[发明专利]匹配器及等离子体设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子体设备，尤其涉及一种等离子体设备的匹配器。

背景技术

阻抗匹配器是用于半导体、平板显示、太阳能电池制造等领域的等离子体设备的关键部件。如图1所示，射频电源输出射频功率以将反应室中的气体激发为等离子体，但由于射频电源的输出阻抗为某一特定阻值(一般为50Ω)，而反应室的阻抗不等于射频电源的输出阻抗，会造成很大的功率反射。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。

现有技术中的阻抗匹配器的结构，如图2所示：

利用相位/幅值传感器检测出通过匹配器输入端的射频功率的相位/幅值信号，并将该信号送至控制系统，控制系统利用其特定的控制方式对相位/幅值信号进行判断和运算处理，并根据处理的结果通过电机来驱动可变电抗元件Z1、Z2(电容或电感)；而后相位/幅值信号相应发生变化，控制系统再次进行判断和运算，然后驱动可变电抗元件；如此反复，直至所检测的相位/幅值信号与所定标的一致，达到匹配状态，电抗元件停止运转。

上述现有技术至少存在以下缺点：

由于需要对待激发态的气体阻抗进行匹配，而此时阻抗变化非常剧烈，会使得匹配时间较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻抗匹配时间短的匹配器及等离子体设备。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的匹配器，该匹配器自输入端至输出端依次设有传感器、匹配网络，所述输入端与输出端之间设有变压器。

本发明的等离子体设备，包括射频源、反应室，所述射频源与所述反应室之间连接有上述的匹配器。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的匹配器及等离子体设备，由于匹配器的输入端与输出端之间设有变压器，可以通过变压器预先设置匹配工作点，实现快速匹配，减少阻抗匹配时间。

附图说明

图1为现有技术中等离子体设备的结构示意图；

图2为现有技术中匹配器的电路原理图；

图3为本发明的匹配器的具体实施例一的电路原理图；

图4为本发明的匹配器的具体实施例二的电路原理图；

图5为本发明的匹配器的具体实施例三的电路原理图。

具体实施方式

本发明的匹配器，其较佳的具体实施方式是，该匹配器自输入端至输出端依次设有传感器、匹配网络，输入端与输出端之间设有变压器。可以通过变压器预先设置匹配工作点，实现快速匹配，减少阻抗匹配时间。

具体实施例一，如图3所示，变压器可以设于传感器与匹配网络之间。

具体实施例二，如图4所示，变压器可以设于匹配网络之后。

具体实施例三，如图5所示，变压器可以设于匹配网络之内。

上述的匹配网络可以包括串联可变电抗元件、并联可变电抗元件，其中，串联可变电抗元件串联于传感器与匹配器的输出端之间；并联可变电抗元件的一端与主线路连接，另一端接地。在具体实施例三中，变压器可以设于串联可变电抗元件与并联可变电抗元件之间。

具体变压器的设置不限于上述三实施例中的位置，也可以设于其它的位置，只要能起到预先设置匹配工作点的目的就可以了。

本发明中的变压器的初级线圈和次级线圈可以至少一个是可变线圈，也可以两个都是可变线圈，可以根据工艺气体和工况的不同进行调整。对于工况单一的设备来说，也可以根据预先的设计采用不变线圈。

具体可变线圈可以包括多个抽头，可以根据需要选择连接不同的抽头，实现调整变化，可以利用继电器等进行抽头的选择控制。也可以将线圈设计成连续变化的形式。

上述的可变电抗元件可以为电感或电容，也可以是其它的可变元件。匹配器中包括控制器，控制器接收传感器检测到的信号，并进行处理，并根据处理的结果控制可变电抗元件的变化，实现匹配。

本发明的等离子体设备，其较佳的具体实施方式是，包括射频源、反应室，射频源与反应室之间连接有上述的匹配器。可以通过预先设置匹配器的起辉阻抗工作点，使得等离子体能够快速匹配，减少了阻抗匹配时间，有效避免了等离子体的熄灭。