技術領域

本發明涉及阻抗匹配技術，特別涉及一種射頻自動阻抗匹配方法及射頻自動阻抗匹配器。

背景技術

在典型的射頻(RF，Radio?Frequency)等離子體發生裝置中，恒定輸出阻抗的RF發生器產生固定頻率的RF波，為等離子體腔室提供RF功率，以激發產生用于刻蝕或用于其它工藝的等離子體。其中，RF發生器的恒定輸出阻抗通常為50Ω，產生的固定頻率通常為13.56MHz。通常情況下，等離子體腔室的非線性負載阻抗與RF發生器的恒定輸出阻抗并不相等，所以，在RF發生器與等離子體腔室之間會存在比較嚴重的阻抗失配，從而使得位于RF發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發生器產生的功率無法全部輸送給等離子體腔室。

為解決這一問題，現有技術中在RF發生器與等離子體腔室之間設置一個射頻自動阻抗匹配器，如圖1所示，圖1為現有射頻自動阻抗匹配器組成結構示意圖。由圖1可見，該射頻自動阻抗匹配器主要由傳感器、控制器以及執行機構三部分組成；其中的執行機構中進一步包括匹配網絡中的可變阻抗元件以及改變可變阻抗元件值的驅動裝置。這里所提到的匹配網絡是指由可變阻抗元件，通常為兩個，以及等離子體腔室的非線性負載阻抗組成的網絡。傳感器檢測位于射頻自動阻抗匹配器與RF發生器之間的RF傳輸線上的電壓、電流、前向功率以及反向功率等參數，為控制器提供匹配控制算法所需的輸入量。該輸入量通常是根據電壓、電流、前向功率以及反向功率等參數進一步計算出的參數。其中，反向功率即前面所介紹的反射功率。同時，傳感器還用于檢測匹配?網絡的輸入阻抗，輸出給控制器。控制器根據傳感器提供的輸入量以及匹配網絡的輸入阻抗，通過某種匹配控制算法，計算出可變阻抗元件的調整量，并輸出給執行機構中的驅動裝置。驅動裝置根據接收自控制器的調整量改變可變阻抗元件的阻抗，從而使得匹配網絡的輸入阻抗與RF發生器的恒定輸出阻抗相等，即達到阻抗匹配。這樣，RF傳輸線上的反射功率為零，RF發生器產生的功率全部輸送到了等離子體腔室。

其中，控制器所采用的匹配控制算法可根據匹配網絡的拓撲結構以及可變阻抗元件的電氣特性確定。傳統的阻抗匹配算法中，控制器根據傳感器檢測出的RF發生器的恒定輸出阻抗與匹配網絡的輸入阻抗之間的誤差信號，按照預定方式計算出匹配網絡中的可變阻抗元件的調整量。其中，RF發生器的恒定輸出阻抗可由傳感器根據檢測到的電壓、電流等參數計算得出，并作為輸入量發送給控制器。上述調整量可以是誤差信號與預先設定的系數的乘積，然后由驅動裝置根據該調整量調整匹配網絡中可變阻抗元件的阻抗?？刂破鞑粩嘀貜汀皺z測-計算-調節”的過程，直到傳感器檢測出的誤差信號滿足一定要求，比如，小于預先設定的閾值，則認為系統達到匹配。

但是，采用傳統匹配控制算法得到的調整量只是一個大概的調整趨勢，并不是一個準確數值，比如，可能只是前面所提到的誤差信號與預先設定的系數的乘積。所以，采用傳統的匹配控制算法進行阻抗匹配時，需要耗費的時間較長，匹配速度慢。

發明內容

本發明實施例提供一種射頻自動阻抗匹配器，應用該設備能夠快速完成阻抗匹配。

本發明實施例提供一種射頻自動阻抗匹配方法，應用該方法能夠快速完成阻抗匹配。

本發明實施例的技術方案是這樣實現的：

一種射頻自動阻抗匹配器，該射頻自動阻抗匹配器包括：第一傳感器、控制器以及執行機構；

所述第一傳感器，用于檢測匹配網絡的輸入阻抗以及RF發生器的輸出阻抗，并發送給所述控制器；

所述控制器，用于獲取預先確定的等離子體腔室的等效阻抗、各可變阻抗元件的阻抗以及所述匹配網絡的輸入阻抗之間的建模關系，并獲取所述匹配網絡中當前各可變阻抗元件的阻抗，根據所述建模關系、所述當前各可變阻抗元件的阻抗以及所述第一傳感器發送來的所述匹配網絡的輸入阻抗，計算所述等離子體腔室的等效阻抗；并用所述第一傳感器發送來的所述RF發生器的輸出阻抗作為阻抗匹配時所述建模關系中的所述匹配網絡的輸入阻抗，根據所述建模關系、所述RF發生器的輸出阻抗以及所述等離子體腔室的等效阻抗，計算阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗；根據所述阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗以及所述當前各可變阻抗元件的阻抗的差值計算各調整量，并將所述各調整量發送給所述執行機構；

所述執行機構，用于根據接收自所述控制器的各調整量，將所述當前各可變阻抗元件的阻抗調整為所述阻抗匹配時各可變阻抗元件的阻抗。

一種射頻自動阻抗匹配方法，該方法包括：