阻抗匹配裝置、阻抗匹配方法及基片加工設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種阻抗匹配裝置、阻抗匹配方法及基片加工設(shè)備，阻抗匹配裝置包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，其包括第一電容和第二電容，所述等離子體負(fù)載的一端與所述射頻功率源連接，另一端接地；所述第二電容串聯(lián)在所述射頻功率源與所述等離子體負(fù)載之間；所述第一電容的一端與所述等離子體負(fù)載連接，另一端接地；自動(dòng)控制單元，在調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗時(shí)，首先調(diào)節(jié)所述第一電容的阻抗值使阻抗實(shí)部偏差小于或等于第一預(yù)設(shè)精度，然而調(diào)節(jié)所述第二電容的阻抗值使阻抗虛部偏差小于或等于第二預(yù)設(shè)精度，重復(fù)上述調(diào)節(jié)步驟，射頻功率源的輸出阻抗與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗實(shí)現(xiàn)共軛匹配。該阻抗匹配裝置成本低，可靠性高，阻抗匹配時(shí)間短，生產(chǎn)效率高。
【專利說明】阻抗匹配裝置、阻抗匹配方法及基片加工設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種阻抗匹配裝置、阻抗匹配方法及基片加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]低頻等離子體技術(shù)廣泛用于雙頻深硅刻蝕、晶硅太陽(yáng)能電池、物理氣相沉積(PVD)等制作工藝中。由于電感耦合(ICP)放電能夠在較低的工作氣壓下獲得高密度的等離子體，而且電感耦合(ICP)放電裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，因此，電感耦合放電是比較理想的產(chǎn)生等離子體的方式之一。
[0003]在低頻電感耦合(ICP)等離子體發(fā)生裝置中，向反應(yīng)腔室提供射頻功率的射頻電源具有恒定輸出阻抗的特性，例如，輸出阻抗為50 Ω，而等離子體負(fù)載具有不恒定負(fù)載阻抗的特性，即，負(fù)載阻抗隨著工藝過程而不斷變化。根據(jù)傳輸線理論，當(dāng)射頻電源的輸出阻抗與負(fù)載阻抗不能共軛匹配時(shí)，射頻電源的輸出功率無法全部加載到等離子體負(fù)載上，而且會(huì)有部分功率反射，造成功率浪費(fèi)，同時(shí)反射回射頻電源的功率又會(huì)對(duì)射頻電源造成損害。為此，在實(shí)際應(yīng)用中，在射頻電源和等離子體負(fù)載之間設(shè)置阻抗匹配裝置，以使射頻電源的輸出阻抗和負(fù)載阻抗共軛匹配。
[0004]常用的阻抗匹配器包括“L”型阻抗匹配器和“倒L”型阻抗匹配器。對(duì)于低頻電感耦合等離子體發(fā)生裝置而言，“倒L”型阻抗匹配器可以獲得更寬的匹配范圍，因此，“倒L”型阻抗匹配器常被稱為低頻阻抗匹配器。低頻阻抗匹配裝置包括匹配網(wǎng)絡(luò)、撥盤以及用于監(jiān)測(cè)電壓和電流的探針(以下簡(jiǎn)稱VI Probe).其中，撥盤用于調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，VI Probe可以監(jiān)測(cè)匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗。操作者根據(jù)VI Probe監(jiān)測(cè)到的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗撥動(dòng)撥盤，從而使匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與射頻電源的輸出阻抗共軛匹配。然而，在實(shí)際使用過程中，這種手動(dòng)調(diào)節(jié)阻抗方式匹配阻抗的時(shí)間較長(zhǎng)，降低了阻抗匹配的效率；而且對(duì)監(jiān)測(cè)等離子體負(fù)載阻抗的VI Probe的精度要 求較高，增加了低頻阻抗匹配裝置的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種阻抗匹配裝置及阻抗匹配方法，其阻抗匹配的效率較高，而且成本低。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種基片加工設(shè)備，其使用效率高，生產(chǎn)成本低。
[0007]解決上述技術(shù)問題的所采用的技術(shù)方案是提供一種阻抗匹配裝置，用于將射頻能量從射頻功率源耦合至等離子體負(fù)載，包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，其包括第一電容和第二電容，所述等離子體負(fù)載的一端與所述射頻功率源連接，另一端接地；所述第二電容串聯(lián)在所述射頻功率源與所述等離子體負(fù)載之間；所述第一電容的一端與所述等離子體負(fù)載連接，另一端接地；
[0008]還包括自動(dòng)控制單元，在調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗時(shí)，首先調(diào)節(jié)所述第一電容的電容值使阻抗實(shí)部偏差小于或等于第一預(yù)設(shè)精度，然后調(diào)節(jié)所述第二電容的電容值使阻抗虛部偏差小于或等于第二預(yù)設(shè)精度，重復(fù)上述調(diào)節(jié)步驟，使阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與射頻功率源的輸出阻抗實(shí)現(xiàn)共軛匹配；
[0009]其中，所述阻抗實(shí)部偏差為所述阻抗匹配裝置的輸入阻抗的實(shí)部與所述射頻功率源的輸出阻抗的實(shí)部之間的偏差，所述阻抗虛部偏差為所述阻抗匹配裝置的輸入阻抗的虛部與所述射頻功率源的輸出阻抗的虛部之間的偏差。
