阻抗匹配器、阻抗匹配方法和等离子体处理系统与流程

本发明涉及电路领域，尤其涉及一种阻抗匹配器、阻抗匹配方法和等离子体处理系统。

背景技术：

1、射频电源是等离子体腔室的配套电源，为腔室提供射频功率。在半导体工业领域，射频电源被广泛应适于物理气相沉积(pvd)、等离子体增强化学气相沉积(plasmaenhanced chemical vapor deposition，pecvd)和等离子体刻蚀等工艺中。

2、通常情况下，等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗之间相差较大，存在严重的阻抗失配，使得传输线上存在较大的反射功率，使得射频电源产生的功率无法全部输送到等离子体腔室，导致了较大的功率损耗。同时，传输线上较大的反射功率也会对射频电源的正常运行产生影响。

3、为了使得等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗相互匹配，一般在射频电源的输出端与等离子体腔室的输入端之间设置阻抗匹配器。但是，目前的阻抗匹配器的阻抗匹配速度仍有待提高。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是提供一种阻抗匹配器、阻抗匹配方法和等离子体处理系统，能够提高阻抗匹配的速度。

2、为解决上述问题，本发明提供了一种阻抗匹配器，耦接于射频电源的输出端与等离子体处理腔室的输入端之间，阻抗匹配器包括：

3、第一检测单元，与阻抗匹配器的输入端耦接，适于获取阻抗匹配器的输入端数据；

4、第二检测单元，与阻抗匹配器的输出端耦接，适于获取阻抗匹配器的输出端数据；

5、控制单元，分别与第一检测单元、第二检测单元和匹配单元耦接，适于根据输入端数据，判断等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗是否相匹配；若等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗不相匹配，根据输出端数据，生成对应的阻抗调整控制信号；

6、匹配单元，适于根据阻抗调整控制信号对等离子体腔室的负载阻抗进行调整，使得等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗相匹配。

7、相应地，本发明实施例还提供了一种阻抗匹配方法，用于使射频电源的输出阻抗与等离子体腔室的负载阻抗相匹配，阻抗匹配方法包括：

8、采用第一检测单元获取阻抗匹配器的输入端数据；

9、采用第二检测单元获取阻抗匹配器的输出端数据；

10、采用控制单元根据输入端数据，判断等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗是否相匹配；若等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗不相匹配，根据输出端数据，生成对应的阻抗调整控制信号；

11、采用匹配单元根据阻抗调整控制信号对等离子体腔室的负载阻抗进行调整，使得等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗相匹配。

12、相应地，本发明实施例还提供了一种等离子体处理系统，包括：

13、射频电源；

14、等离子体处理腔室；

15、如上述任一项的阻抗匹配器，且阻抗匹配器的输入端与射频电源的输出端耦接，阻抗匹配器的输出端与等离子体处理腔室的输入端耦接。

16、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

17、本发明实施例提供了一种阻抗匹配器，耦接于射频电源与等离子体处理腔室之间，包括：第一检测单元，分别与阻抗匹配器的输入端耦接，适于获取阻抗匹配器的输入端数据；第二检测单元，与阻抗匹配器的输出端耦接，适于获取阻抗匹配器的输出端数据；控制单元，分别与第一检测单元、第二检测单元和匹配单元耦接，适于根据输入端数据，判断等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗是否相匹配；若等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗不相匹配，根据输出端数据，生成对应的阻抗调整控制信号；匹配单元，适于根据阻抗调整控制信号对自身的阻抗进行调整，使得等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗相匹配。

18、可以看出，在阻抗匹配器的输出端设置第二检测单元获取阻抗匹配器的输出端数据，可以在确定等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗不相匹配时，根据第二检测单元获取的阻抗匹配器的输出端数据，生成对应的阻抗调整控制信号，与采用阻抗匹配器的输入端数据生成对应的阻抗调整信号相比，能够排除阻抗匹配器的内部电路对等离子体腔室的负载阻抗的影响，使得所生成的阻抗调整控制信号更加准确，从而能够提高阻抗匹配的速度，相应有助于提高阻抗匹配器的适用范围。

