【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于射频电源，具体涉及一种阻抗匹配阵列、匹配方法、射频电源及等离子体射频系统。
技术介绍
1、整体射频等离子体电源系统的架构包括射频电源、匹配器与腔室负载，射频电源将功率信号输出至匹配器，匹配器进行阻抗匹配与转送功率信号至腔室负载。运作过程中，腔室负载会因工艺运行而产生负载变化，匹配器即是因此负载变化而进行阻抗调变，使得匹配器结合腔室负载的阻抗能朝向理想值趋近与稳定。
2、现有匹配器主要包括控制器、驱动马达与可变电抗。控制器依据外部接收的信息，计算可变电抗应调变的位置，控制驱动马达对可变电抗进行位置调变，常规的，驱动马达为步进马达，可变电抗可为可变电容或是可变电感，视设计需求而定。
3、可变电抗是依赖步进驱动马达进行抗值调变，然后步进驱动马达的运作速率有限，不论是电容或是电感，完成调变组件位移，最快也只能达到s级别，对于半导体制成、高精度镀膜等需求器件精密、快速反应的工艺，现有的匹配器不易达到其工艺阻抗快速匹配的需求。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术旨在公开一种阻抗匹配阵列、匹配方法、射频电源及等离子体射频系统，能够快速完成阻抗匹配需求，能适用于各种匹配网络的阻抗匹配结构。
2、本专利技术的一方面公开了一种阻抗匹配阵列，连接在阻抗匹配网络中；在阻抗匹配阵列的输入端和输出端之间包括逐级并联的多个电抗集成；每一级的电抗集成包括电抗单元、输入管、输出管和串联管；其中，本级输入管连接在阻抗匹配阵列的输入端与本级电抗单元输入端之间；
3、通过控制各级电抗集成中输入管、输出管和串联管的通路或断路状态，形成电抗组合，实现阻抗匹配。
4、本专利技术的另一方面还公开了一种基于如上所述的阻抗匹配阵列的阻抗匹配方法，包括以下步骤：
5、步骤s1、对于阻抗匹配阵列建立阻抗组合对照表；所述阻抗组合对照表中，对于抗匹配阵列所实现每一个阻抗匹配值对应一种各电抗集成的开关管组合方式；
6、步骤s2、根据所需的阻抗匹配值查询阻抗组合对照表，选出对应的开关管组合方式控制阻抗匹配阵列中电抗单元的接入方式，实现阻抗匹配；
7、步骤s3、若匹配电抗值在阻抗组合对照表中不存在，则进行近似快速匹配，生成开关管的控制指令，控制阻抗匹配阵列中电抗单元的接入方式，实现近似的阻抗匹配。
8、本专利技术的另一方面还公开了一种射频电源系统，包括顺序连接的射频电源、匹配器与负载；所述匹配器中包括如上所述的阻抗匹配阵列；通过对所述阻抗匹配阵列中各级电抗集成中各开关管进行控制，形成设定连接的电抗组合，调变阻抗，以进行阻抗匹配
9、本专利技术的另一方面还公开了一种等离子体射频系统，包括顺序连接的射频电源、匹配器与腔室负载；所述匹配器中包括如上所述的阻抗匹配阵列；当腔室负载因工艺运行而产生负载变化时，因应负载变化，对所述阻抗匹配阵列中各电抗集成的各开关管进行控制，形成对应的电抗组合，调变阻抗，使得匹配器结合腔室负载的阻抗朝向理想值趋进与稳定。
10、本专利技术可实现以下有益效果之一：
11、本专利技术通过电抗集成中各开关管的切换，快速进行阻抗匹配。匹配器采用阵列化设计，设计与制作相对简单。只要空间充足，能配置足够的电抗单元，可以对应上更多的阻抗匹配点，以更有效率的运行工艺的阻抗匹配。
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1.一种阻抗匹配阵列，其特征在于，连接在阻抗匹配网络中；在阻抗匹配阵列的输入端和输出端之间包括逐级并联的多个电抗集成；每一级的电抗集成包括电抗单元、输入管、输出管和串联管；其中，本级输入管连接在阻抗匹配阵列的输入端与本级电抗单元输入端之间；本级输出管连接在本级电抗单元输出端与阻抗匹配阵列的输出端之间；本级串联管连接在本级电抗单元输出端与下一级电抗单元输入端之间；
2.根据权利要求1所述的阻抗匹配阵列，其特征在于，所述形成的电抗组合中包括电抗串联、并联或串/并联组合；其中，串联组合中的各级电抗集成中的电抗单元按级连续连接；并联组合中的各级电抗集成中的电抗单元包括连续连接或间断连接；串/并联组合为串联组合和并联组合的集合。