[0010]其中，還包括第一獲取單元，其包括:
[0011]第一檢測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓和電流；
[0012]第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓和電流計(jì)算所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位。
[0013]其中,所述自動(dòng)控制單元包括:
[0014]第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位獲得所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的實(shí)部和所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的虛部；
[0015]第三計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的實(shí)部和所述射頻功率源輸出阻抗的實(shí)部獲得所述阻抗實(shí)部偏差，以及根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗虛部和所述輸出阻抗的虛部獲得所述阻抗虛部偏差。
[0016]其中，所述自動(dòng)控制單元還包括:
[0017]第一判斷模塊，用于判斷所述阻抗實(shí)部偏差是否大于第一預(yù)設(shè)精度，若所述阻抗實(shí)部偏差大于第一預(yù)設(shè)精度，則根據(jù)所述阻抗實(shí)部偏差計(jì)算第一電容調(diào)整量；
[0018]第一執(zhí)行模塊，用于根據(jù)所述第一電容調(diào)整量調(diào)整所述第一電容的阻抗值；
[0019]第二判斷模塊，用于判斷所述阻抗虛部偏差是否大于第二預(yù)設(shè)精度，若判斷出所述阻抗虛部偏差大于第二預(yù)設(shè)精度，則根據(jù)所述阻抗虛部偏差獲得第二電容調(diào)整量；
[0020]第二執(zhí)行模塊，用于根據(jù)所述第二電容調(diào)整量調(diào)整所述第二電容的阻抗值。
[0021]其中，所述輸入阻抗實(shí)部為|Z| cos Θ，所述輸入阻抗虛部為|z|sin0，其中，|Z為輸入阻抗的模值，Θ為所述輸入阻抗的相位。
[0022]其中，所述第一執(zhí)行模塊和所述第二執(zhí)行模塊為步進(jìn)電機(jī)。
[0023]其中，所述射頻功率源的射頻頻率范圍為400?2000kHz。
[0024]本發(fā)明還提供一種阻抗匹配方法，通過阻抗匹配裝置使射頻功率源和等離子體負(fù)載之間的阻抗共軛匹配，所述阻抗匹配裝置包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)控制單元，
[0025]所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一電容和第二電容，所述等離子體負(fù)載的一端接地，另一端與所述射頻功率源連接；所述第二電容串聯(lián)在所述射頻功率源與所述等離子體負(fù)載之間；所述第一電容的一端與所述等離子體負(fù)載連接，另一端接地；
[0026]所述自動(dòng)控制單元用于調(diào)節(jié)所述第一電容的電容值使阻抗實(shí)部偏差小于或等于第一預(yù)設(shè)精度，以及調(diào)節(jié)所述第二電容的電容值使阻抗虛部偏差小于或等于第二預(yù)設(shè)精度；
[0027]所述方法包括:
[0028]獲取阻抗實(shí)部偏差和阻抗虛部偏差，其中，所述阻抗實(shí)部偏差為所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的實(shí)部與所述射頻功率源輸出阻抗的實(shí)部的之間偏差，所述阻抗虛部偏差為所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的虛部與所述射頻功率源輸出阻抗的虛部之間的偏差；[0029]若判斷出所述阻抗實(shí)部偏差大于第一預(yù)設(shè)精度，根據(jù)所述阻抗實(shí)部偏差獲得所述第一電容調(diào)整量，并根據(jù)所述第一電容調(diào)整量對(duì)所述第一電容進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0030]若判斷出所述阻抗虛部偏差大于第二預(yù)設(shè)精度，根據(jù)所述阻抗虛部偏差獲得所述第二電容調(diào)整量，并根據(jù)所述第二電容調(diào)整量對(duì)所述第二電容進(jìn)行調(diào)整。
[0031]其中，所述獲取阻抗實(shí)部偏差和阻抗虛部偏差的步驟包括:
[0032]獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位及射頻功率源的輸出阻抗；
[0033]根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位獲得所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗；
[0034]根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗和所述射頻功率源的輸出阻抗獲得所述阻抗實(shí)部偏差和所述阻抗虛部偏差。
[0035]其中，所述獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位的步驟包括:
[0036]實(shí)時(shí)獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電壓和電流；
[0037]根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電壓和電流獲得所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位。
