[发明专利]匹配箱的阻抗调节方法、系统、装置及射频电源系统

说明书

本发明公开了一种匹配箱的阻抗调节方法、装置、系统及射频电源系统，根据相位电容及幅值电容的待调节极板的位置—容值—容值处阻抗的变化量的关系建立了补偿步长增益关系式，从而使得相位电容/幅值电容的不同容值处对应的补偿步长增益是不同的，从而与调节因子配合调整阻抗的变化量，使得相位电容/幅值电容的不同容值处的阻抗的变化量基本相同，减小匹配误差，降低匹配难度，提高匹配精度。此外，本申请中的第一补偿步长增益还考虑到了幅值电容的影响，第二补偿步长增益还考虑到了相位电容的影响，二者配合起来调节，进一步提高了匹配速度及匹配精度。

技术领域

本发明涉及射频技术领域，特别是涉及一种匹配箱的阻抗调节方法、系统、装置及射频电源系统。

背景技术

射频电源系统包括射频电源，射频电源是等离子体腔室的配套电源，应用于射频溅镀、PECVD化学气相沉积、反应离子刻蚀等领域中。一般来讲，等离子体腔室中的非线性负载的阻抗与射频电源的恒定输出阻抗不相等，故在射频电源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效率，射频电源产生的功率无法全部输送到等离子体腔室，功率损耗较大。

为解决上述问题，通常射频电源和等离子体腔室之间通常还设置有匹配箱，请参照图1至图3，图1为匹配箱的简化模型的结构示意图，图2为现有技术中的匹配箱的幅值归一化图，图3为现有技术中的匹配箱的相位归一化图。现有技术中在进行阻抗匹配调节时，基于固定步长增益与调节因子的配合对幅值电容C_p的极板间的距离的调整来实现对匹配箱的阻抗的幅值的调整，基于固定步长增益与调节因子的配合对相位电容C_s的极板间的距离的调整来实现对匹配箱的阻抗的相位的调整。在相位差(s)＞0时，增加相位电容C_s的容值，反之，减小相位电容C_s的容值；在幅值差lg(|Z_match|/Z_o)大于0时，增加幅值电容C_p的容值，反之，减小幅值电容C_p的容值。采用现有技术中独立控制的调节方式有如下几种问题：

1)根据幅度归一化曲线可知，匹配箱的阻抗在高阻抗和低阻抗状态时有不同的增益，且增益的变化幅度较大，在这种情况下，在高阻抗和低阻抗状态，当幅度电容C_p的值改变一小点时，幅度将发生很大的变化，匹配的误差很大，增大了匹配的难度。

2)相位归一化曲线在远离零相位时具有很大的增益，在远离零相位处，相位电容C_s的值改变一小点时，相位将发生很大的变化，匹配的误差很大。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种匹配箱的阻抗调节方法、系统、装置及射频电源系统，减小匹配误差，降低匹配难度，提高匹配速度及精度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种匹配箱的阻抗调节方法，包括：

获取匹配箱中的相位电容的容值C_s和幅值电容的容值C_p；

根据预设补偿步长增益关系式得到相位电容的第一补偿步长增益G_set(C_s)和幅值电容的第二补偿步长增益G_set(C_p)，其中，所述补偿步长增益关系式为：

其中，gain(C_s)为所述相位电容的默认最大移动步长，C_{s max}和C_{s min}分别为所述相位电容的最大值和最小值，gain(C_p)为所述幅值电容的默认最大移动步长，C_{p max}和C_{p min}分别为相位电容的最大值和最小值；