3.根据权利要求1所述的阻抗匹配阵列，其特征在于，所述每一级的电抗集成中包括的电抗单元均为电容单元，或均为电感单元。
4.根据权利要求1所述的阻抗匹配阵列，其特征在于，逐级并联的电抗集成中的电抗单元采用电容与电感交替配置；本级电抗集成中的电抗单元为电容元件，则下一级电抗集成中的电抗单元为电感元件。
5.根据权利要求1
6.根据权利要求5所述的阻抗匹配阵列，其特征在于，采用包括穿越管的电抗集成的阻抗匹配阵列中，各电抗集成中电容元件的容值不同，各电抗集成中电感元件的感值不同；形成了不同容值或感值的电抗元件阵列。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的阻抗匹配阵列的阻抗匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的阻抗匹配方法，其特征在于，在近似快速匹配中包括：
9.根据权利要求8所述的阻抗匹配方法，其特征在于，当所述电抗集成还包括穿越管时，在进行阻抗组合对照表建立的循环执行过程中，记录每次执行形成的电抗值；按启用阻抗单元，就其所属并联行数、串联个数，对应性的记录该电抗单元相配的输入管、输出管、串联管及穿越管的开关状态，相同电抗值仅保留一组设定。
10.根据权利要求7所述的阻抗匹配方法，其特征在于，在近似快速匹配中，当阻抗匹配阵列中电抗单元均为电容单元时，所述步骤S3包括：
11.根据权利要求7所述的阻抗匹配方法，其特征在于，在近似快速匹配中，当阻抗匹配阵列中电抗单元均为电感单元时，所述步骤S3包括：
12.一种射频电源系统，其特征在于，包括顺序连接的射频电源、匹配器与负载；所述匹配器中包括如权利要求1-6任一项所述的阻抗匹配阵列；通过对所述阻抗匹配阵列中各级电抗集成中各开关管进行控制，形成设定连接的电抗组合，调变阻抗，以进行阻抗匹配。
13.一种等离子体射频系统，其特征在于，包括顺序连接的射频电源、匹配器与腔室负载；所述匹配器中包括如权利要求1-6任一项所述的阻抗匹配阵列；当腔室负载因工艺运行而产生负载变化时，因应负载变化，对所述阻抗匹配阵列中各电抗集成的各开关管进行控制，形成对应的电抗组合，调变阻抗，使得匹配器结合腔室负载的阻抗朝向理想值趋进与稳定。
...【技术特征摘要】
1.一种阻抗匹配阵列，其特征在于，连接在阻抗匹配网络中；在阻抗匹配阵列的输入端和输出端之间包括逐级并联的多个电抗集成；每一级的电抗集成包括电抗单元、输入管、输出管和串联管；其中，本级输入管连接在阻抗匹配阵列的输入端与本级电抗单元输入端之间；本级输出管连接在本级电抗单元输出端与阻抗匹配阵列的输出端之间；本级串联管连接在本级电抗单元输出端与下一级电抗单元输入端之间；
2.根据权利要求1所述的阻抗匹配阵列，其特征在于，所述形成的电抗组合中包括电抗串联、并联或串/并联组合；其中，串联组合中的各级电抗集成中的电抗单元按级连续连接；并联组合中的各级电抗集成中的电抗单元包括连续连接或间断连接；串/并联组合为串联组合和并联组合的集合。
3.根据权利要求1所述的阻抗匹配阵列，其特征在于，所述每一级的电抗集成中包括的电抗单元均为电容单元，或均为电感单元。
4.根据权利要求1所述的阻抗匹配阵列，其特征在于，逐级并联的电抗集成中的电抗单元采用电容与电感交替配置；本级电抗集成中的电抗单元为电容元件，则下一级电抗集成中的电抗单元为电感元件。
5.根据权利要求1-4任一项所述的阻抗匹配阵列，其特征在于，所述电抗集成还包括穿越管；本级穿越管连接在本级电抗单元输出端与下一级电抗单元输出端之间。
6.根据权利要求5所述的阻抗匹配阵列，其特征在于，采用包括穿越管的电抗集成的阻抗匹配阵列中，各电抗集成中电容元件的容值不同，各电抗集成中电感元件的感值不同；形成了不同容值或感值的电抗元件阵列。
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【专利技术属性】
技术研发人员：林桂浩，谢幸光，乐卫平，
申请(专利权)人：深圳市恒运昌真空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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