一种阻抗匹配的方法及阻抗匹配装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种阻抗匹配的方法及阻抗匹配装置，具体包括：将射频输入信号中谐波频率信号从基频信号分离出来，利用分频单元对谐波频率信号进行分频处理转化为与基频信号频率相同的次基频信号，并对所述基频信号与次基频信号进行阻抗匹配达到匹配状态。因此，本发明专利技术的实现可以将反射功率降至最低，从而可保证半导体制造工艺的良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及孩支电子
，尤其涉及一种阻抗匹配的方法及阻抗匹配装置。
技术介绍
阻抗匹配是^i:电子学的一部分，主要用于传输线上，来达到所有的高频 微波信号皆能传输至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提高能 源利用效益，延长射频系统寿命并提高晶圓良品率。随着微电子技术的发展，等离子体设备广泛应用于半导体器件的制造工 艺中，而阻抗匹配器是应用于等离子体设备的关键部件，其具体应用如图1 所示射频电源输出射频功率以将反应室中的气体激发为等离子体，对半导体 器件进行刻蚀，但由于射频电源的输出阻抗为某一特定阻值(一般为 50Q)，而反应室的阻抗不等于射频电源的输出阻抗，这样会造成很大的功 率反射。而将匹配器连接于射频电源与反应室之间，通过调节匹配器中的可而使得射频电源的输出功率能够尽量多地传送到反应室中进行等离子体激 发。现有冲支术中^是供阻抗匹配器，其构成如图2所示，包括相位/幅值传感 器、控制系统、电机与可变电抗元件Z1与Z2;其进行阻抗匹配的工作原理是 利用相位/幅值传感器检测出通过匹配器输入端的射频功率的相位和幅值信号，并将这两个信号送至控制系统，控制系统利用其特定的控制方式对相位 和幅值信号进行判断和运算处理，并根据运算处理的结果，分别通过电机来驱动可变电抗元件(电容或电感)；使可变电抗元件的阻抗发生变化；而后 相位和幅值信号相应发生变化，控制系统再次进行判断和运算，然后驱动可 变电抗元件；如此反复，直至所检测的相位和幅值信号与阻抗匹配器所定标 的阻抗(50QZ0°) —致，此时达到匹配状态，电抗元件停止运转。尽管现有的阻抗匹配器能够在一定程度上抑制射频电源输出功率的反 射，并使射频电源功率尽量大的输出到反应室，但是由于负载变化会导致射 频电源滤波特性变差，这时射频电源的输出功率会出现谐波频率信号，现有 技术的阻抗匹配器无法对该谐波频率信号进行响应，会产生很大的反射功 率，从而影响等离子体的稳定性，对半导体制造工艺技术造成了恶劣的影 响。综上所述，现有的阻抗匹配器不能对射频电源产生的谐波频率信号进行 相应匹配，无法满足抑制功率反射的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种阻抗匹配的方法及阻抗匹配装置，通过该方法 从而使得匹配器将能够对谐波信号发生响应，将谐波信号能量输出给传感 器，从而可大大降低反射功率。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种阻抗匹配的方法，包括将射频输入信号中谐波频率信号从基频信号分离出来，并对谐波频率信 号进行分频处理转化为与基频信号频率相同的次基频信号；对所述基频信号与次基频信号进行阻抗匹配达到匹配状态。 所述的谐波频率信号为在射频电源输出频率的基频信号上产生的偶次或奇次谐波频率信号。所述的分频处理包括多个分频处理，分别用于对射频信号中包含的多次 谐波频率信号进行分频处理。一种阻抗匹配装置，包括传感器、控制系统、电机与可变电抗元件，传 感器与可变电抗元件串联，传感器接射频输入端，可变电抗元件接射频输出 端；控制系统对传感器采集的基频信号中的射频电源信号进行判断和运算处理，并通过电机控制可变电抗元件；且还包括分频单元， 一端连接射频输入，另一端连接传感器，用于将射频输入信号中谐波频率信号从基频信号分 频信号。所述的分频单元包括分频器或分频电路。所述的分频器或分频电路包括多个分频器或分频电路，分别用于对射频 信号中包含的多次谐波频率信号进行分频处理。