[发明专利]实现射频阻抗匹配的方法及射频阻抗匹配系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻抗匹配技术，尤其涉及一种实现射频阻抗匹配的方法及射频阻抗匹配系统。

背景技术

在射频等离子体发生装置中，恒定输出阻抗(通常为50Ω)的RF(射频)发生器产生固定频率(通常为13.56MHz)的RF波，向等离子体腔室提供RF功率，以激发用于工艺的等离子体。一般来讲，等离子体腔室的非线性负载阻抗与RF发生器的恒定输出阻抗并不相等，故在RF发生器和等离子体腔室之间具有严重的阻抗失配，使得传输线上存在较大的反射功率，RF发生器产生的功率无法全部输送给等离子体腔室。

如图1所示，现有技术中将匹配器连接于射频电源与反应室之间，通过调节匹配器中的可变电抗元件，能够使得从匹配器输入端向输出端看去的阻抗等于射频电源的输出阻抗，从而使得射频电源的输出功率能够最多地传送到反应室中进行等离子体激发。

现有技术中，通过检测传输线上的电压、电流以及电压与电流的相位差等参数，并根据这些参数可以计算出匹配器的输入阻抗。然后，根据阻抗检测器检测的匹配器输入阻抗，得出幅度误差和相位误差，利用这两种误差信号来控制调谐元件，通过不断地调整调谐元件，使误差信号降为零或很小，系统达到匹配状态。

上述现有技术至少存在以下缺点：调谐元件同时影响两种误差信号，即同时影响幅度误差和相位误差。由于这种影响的存在，使调谐时间长，匹配过程缓慢，导致匹配系统不可靠。

发明内容

本发明的目的是提供一种匹配过程迅速、可靠的实现射频阻抗匹配的方法及射频阻抗匹配系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的实现射频阻抗匹配的方法，通过匹配网络实现射频源与负载之间的阻抗匹配控制，将所述匹配网络的输入导纳与所述射频源的输出导纳进行比较，并根据比较的结果对所述匹配网络的输入阻抗进行调整，实现阻抗匹配控制。

本发明的射频阻抗匹配系统，包括射频源、负载，其特征在于，所述的射频源通过匹配网络与所述负载连接，所述匹配网络包括阻抗检测器、控制器、可变阻抗器件，所述阻抗检测器检测匹配网络的输入阻抗，并换算出所述匹配网络的输入导纳，之后将所述输入导纳传输给控制器；所述控制器与所述可变阻抗器件电连接。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的实现射频阻抗匹配的方法及射频阻抗匹配系统。由于将所述匹配网络的输入导纳与所述射频源的输出导纳进行比较，并根据比较的结果对所述匹配网络的输入阻抗进行调整，实现阻抗匹配控制。匹配过程迅速、匹配系统可靠。

附图说明

图1为现有技术中的匹配器连接状态示意图；

图2为本发明实现射频阻抗匹配的方法的电路原理图；

图3为本发明射频阻抗匹配系统的示意图。

具体实施方式

本发明实现射频阻抗匹配的方法，通过匹配网络实现射频源与负载之间的阻抗匹配控制，将所述匹配网络的输入导纳与所述射频源的输出导纳进行比较，并根据比较的结果对所述匹配网络的输入阻抗进行调整，实现阻抗匹配控制。

具体包括：

步骤1、检测匹配网络的输入阻抗，并根据检测值换算出所述匹配网络的输入导纳；

步骤2、将匹配网络的输入导纳与射频源的输出导纳进行比较，并根据比较的结果调整可变阻抗器件，对匹配网络的输入阻抗进行调整，实现阻抗匹配控制。

匹配网络包括与所述负载并联的第一可变阻抗器件和与所述负载串联的第二可变阻抗器件。所述的步骤2中，将匹配网络的输入导纳与射频源的输出导纳的实部和虚部单独进行比较，并根据比较的结果对第一可变阻抗器件和第二可变阻抗器件进行调整。可以采取两种方式：

一种是，首先根据匹配网络的输入导纳与射频源的输出导纳的实部之间的误差对第二可变阻抗器件C2进行调整；然后，根据匹配网络的输入导纳与射频源的输出导纳的虚部之间的误差对第一可变阻抗器件C1进行调整，实现匹配控制；

另一种是，根据匹配网络的输入导纳与射频源的输出导纳的实部之间的误差对第二可变阻抗器件C1进行调整；同时，根据匹配网络的输入导纳与射频源的输出导纳的虚部之间的误差对第一可变阻抗器件C2进行调整，实现匹配控制。

一个具体实施例，如图3所示：设等离子体装置的等效阻抗为Z_L

Z_L＝R+jωL    (1)

其中R表示等离子体装置的等效电阻，L表示等效电感，C1、C2为可变电容。

匹配网络的输入阻抗为