[0038]其中，所述根據(jù)所述第一電容調(diào)整量對(duì)所述第一電容進(jìn)行調(diào)節(jié)步驟之后還包括:
[0039]繼續(xù)執(zhí)行所述獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位的步驟。
[0040]其中，所述根據(jù)所述第二電容調(diào)整量對(duì)所述第二電容進(jìn)行調(diào)整步驟之后還包括:
[0041]繼續(xù)執(zhí)行所述獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位的步驟。
[0042]其中，所述獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗之后還包括:
[0043]判斷所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗和所述射頻功率源的輸出阻抗是否共軛匹配；
[0044]若判斷出所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗和所述射頻功率源的輸出阻抗未共軛匹配，執(zhí)行根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗和所述射頻功率源的輸出阻抗，獲得所述阻抗實(shí)部偏差和所述阻抗虛部偏差的步驟；
[0045]若判斷出所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗和所述射頻功率源的輸出阻抗共軛匹配，繼續(xù)執(zhí)行所述獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位的步驟。
[0046]其中，所述根據(jù)所述第一電容調(diào)整量對(duì)所述第一電容進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟以及所述根據(jù)所述第二電容調(diào)整量對(duì)所述第二電容進(jìn)行調(diào)整的步驟同時(shí)進(jìn)行。
[0047]本發(fā)明還提供一種基片加工設(shè)備，包括射頻功率源、反應(yīng)腔室以及設(shè)置在所述射頻功率源和所述反應(yīng)腔室之間的阻抗匹配裝置，所述阻抗匹配裝置采用本發(fā)明提供的任意一項(xiàng)所述的阻抗匹配裝置。
[0048]其中，所述基片設(shè)備為深硅刻蝕設(shè)備、太陽(yáng)能電池片加工設(shè)備或者物理氣相沉積設(shè)備。
[0049]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0050]本發(fā)明提供的阻抗匹配裝置借助自動(dòng)控制單元，在調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗時(shí)，首先調(diào)節(jié)第一電容使阻抗實(shí)部偏差達(dá)到第一預(yù)設(shè)精度，然后調(diào)節(jié)第二電容使阻抗虛部偏差達(dá)到第二預(yù)設(shè)精度，從而使阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗與射頻功率源輸出阻抗自動(dòng)匹配。由于阻抗實(shí)部?jī)H受第一電容的影響，第二電容僅影響阻抗的虛部。因此，先調(diào)節(jié)第一電容使阻抗實(shí)部匹配，再調(diào)節(jié)第二電容使阻抗虛部匹配，可以縮短阻抗匹配的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
[0051]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該阻抗匹配裝置是根據(jù)阻抗的模值和相位獲得阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，進(jìn)而獲得阻抗實(shí)部偏差和阻抗虛部偏差，即不需要高精度的探針即可獲得阻抗實(shí)部偏差和阻抗虛部偏差，從而降低了阻抗匹配裝置的生產(chǎn)成本，而且提高了阻抗匹配的可靠性。
[0052]本發(fā)明提供的阻抗匹配方法基于阻抗匹配裝置，阻抗匹配裝置包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)控制單元，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一電容和第二電容，第一電容的一端與等離子體負(fù)載連接，第一電容的另一端接地，第二電容串聯(lián)在射頻功率源和等離子體負(fù)載之間；并根據(jù)獲取的阻抗實(shí)部偏差和阻抗虛部偏差，在判斷阻抗實(shí)部偏差大于第一預(yù)設(shè)精度時(shí)，調(diào)節(jié)第一電容以使阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的實(shí)部與射頻功率源輸出阻抗的實(shí)部匹配；在判斷出阻抗虛部偏差大于第二預(yù)設(shè)精度時(shí)，調(diào)節(jié)第二電容以使阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的虛部與射頻功率源輸出阻抗的虛部匹配，即通過調(diào)節(jié)第一電容使阻抗實(shí)部偏差達(dá)到第一預(yù)設(shè)精度，調(diào)節(jié)第二電容使阻抗虛部偏差達(dá)到第二預(yù)設(shè)精度，以使阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗與射頻功率源輸出阻抗自動(dòng)匹配，從而縮短了阻抗匹配的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。
