一種射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法及射頻脈沖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法，該方法包括：S1、根據(jù)預(yù)先獲取的阻抗匹配時所述反應(yīng)腔的阻抗變化規(guī)律和當(dāng)前脈沖期間阻抗匹配時所述反應(yīng)腔的阻抗值，獲得在下一個脈沖期間且阻抗匹配時，所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍；S2、根據(jù)所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍，調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率和/或所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值，使得在下一個脈沖期間所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種射頻脈沖系統(tǒng)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)射頻脈沖系統(tǒng)中脈沖掃頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與反應(yīng)腔的阻抗的快速匹配，同時能夠延長匹配網(wǎng)絡(luò)中真空電容的使用壽命。
【專利說明】-種射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法及射頻脈沖系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中的脈沖射頻技術(shù)，尤其涉及一種射頻脈沖系統(tǒng)的阻 抗匹配方法及射頻脈沖系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中，常需要用射頻激發(fā)等離子體來完成相應(yīng)工藝，其應(yīng)用環(huán)境 通常如圖1所示，射頻電源1將射頻能量射頻電源將射頻能量通過匹配器2傳輸至反應(yīng)腔 3,在反應(yīng)腔3內(nèi)射頻能量將具有一定氣壓的氣體巧日氮氣、氮氣等）激發(fā)為等離子體進行相 應(yīng)的刻蝕、清洗、鍛膜等工藝。通常，射頻電源的輸出阻抗為某一特定阻值(一般為50 Q )，而 反應(yīng)腔的阻抗不等于射頻電源的輸出阻抗，該樣射頻功率將不能全部傳輸至反應(yīng)腔，導(dǎo)致 等離子體激發(fā)效率變低甚至不能激發(fā)等離子體，匹配器的作用就是使得反應(yīng)腔與射頻電源 之間的阻抗匹配，W將射頻電源功率全部輸送至反應(yīng)腔。
[0003] 現(xiàn)有的阻抗匹配技術(shù)如圖2所示，其中Z1和Z2阻抗可調(diào)元件，該現(xiàn)有技術(shù)的工作 原理是幅值相位檢測模塊4不斷的對射頻環(huán)路進行阻抗檢測并將檢測結(jié)果傳輸至控制單 元5,控制單元5通過檢測結(jié)果，控制電機6和電機7轉(zhuǎn)動W調(diào)節(jié)Z1和Z2的阻抗值，使得射 頻環(huán)路與射頻電源的阻抗匹配。
[0004] 在某些特定的工藝中，通過射頻脈沖系統(tǒng)來激發(fā)等離子體，即W脈沖形式發(fā)送射 頻。然而，上述現(xiàn)有技術(shù)依靠的是由電機帶動的機械調(diào)節(jié)，匹配時間較長，應(yīng)用在射頻脈沖 系統(tǒng)的阻抗匹配時，其匹配速度往往跟不上脈沖的變化，會造成系統(tǒng)失配。例如，當(dāng)脈沖頻 率為化Hz時要求匹配速度為1ms，而機械調(diào)節(jié)的方式無法滿足該一要求。此外，上述現(xiàn)有技 術(shù)應(yīng)用于射頻脈沖匹配時，真空電容會長時間的持續(xù)轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致真空電容的使用壽命縮短。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法和一種射頻 脈沖系統(tǒng)，已能夠?qū)崿F(xiàn)射頻脈沖系統(tǒng)中脈沖掃頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與反應(yīng)腔的阻抗的 快速匹配。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法，所述射頻脈沖 系統(tǒng)包括脈沖掃頻電源、反應(yīng)腔和匹配網(wǎng)絡(luò)，所述匹配網(wǎng)絡(luò)電連接在所述脈沖掃頻電源與 所述反應(yīng)腔之間，所述脈沖掃頻電源的頻率能夠在預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包 括阻抗可調(diào)元件，所述阻抗匹配方法包括：
[0007] S1、根據(jù)預(yù)先獲取的阻抗匹配時所述反應(yīng)腔的阻抗變化規(guī)律和當(dāng)前脈沖期間阻抗 匹配時所述反應(yīng)腔的阻抗值，獲得在下一個脈沖期間且阻抗匹配時，所述反應(yīng)腔的阻抗的 預(yù)測范圍；
[0008] S2、根據(jù)所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍，調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻 電源的頻率和/或所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值，使得在下一個脈沖期間所述脈沖掃頻電源 和所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配。
[0009] 優(yōu)選地，所述SI之前，還包括：
[0010] 根據(jù)預(yù)設(shè)的所述阻抗可調(diào)元件的初始阻抗值W及所述脈沖掃頻電源的初始頻率， 獲得在第一個脈沖期間且阻抗匹配時所述反應(yīng)腔的初始阻抗，在所述步驟S1中，根據(jù)所述 反應(yīng)腔的初始阻抗值獲取后續(xù)脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍。