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术在匹配器中加入了分频 单元，所述的分频单元能够将由于负载等原因所造成的谐波转化为基频信号 并传送给传感器，使得传感器能够对负载的变化产生响应，从而使整个系统 达到匹配状态。因此，本专利技术的实现可以将反射功率降至最低，从而可保证 半导体制造工艺的良率。附图说明图1为现有技术中阻抗匹配器的应用示意图；图2为现有的阻抗匹配器的构成示意图；图3为本专利技术提供的阻抗匹配器的构成示意图；图4为实现本专利技术实施例提供的阻抗匹配器的构成示意图；图5为本专利技术实施例提供的处理过程示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种阻抗匹配的方法，具体包括首先将射频输入信号中 谐波频率信号从基频信号分离出来，并对谐波频率信号进行分频处理转化为 与基频信号频率相同的次基频信号；然后对所述基频信号与次基频信号进行 阻抗匹配达到匹配状态，从而将反射功率降至最低。其处理过程主要包括当射频电源输出端附近的滤波器特性发生变化 时，就会在射频电源输出频率的基频信号上产生偶次或奇次谐波频率信号， 如果不将该产生的谐波频率信号进行处理，就会造成射频功率的反射，此时 为了降低反射功率，可以将所述的谐波频率信号进行分频处理；所述的分频 处理包括由于产生谐波频率信号原因的复杂性以致谐波频率信号的多样性而 需要进行的多个分频处理，经过多个分频处理后将谐波频率信号转化为与基 频信号频率相同的次基频信号，所述的次基频信号可以为匹配器中的传感器 所检测，并将检测出的射频电源信号送至控制系统，控制系统利用其特定的 控制方式对所述的射频电源信号进行判断和运算处理，并根据运算处理的结 果，以分别通过电机来驱动可变电抗元件，使可变电抗元件的阻抗发生变 化，而后所述的射频电源信号相应发生变化，控制系统再次进行判断和运 算，然后驱动可变电抗元件；如此反复，直至所检测的射频信号与阻抗匹配 器所定标的阻抗一致，此时达到匹配状态。本专利技术还提供了一种阻抗匹配器，如图3所示，包括传感器、分频单元、 控制系统、电才几与可变电抗元件；所述的传感器一端与可变电抗元件串联， 另一端连接射频输入端，所述的可变电抗元件接射频输出端；所述的控制系 统对传感器中采集的基频信号中的射频电源信号进行判断和运算处理，并通 过所述的电机控制可变电抗元件；所述的分频单元一端连接射频输入，另一 端连接传感器，用于将射频输入信号中谐波频率信号从基频信号分离出来， 并对谐波频率信号进行分频处理转化为与基频信号频率相同的次基频信号。为了便于理解本专利技术的技术方案，现结合附图4以对二次谐波进行分频处理为实施例对本专利技术技术的实现方案进行详细的说明。当射频电源的负载阻抗与其输出阻抗不一致时，在射频电源输出端附近的 滤波器特性会有一定程度的波动，此时，会在射频电源输出频率(一般为13.56MHz)的基频上产生偶次或奇次谐波。所述的谐波一般以二次谐波为 主，对于13.56MHz来说，二次谐波为27.12MHz。图4所示的为实现本专利技术实施例的阻抗匹配器示意图，包括传感器、分 频器、控制系统、电机与可变电抗元件(电容或电感)；其中所述的分频器 主要将在射频电源输出频率的基频信号上产生的二次谐波进行分频处理并转 化为可以进行匹配响应的次基频信号，所述的传感器包括相位/幅值传感器， 一端与可变电抗元件Z1与Z2连4妄，另一端连接射频输入，所述的可变电抗元 件Z2的另一端与射频输出连接，可变电抗元件Z1的另一端连接地，所述的控 制系统对传感器中采集的基频信号中的相位/幅值信号进行判断和运算处理， 并通过所述的电机控制可变电抗元件。其实现本专利技术的流程如图5所示，包括步骤51、将射频输入中基频信号上产生的二次谐波分离处理，经过分频 器进行分频处理并转化为可以为相位/幅值传感器进行响应的次基频信号，；步骤52、相位/幅值传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻抗匹配的方法，其特征在于，包括：将射频输入信号中谐波频率信号从基频信号分离出来，并对谐波频率信号进行分频处理转化为与基频信号频率相同的次基频信号；对所述基频信号与次基频信号进行阻抗匹配达到匹配状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]