[0053]本發(fā)明提供的基片加工設(shè)備采用本發(fā)明提供的阻抗匹配裝置，可以降低基片加工設(shè)備的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例阻抗匹配裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0055]圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例獲取單元的原理框圖；
[0056]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例自動(dòng)控制單元的原理框圖；
[0057]圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的一種阻抗匹配方法的流程圖；
[0058]圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的一種阻抗匹配方法的流程圖；
[0059]圖6為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的一種等離子體加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的阻抗匹配裝置、阻抗匹配方法及基片加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0061]本發(fā)明提供的阻抗匹配裝置主要應(yīng)用于等離子體加工設(shè)備，用于使射頻功率源與等離子體負(fù)載之間的阻抗匹配，以減少射頻功率源的輸出功率的反射，從而提高射頻功率的利用率，以及降低射頻功率源的使用壽命。
[0062]圖1為射頻功率源、阻抗匹配裝置以及等離子體負(fù)載的原理圖。請(qǐng)參閱圖1，阻抗匹配裝置2設(shè)置在射頻功率源I與等離子體負(fù)載3之間。阻抗匹配裝置2用于使射頻功率源I與等離子體負(fù)載(等離子體反應(yīng)腔室)3之間的阻抗共軛匹配。
[0063]阻抗匹配裝置2包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)21、獲取單元22以及自動(dòng)控制單元23，其中，
[0064]阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)21采用“倒L”型網(wǎng)絡(luò)，具體地，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)21包括第一電容Cl和第二電容C2，等離子體負(fù)載3的一端與射頻功率源I連接，另一端接地；第二電容C2串聯(lián)在射頻功率源I與等離子體負(fù)載3之間；第一電容Cl的一端與等離子體負(fù)載3連接，另一端接地。[0065]自動(dòng)控制單元23，其在調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗時(shí)，首先調(diào)節(jié)第一電容Cl的阻抗值使阻抗實(shí)部偏差小于或等于第一預(yù)設(shè)精度，再調(diào)節(jié)第二電容C2的阻抗值使阻抗虛部偏差小于或等于第二預(yù)設(shè)精度從而使阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與射頻功率源的輸出阻抗共軛匹配；在實(shí)際使用過程中，由于等離子體負(fù)載的阻抗容易受其它因素的影響，需要不斷地調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗以使其與射頻功率源的輸出阻抗匹配，自動(dòng)控制單元23不斷地重復(fù)上述調(diào)節(jié)步驟，使射頻功率源的輸出阻抗與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的共軛匹配，其中，阻抗實(shí)部偏差為阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的實(shí)部與射頻功率源輸出阻抗的實(shí)部之間的偏差，阻抗虛部偏差為阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的虛部與射頻功率源的輸出阻抗的虛部之間的偏差。
[0066]該自動(dòng)控制單元23首先自動(dòng)調(diào)節(jié)第一電容Cl使阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗實(shí)部與匹配射頻功率源的輸出阻抗實(shí)部匹配，再調(diào)節(jié)第二電容C2使阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗虛部與匹配射頻功率源的輸出阻抗虛部匹配，縮短了阻抗匹配的時(shí)間，從而提高了等離子體加工設(shè)備的生產(chǎn)效率。
[0067]第一實(shí)施例阻抗匹配裝置還包括第一獲取單元22a，用于獲取阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位。圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例第一獲取單元的原理框圖。如圖2所示，第一獲取單元22a包括:
[0068]第一檢測(cè)模塊221，用于實(shí)時(shí)獲取阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電壓和電流；
[0069]第一計(jì)算模塊222，用于根據(jù)由第一檢測(cè)模塊221獲取的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電壓和電流獲得阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值|z|和相位θ。
