[發(fā)明專利]一種射頻自動(dòng)阻抗匹配器及其實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810055642.6
• 申請(qǐng)日: 2008-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN101478856A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武曄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）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
• 主分類號(hào): H05H1/46
• 分類號(hào): H05H1/46
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王 琦;王誠華

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(dòng)阻抗匹配器及其實(shí)現(xiàn)方法。?

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50Ω，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(huì)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(gè)射頻自動(dòng)阻抗匹配器，如圖1所示，圖1為現(xiàn)有射頻自動(dòng)阻抗匹配器組成結(jié)構(gòu)示意圖。其中的負(fù)載即代表等離子體腔室的負(fù)載阻抗。由圖1可見，該射頻自動(dòng)阻抗匹配器主要由傳感器、控制器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成；其中的執(zhí)行機(jī)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(dòng)裝置。這里所提到的匹配網(wǎng)絡(luò)是指由可變阻抗元件以及等離子體腔室的負(fù)載阻抗組成的網(wǎng)絡(luò)。傳感器檢測位于射頻自動(dòng)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)，提供匹配控制算法所需的輸入量。這里所提到的反向功率即為反射功率。控制器根據(jù)傳感器提供的輸入量，通過預(yù)先確定的匹配控制算法，計(jì)算得出可變阻抗元件的調(diào)整量，并輸出?給執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動(dòng)裝置；驅(qū)動(dòng)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值，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傳輸線上的發(fā)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。?

如圖1所示，在現(xiàn)有的射頻自動(dòng)阻抗匹配器中，除了執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)包括的受驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)能夠改變自身阻抗值的可變阻抗元件外，通常還會(huì)在負(fù)載輸出端和地之間串接一可變電容C3，作為負(fù)載接地電容。該負(fù)載接地電容從結(jié)構(gòu)上說位于射頻自動(dòng)阻抗匹配器內(nèi)。通過改變負(fù)載接地電容的值，可以將負(fù)載阻抗調(diào)整至射頻自動(dòng)阻抗匹配器的匹配范圍中，以使得射頻自動(dòng)阻抗匹配器能夠自動(dòng)匹配。一般情況下，在負(fù)載阻抗不跳出射頻自動(dòng)阻抗匹配器的匹配范圍的情況下，負(fù)載接地電容值一經(jīng)確定，就不會(huì)再作改動(dòng)。?

雖然通過調(diào)整負(fù)載接地電容的值可以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，但是在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)有的負(fù)載接地電容調(diào)整方式也帶來了一系列的問題，比如：?

首先，為了保證工藝處理的速度以及準(zhǔn)確度，射頻自動(dòng)阻抗匹配器必須能在多種工藝條件下實(shí)現(xiàn)快速、精確匹配。負(fù)載接地電容值的確定，需要建立在多項(xiàng)工藝實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，只有經(jīng)過了多項(xiàng)工藝實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，才能保證該項(xiàng)工藝下，射頻自動(dòng)阻抗匹配器可以正常工作，即可以完成阻抗匹配。而用戶要求的工藝結(jié)果決定了工藝條件，一旦當(dāng)其它條件發(fā)生變化，導(dǎo)致某項(xiàng)工藝下的負(fù)載阻抗跳出射頻自動(dòng)阻抗匹配器的匹配范圍時(shí)，如果要保證與之前同樣的工藝結(jié)果，比如，要求刻蝕出的線條深度一樣等，就需要調(diào)整負(fù)載接地電容值，以便將負(fù)載阻抗再次調(diào)整至射頻自動(dòng)阻抗匹配器的匹配范圍內(nèi)，使得射頻自動(dòng)阻抗匹配器仍舊可以快速、精確地匹配。調(diào)整負(fù)載接地電容雖然能夠解決上述問題，但是需要在該工藝條件下進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，并且需要重新驗(yàn)證在其它工藝條件下，調(diào)整后的負(fù)載接地電容值是否仍然使用，即，當(dāng)負(fù)載接地電容設(shè)置為當(dāng)前值時(shí)，在其它工藝條件下，是否也能夠正確地完成阻抗匹配。?

另外，雖然負(fù)載接地電容值在一定范圍內(nèi)可變，但是當(dāng)需要改變負(fù)載接地電容的值時(shí)，需要在射頻自動(dòng)阻抗匹配器外部由用戶進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，所以不可能作到實(shí)時(shí)，只能根據(jù)實(shí)際工藝步驟進(jìn)行調(diào)整。

再有，按照現(xiàn)有技術(shù)確定出的負(fù)載接地電容值，雖然經(jīng)過了各項(xiàng)工藝實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，但該值只是綜合了各項(xiàng)工藝條件，權(quán)衡利弊后，選擇的一個(gè)“中間值”，而不是適合于特定工藝條件下的“最優(yōu)值”。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種射頻自動(dòng)阻抗匹配器，能夠根據(jù)工藝條件的變化，自動(dòng)將當(dāng)前負(fù)載接地電容的值調(diào)整為適合當(dāng)前工藝條件的最優(yōu)值。?

本發(fā)明實(shí)施例提供一種射頻自動(dòng)阻抗匹配器實(shí)現(xiàn)方法，能夠根據(jù)工藝條件的變化，自動(dòng)將當(dāng)前負(fù)載接地電容的值調(diào)整為適合當(dāng)前工藝條件的最優(yōu)值。?

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：?

一種射頻自動(dòng)阻抗匹配器，包括：傳感器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述射頻自動(dòng)阻抗匹配器還包括：控制器、驅(qū)動(dòng)裝置以及負(fù)載接地電容；?