[发明专利]一种阻抗匹配方法及等离子体处理设备

权利要求书

1.一种阻抗匹配方法，用于对等离子体处理设备中的射频电源的内部阻抗和负载阻抗进行匹配，其特征在于，所述方法包括：

静态基准值获取步骤：在工艺间隙时间，读取传感器在射频电源输出功率为零的状态下的输出值，并将其作为在紧接下来的工序过程中的传感器输出模型中的静态基准值；

阻抗匹配步骤：在所述工序过程中，根据传感器输出模型、所述静态基准值和传感器的输出而得到实际负载阻抗，并据此调节匹配器中的可调阻抗元件，以实现等离子体处理设备中的阻抗匹配；

重复执行所述静态基准值获取步骤和阻抗匹配步骤，直至整个工艺过程结束。

2.根据权利要求1所述的阻抗匹配方法，其特征在于，在所述阻抗匹配步骤之前还包括建立传感器输出模型的步骤：即，根据传感器内部电路结构及有关参数，预先建立表示所述传感器的输出同射频传输线上的电压V和电流I之间的关系的传感器输出模型。

3.根据权利要求2所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述传感器输出模型为其中，A_n×1为传感器的输出，V和I分别表示射频传输线上的电压和电流，为常系数矩阵，为表示静态基准的常数矩阵。

4.根据权利要求3所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述阻抗匹配步骤具体包括下述步骤：

20)读取所述传感器在射频电源输出工艺所需功率的状态下的输出值A_n×1；

30)根据所述传感器输出模型、静态基准值以及在步骤20)中所读取的传感器输出值A_n×1，计算得到射频传输线上的电压V和电流I；

40)根据射频传输线上的电压V和电流I，计算得到实际负载阻抗；以及

50)根据射频电源的内部阻抗和实际负载阻抗，调节匹配器中的可调阻抗元件，以实现等离子体处理设备中的阻抗匹配。

5.根据权利要求4所述的阻抗匹配方法，其特征在于，在所述步骤30)中，将所述传感器输出模型变形得到并将所述静态基准值以及在步骤20)中所读取的传感器输出值A_n×1代入其中，计算得到射频传输线上的电压V和电流I，其中的为M_n×2的逆矩阵并且也是常系数矩阵。

6.根据权利要求4所述的阻抗匹配方法，其特征在于，在所述步骤50)中，计算出射频电源的内部阻抗和实际负载阻抗之间的差值，并借助于电机或拨盘来调节可调阻抗元件，从而实现等离子体处理设备中的阻抗匹配。

7.根据权利要求1所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述可调阻抗元件包括可调电容和/或可调电感。

8.根据权利要求1所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述传感器包括彼此独立的电流传感器和电压传感器。

9.根据权利要求1所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述传感器为电流电压联合传感器。

10.一种等离子体处理设备，包括工艺腔室、置于工艺腔室上方的电感耦合线圈、经由匹配器与所述电感耦合线圈相连的射频电源，其特征在于，所述等离子体处理设备应用了所述权利要求1-9中任意一项所述的阻抗匹配方法，以实现等离子体处理设备中的阻抗匹配。