[0070]其中，第一檢測(cè)模塊221可以為低頻傳感器或其它傳感器。第一計(jì)算模塊222將由第一檢測(cè)模塊221獲取的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電壓V和電流I，利用鑒幅和鑒相方法獲得阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值|Z|和相位Θ。相對(duì)與現(xiàn)有技術(shù)中的探針而言，由于用于獲得輸入阻抗的模值|Z|和相位Θ的傳感器成本低，因此，可以降低阻抗匹配裝置的生產(chǎn)成本。
[0071]在介紹自動(dòng)控制單元結(jié)構(gòu)之前，首先對(duì)第一實(shí)施例提供的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的工作原理進(jìn)行介紹。
[0072]射頻功率源的輸出阻抗包括輸出阻抗實(shí)部和輸出阻抗虛部；阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗包括輸入阻抗實(shí)部和輸入阻抗虛部；輸出阻抗實(shí)部與輸入阻抗實(shí)部的差值為阻抗實(shí)部偏差，輸出阻抗虛部與輸入阻抗虛部的差值為阻抗虛部偏差。
[0073]等離子體負(fù)載3的等效阻抗Zl為式(I )，
[0074]ZL=RL+jXL ⑴
[0075]在式(I)中，&表示等離子體負(fù)載的等效電阻，表示等離子體反應(yīng)腔室的等效電抗，j為虛部符號(hào)。
[0076]阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗Z為式(2)，
【權(quán)利要求】
1.一種阻抗匹配裝置，用于將射頻能量從射頻功率源耦合至等離子體負(fù)載，包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，其包括第一電容和第二電容，所述等離子體負(fù)載的一端與所述射頻功率源連接，另一端接地；所述第二電容串聯(lián)在所述射頻功率源與所述等離子體負(fù)載之間；所述第一電容的一端與所述等離子體負(fù)載連接，另一端接地； 其特征在于，還包括自動(dòng)控制單元，在調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗時(shí)，首先調(diào)節(jié)所述第一電容的電容值使阻抗實(shí)部偏差小于或等于第一預(yù)設(shè)精度，然后調(diào)節(jié)所述第二電容的電容值使阻抗虛部偏差小于或等于第二預(yù)設(shè)精度，重復(fù)上述調(diào)節(jié)步驟，使阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與射頻功率源的輸出阻抗實(shí)現(xiàn)共軛匹配； 其中，所述阻抗實(shí)部偏差為所述阻抗匹配裝置的輸入阻抗的實(shí)部與所述射頻功率源的輸出阻抗的實(shí)部之間的偏差，所述阻抗虛部偏差為所述阻抗匹配裝置的輸入阻抗的虛部與所述射頻功率源的輸出阻抗的虛部之間的偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配裝置，其特征在于，還包括第一獲取單元，其包括: 第一檢測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓和電流； 第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓和電流計(jì)算所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻抗匹配裝置，其特征在于，所述自動(dòng)控制單元包括: 第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位獲得所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的實(shí)部和所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的虛部； 第三計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的實(shí)部和所述射頻功率源輸出阻抗的實(shí)部獲得所述阻抗實(shí)部偏差，以及根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗虛部和所述輸出阻抗的虛部獲得所述阻抗虛部偏差。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻抗匹配裝置，其特征在于，所述自動(dòng)控制單元還包括: 第一判斷模塊，用于判斷所述阻抗實(shí)部偏差是否大于第一預(yù)設(shè)精度，若所述阻抗實(shí)部偏差大于第一預(yù)設(shè)精度，則根據(jù)所述阻抗實(shí)部偏差計(jì)算第一電容調(diào)整量； 第一執(zhí)行模塊，用于根據(jù)所述第一電容調(diào)整量調(diào)整所述第一電容的阻抗值； 第二判斷模塊，用于判斷所述阻抗虛部偏差是否大于第二預(yù)設(shè)精度，若判斷出所述阻抗虛部偏差大于第二預(yù)設(shè)精度，則根據(jù)所述阻抗虛部偏差獲得第二電容調(diào)整量； 第二執(zhí)行模塊，用于根據(jù)所述第二電容調(diào)整量調(diào)整所述第二電容的阻抗值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的阻抗匹配裝置，其特征在于，所述輸入阻抗實(shí)部為|Z|COS0，所述輸入阻抗虛部為Izlsine，其中，Izl為輸入阻抗的模值，Θ為所述輸入阻抗的相位。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的阻抗匹配裝置，其特征在于，所述第一執(zhí)行模塊和所述第二執(zhí)行模塊為步進(jìn)電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的阻抗匹配裝置，其特征在于，所述射頻功率源的射頻頻率范圍為400~2000kHz。
