[发明专利]一种匹配箱的阻抗调节方法、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、装置及射频电源系统，首先建立匹配箱的简化模型，在建立简化模型时，保留了匹配箱原本的两个控制自由度，采用的是第二电感和第一电容构成的第一支路和第三电感和及第二电容构成的第二支路的形式，在确定简化模型中的三个电感的电感值后，通过对第一电容和第二电容的距离的调节来调节匹配箱的阻抗，通过该种方式使得简化模型能够逼近匹配箱的实际电路结构的功能，一方面，本申请中采用两个支路，且支路均有电容和电感串联连接构成，可以配合调节，出现优化方向错误的概率极低，从而提高了阻抗调节的精度和可靠性；另一方面，简化模型的参数少，计算量小，匹配速度快。

技术领域

本发明涉及阻抗匹配技术领域，特别是涉及一种匹配箱的阻抗调节方法、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并不相等，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。

为解决该问题，射频电源系统中还包括设置于射频电源与等离子体腔室之间的匹配箱，通过对匹配箱的阻抗的调节，以使匹配箱的阻抗与等离子体腔室中的非线性负载的阻抗之和等于射频电源的阻抗，从而实现阻抗匹配。现有技术中，通常采用Phase-Mag优化算法对匹配箱中(一般是L型网络，包括电容C_p和电感L_s)的电感、电容元件进行调节，其中，Mag给出了C_p的调优方向，Phase给出了L_s的调优方向。但是由于电感的感值难于调节，于是一般是通过给固定电感值的电感L_s串联一个C_s电容来调整构成的网络的电感值。然而，在匹配优化时，如果C_s减小到谐振点(即所形成的电感值＝0)以下，则L_s和C_s构成的网络已经不再代表电感，而是呈现出容性，优化方向出错，此时继续将其当成电感去对匹配箱进行阻抗调节会导致得到的匹配箱的阻抗出现错误，从而无法实现匹配箱的阻抗与等离子体腔室的非线性负载的阻抗之和与射频电源的阻抗的匹配，增大了功率损耗，阻抗调节的精度和可靠性低。且由于匹配箱内的实际结构复杂，导致Phase-Mag优化算法的计算量大、优化速度慢且精度低。

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、装置及射频电源系统，提高了阻抗调节的精度和可靠性，计算量小，匹配速度快。

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：

建立所述匹配箱的简化模型；其中，所述简化模型包括第一电感、串联连接构成第一支路的第二电感和第一电容、串联连接构成第二支路的第三电感和及第二电容，所述第一电感的一端分别与所述第一支路的一端及所述第二支路的一端连接，所述第一电感的另一端及所述第一支路的另一端与射频电源连接，所述第二支路的另一端与所述第一支路的另一端与负载连接；

获取多组所述简化模型的测量参数，所述测量参数包括第一电容的电容值、第二电容的电容值及此时所述简化模型的输入阻抗和负载阻抗；

根据多组所述测量参数、所述简化模型与所述输入阻抗及所述负载阻抗的关系得到所述第一电感的电感值、第二电感的电感值及第三电感的电感值；

获取当前负载阻抗，根据所述当前负载阻抗和预设输入阻抗确定所述第一电容和所述第二电容的电容值关系，并对所述第一电容和/或所述第二电容的极板距离进行调整，以使所述第一电容和所述第二电容满足所述电容值关系。

优选地，所述获取多组所述简化模型的测量参数之前，还包括：

建立所述第一电容的电容值与所述第一电容的极板的距离之间的对应关系；