[0011] 優(yōu)選地，所述S2具體包括：
[0012] S21、根據(jù)當(dāng)前脈沖周期所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值W及所述脈沖掃頻電源能夠 調(diào)節(jié)的所述預(yù)設(shè)頻率范圍，得到當(dāng)前脈沖周期所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配 的反應(yīng)腔阻抗范圍；
[0013] S22、比較所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和所述當(dāng)前脈沖周 期所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的反應(yīng)腔阻抗范圍；
[0014] S23、根據(jù)所述S22中的比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率和/或所述阻抗可 調(diào)元件的阻抗值，使得在下一個脈沖期間所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與所述 反應(yīng)腔的阻抗匹配。
[0015] 優(yōu)選地，當(dāng)所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和所述當(dāng)前脈沖周 期所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的所述反應(yīng)腔的阻抗范圍存在交集時，所述 S23具體包括：
[0016] 在當(dāng)前脈沖關(guān)斷時調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率，使得所述脈沖掃頻電源和所述 匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的所述反應(yīng)腔的阻抗值位于所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的 預(yù)測范圍內(nèi)。
[0017] 優(yōu)選地，當(dāng)所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和所述當(dāng)前脈沖周 期所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的所述反應(yīng)腔的阻抗范圍不存在交集時，所 述S23具體包括：
[0018] 在當(dāng)前脈沖關(guān)斷時調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率和所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值， 使得所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的所述反應(yīng)腔的阻抗值位于所述下一個 脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍內(nèi)。
[0019] 優(yōu)選地，所述S24具體包括：
[0020] 在當(dāng)前脈沖關(guān)斷時調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率，使得所述脈沖掃頻電源和所述 匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的阻抗值與所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍之間的 差值最小，再調(diào)節(jié)所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值，使得所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能 夠匹配的阻抗值位于所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍內(nèi)。
[0021] 優(yōu)選地，所述阻抗可調(diào)元件組成的匹配電路為L型，或n型，或T型。
[0022] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種射頻脈沖系統(tǒng)，所述射頻脈沖系統(tǒng)包括脈沖掃頻電源、 反應(yīng)腔和匹配網(wǎng)絡(luò)，所述脈沖掃頻電源的頻率能夠在預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，所述匹配網(wǎng)絡(luò) 電連接在所述脈沖掃頻電源與所述反應(yīng)腔之間，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括阻抗可調(diào)元件和控制 器，所述脈沖掃頻電源與所述控制器直接相連，且所述控制器能夠執(zhí)行：
[0023] S1、根據(jù)預(yù)先獲取的所述反應(yīng)腔的阻抗變化規(guī)律W及當(dāng)前脈沖期間且阻抗匹配時 所述反應(yīng)腔的阻抗值，獲得在下一個脈沖期間且阻抗匹配時所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范 圍；
[0024] S2、根據(jù)所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗范圍，調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的 頻率和/或所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值，使得在下一個脈沖期間所述脈沖掃頻電源和所述 匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配。
[00巧]優(yōu)選地，所述阻抗可調(diào)元件組成的匹配電路為L型，或n型，或T型。
[0026] 優(yōu)選地，所述阻抗可調(diào)元件為電容，或電阻，或電容與電阻的組合。
