[發明專利]自動頻率調諧阻抗匹配的匹配頻率的獲取方法和裝置

在審

• 申請號: 201410568232.7
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN105591629A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 葉如彬
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）有限公司
• 主分類號: H03H11/28
• 分類號: H03H11/28
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及RF等離子體系統領域，尤其涉及一種自動頻率調諧阻抗匹配 的匹配頻率的獲取方法和裝置。

背景技術

在典型的RF等離子體發生器中，一個RF射頻源產生固定頻率(例如 13.56MHz)的RF波，該RF波通過一個輸能管道被送到等離子體腔。RF射頻源 通常以一個固定的已知阻抗(例如50Ω)提供RF功率。由于在RF射頻源與等 離子體腔之間存在阻抗不匹配，必須采取一些方法進行調節以使等離子體腔的 阻抗與RF射頻源的阻抗匹配。

為了使得等離子體腔阻抗與RF射頻源的阻抗匹配，現有技術中通常采用 自動頻率調諧技術通過調整RF射頻源的頻率使RF等離子體腔的阻抗與RF射 頻源的阻抗相匹配。當RF等離子體腔的阻抗與RF射頻源的阻抗相匹配時的RF 射頻源的頻率為匹配頻率。因此，采用頻率調諧阻抗匹配的過程也就是獲取匹 配頻率的過程。現有的自動頻率調諧技術是以預設方向和預設步長逐級調節 RF射頻源的頻率使得等離子體腔的阻抗與RF射頻源的阻抗相匹配。這種自動 頻率調諧方法存在以下缺點：

1、當調諧的起始頻率與匹配頻率相差較大時，需要花費很長的時間才能 完成調諧匹配過程，導致頻率調諧的效率較低。

2、需要定義粗調和微調區域，以在不同的調諧步驟中采用不同的頻率幅 度。

發明內容

為了克服上述技術缺陷，本發明提供了一種自動頻率調諧阻抗匹配的方法 和裝置。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

一種自動頻率調諧阻抗匹配的匹配頻率的獲取方法，包括：

A、設置頻率調諧過程中的第i步頻率fi、第j步頻率fj和第k步頻率fk； 其中，j＝i+1，k＝j+1，i、j和k均為整數；

B、分別獲取與第i步頻率fi、第j步頻率fj和第k步頻率fk對應的預設 參數的第i參數值P_fi、第j參數值P_fj和第k參數值P_fk；其中，所述預設參數 為與負載阻抗相關的任意一個參數；所述預設參數與RF頻率的關系為非線性 函數關系，所述非線性函數為具有極值的非線性函數；

C、根據所述第i步頻率fi、第j步頻率fj和第k步頻率fk以及所述預設 參數的第i參數值P_fi、第j參數值P_fj和第k參數值P_fk以及預設算法，計算第 q步頻率調諧的頻率fq；其中，q＝k+1，q為整數；所述預設算法具有收斂性；

D、將所述第j步頻率fj更新為第i步頻率fi，將所述第k步頻率fk更新 為第j步頻率fj，將所述第q步頻率fq更新為第k步頻率fk；

E、判斷所述fk與fj之差的絕對值是否小于第一閾值和/或所述P_fj與P_fk之差的絕對值是否小于第二閾值，以確定所述fk為匹配頻率；

當所述fk與fj之差的絕對值小于第一閾值和/或所述P_fj與P_fk之差的絕對 值小于第二閾值時，確定所述fk為匹配頻率；

當所述fk與fj之差的絕對值不小于第一閾值且當所述P_fj與P_fk之差的絕 對值不小于第二閾值時，循環執行步驟C至步驟E，直至所述fk與fj之差的 絕對值小于第一閾值和/或所述P_fj與P_fk之差的絕對值小于第二閾值。

可選地，所述預設算法為牛頓迭代算法，所述步驟C具體包括：

C1、根據所述第i步頻率fi、第j步頻率fj和第k步頻率fk以及所述預設 參數的第i參數值P_fi、第j參數值P_fj和第k參數值P_fk，獲取所述非線性函數 在RF頻率為第k步頻率fk時的一階導數P’(fk)和二階導數P”(fk)；

C2、根據所述第k步頻率fk以及所述非線性函數在RF頻率為第k步頻 率fk時的一階導數P’(fk)和二階導數P”(fk)，計算第q步頻率調諧的頻率fq。

可選地，所述判斷所述fk與fj之差的絕對值是否小于第一閾值和/或所述 P_fj與P_fk之差的絕對值是否小于第二閾值，以確定所述fk為匹配頻率具體包括：