本发明专利技术提供了一种射频阻抗匹配器，包括：第一传感器，用于检测匹配网络的输入阻抗；第二传感器，用于检测匹配网络的负载阻抗；包括当前阻抗计算单元、匹配阻抗计算单元和调整量计算单元的控制器；所述当前阻抗计算单元用于依据所述输入阻抗和负载阻抗计算得到可变阻抗元件的当前阻抗值；所述匹配阻抗计算单元用于当所述输入阻抗与射频发生器的输出阻抗不匹配时，依据所述负载阻抗和输出阻抗计算得到可变阻抗元件的匹配阻抗值；所述调整量计算单元用于依据所述可变阻抗元件的当前阻抗值和匹配阻抗值，计算得到所需的针对可变阻抗元件的调整量；执行机构，用于依据所述调整量对可变阻抗元件进行调整。本发明专利技术可以避免耦合问题，提高匹配效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术传输线阻抗匹配
，特别是涉及一种射频匹配器及其进行阻 抗匹配的方法。
技术介绍
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。阻抗匹配(Impedance matching)是微波电子学里的一部分， 主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会 有信号反射回来源点，从而提升能源效益。例如，在典型的RF (Radio Frequency,射频)等离子体发生装置中，恒 定输出阻抗(通常为的RF发生器产生固定频率(通常为13.56MHz) 的RF波，向等离子体腔室提供RF功率，以激发用于刻蚀或其他工艺的等离 子体。 一般来讲，等离子体腔室的非线性负载的阻抗与RF发生器的恒定输出 阻抗并不相等，故在RF发生器和等离子体腔室之间具有严重的阻抗失配，使 得RF传输线上存在较大的反射功率，RF发生器产生的功率无法全部输送给 等离子体腔室。为解决该问题，可以在RF发生器和等离子体腔室之间插入阻抗匹配器。 该阻抗匹配器由传感器、控制器和执行机构三部分组成，其中执行机构包括匹 配网络中的可变阻抗元件( 一般采用两个电容CI和C2 )和改变其阻抗的驱动 装置(如步进电机)。传感器检测RF传输线上的电压、电流、前向功率、反 向功率等相关参数，提供匹配控制算法所需的输入量；控制器根据输入量，实 现某种匹配控制算法，并给出可变阻抗元件驱动装置的调整量；执行机构根据 控制器给出的调整量改变可变阻抗元件的阻抗值，从而使得匹配网络的输入阻 抗等于RF发生器的恒定输出阻抗，二者达到匹配。此时，RF传输线上的发 射功率为零，RF发生器产生的功率全部输送给了等离子体腔室。参照图1,是现有的一种自动阻抗匹配器的示意图。如图l所示，在现有 的射频匹配器12前端，有一个传感器121用于^r测RF传输线上的电压、电 流、前向功率、反向功率等相关参数，并根据这些参数给出与匹配网络(一般4的，将传感器后端的电气网络称之为匹配网络，或者说匹配网络就是传感器所 检测的电气网络)输入阻抗相关的误差信号。控制器122根据这些误差信号， 通过匹配网络输入阻抗、传感器误差信号以及电容调整量之间的关系，计算得到电容C1、 C2的调整量，控制执行机构123的运转，从而改变匹配网络中可 变阻抗元件的阻抗值，最终使得匹配网络的输入阻抗等于RF发生器的恒定输 出阻抗，二者达到匹配。此时，RF传输线上的发射功率为零，射频发生器ll 所产生的功率全部输送给了等离子体刻蚀腔室13。 但是上述的现有技术存在以下的缺陷由于传统自动阻抗匹配器中一般都采用两个电容Cl和C2作为可变阻抗 元件，而现有技术中的传感器所获得的检测值既和Cl有关，也和C2有关， 当控制器依据计算获得的误差信号进行阻抗调整时，无论调整Cl和C2中的 哪一个，都有可能影响到另一个的调整。即传统自动阻抗匹配算法的控制存在 耦合，而这种耦合会导致匹配网络中两个可变阻抗元件的调整相互影响，容易 出现误调的情况，且匹配速度慢，匹配时间长。其次，由于等离子体变化十分复杂，且可变阻抗元件的调整速度远远小于 等离子体变化的速度，再加上传感器，执行机构存在一定误差，故虽然理论上 经过误差计算调整一次可变阻抗元件就可以实现阻抗匹配，但是实际上不可能 做到， 一般都需要多次调整，所以导致前述的问题更加突出。再者，由于传统自动阻抗匹配算法中的控制参数较多，如根据传感器误差 信号调整C1、 C2的比例系数等，算法复杂，修改困难。总之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是如何能够 创造性的提出一种新的射频阻抗匹配器以及具体进行阻抗匹配的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种崭新的射频阻抗匹配器以及具体 进行阻抗匹配的方法，能够很好的解决调整过程中两个可变阻抗元件相互影 响，控制耦合的问题；并且匹配路径好，匹配速度快。