一种射频传输中实现阻抗匹配的方法和一种阻抗匹配装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种射频传输中实现阻抗匹配的方法，包括：校准步骤，根据阻抗检测结果对传感器进行校准，确定优化的矩阵参数；检测步骤，针对当前负载，采用传感器采集电压和电流信息，依据优化的矩阵参数计算获得负载阻抗的模值和相位；调整步骤，调整匹配网络中的可变元件，实现阻抗匹配。由于本发明专利技术能够通过精确度高的阻抗测量工具对传感器进行校准，即通过阻抗测量工具测量的阻抗｜Ｚ｜∠θ和传感器的输出信号Ａｎ×１，对鉴幅和鉴相算法中的参数进行优化，从而可以降低模拟电路易受温度、功率等因素的影响，即提高了传感器的测量精度，保证了阻抗匹配的速度和精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及等离子体刻蚀
，特别是涉及一种射频传输中实现阻抗匹配的方法和一种阻抗匹配装置。
技术介绍
等离子体被广泛应用于半导体器件的生产过程中。在等离子体刻蚀系统中，射频 电源向等离子腔体供电以产生等离子体。等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原 子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子和置于腔体中并曝露在等离子体环境下的晶 圆相互作用，使晶圆材料表面发生各种物理和化学反应，从而使材料表面性能发生变化，完 成晶圆的刻蚀或者其他工艺过程。 常用的射频电源工作频率为13. 56MHz，输出阻抗为50 Q ，通过特征阻抗为50 Q的 同轴电缆与反应腔室相连。随着刻蚀过程的进行，腔室中的气体成分以及压力都在不断变 化，因此，作为负载的等离子体的阻抗也在不断的变化。而射频电源的内阻为固定的50Q， 即功率源与负载之间阻抗是不匹配的，这样就导致射频(RF)传输线上存在较大的反射功 率，射频输出功率无法全部施加到等离子体腔室。而如果获得的RF能量不足以使等离子体 起辉，刻蚀过程就无法进行。 由此，很有必要在RF功率源与等离子体腔室之间插入一个阻抗匹配器，使得负载 阻抗与电源阻抗能够达到共轭匹配。进一步，由于随着刻蚀过程的进行，负载阻抗的值是不 断变化的，所以现有技术引入了传感器(Sensor)。通过传感器得到当前负载阻抗的模值和 相位；进而，自动控制器根据传感器的输出，调整匹配网络中的可变元件，最终使匹配网络 与等离子体腔室的总阻抗为50Q，实现阻抗匹配。传感器的工作原理为通过检测传输线 上的电压V、电流I信号，利用一定的鉴幅和鉴相的方法，可以得到负载阻抗的模值和相位。 现有射频匹配器中的传感器，采集到RF传输线的电压和电流信息(包括电压幅度 V、电流幅度I以及电压与电流的相位差e)之后，经模拟电路处理，会给出模拟的输出信号 (或根据模拟信号进行转化后的数字信号)。 由于现有射频匹配器中的传感器通常采用模拟器件采集RF传输线上的电压和电 流信息并进行处理；并且传感器电路本身也多采用模拟器件和芯片。而模拟电路的一大缺 点，就是会受到功率、温度等因素的影响，从而造成器件或芯片相关参数的改变。即利用传 感器采集的RF传输线的电压和电流信息计算出的负载阻抗会与负载的实际阻抗值存在一 定的偏差，尤其对于某些负载阻抗(如负载阻抗的模值|Z| I较小的负载阻抗，或者阻抗相 位接近+90°或_90°的负载阻抗)，这种偏差更大，影响尤为严重。 总之，由于传感器模拟器件导致的这种偏差特性，轻则造成匹配器中的执行机构 的匹配路径差，匹配器的匹配时间长、精度差；严重的话，会导致匹配器不能正常工作，无法 匹配。 目前迫切需要本领域技术人员解决的一个技术问题就是如何能够改进，甚至消 除现有的传感器的偏差特性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种射频传输中实现阻抗匹配的方法和一种 阻抗匹配装置，其能够对传感器的偏差进行校正，以降低模拟电路易受温度、功率等因素的 影响，从而提高传感器的测量精度，进而保证阻抗匹配的速度和精度。 为了解决上述问题，本专利技术公开了一种射频传输中实现阻抗匹配的方法，包括 校准步骤，根据阻抗检测结果对传感器进行校准，确定优化的矩阵参数； 检测步骤，针对当前负载，采用传感器采集电压和电流信息，依据优化的矩阵参数 计算获得负载阻抗的模值和相位； 调整步骤，调整匹配网络中的可变元件，实现阻抗匹配。优选的，所述校准步骤包括测量负载阻抗的模值和相位；采用传感器采集电压和电流信息，依据预设的矩阵参数计算获得负载阻抗的模值和相位；将测量获得的负载阻抗的模值及相位与计算获得的负载阻抗的模值及相位进行比较，确定优化的矩阵参数。 优选的，在校准步骤中，针对多个负载阻抗，分别测量和计算获得负载阻抗的模值和相位；依据多个负载阻抗的模值及相位的比较情况，确定优化的矩阵参数。 优选的，通过以下方式比较确定矩阵参数选择在矩阵参数理论值上下浮动范围内，测量值和计算值距离最近的矩阵参数为优化的矩阵参数；其中，测量值为采用阻抗测量工具测量获得的负载阻抗的模值、相位，计算值为通过传感器采集信号后，依据预设的矩阵参数计算获得的负载阻抗的模值、相位。 