[0027] 可見，本發(fā)明通過獲取下一個脈沖期間且阻抗匹配時反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍， 并結(jié)合當(dāng)前脈沖掃頻電源及匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的反應(yīng)腔的阻抗范圍，能夠選擇較優(yōu)的方式 調(diào)節(jié)脈沖掃頻電源的頻率和/或阻抗可調(diào)元件的阻抗值，W實現(xiàn)阻抗匹配。與現(xiàn)有技術(shù)相 比，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)射頻脈沖系統(tǒng)中脈沖掃頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與反應(yīng)腔的阻抗的快 速匹配，同時能夠延長匹配網(wǎng)絡(luò)中真空電容的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0029] 圖1為射頻等離子體應(yīng)用環(huán)境示例圖；
[0030] 圖2為現(xiàn)有的阻抗匹配技術(shù)示例圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明所提供的射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法流程圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明所提供的脈沖掃頻電源和/或阻抗可調(diào)元件調(diào)節(jié)方法流程圖；
[0033] 圖5為本發(fā)明所提供的方法在L型匹配電路的應(yīng)用示例圖；
[0034] 圖6為本發(fā)明所提供的射頻脈沖系統(tǒng)示例圖。
[00巧]附圖標(biāo)記說明
[003引 1-射頻電源；2-匹配器；3、30-反應(yīng)腔；4-幅值相位檢測模塊；5、21-控制器；6、 7-電機；10-脈沖掃頻電源；20-匹配網(wǎng)絡(luò)；22-匹配電路；23-電機。

【具體實施方式】
[0037] W下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0038] 作為本發(fā)明的一個方面，提供一種射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法，其中，射頻脈沖 系統(tǒng)包括脈沖掃頻電源、反應(yīng)腔和匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配網(wǎng)絡(luò)電連接在脈沖掃頻電源和反應(yīng)腔之 間，脈沖掃頻電源的頻率能夠在預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，匹配網(wǎng)絡(luò)包括阻抗可調(diào)元件，如圖3 所示，該方法可W包括步驟S1至S2。
[0039] S1、根據(jù)預(yù)先獲取的阻抗匹配時所述反應(yīng)腔的阻抗變化規(guī)律和當(dāng)前脈沖期間阻抗 匹配時所述反應(yīng)腔的阻抗值，獲得在下一個脈沖期間，阻抗匹配時，所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù) 測范圍。其中，阻抗匹配即為脈沖掃頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與反應(yīng)腔的阻抗匹配。
[0040] S2、根據(jù)所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍，調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻 電源的頻率和/或所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值，使得在下一個脈沖期間所述脈沖掃頻電源 和所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配。
[0041] 為了能夠提高阻抗匹配的效率和速度，本發(fā)明所提供的方法根據(jù)下一個脈沖期間 反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍獲得相應(yīng)的阻抗調(diào)節(jié)策略，使得能夠W最快的速度實現(xiàn)阻抗匹 配。下一個脈沖期間反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍，可W根據(jù)預(yù)先獲取的阻抗匹配時反應(yīng)腔的 阻抗變化規(guī)律和當(dāng)前脈沖期間且阻抗匹配時反應(yīng)腔的阻抗值來獲得。其中，阻抗匹配時反 應(yīng)腔的阻抗受到反應(yīng)腔內(nèi)工藝氣體的壓力、氣體種類、晶片位置W及電源功率等因素的影 響，可W預(yù)先進行試驗，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)通過數(shù)學(xué)建模得到各個脈沖期間且阻抗匹配時，上 述因素與反應(yīng)腔的阻抗之間的建模關(guān)系，并可W進一步地根據(jù)該建模關(guān)系得到各個脈沖期 間且阻抗匹配時反應(yīng)腔的阻抗的變化規(guī)律。
[0042] 更進一步地，在上述步驟S1之前，還可W包括下述步驟：
[0043] 根據(jù)預(yù)設(shè)的所述阻抗可調(diào)元件的初始阻抗值W及所述脈沖掃頻電源的初始頻率， 獲得在第一個脈沖期間且阻抗匹配時所述反應(yīng)腔的初始阻抗，在所述步驟S1中，根據(jù)所述 反應(yīng)腔的初始阻抗值獲取后續(xù)脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍。
