xiàn)方式需要根據(jù)匹配網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)以及可變阻抗元件的電氣特性確定。
根據(jù)步驟201中的介紹可知，Z。 4以及《 都是控制器可以知道的，所以本步驟中，控制器可直接按照公式(2)計算^。^"
Uz, ,z,,z2) (2)
即，將Z,、 Z2以及Z,"作為已知數(shù)，按公式(2)求未知數(shù)^。由。步驟203:控制器用獲取到的RF發(fā)生器的輸出阻抗作為阻抗匹配時所述建模關(guān)系中的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，根據(jù)RF發(fā)生器輸出阻抗以及等離子體腔室的等效阻抗，計算阻抗匹配時可變阻抗元件的阻抗。
由于阻抗匹配時，匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗z,》與RF發(fā)生器的輸出阻抗Z自相等。所以，本步驟中，可以在步驟202計算得到Z^^,的基礎(chǔ)上，將其帶入到公式(3)中，求出阻抗匹配時兩個可變阻抗元件的阻抗2,和Z,:
/(ZpZ2,ZcWer) = Z , (3)與公式(1)相比，公式(3)中將A的值用Z。",代替，求解這種情況下對應(yīng)的兩個可變阻抗元件的阻抗，得到的結(jié)果即為阻抗匹配時兩個可變阻抗元件需要設(shè)置成的阻抗。
本步驟中，控制器獲取到的RF發(fā)生器的輸出阻抗可以由圖l所示傳感器檢測得到，并發(fā)送給控制器的。
步驟204:控制器根據(jù)阻抗匹配時的可變阻抗元件的阻抗與當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗的差值計算調(diào)整量，根據(jù)該調(diào)整量調(diào)整當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗。
本步驟中，控制器計算阻抗匹配時的兩個可變阻抗元件的阻抗z;和z2與
當(dāng)前兩個可變阻抗元件的阻抗z,、 z,之間的差值，并按照現(xiàn)有技術(shù)根據(jù)該差
值計算調(diào)整量。計算得到調(diào)整量以后，控制器將其發(fā)送給圖l所示執(zhí)行機構(gòu)中的驅(qū)動裝置，由驅(qū)動裝置根據(jù)該調(diào)整量去調(diào)整兩個可變阻抗元件的阻抗。具體實現(xiàn)方式與現(xiàn)有技術(shù)中相同，不再贅述。
圖2所示計算過程可舉例如下
假設(shè)匹配網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)以及可變阻抗元件的電氣特性如圖3所示，兩個可變阻抗元件分別為可變電容C1和C2,其中，可變阻抗元件C2與等離子體腔室的等效阻抗串聯(lián)，可變阻抗元件C2與等離子體腔室的等效阻抗串聯(lián)后與可變阻抗元件Cl并聯(lián)。那么，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地推導(dǎo)得出，匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗^ 、可變阻抗元件Cl和C2的阻抗Zl和Z2，以及等離子體腔室的等效阻抗&。 #之間的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式為
Z, = Zl*(Z2+Z 》/(Zl+Z2+Zctom6er) ( 4 )
由于Z1、 Z2和Z,。都是可以獲取到的，所以后續(xù)過程中，可以按照公式(5)所示方式計算出2 ,
ZCW =Z, *Z1/(Z1 —Z2 (5)之后，用獲取到的RF發(fā)生器的輸出阻抗Z^作為阻抗匹配時匹配網(wǎng)絡(luò)
的專lr入阻抗，計算阻抗匹配時可變阻抗元件的阻抗z;和z;，如^^式(6)所
示
Z,、(Z2+ZJ/(Z,+Z2+Z,")二乙， (6)
11由于Z;和Z2均為虛數(shù)，所以，可根據(jù)公式(6 )計算出兩個未知數(shù)Z;和Z2 。
后續(xù)過程中，計算z;、 z,與z,、 22之間的差值，并根據(jù)該差值計算調(diào)整
量，不再贅述。
完成圖2所示流程后，控制器等待進(jìn)入下一控制周期，并在下一控制周 期中重復(fù)圖2所示各步驟，直到匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗?jié)M足預(yù)先設(shè)定的要求為 止。比如，匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與RF發(fā)生器的輸出阻抗之間的誤差小于某
一閾值，則終止控制。通常情況下，采用本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，經(jīng)過一
個控制周期，即圖2所示流程后即能使匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗?jié)M足預(yù)先設(shè)定的
要求。其中，控制器何時進(jìn)入下一控制周期可以預(yù)先設(shè)置，比如，可以預(yù)先 規(guī)定在控制器每計算完一次調(diào)整量并發(fā)送給驅(qū)動裝置之后，即進(jìn)入下一控制
周期；或者，也可以規(guī)定為每經(jīng)過一段固定的時長后，則進(jìn)入下一控制周期。 總之，具體實現(xiàn)方式不限。