优选的，所述优化的矩阵参数包括模值优化的矩阵参数和相位优化的矩阵参数。 依据本专利技术的另一实施例，还公开了一种阻抗匹配装置，包括 传感器，针对当前负载，采集电压和电流信息；以及依据优化的矩阵参数计算获得 负载阻抗的模值和相位；所述优化的矩阵参数是根据阻抗检测结果对传感器进行校准得到 的；所述传感器通过匹配网络与负载相连； 控制器，用于依据所计算获得的负载阻抗的模值和相位，调整匹配网络中的可变 元件，实现阻抗匹配。 优选的，所述阻抗匹配装置还包括校准器，用于比较测量值和计算值，确定 优化的矩阵参数；其中，所述测量值为采用阻抗测量工具测量获得的负载阻抗的模值、相 位，计算值为通过传感器采集信号后，依据预设的矩阵参数计算获得的负载阻抗的模值、 相位。 优选的，所述校准器的输入包括针对多个负载阻抗的测量值和计算值。 优选的，所述校准器通过以下方式比较确定优化的矩阵参数选择在矩阵参数理 论值上下浮动范围内，测量值和计算值距离最近的矩阵参数为优化的矩阵参数。 优选的，所述校准器所确定的优化的矩阵参数包括模值优化的矩阵参数和相位优 化的矩阵参数。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点 由于本专利技术能够通过精确度高的阻抗测量工具对传感器进行校准，即通过阻抗测 量工具测量的阻抗|Z| Z 9和传感器的输出信号AnXl，对鉴幅和鉴相算法中的参数进行 优化，从而可以降低模拟电路易受温度、功率等因素的影响，即提高了传感器的测量精度，5保证了阻抗匹配的速度和精度。 附图说明 图1是本专利技术一种射频传输中实现阻抗匹配的方法实施例的步骤流程图 图2是本专利技术一种阻抗匹配装置的模块示意图； 图3是本专利技术的阻抗匹配装置应用在等离子刻蚀系统的示例示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本专利技术作进一步详细的说明。 首先对利用传感器计算得到负载阻抗的模值和相位的过程进行介绍。 现有射频匹配器中的传感器，采集到RF传输线的电压和电流信息(包括电压幅度 V、电流幅度I以及电压与电流的相位差e)之后，经模拟电路处理，会给出模拟的输出信号 (或根据模拟信号进行转化后的数字信号)。设传感器输出信号为 ar,(1.2. 1) Anxl 根据传感器模拟电路工作原理有<formula>formula see original document page 6</formula> 其中，Mnx3 = <formula>formula see original document page 6</formula>是常系数矩阵，通常与模拟电路的各项参数有关 <formula>formula see original document page 6</formula>是常数矩阵。 当射频电源没有功率输出时，从传输线上采集到的电压电流信号为O，此时，传感 器的输出为 (AnX1)。 = NnX1 (1.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频传输中实现阻抗匹配的方法，其特征在于，包括：校准步骤，根据阻抗检测结果对传感器进行校准，确定优化的矩阵参数；检测步骤，针对当前负载，采用传感器采集电压和电流信息，依据优化的矩阵参数计算获得负载阻抗的模值和相位；调整步骤，调整匹配网络中的可变元件，实现阻抗匹配。

【技术特征摘要】
一种射频传输中实现阻抗匹配的方法，其特征在于，包括校准步骤，根据阻抗检测结果对传感器进行校准，确定优化的矩阵参数；检测步骤，针对当前负载，采用传感器采集电压和电流信息，依据优化的矩阵参数计算获得负载阻抗的模值和相位；调整步骤，调整匹配网络中的可变元件，实现阻抗匹配。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校准步骤包括 测量负载阻抗的模值和相位；采用传感器采集电压和电流信息，依据预设的矩阵参数计算获得负载阻抗的模值和相位；将测量获得的负载阻抗的模值及相位与计算获得的负载阻抗的模值及相位进行比较， 确定优化的矩阵参数。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，在校准步骤中， 针对多个负载阻抗，分别测量和计算获得负载阻抗的模值和相位； 依据多个负载阻抗的模值及相位的比较情况，确定优化的矩阵参数。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式比较确定矩阵参数 选择在矩阵参数理论值上下浮动范围内，测量值和计算值距离最近的矩阵参数为优化的矩阵参数；其中，测量值为采用阻抗测量工具测量获得的负载阻抗的模值、相位，计算值为通 过传感器采集信号后，依据预设的矩阵参数计算获得的负载阻抗的模值、相位。5. 如权利要求l所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文雯，
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]