[0044] 上述阻抗可調(diào)元件的初始阻抗值W及脈沖掃頻電源的初始頻率可W根據(jù)預(yù)設(shè)的 射頻脈沖系統(tǒng)的工藝條件(例如反應(yīng)腔內(nèi)工藝氣體的壓力、氣體種類、晶片位置W及電源功 率等因素）設(shè)定，W使得在第一個脈沖期間脈沖掃頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗能夠與反應(yīng)腔 的阻抗匹配。在得到阻抗可調(diào)元件的初始阻抗值W及脈沖掃頻電源的初始頻率后，可W結(jié) 合具體的匹配電路，計算出第一個脈沖期間且阻抗匹配時反應(yīng)腔的初始阻抗，之后，在步驟 S1中，便可W結(jié)合阻抗匹配時反應(yīng)腔的阻抗變化規(guī)律獲取后續(xù)各個脈沖期間且阻抗匹配時 反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍。
[0045] 更進一步地，如圖4所示，上述步驟S2具體可W包括：
[0046] S21、根據(jù)當(dāng)前脈沖周期所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值W及所述脈沖掃頻電源能夠 調(diào)節(jié)的所述預(yù)設(shè)頻率范圍，得到當(dāng)前脈沖周期所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配 的反應(yīng)腔阻抗范圍；
[0047] S22、比較所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和所述當(dāng)前脈沖周 期所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的反應(yīng)腔阻抗范圍；
[0048] S23、根據(jù)所述S22中的比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率和/或所述阻抗可 調(diào)元件的阻抗值，使得在下一個脈沖期間所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與所述 反應(yīng)腔的阻抗匹配。
[0049] 上述步驟S21至S23將當(dāng)前脈沖周期脈沖掃頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的反應(yīng)腔 阻抗范圍與下一個脈沖期間反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果進行相應(yīng) 的調(diào)節(jié)。具體地，由于調(diào)節(jié)脈沖掃頻電源的頻率屬于電子調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)速度較快，而調(diào)節(jié)阻 抗可調(diào)元件通常是通過電機轉(zhuǎn)動控制阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值(例如調(diào)節(jié)電容的電容值或調(diào) 節(jié)電感的電感值）W調(diào)節(jié)其阻抗值，該種方式屬于機械調(diào)節(jié)，速度較慢，因此，為了進一步提 高匹配速度，可WW電子調(diào)節(jié)為主機械調(diào)節(jié)為輔的方式進行相應(yīng)調(diào)節(jié)。
[0050] 具體地，如圖4所示，上述步驟S23可W采用下述方法進行調(diào)節(jié)：
[0051] 當(dāng)所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和所述當(dāng)前脈沖周期所述 脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的反應(yīng)腔阻抗范圍存在交集時，在當(dāng)前脈沖關(guān)斷時 調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率，使得所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的阻抗值 位于所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍內(nèi)；
[0052] 當(dāng)所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和所述當(dāng)前脈沖周期所述 脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的反應(yīng)腔阻抗范圍不存在交集時，在當(dāng)前脈沖關(guān)斷 時調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率和所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值，使得所述脈沖掃頻電源和 所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的阻抗值位于所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍 內(nèi)。
[0053] 上述即為根據(jù)步驟S22中的比較結(jié)果得到的調(diào)節(jié)策略，具體地，若下一個脈沖期 間反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和當(dāng)前脈沖周期脈沖掃頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的反應(yīng)腔 阻抗范圍存在交集，調(diào)節(jié)脈沖掃頻電源的頻率即可使脈沖掃頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的 阻抗值位于下一個脈沖期間反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍內(nèi)，從而使得在下一個脈沖期間，脈 沖掃頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與反應(yīng)腔的阻抗匹配；若不存在交集，則可W調(diào)節(jié)脈沖掃頻 電源的頻率和阻抗可調(diào)元件的阻抗值W實現(xiàn)阻抗匹配。采用上述方法，能夠使得在下一個 脈沖期間反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和當(dāng)前脈沖周期脈沖掃頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的 反應(yīng)腔阻抗范圍存在交集時，僅需調(diào)節(jié)脈沖掃頻電源的頻率即可實現(xiàn)阻抗匹配，提高了阻 抗匹配速度。