基于上述方法，本發(fā)明實施例中同時提供一種射頻自動阻抗匹配器。圖 4為本發(fā)明射頻自動阻抗匹配器實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，該 自動阻抗匹配器包括第一傳感器401、控制器402以及執(zhí)行機構(gòu)403;其
中
第一傳感器401,用于檢測匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗以及RF發(fā)生器的輸出 阻抗，并發(fā)送給控制器402;
控制器402，用于獲取匹配網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗，并接收第 一傳感器401發(fā)送的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，按照預(yù)先確定的可變阻抗元件的 阻抗、匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗以及等離子體腔室的等效阻抗之間的建模關(guān)系， 計算等離子體腔室的等效阻抗；并用接收自第一傳感器401的RF發(fā)生器的 輸出阻抗作為阻抗匹配時所述建模關(guān)系中的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，根據(jù)獲取 到的RF發(fā)生器輸出阻抗以及等離子體腔室的等效阻抗，計算得到阻抗匹配 時的可變阻抗元件的阻抗；沖艮據(jù)阻抗匹配時的可變阻抗元件的阻抗以及當(dāng)前 可變阻抗元件的阻抗的差值計算調(diào)整量，并將調(diào)整量發(fā)送給執(zhí)行機構(gòu)403。
12執(zhí)行機構(gòu)403,用于根據(jù)接收自控制器402的調(diào)整量，將當(dāng)前可變阻抗
元件的阻抗調(diào)整為阻抗匹配時的可變阻抗元件的阻抗。
其中，控制器402中可進(jìn)一步包括獲取單元4021、第一計算單元4022、 第二計算單元4023以及發(fā)送單元4024。如圖5所示，圖5為本發(fā)明射頻自 動阻抗匹配器實施例中的控制器402組成結(jié)構(gòu)示意圖。其中
獲取單元4021,用于獲取匹配網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗，并接 收來自第一傳感器401的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗以及RF發(fā)生器的輸出阻抗；
第一計算單元4022,用于按照預(yù)先確定的等離子體腔室的等效阻抗與 可變阻抗元件的阻抗以及匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗之間的建模關(guān)系，計算等離子 體腔室的等效阻抗；并用RF發(fā)生器的輸出阻抗作為阻抗匹配時所述建模關(guān) 系中的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，根據(jù)RF發(fā)生器輸出阻抗以及等離子體腔室的 等效阻抗，計算阻抗匹配時的可變阻抗元件的阻抗；
第二計算單元4023，用于根據(jù)阻抗匹配時的可變阻抗元件的阻抗以及 當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗的差值計算調(diào)整量；
發(fā)送單元4024,用于將所述調(diào)整量發(fā)送給執(zhí)行機構(gòu)403。
圖4所示第一傳感器401可進(jìn)一步用于，檢測RF傳輸線上的傳輸參數(shù)， 為控制器402提供阻抗匹配控制所需的輸入量。相應(yīng)地，圖5所示控制器中 進(jìn)一步包括第三計算單元4025,用于根據(jù)接收自第一傳感器401的輸入 量，計算得到可變阻抗元件的調(diào)整量，并利用預(yù)先保存的前一時刻的可變阻 抗元件的阻抗以及所述調(diào)整量，計算得到當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗，發(fā)送給 獲取單元4021。這里所提到的第一傳感器401即為圖1中所示的傳感器。 本實施例中之所以將其稱為第一傳感器，是為了和后續(xù)可能存在的第二傳感 器404進(jìn)行區(qū)別。
除上述各組成部分以外，本發(fā)明實施例的射頻自動阻抗匹配器中還可以 進(jìn)一步包括第二傳感器404，用于測量當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗，并發(fā)送 給控制器402中的獲取單元4021。也就是說，控制器402可以不用通過調(diào) 整量計算得到當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗，而是直接接收來自第二傳感器404的當(dāng)前可變阻抗元件的阻抗。
上述可變阻抗元件為可變電容或可變電感；通常情況下，可變阻抗元件
的個數(shù)為2。當(dāng)可變阻抗元件的個數(shù)為2時，可以為每一個可變阻抗元件均 設(shè)置一個用于檢測其當(dāng)前阻抗的傳感器。也就是說，本發(fā)明實施例中所提到 的第二傳感器404可以為多個。
需要說明的是，以上實施例僅用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明的技