为了解决上述问题，本专利技术公开了一种射频阻抗匹配器，具体可以包括第一传感器，用于检测匹配网络的输入阻抗；第二传感器，用于检测匹配网络中的负载阻抗；包括当前阻抗计算单元、匹配阻抗计算单元和调整量计算单元的控制器； 所述当前阻抗计算单元，用于依据所述输入阻抗和负载阻抗计算得到可变阻抗元件的当前阻抗值；所述匹配阻抗计算单元，用于当所述输入阻抗与射频发生 器的输出阻抗不匹配时，依据所述负载阻抗和输出阻抗计算得到可变阻抗元件 的匹配阻抗值；所述调整量计算单元，用于依据所述可变阻抗元件的当前阻抗 值和匹配阻抗值，计算得到所需的针对可变阻抗元件的调整量；优选的，所述 可变阻抗元件为两个可变电容或者两个可变电感；执行机构，用于依据所述控制器计算得到的调整量对可变阻抗元件进行调整。其中，优选的，所述负载为等离子刻蚀腔体。依据本专利技术的另一实施例，还公开了一种射频阻抗匹配器，包括输入阻抗传感器，用于检测匹配网络的输入阻抗；负载阻抗传感器，用于检测匹配网络中的负载阻抗；阻抗元件传感器，用于检测可变阻抗元件的当前阻抗值；优选的，所述可 变阻抗元件为两个可变电容或者两个可变电感，每个可变阻抗元件对应 一个阻 抗元件传感器；包括匹配阻抗计算单元和调整量计算单元的控制器；所述匹配阻抗计算单 元，用于当所述输入阻抗与射频发生器的输出阻抗不匹配时，依据所述负载阻 抗和输出阻抗计算得到可变阻抗元件的匹配阻抗值；所述调整量计算单元，用 于依据所述可变阻抗元件的当前阻抗值和匹配阻抗值，计算得到所需的针对可 变阻抗元件的调整量；执行机构，用于依据所述控制器计算得到的调整量对可变阻抗元件进行调整。优选的，所述负载为等离子刻蚀腔体。依据本专利技术的另一实施例，还^Hf了一种阻抗匹配的方法，具体可以包括 以下步骤获得匹配网络的输入阻抗和负载阻抗；获得可变阻抗元件的当前阻 抗值；判断所述输入阻抗与射频发生器的输出阻抗是否匹配，如果不匹配，贝'J; 依据所述负载阻抗和输出阻抗计算得到可变阻抗元件的匹配阻抗值；依据所述 可变阻抗元件的当前阻抗值和匹配阻抗值，计算得到所需的针对可变阻抗元件的调整量；依据所述控制器计算得到的调整量对可变阻抗元件进行调整。优选 其中，所述获得可变阻抗元件的当前阻抗值的方式可以包括通过传感器直接检测得到；或者，通过计算过程，依据所述输入阻抗和负载阻抗计算得到可变阻抗元件的当前阻抗值。优选的，所述负载为等离子刻蚀腔体。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点首先，本专利技术通过引入反应腔室的等效阻抗，可以分别计算得到两个可变 阻抗元件Cl和C2的阻抗及其相应的调整量，由于本专利技术可以直接依据计算 出的调整量分别对Cl和C2进行调整，所以二者不会相互影响，从而避免了 耦合问题，提高匹配效率。其次，本专利技术涉及的射频匹配器不仅可以用于监测反应腔室状态，同时还 大大简化了控制算法的设计。附图说明图l是现有的一种自动阻抗匹配器的示意图； 图2是本专利技术一种射频阻抗匹配器实施例的示意图； 图3是本专利技术另一种射频阻抗匹配器实施例的示意图； 图4是本专利技术 一种阻抗匹配的方法实施例的步骤流程图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参照图2，示出了本专利技术一种射频阻抗匹配器的实施例，具体可以包括 第一传感器201本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种射频阻抗匹配器，其特征在于，包括： 第一传感器，用于检测匹配网络的输入阻抗； 第二传感器，用于检测匹配网络的负载阻抗； 包括当前阻抗计算单元、匹配阻抗计算单元和调整量计算单元的控制器； 所述当前阻抗计算单元，用于 依据所述输入阻抗和负载阻抗计算得到可变阻抗元件的当前阻抗值；所述匹配阻抗计算单元，用于当所述输入阻抗与射频发生器的输出阻抗不匹配时，依据所述负载阻抗和输出阻抗计算得到可变阻抗元件的匹配阻抗值；所述调整量计算单元，用于依据所述可变阻抗元件的当前阻抗值和匹配阻抗值，计算得到所需的针对可变阻抗元件的调整量； 执行机构，用于依据所述控制器计算得到的调整量对可变阻抗元件进行调整。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：武晔，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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