CN103377869B - 阻抗匹配方法、阻抗匹配***及等离子体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻抗匹配***、阻抗匹配方法和等离子体加工设备。该阻抗匹配方法通过阻抗匹配网络使射频电源和负载之间的阻抗匹配，所述阻抗匹配网络包括：变压器、电感和电容，所述变压器的初级与所述射频电源连接，所述电感、所述电容和所述负载依次串联在所述变压器的次级，阻抗匹配方法是根据所述阻抗实部偏差获得匝数比调整量，并根据所述匝数比调整量对所述变压器的匝数比进行调整；以及根据所述阻抗虚部偏差获得电容调整量，并根据所述电容调整量对所述电容进行调整。该阻抗匹配方法降低了阻抗匹配的难度，从而更容易实现阻抗匹配。

Description

阻抗匹配方法、阻抗匹配***及等离子体加工设备

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种阻抗匹配方法、阻抗匹配***及等离子体加工设备。

背景技术

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，例如：采用等离子体设备进行薄膜沉积或等离子体刻蚀等。目前等离子体产生的方式很多，而产生等离子体时所施加的功率由电源输出，电源从频段上来分通常可包括直流电源，射频电源和微波电源，其中，射频电源具体可包括：低频(30kHz-300kHz)电源、中频(300kHz-2MHz)电源、高频(2MHz-30MHz)电源和超高频(30MHz-300MHz)电源。射频电源本身具有特征阻抗，例如：该特征阻抗通常为50Ω，而等离子体负载的负载阻抗一般不为50Ω。根据传输线理论，当射频电源的输出阻抗与等离子体负载的负载阻抗不共轭，即：阻抗不匹配时，射频电源的输出功率无法完全加载到等离子体负载上，会产生功率反射，这样会造成功率浪费，同时反射回射频电源的功率会对射频电源本身造成损害。为解决射频电源的特征阻抗和等离子体负载的负载阻抗不匹配的问题，通常需要在射频电源和等离子体负载之间设置一个阻抗匹配网络调节装置。

图1为一种典型的阻抗匹配***的结构示意图。如图1所示，该阻抗匹配***包括：负载、阻抗匹配网络和中、低频电源。其中，阻抗匹配网络包括变压器、电容C和电感L，变压器的输入端与中、低频电源相连，变压器的输出端与电容C和负载依次连接构成通路，电感L并联在变压器的输出端。阻抗匹配网络使得阻抗匹配网络的输入阻抗与中、低频电源的输出阻抗共轭匹配。如图1所示，阻抗匹配网络的输入阻抗为从阻抗匹配网络输入端往后看的阻抗。

在实际使用过程中，阻抗匹配是通过调整变压器匝数比和电感L(或电容C)实现的。阻抗匹配网络的输入阻抗包括输入阻抗实部和输入阻抗虚部，在阻抗匹配过程中电感L(或电容C)的调整及变压器匝数比的调整对从输入阻抗实部和输入阻抗虚部均有影响，因此通过调整变压器匝数比和电感L(或电容C)实现阻抗匹配难度较大、效率低，而且阻抗匹配的可靠性低。

发明内容

本发明提供一种阻抗匹配方法、阻抗匹配***及等离子体加工设备，以降低阻抗匹配的难度并提高匹配的精度和效率，从而可以迅速、可靠地实现阻抗匹配。

为实现上述目的，本发明提供一种阻抗匹配***，通过阻抗匹配网络使射频电源和负载之间的阻抗匹配，所述阻抗匹配网络包括：变压器、电感和电容，所述变压器的初级与所述射频电源连接；所述电感、所述电容和所述负载依次串联在所述变压器的次级，所述方法包括：