限于13.56MHz和50Q;匹配網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)可以是L型或倒L型等任意形 式。
總之，采用本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，由于調(diào)整量可通過匹配網(wǎng)絡(luò)的輸 入阻抗、可變阻抗元件的阻抗以及等離子體腔室的等效阻抗之間的建模關(guān)
系計算得出，而不是像現(xiàn)有技術(shù)中一樣，僅給出一個調(diào)整趨勢，所以本發(fā)明 實施例所述方案能夠以較快的速度實現(xiàn)匹配；而且，本發(fā)明實施例所述方案 實現(xiàn)簡單，算法復(fù)雜度完全取決于匹配網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)和可變阻抗元件的電 氣特性。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的 保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改 進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
1、一種射頻自動阻抗匹配器，其特征在于，該射頻自動阻抗匹配器包括第一傳感器、控制器以及執(zhí)行機構(gòu)；所述第一傳感器，用于檢測匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗以及射頻RF發(fā)生器的輸出阻抗，并發(fā)送給所述控制器；所述控制器，用于獲取匹配網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗，并接收所述第一傳感器發(fā)送的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，按照預(yù)先確定的等離子體腔室的等效阻抗、所述各可變阻抗元件的阻抗以及所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗之間的建模關(guān)系，計算所述等離子體腔室的等效阻抗；并用接收自所述第一傳感器的RF發(fā)生器的輸出阻抗作為阻抗匹配時所述建模關(guān)系中的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，根據(jù)所述RF發(fā)生器輸出阻抗以及所述等離子體腔室的等效阻抗，計算阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗；根據(jù)所述阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗以及所述當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗的差值計算各調(diào)整量，并將所述各調(diào)整量發(fā)送給所述執(zhí)行機構(gòu)；所述執(zhí)行機構(gòu)，用于根據(jù)接收自所述控制器的各調(diào)整量，將所述當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗調(diào)整為所述阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻自動阻抗匹配器，其特征在于，所述控 制器中進(jìn)一步包括獲取單元、第一計算單元、第二計算單元以及發(fā)送單元；所述獲取單元，用于獲取匹配網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗，并接 收來自第 一 傳感器的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗以及RF發(fā)生器的輸出阻抗；所述第一計算單元，用于按照預(yù)先確定的等離子體腔室的等效阻抗、所 述各可變阻抗元件的阻抗以及所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗之間的建模關(guān)系，計 算所述等離子體腔室的等效阻抗；并用所述RF發(fā)生器的輸出阻抗作為阻抗 匹配時所述建模關(guān)系中的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，根據(jù)所述RF發(fā)生器輸出阻 抗以及所述等離子體腔室的等效阻抗，計算阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻 抗；所述第二計算單元，用于根據(jù)所述阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗以 及所述當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗的差值計算各調(diào)整量；所述發(fā)送單元，用于將所述各調(diào)整量發(fā)送給所述執(zhí)行機構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻自動阻抗匹配器，其特征在于，所述第 一傳感器進(jìn)一步用于，檢測RF傳輸線上的傳輸參數(shù)，為所述控制器提供阻 抗匹配控制所需的輸入量；所述控制器中進(jìn)一步包括第三計算單元；所述獲取單元獲取匹配網(wǎng)絡(luò) 中當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗是所述第三計算單元根據(jù)接收自所述第一傳 感器的輸入量，計算得到所述各可變阻抗元件的調(diào)整量，并利用預(yù)先保存的 前一時刻的各可變阻抗元件的阻抗以及所述調(diào)整量，計算得到所述當(dāng)前各可 變阻抗元件的阻抗，并將所述當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗發(fā)送給所述獲取單 元。