8.一種阻抗匹配 方法，通過阻抗匹配裝置使射頻功率源和等離子體負(fù)載之間的阻抗共軛匹配，所述阻抗匹配裝置包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)控制單元， 所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一電容和第二電容，所述等離子體負(fù)載的一端接地，另一端與所述射頻功率源連接；所述第二電容串聯(lián)在所述射頻功率源與所述等離子體負(fù)載之間；所述第一電容的一端與所述等離子體負(fù)載連接，另一端接地；所述自動(dòng)控制單元用于調(diào)節(jié)所述第一電容的電容值使阻抗實(shí)部偏差小于或等于第一預(yù)設(shè)精度，以及調(diào)節(jié)所述第二電容的電容值使阻抗虛部偏差小于或等于第二預(yù)設(shè)精度；其特征在于，所述方法包括: 獲取阻抗實(shí)部偏差和阻抗虛部偏差，其中，所述阻抗實(shí)部偏差為所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的實(shí)部與所述射頻功率源輸出阻抗的實(shí)部的之間偏差，所述阻抗虛部偏差為所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的虛部與所述射頻功率源輸出阻抗的虛部之間的偏差； 若判斷出所述阻抗實(shí)部偏差大于第一預(yù)設(shè)精度，根據(jù)所述阻抗實(shí)部偏差獲得所述第一電容調(diào)整量，并根據(jù)所述第一電容調(diào)整量對(duì)所述第一電容進(jìn)行調(diào)節(jié)； 若判斷出所述阻抗虛部偏差大于第二預(yù)設(shè)精度，根據(jù)所述阻抗虛部偏差獲得所述第二電容調(diào)整量，并根據(jù)所述第二電容調(diào)整量對(duì)所述第二電容進(jìn)行調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述獲取阻抗實(shí)部偏差和阻抗虛部偏差的步驟包括: 獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位及射頻功率源的輸出阻抗； 根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位獲得所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗；根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗和所述射頻功率源的輸出阻抗獲得所述阻抗實(shí)部偏差和所述阻抗虛部偏差。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位的步驟包括: 實(shí)時(shí)獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電壓和電流； 根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電 壓和電流獲得所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一電容調(diào)整量對(duì)所述第一電容進(jìn)行調(diào)節(jié)步驟之后還包括: 繼續(xù)執(zhí)行所述獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第二電容調(diào)整量對(duì)所述第二電容進(jìn)行調(diào)整步驟之后還包括: 繼續(xù)執(zhí)行所述獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗之后還包括: 判斷所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗和所述射頻功率源的輸出阻抗是否共軛匹配； 若判斷出所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗和所述射頻功率源的輸出阻抗未共軛匹配，執(zhí)行根據(jù)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗和所述射頻功率源的輸出阻抗，獲得所述阻抗實(shí)部偏差和所述阻抗虛部偏差的步驟； 若判斷出所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗和所述射頻功率源的輸出阻抗共軛匹配，繼續(xù)執(zhí)行所述獲取所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的模值和相位的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一電容調(diào)整量對(duì)所述第一電容進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟以及所述根據(jù)所述第二電容調(diào)整量對(duì)所述第二電容進(jìn)行調(diào)整的步驟同時(shí)進(jìn)行。
15.一種基片加工設(shè)備，包括射頻功率源、反應(yīng)腔室以及設(shè)置在所述射頻功率源和所述反應(yīng)腔室之間的阻抗匹配裝置，其特征在于，所述阻抗匹配裝置采用權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的阻抗匹配裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基片加工設(shè)備，其特征在于，所述基片設(shè)備為深硅刻蝕設(shè)備、太陽(yáng)能電池片加工設(shè)備或者物理氣相沉積設(shè)備。
【文檔編號(hào)】H05H1/46GK103687267SQ201210343983
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月17日
【發(fā)明者】劉建生 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