获取所述射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗；

根据所述射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗，获得阻抗实部偏差和阻抗虚部偏差；

若判断出所述阻抗实部偏差大于第一预设精度，根据所述阻抗实部偏差获得匝数比调整量，并根据所述匝数比调整量对所述变压器的匝数比进行调整；

若判断出所述阻抗实部偏差小于或者等于第一预设精度且判断出所述阻抗虚部偏差大于第二预设精度，根据所述阻抗虚部偏差获得电容调整量，并根据所述电容调整量对所述电容进行调整。

其中，所述射频电源的输出阻抗包括输出阻抗实部和输出阻抗虚部；所述阻抗匹配网络的输入阻抗包括输入阻抗实部和输入阻抗虚部；所述输出阻抗实部与所述输入阻抗实部的差值为所述阻抗实部偏差，所述输出阻抗虚部与所述输入阻抗虚部的差值为所述阻抗虚部偏差。

其中，所述输入阻抗实部为Z_a＝n²·R_L，所述输入阻抗虚部为其中，n为所述变压器的初级线圈和次级线圈的匝数比，R_L为负载等效电阻，C_L为负载等效电容，L为电感，C为电容，ω为阻抗系数，j为虚部符号。

其中，所述根据所述匝数比调整量对所述变压器的匝数比进行调整之后还包括：

继续执行所述获取所述阻抗匹配网络的输入阻抗的步骤。

其中，所述根据所述电容调整量对所述电容值进行调整之后还包括：

继续执行所述获取所述阻抗匹配网络的输入阻抗的步骤。

其中，若判断出所述阻抗虚部偏差小于或者等于第二预设精度，则继续执行所述获取所述阻抗匹配网络的输入阻抗的步骤。

其中，所述获取所述阻抗匹配网络的输入阻抗之后还包括：

判断所述阻抗匹配网络的输入阻抗和所述射频电源的输出阻抗是否共轭匹配；

若判断出所述阻抗匹配网络的输入阻抗和所述射频电源的输出阻抗未共轭匹配，执行所述根据所述射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗，获得阻抗实部偏差和阻抗虚部偏差的步骤；

若判断出所述阻抗匹配网络的输入阻抗和所述射频电源的输出阻抗共轭匹配，继续执行所述获取所述阻抗匹配网络的输入阻抗的步骤。

本发明还提供一种阻抗匹配***，用于使射频电源和负载之间的阻抗匹配，其包括：设置在所述射频电源和所述负载之间的阻抗匹配网络，以使所述阻抗匹配网络的输入阻抗和所述射频电源的输出阻抗匹配，所述阻抗匹配网络包括：变压器、电感和电容，所述变压器的初级和所述射频电源连接，所述电感、所述电容和所述负载依次串联在所述变压器的次级，从而使所述电容的大小不影响所述输入阻抗的实部。

其中，还包括控制单元，所述控制单元包括：

计算模块，用于根据所述射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗，获得阻抗实部偏差和阻抗虚部偏差；

第一判断模块，用于判断所述阻抗实部偏差是否大于第一预设精度，若判断出所述阻抗实部偏差大于第一预设精度，则根据所述阻抗实部偏差获得匝数比调整量；

第一执行模块，用于根据所述第一判断模块获得的所述匝数比调整量对所述变压器的匝数比进行调整；

第二判断模块，用于判断所述阻抗虚部偏差大于第二预设精度，并且，若判断出所述阻抗虚部偏差大于第二预设精度，根据所述阻抗虚部偏差获得电容调整量；

第二执行模块，用于根据所述第二判断模块获得的电容调整量对所述电容进行调整。

其中，还包括：

输入阻抗检测单元，用于获取所述射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗；

所述射频电源的输出阻抗包括输出阻抗实部和输出阻抗虚部；所述阻抗匹配网络的输入阻抗包括输入阻抗实部和输入阻抗虚部；

所述计算模块根据所述输出阻抗实部与所述输入阻抗实部的差值获得所述阻抗实部偏差，以及根据所述输出阻抗虚部与所述输入阻抗虚部的差值获得所述阻抗虚部偏差。

其中，所述输入阻抗实部为Z_a＝n²·R_L，所述输入阻抗虚部为其中，n为所述变压器的初级线圈和次级线圈的匝数比，R_L为负载等效电阻，C_L为负载等效电容，L为电感，C为电容，ω为阻抗系数，j为虚部符号。

