[發明專利]射頻電源系統和利用射頻電源系統進行阻抗匹配的方法

在審

• 申請號: 201310322341.6
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN104349567A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 張璐
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張天舒

1.一種射頻電源系統，該射頻電源系統包括射頻電源和電連接在所述射頻電源與等離子體腔室之間的自動阻抗匹配器，其特征在于，所述射頻電源的頻率能夠在最小預定頻率和最大預定頻率之間調節，通過調節所述射頻電源的頻率以及通過所述自動阻抗匹配器調節匹配網絡的輸入阻抗能夠使得匹配網絡的輸入阻抗與所述射頻電源的恒定輸出阻抗相等。

2.根據權利要求1所述的射頻電源系統，其特征在于，所述自動阻抗匹配器包括阻抗傳感器、控制器和執行機構，所述阻抗傳感器用于檢測所述執行機構的初始阻抗以及所述射頻電源的初始頻率，并將所述執行機構的初始阻抗以及所述射頻電源的初始頻率發送給所述控制器，所述控制器能夠根據所述執行機構的初始阻抗、所述射頻電源的初始頻率以及所述等離子體腔室的等效阻抗計算所述匹配網絡的初始輸入阻抗，并且根據該初始輸入阻抗調節所述射頻電源的頻率以及控制執行機構的阻抗。

3.根據權利要求2所述的射頻電源系統，其特征在于，所述執行機構包括阻抗可調元件和可調匝數比的變壓器，通過調節該變壓器的匝數比能夠調節所述匹配網絡的輸入阻抗的阻抗值的實部，通過調節所述阻抗可調元件的阻抗能夠調節所述匹配網絡的輸入阻抗的阻抗值的虛部。

4.根據權利要求3所述的射頻電源系統，其特征在于，所述阻抗可調元件包括第一電容和電感，該第一電容和電感與所述等離子體腔室串聯，所述第一電容為可調電容，和/或所述電感為可調電感。

5.根據權利要求4所述的射頻電源系統，其特征在于，所述第一電容和所述電感均串聯在所述變壓器的輸入端。

6.根據權利要求3所述的射頻電源系統，其特征在于，所述阻抗可調元件均設置在所述變壓器的輸出端，且所述阻抗可調元件包括第二電容和第三電容，所述第二電容為可調電容，且該第二電容與所述等離子體腔室并聯，所述第三電容與所述等離子體腔室串聯。

7.一種利用射頻電源系統進行阻抗匹配的方法，所述的射頻電源系統射頻電源、電連接在所述射頻電源與等離子體腔室之間的自動阻抗匹配器，其特征在于，所述射頻電源的頻率能夠在最小預定頻率和最大預定頻率之間調節，所述自動阻抗匹配方法包括：

步驟100、利用自動阻抗匹配器檢測獲取預先確定的等離子體腔室的等效阻抗，并計算匹配網絡的初始輸入阻抗；

步驟200、調節所述射頻電源的頻率，并利用所述自動阻抗匹配器調節匹配網絡的輸入阻抗，以使得所述匹配網絡的輸入阻抗與所述射頻電源的恒定輸出阻抗相等。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述自動阻抗匹配器包括阻抗傳感器、控制器和執行機構；

所述步驟100包括利用所述阻抗傳感器檢測所述匹配網絡的初始輸入阻抗以及所述射頻電源的初始頻率，并將所述匹配網絡的初始輸入阻抗以及所述射頻電源的初始頻率發送給所述控制器，利用所述控制器計算所述匹配網絡的初始輸入阻抗；

所述步驟200包括利用所述控制器根據所述匹配網絡的初始輸入阻抗調節所述射頻電源的頻率以及控制執行機構的阻抗。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述執行機構包括阻抗可調元件和可調匝數比的變壓器；

所述步驟200包括：

步驟210、調節所述變壓器的匝數比，以使得所述匹配網絡的輸入阻抗的阻抗值的實部等于所述射頻電源的恒定輸出阻抗；

步驟220、調節所述阻抗可調元件的阻抗和所述射頻電源的頻率，以使所述匹配網絡的輸入阻抗的阻抗值的虛部為零。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟220包括：

步驟221、根據所述匹配初始阻抗和所述射頻電源的初始射頻之間的關系確定當所述匹配網絡的輸入阻抗與所述射頻電源的恒定輸出阻抗相等時所述射頻電源的匹配頻率；

步驟222、對所述阻抗可調元件進行調節，以使得所述匹配網絡的輸入阻抗與所述射頻電源的恒定輸出阻抗相等。