[发明专利]自动频率调谐阻抗匹配的匹配频率的获取方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及RF等离子体系统领域，尤其涉及一种自动频率调谐阻抗匹配 的匹配频率的获取方法和装置。

背景技术

在典型的RF等离子体发生器中，一个RF射频源产生固定频率(例如 13.56MHz)的RF波，该RF波通过一个输能管道被送到等离子体腔。RF射频源 通常以一个固定的已知阻抗(例如50Ω)提供RF功率。由于在RF射频源与等 离子体腔之间存在阻抗不匹配，必须采取一些方法进行调节以使等离子体腔的 阻抗与RF射频源的阻抗匹配。

为了使得等离子体腔阻抗与RF射频源的阻抗匹配，现有技术中通常采用 自动频率调谐技术通过调整RF射频源的频率使RF等离子体腔的阻抗与RF射 频源的阻抗相匹配。当RF等离子体腔的阻抗与RF射频源的阻抗相匹配时的RF 射频源的频率为匹配频率。因此，采用频率调谐阻抗匹配的过程也就是获取匹 配频率的过程。现有的自动频率调谐技术是以预设方向和预设步长逐级调节 RF射频源的频率使得等离子体腔的阻抗与RF射频源的阻抗相匹配。这种自动 频率调谐方法存在以下缺点：

1、当调谐的起始频率与匹配频率相差较大时，需要花费很长的时间才能 完成调谐匹配过程，导致频率调谐的效率较低。

2、需要定义粗调和微调区域，以在不同的调谐步骤中采用不同的频率幅 度。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种自动频率调谐阻抗匹配的方法 和装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种自动频率调谐阻抗匹配的匹配频率的获取方法，包括：

A、设置频率调谐过程中的第i步频率fi、第j步频率fj和第k步频率fk； 其中，j＝i+1，k＝j+1，i、j和k均为整数；

B、分别获取与第i步频率fi、第j步频率fj和第k步频率fk对应的预设 参数的第i参数值P_fi、第j参数值P_fj和第k参数值P_fk；其中，所述预设参数 为与负载阻抗相关的任意一个参数；所述预设参数与RF频率的关系为非线性 函数关系，所述非线性函数为具有极值的非线性函数；

C、根据所述第i步频率fi、第j步频率fj和第k步频率fk以及所述预设 参数的第i参数值P_fi、第j参数值P_fj和第k参数值P_fk以及预设算法，计算第 q步频率调谐的频率fq；其中，q＝k+1，q为整数；所述预设算法具有收敛性；

D、将所述第j步频率fj更新为第i步频率fi，将所述第k步频率fk更新 为第j步频率fj，将所述第q步频率fq更新为第k步频率fk；

E、判断所述fk与fj之差的绝对值是否小于第一阈值和/或所述P_fj与P_fk之差的绝对值是否小于第二阈值，以确定所述fk为匹配频率；

当所述fk与fj之差的绝对值小于第一阈值和/或所述P_fj与P_fk之差的绝对 值小于第二阈值时，确定所述fk为匹配频率；

当所述fk与fj之差的绝对值不小于第一阈值且当所述P_fj与P_fk之差的绝 对值不小于第二阈值时，循环执行步骤C至步骤E，直至所述fk与fj之差的 绝对值小于第一阈值和/或所述P_fj与P_fk之差的绝对值小于第二阈值。

可选地，所述预设算法为牛顿迭代算法，所述步骤C具体包括：

C1、根据所述第i步频率fi、第j步频率fj和第k步频率fk以及所述预设 参数的第i参数值P_fi、第j参数值P_fj和第k参数值P_fk，获取所述非线性函数 在RF频率为第k步频率fk时的一阶导数P’(fk)和二阶导数P”(fk)；

C2、根据所述第k步频率fk以及所述非线性函数在RF频率为第k步频 率fk时的一阶导数P’(fk)和二阶导数P”(fk)，计算第q步频率调谐的频率fq。

可选地，所述判断所述fk与fj之差的绝对值是否小于第一阈值和/或所述 P_fj与P_fk之差的绝对值是否小于第二阈值，以确定所述fk为匹配频率具体包括：