其中，还包括：输出阻抗检测单元，用于获取所述射频电源的输出阻抗。

其中，还包括：第三判断单元，用于判断所述阻抗匹配网络的输入阻抗和所述射频电源的输出阻抗是否共轭匹配。

本发明还提供一种等离子体加工设备，包括射频电源、反应腔室以及阻抗匹配***，所述阻抗匹配***设置在所述射频电源和所述反应腔室之间，以使所述射频电源和所述反应腔室之间的阻抗匹配，所述阻抗匹配***采用本发明提供的所述的阻抗匹配***。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的阻抗匹配方法基于电感、电容和负载依次串联在变压器的次级，从而使电容的大小不影响输入阻抗的实部，在判断出阻抗实部偏差大于第一预设精度时，调节变压器的匝数比以使射频电源的输出阻抗的实部与阻抗匹配网络的输入阻抗的实部匹配；在判断出阻抗虚部偏差大于第二预设精度时，调节电容的大小以使射频电源的输出阻抗的虚部与阻抗匹配网络的输入阻抗的虚部匹配；即，分别对阻抗的实部和虚部进行调整，从而使射频电源的输出阻抗与阻抗匹配网络的输入阻抗匹配。这种阻抗匹配方法不仅可以降低阻抗匹配的难度，而且提高了匹配的精度和效率，从而更加迅速、可靠地使射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗实现匹配。

本发明提供的阻抗匹配***中，电感、电容和负载依次串联在变压器的次级，以使所述电容的大小不影响所述输入阻抗的实部，从而可以简化阻抗匹配网络的输入阻抗与射频电源的输出阻抗的匹配过程，进而提高阻抗匹配的精度和效率。

作为本发明阻抗匹配***的一个优选实施例，控制单元在第一判断模块判断出阻抗实部偏差是否大于第一预设精度时，第一执行模块调整变压器的匝数比，以使射频电源的输出阻抗的实部与阻抗匹配网络的输入阻抗的实部匹配；在第二判断模块判断出阻抗虚部偏差大于第二预设精度时，由第二执行模块调整电容的大小，以使射频电源的输出阻抗的虚部与阻抗匹配网络的输入阻抗的虚部匹配；从而使射频电源的输出阻抗与阻抗匹配网络的输入阻抗匹配。这种阻抗匹配***不仅可以降低阻抗匹配的难度，而且提高了匹配的精度和效率，从而更加迅速、可靠地使射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗实现匹配。

另外，本发明提供的等离子体加工设备，通过调节变压器的匝数比使射频电源的输出阻抗的实部与阻抗匹配网络的输入阻抗的实部匹配；以及，通过调节电容的大小，以使射频电源的输出阻抗的虚部与阻抗匹配网络的输入阻抗的虚部匹配；从而使射频电源的输出阻抗与阻抗匹配网络的输入阻抗匹配；因此，该等离子体加工设备可以更加迅速、可靠地使射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗实现匹配。

附图说明

图1为一种典型的阻抗匹配***的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种阻抗匹配***的结构示意图；

图3为图2中阻抗匹配***的等效电路图；

图4为本发明实施例二提供的一种阻抗匹配网络的结构示意图；

图5为发明实施例二中控制单元的结构框图；

图6为本发明实施例三提供的一种阻抗匹配方法的流程图；

图7为本发明实施例四提供的一种阻抗匹配方法的流程图；

图8为本发明实施例五提供的等离子体加工设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的阻抗匹配***、阻抗匹配方法及等离子体加工设备进行详细描述。