技术特征：

1.一种阻抗匹配器，耦接于射频电源的输出端与等离子体处理腔室的输入端之间，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述输入端数据包括所述阻抗匹配器的输入端的第一检测电压的第一电压幅值、第一检测电流的第一电流幅值及所述第一检测电压与所述第一检测电流之间的相位差；

3.根据权利要求2所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述控制单元适于根据所述第一电压幅值、所述第一电流幅值及所述第一检测电压与所述第一检测电流之间的相位差，采用如下的公式计算所述阻抗匹配器的输入阻抗：

4.根据权利要求2或3所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述控制单元适于根据所述阻抗匹配器的输入阻抗和所述射频电源的输出阻抗，采用如下的公式计算所述反射系数模：

5.根据权利要求1所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述匹配单元包括第一电机、第一可调电容、第二电机和第二可调电容；

6.根据权利要求5所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述阻抗调整信号包括所述第一可调电容的第一目标电容值和所述第二可调电容的第二目标电容值；所述输出端数据包括所述阻抗匹配器的输出端的第二检测电压的第二电压幅值、第二检测电流的第二电流幅值及所述第二检测电压与所述第二检测电流之间的相位差；

7.根据权利要求1所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述第一检测单元包括第一双幅值相位传感器。

8.根据权利要求1所述的阻抗匹配器，其特征在于，所述第二检测单元包括第二双幅值相位传感器。

9.一种阻抗匹配方法，用于使射频电源的输出阻抗与等离子体腔室的负载阻抗相匹配，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述输入端数据包括所述阻抗匹配器的输入端的第一检测电压的第一电压幅值、第一检测电流的第一电流幅值及所述第一检测电压与所述第一检测电流之间的相位差；所述根据所述第一电压幅值、所述第一电流幅值及所述第一检测电压与所述第一检测电流之间的相位差，判断所述等离子体腔室的负载阻抗与所述射频电源的输出阻抗是否相匹配，包括：

11.根据权利要求10所述的阻抗匹配方法，其特征在于，根据所述第一电压幅值、所述第一电流幅值及所述第一检测电压与所述第一检测电流之间的相位差，采用如下的公式计算所述阻抗匹配器的输入阻抗：

12.根据权利要求10或11所述的阻抗匹配方法，其特征在于，根据所述阻抗匹配器的输入阻抗和所述射频电源的输出阻抗，采用如下的公式计算所述反射系数模：

13.根据权利要求9所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述匹配单元包括第一电机、第一可调电容、第二电机和第二可调电容；

14.根据权利要求13所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述阻抗调整信号包括所述第一可调电容的第一目标电容值和所述第二可调电容的第二目标电容值；所述输出端数据包括所述阻抗匹配器的输出端的第二检测电压的第二电压幅值、第二检测电流的第二电流幅值及所述第二检测电压与所述第二检测电流之间的相位差；

15.一种等离子体处理系统，其特征在于，包括：

技术总结一种阻抗匹配器、阻抗匹配方法和等离子体处理系统，所述阻抗匹配器包括：第一检测单元，适于获取阻抗匹配器的输入端的第一电压幅值、第一电流幅值及第一检测电压与第一检测电流的相位差；第二检测单元，适于获取阻抗匹配器的输出端数据；控制单元，适于若等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗不相匹配，根据输出端数据生成对应的阻抗调整控制信号；匹配单元，适于根据阻抗调整控制信号对自身的阻抗进行调整，使得等离子体腔室的负载阻抗与射频电源的输出阻抗相匹配。本发明技术方案能够提高阻抗匹配的速度。技术研发人员：肖志强,张杨,薛静龙,南艳荣,章志营,李楠受保护的技术使用者：中芯北方集成电路制造（北京）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10