[0054] 更進一步地，當(dāng)所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和所述當(dāng)前脈 沖周期所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的反應(yīng)腔阻抗范圍不存在交集時，可W 采用下述方法調(diào)節(jié)脈沖掃頻電源的頻率和阻抗可調(diào)元件的阻抗值：
[00巧]在當(dāng)前脈沖關(guān)斷時調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率，使得所述脈沖掃頻電源和所述 匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的所述反應(yīng)腔的阻抗值與所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù) 測范圍之間的差值最小，再調(diào)節(jié)所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值，使得所述脈沖掃頻電源和所 述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的阻抗值位于所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍內(nèi)。
[0056] 當(dāng)下一個脈沖期間反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和當(dāng)前脈沖周期脈沖掃頻電源和匹 配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的反應(yīng)腔阻抗范圍不存在交集時，除調(diào)節(jié)脈沖掃頻電源的頻率外還需調(diào)節(jié) 阻抗可調(diào)元件的阻抗值W實現(xiàn)阻抗匹配。由于機械調(diào)節(jié)的速度慢于電子調(diào)節(jié)，為了能夠盡 量提高匹配速度，可W先調(diào)節(jié)脈沖掃頻電源的頻率，使得脈沖掃頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹 配的反應(yīng)腔的阻抗值盡可能接近下一個脈沖期間反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍（即與下一個脈 沖期間反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍之間的差值最小)，之后再調(diào)節(jié)阻抗可調(diào)元件的阻抗值，使 脈沖掃頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的反應(yīng)腔的阻抗值位于下一個脈沖期間反應(yīng)腔的阻抗 的預(yù)測范圍。上述方法可W使得阻抗可調(diào)元件所需的調(diào)節(jié)量最小，能夠盡量提高匹配速度。
[0057] 更進一步地，阻抗可調(diào)元件組成的匹配電路為L型，或n型，或T型。
[0058] 下面結(jié)合圖5所示L型匹配電路示例對上述本發(fā)明所提供的方法進行進一步描 述，如圖5所示，Ci、C2和L分別為第一電容、第二電容和電感，其中Ci、C2的電容值可調(diào)，該 L型匹配的電路的輸入端（IN端)可W連接脈沖掃頻電源，輸出端（OUT端)可W連接反應(yīng)腔。 在脈沖掃頻電源開始發(fā)送射頻脈沖前，可W根據(jù)預(yù)先獲取的試驗數(shù)據(jù)值預(yù)先設(shè)定C,的 初始電容值，使得在發(fā)送第一個脈沖時，脈沖掃頻電源和該L型匹配電路的阻抗能夠與反 應(yīng)腔的阻抗匹配。假設(shè)脈沖掃頻電源的內(nèi)阻為50歐，則可W得到，在阻抗匹配時，反應(yīng)腔的 阻抗為Z為：
[0059]

【權(quán)利要求】
1. 一種射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法，所述射頻脈沖系統(tǒng)包括脈沖掃頻電源、反應(yīng)腔 和匹配網(wǎng)絡(luò)，所述匹配網(wǎng)絡(luò)電連接在所述脈沖掃頻電源與所述反應(yīng)腔之間，所述脈沖掃頻 電源的頻率能夠在預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括阻抗可調(diào)元件，其特征在于，所 述阻抗匹配方法包括： 51、 根據(jù)預(yù)先獲取的阻抗匹配時所述反應(yīng)腔的阻抗變化規(guī)律和當(dāng)前脈沖期間阻抗匹配 時所述反應(yīng)腔的阻抗值，獲得在下一個脈沖期間且阻抗匹配時，所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測 范圍； 52、 根據(jù)所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍，調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源 的頻率和/或所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值，使得在下一個脈沖期間所述脈沖掃頻電源和所 述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法，其特征在于，所述S1之前，還 包括： 根據(jù)預(yù)設(shè)的所述阻抗可調(diào)元件的初始阻抗值W及所述脈沖掃頻電源的初始頻率，獲得 在第一個脈沖期間且阻抗匹配時所述反應(yīng)腔的初始阻抗，在所述步驟S1中，根據(jù)所述反應(yīng) 腔的初始阻抗值獲取后續(xù)脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法，其特征在于，所述S2具體包 括： 521、 根據(jù)當(dāng)前脈沖周期所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值W及所述脈沖掃頻電源能夠調(diào)節(jié) 