[發明專利]一種射頻電源的調諧方法

有效

• 申請號: 202111020439.7
• 申請日: 2021-09-01
• 公開（公告）號: CN113472319B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 邱文杰;劉洋
• 申請（專利權）人: 四川英杰電氣股份有限公司
• 主分類號: H03J7/04
• 分類號: H03J7/04
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 韓洋

本發明公開了一種射頻電源的調諧方法，其中射頻電源包括頻率控制模塊、閉環控制器，通過改變射頻電源頻率，在復數平面中建立相應的曲線；以復數平面中任意一點作為起點，以復數平面的原點或原點附近的一點為終點，并以起點和終點作參考矢量；判斷曲線是否為目標曲線，若不是目標曲線，則通過曲線變換得到修正曲線；所述參考矢量將目標曲線或修正曲線分成左右區域；根據目標曲線或修正曲線上的復數值處于左右區域的位置調節射頻電源的頻率。本發明所提供的射頻電源調諧方法計算方式簡單高效、并且本方法能夠克服現有技術無法對非目標曲線進行頻率調節的缺陷，具有更強的適應性。

技術領域

本發明涉及射頻電源調諧技術領域，尤其是一種射頻電源的調諧方法。

背景技術

射頻電源可廣泛應用于鍍膜、半導體制備等領域，例如用于半導體等離子刻蝕。然而，在等離子刻蝕過程中，因為工藝要求的變化，通常會改變射頻電源輸出功率、氣體成分、氣流流量等。隨著這些參量的變化，負載阻抗也將動態變化，要求射頻電源在整個過程中可實現快速響應和最大化功率傳輸。

一般頻率調諧方法，多采用梯度法頻率調諧。以反射功率或反射系數絕對值作為參考值，因該值為標量的原因，頻率調諧方向不確定，通常以調制至反射功率最小或反射系數最小為目標，頻率調諧所用時間以毫秒計，不能達到快速化頻率調諧控制要求。

目前已經有現有技術致力于尋找能夠快速調諧的方法與裝置，例如申請號為2017800311002的中國專利，其公開了一種在復合反射系數平面生成阻抗曲線與參考矢量，根據參考矢量與實際測量的阻抗值之間的測量角度、以預定倍數縮放測量角度來計算頻率調節步長，根據頻率步長對激勵器的頻率進行調節。此外，該方法僅考慮到了對理想阻抗軌跡曲線（目標曲線）的頻率調節，如圖1所示，若實際形成的阻抗曲線為非目標曲線中的閉合曲線，此時同一個測量角度可能對應曲線上的兩個阻抗點n1與n2，兩個阻抗點的出現將導致頻率調諧方向錯亂的問題，按照該申請所記載的調節方式，頻點n1與頻點n2都將往頻率減小的方向移動；此時，頻點n2在調節過程中會移動到最小頻率點，而不能調至到頻率調諧最優點。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中所存在的僅考慮到了對理想阻抗軌跡曲線的頻率調節，在阻抗曲線為非目標曲線時同一個測量角度會對應兩個阻抗點，由此無法調至頻率最優點的問題，提供一種射頻電源的調諧方法，能夠根據實測阻抗值與參考矢量的空間相對位置關系實現對射頻電源頻率的快速跟蹤調節。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種射頻電源的調諧方法，其中射頻電源包括頻率控制模塊、閉環控制器，包括：

改變射頻電源頻率，在復數平面中建立相應的曲線；

以復數平面中任意一點作為起點，以復數平面的原點或原點附近的一點為終點，并以起點和終點作參考矢量；

判斷曲線是否為目標曲線，若不是目標曲線，則通過曲線變換得到修正曲線；

所述參考矢量將目標曲線或修正曲線分成左右區域；

根據目標曲線或修正曲線上的復數值處于左右區域的位置調節射頻電源的頻率。

其中，在曲線的首端與尾端的連線上取一參考點，連接至原點形成參考線，曲線與參考線或其延長線有且只有一個交點的曲線為目標曲線，反之則為非目標曲線。

根據一種具體的實施方式，上述射頻電源的調諧方法中，所述曲線變換，包括：基于參考矢量將非目標曲線分成兩段，通過函數變換分別將兩段曲線向左、向右變換得到位于參考矢量兩側的修正曲線；或者是通過函數變換將其中一段曲線向左或向右變換得到位于參考矢量兩側的修正曲線。

根據一種具體的實施方式，上述射頻電源的調諧方法中，所述目標曲線或修正曲線上的復數值處于參考矢量的左側區域時，增大或減小射頻電源的頻率，當目標曲線或修正曲線上的復數值處于參考矢量的右側區域時，與處于左側區域時的調節相反。