[发明专利]一种阻抗调节装置和包含该装置的阻抗匹配系统

说明书

技术领域

本发明涉及阻抗匹配技术领域，特别是涉及一种中、低频阻抗调节装置和包含该装置的阻抗匹配系统。 

背景技术

阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。 

目前，等离子体设备广泛用于半导体、太阳能电池和平板显示等制作工艺中，如各种薄沉积膜，或等离子体刻蚀等。目前的等离子体产生方式很多，对所施加的功率从频段上来分，通常包括直流、射频和微波，而射频又分为：低频(30kHz-300kHz)、中频(300kHz-2MHz)、高频(2MHz-30MHz)、超高频(30MHz-300MHz)。 

在半导体刻蚀工艺中，通常采用高频段电源作为功率源。在PECVD(等离子体增强化学气相沉积)沉积微晶硅工艺中，目前的趋势是采用超高频作为功率源。而在晶硅太阳能PECVD制备减反射薄膜的设备中，为了提高沉积膜的钝化效果，采用中、低频作为功率源已成为目前的趋势。 

众所周知，采用的射频电源本身有其自身的特征阻抗，通常为50Ω，而对于等离子体负载，其负载阻抗一般不会是50Ω。根据传输线理论，当电源的特性阻抗与负载的阻抗不共轭，即阻抗不匹配，射频电源输出功率无法加载到负载上，会有功率反射，这样会造成功率浪费，同时反射回电源的功率会对电源本身有损害。因此，通常需要在电源和负载之间加上一个阻抗调节匹配网络，如图1所示，射频电源功率通过阻抗调节匹配网络加载到负载上，所述调节匹配网络使得从调节匹配网络输入端向后看去的阻抗为50Ω，与电源的特性阻抗(50Ω)共轭，达到阻抗匹配，从而使射频功率完全加载到负载上。 

现有的阻抗调节匹配网络有两种实现方式，分别如图2和图3所示。 

参照图2.1、2.2、2.3，目前在高频段(2MHz-30MHz)，阻抗调节匹配网络通常采用一些由电容和电感组成的网络，有L型、π型和T型网络等。这种阻抗调节的缺点是：L型、π型和T型等网络适用于高频频段，但对于低频(30kHz-300kHz)、中频(300kHz-2MHz)来说，选择合适的电容和电感组成以上匹配网络是比较困难的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种中、低频阻抗调节装置和包含该装置的阻抗匹配系统，能够使包括负载和阻抗调节装置在内的阻抗与电源特性阻抗共轭匹配。 

为了解决上述问题，本发明公开了一种阻抗调节装置，用于对负载进行阻抗匹配，包括：变压器和电容C1，所述变压器与电容C1和负载依次连接构成通路； 

所述装置还包括：电感L1，所述变压器先与所述电感L1连接，再与电容C1和负载依次连接构成通路，所述电容C1和负载与所述电感L1并联。 

优选的，所述装置还包括：电容C2，与所述电感L1串联。 

优选的，所述装置还包括：电感L2，与所述电容C1串联。 

其中，所述电容和电感的值可调或固定。 

其中，所述变压器是可调的隔离变压器或自耦变压器。 

本发明还提供了一种阻抗匹配系统，包括：中、低频电源、阻抗调节装置和负载，其中，所述阻抗调节装置包括： 

变压器和电容C1，所述变压器的输入端与中、低频电源相连，所述变压器的输出端与电容C1和所述负载依次连接构成通路，所述电容C1和负载与所述电感L1并联； 

所述阻抗调节装置使得包括负载和阻抗调节装置在内的阻抗与所述电源特性阻抗共轭匹配。 

优选的，所述阻抗调节装置还包括：电感L1，所述变压器的输出端先与所述电感L1连接，然后再与电容C1和负载依次连接构成通路。 

优选的，所述阻抗调节装置中的电容和电感的值可调或固定。 

优选的，所述负载为等离子体负载。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

首先，本发明提供了一种中、低频阻抗调节装置，该装置包括变压器和电容C1，所述变压器与电容C1和负载依次连接构成通路，通过调节变压器(初、次线圈匝数比)和电容C1的值，可以使包括负载和阻抗调节装置在内的阻抗与电源特性阻抗实现阻抗匹配，从而把中、低频电源功率加载到负载上，避免了功率损耗。 

其次，在所述阻抗调节装置中，与负载串联的电容C1同时可以当作隔直电容，在等离子体放电过程中与隔直电容相连的电极上会形成一直流负自偏压，该负偏压对中、低频放电来说非常重要，它可以提高放电的稳定性，甚至影响工艺结果。