的所述預(yù)設(shè)頻率范圍，得到當(dāng)前脈沖周期所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的反 應(yīng)腔阻抗范圍； 522、 比較所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和所述當(dāng)前脈沖周期所 述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的反應(yīng)腔阻抗范圍； 523、 根據(jù)所述S22中的比較結(jié)果調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率和/或所述阻抗可調(diào)元 件的阻抗值，使得在下一個脈沖期間所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與所述反應(yīng) 腔的阻抗匹配。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法，其特征在于，當(dāng)所述下一個 脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和所述當(dāng)前脈沖周期所述脈沖掃頻電源和所述匹 配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的所述反應(yīng)腔的阻抗范圍存在交集時，所述S23具體包括： 在當(dāng)前脈沖關(guān)斷時調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率，使得所述脈沖掃頻電源和所述匹配 網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的所述反應(yīng)腔的阻抗值位于所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測 范圍內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法，其特征在于，當(dāng)所述下一個 脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍和所述當(dāng)前脈沖周期所述脈沖掃頻電源和所述匹 配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的所述反應(yīng)腔的阻抗范圍不存在交集時，所述S23具體包括： 在當(dāng)前脈沖關(guān)斷時調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率和所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值，使得 所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的所述反應(yīng)腔的阻抗值位于所述下一個脈沖 期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法，其特征在于，所述S24具體包 括： 在當(dāng)前脈沖關(guān)斷時調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率，使得所述脈沖掃頻電源和所述匹配 網(wǎng)絡(luò)能夠匹配的阻抗值與所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍之間的差值 最小，再調(diào)節(jié)所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值，使得所述脈沖掃頻電源和所述匹配網(wǎng)絡(luò)能夠匹 配的阻抗值位于所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的射頻脈沖系統(tǒng)的阻抗匹配方法，其特征在于， 所述阻抗可調(diào)元件組成的匹配電路為L型，或n型，或T型。
8. -種射頻脈沖系統(tǒng)，所述射頻脈沖系統(tǒng)包括脈沖掃頻電源、反應(yīng)腔和匹配網(wǎng)絡(luò)，所述 脈沖掃頻電源的頻率能夠在預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，所述匹配網(wǎng)絡(luò)電連接在所述脈沖掃頻電 源與所述反應(yīng)腔之間，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括阻抗可調(diào)元件和控制器，其特征在于：所述脈沖掃 頻電源與所述控制器直接相連，且所述控制器能夠執(zhí)行： 51、 根據(jù)預(yù)先獲取的所述反應(yīng)腔的阻抗變化規(guī)律W及當(dāng)前脈沖期間且阻抗匹配時所述 反應(yīng)腔的阻抗值，獲得在下一個脈沖期間且阻抗匹配時所述反應(yīng)腔的阻抗的預(yù)測范圍； 52、 根據(jù)所述下一個脈沖期間所述反應(yīng)腔的阻抗范圍，調(diào)節(jié)所述脈沖掃頻電源的頻率 和/或所述阻抗可調(diào)元件的阻抗值，使得在下一個脈沖期間所述脈沖掃頻電源和所述匹配 網(wǎng)絡(luò)的阻抗與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的射頻脈沖系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗可調(diào)元件組成的匹配 電路為L型，或n型，或T型。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的射頻脈沖系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗可調(diào)元件為電容，或 電阻，或電容與電阻的組合。
【文檔編號】H01J37/32GK104465290SQ201310438823
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】師帥濤, 王東 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司