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻自動阻抗匹配器，其特征在于，該射頻 自動阻抗匹配器中進(jìn)一步包括第二傳感器；所述獲取單元獲取匹配網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗是所述第二 傳感器檢測所述當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗，并發(fā)送給所述獲取單元。
5、 一種射頻自動阻抗匹配方法，其特征在于，該方法包括控制器獲取匹配網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗以及所述匹配網(wǎng)絡(luò) 的輸入阻抗；按照預(yù)先確定的等離子體腔室的等效阻抗、所述各可變阻抗元 件的阻抗以及匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗之間的建模關(guān)系，計算所述等離子體腔室 的等效阻抗；用獲取到的RF發(fā)生器的輸出阻抗作為阻抗匹配時所述建模關(guān)系中的匹 配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，根據(jù)所述RF發(fā)生器輸出阻抗以及所述等離子體腔室的 等效阻抗，計算阻抗匹配時所述各可變阻抗元件的阻抗；件的阻抗的差值計算各調(diào)整量，根據(jù)所述各調(diào)整量對所述當(dāng)前各可變阻抗元 件的阻抗進(jìn)行調(diào)整。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的射頻自動阻抗匹配方法，其特征在于，所述預(yù)先確定的建模關(guān)系為根據(jù)所述匹配網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)以及所述各可變阻抗元件的電氣特性建模得到的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的射頻自動阻抗匹配方法，其特征在于，所述 獲取匹配網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗包括控制器計算所述各可變阻抗元件的調(diào)整量，并利用預(yù)先保存的前一時刻 的所述各可變阻抗元件的阻抗以及所述調(diào)整量，計算所述當(dāng)前各可變阻抗元 件的阻抗。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的射頻自動阻抗匹配方法，其特征在于，所述 獲取匹配網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗包括由加裝在所述各可變阻抗元件上的傳感器檢測得到當(dāng)前各可變阻抗元 件的阻抗，并發(fā)送給所述控制器。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種射頻自動阻抗匹配方法，控制器獲取匹配網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗以及匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗；按照預(yù)先確定的等離子體腔室的等效阻抗、匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗以及各可變阻抗元件的阻抗之間的建模關(guān)系，計算等離子體腔室的等效阻抗；然后，用獲取到的射頻發(fā)生器的輸出阻抗作為阻抗匹配時匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，按照所述建模關(guān)系，計算阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗；根據(jù)阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗與當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗的差值計算調(diào)整量，根據(jù)各調(diào)整量調(diào)整當(dāng)前各可變阻抗元件的阻抗。本發(fā)明實施例同時公開了一種射頻自動阻抗匹配器。應(yīng)用本發(fā)明實施例所述方法和設(shè)備，能夠快速完成阻抗匹配。
文檔編號H05H1/46GK101489345SQ20081005615
公開日2009年7月22日 申請日期2008年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月14日
發(fā)明者曄 武 申請人: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