图2为本发明实施例一提供的一种阻抗匹配***的结构示意图，图3为图2中阻抗匹配***的等效电路图。请一并参阅图2和图3，该阻抗匹配***包括：阻抗匹配网络2，其设置于射频电源1和负载3之间，用于使阻抗匹配网络2的输入阻抗和射频电源1的输出阻抗共轭匹配。

阻抗匹配网络2包括：变压器21、电感L和电容C，其中，变压器21的初级与射频电源1连接，电感L、电容C和负载3依次串联在变压器21的次级。

本实施例中，射频电源1可以为中频电源或者低频电源，电容C采用可调电容。

请参阅图3，Rg为射频电源1的特征阻抗。阻抗匹配网络2的输入阻抗Z为Z＝n²·Z₁，其中，n为变压器2初级线圈和次级线圈的匝数比；Z₁为从变压器的次级(输出端)向后看去的负载阻抗；而且，

$Z_{1.}=R_L+j\[\mathrm{\ω}L-\frac{1}{\mathrm{\ω}C}-\frac{1}{{\mathrm{\ωC}}_L}\]$

其中，R_L为负载等效电阻；C_L为负载等效电容；ω为阻抗系数；L为电感；C为电容；j为虚部符号。

因此得出， $Z=n^2\·R_L+{\mathrm{jn}}^2\·\[\mathrm{\ω}L-\frac{1}{\mathrm{\ω}C}-\frac{1}{{\mathrm{\ωC}}_L}\]$

由上可知，阻抗匹配网络2的输入阻抗的实部为Z_a＝n²·R_L；阻抗匹配网络2的输入阻抗的虚部为

因此，可以得知，当电感L、电容C和负载3依次串联在变压器21的次级时，阻抗匹配网络的输入阻抗的实部Z_a仅与变压器21的匝数比n有关；阻抗匹配网络的输入阻抗的虚部Z_b不仅与变压器21的匝数比n有关，而且与电容C的大小有关。换言之，当调节变压器21的匝数比n时，阻抗匹配网络的输入阻抗的实部Z_a和虚部Z_b同时发生变化；当调节电容C的大小时，仅阻抗匹配网络的输入阻抗的实部Z_a发生变化，而阻抗匹配网络的输入阻抗的虚部Z_b不发生变化。

本实施例阻抗匹配网络2的输入阻抗和射频电源1的输入阻抗的共轭匹配过程正是利用了上述特性，通过调整电容C改变控制输入阻抗虚部，通过调整匝数比n控制输入阻抗实部。具体地，在阻抗匹配时可先通过调整匝数比n将输入阻抗实部Z_a调整好，然后再通过调整电容C将输入阻抗虚部调整好。由于电容C的调整对输入阻抗实部无影响，因此当通过调整电容C将输入阻抗虚部调整完毕后，阻抗匹配网络2的输入阻抗和射频电源1的输入阻抗共轭匹配。

本实施例中，可以通过人工调整方式或者自动调整方式对变压器的匝数比和/或电容进行调整。

图4为本发明实施例二提供的一种阻抗匹配网络的结构示意图。如图4所示，本实施例中的阻抗匹配网络在上述实施例一的基础上还包括：输入阻抗检测单元22和控制单元23，其中，

输入阻抗检测单元22设置在射频电源1与变压器21的初级之间，其用于检测出阻抗匹配网络2的输入阻抗，并将输入阻抗输出至控制单元23。

控制单元23的输入端与输入阻抗检测单元22连接，控制单元23的的输出端与变压器21和电容C连接。控制单元23用于根据输入阻抗调整变压器21的匝数比和/或电容以使调整后的阻抗匹配网络2的输入阻抗和射频电源1的输出阻抗共轭匹配。

图5为发明实施例二中控制单元的结构框图。请一并参阅图4和图5，控制单元23包括：

计算模块231，用于根据所述射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗，获得阻抗实部偏差和阻抗虚部偏差。

射频电源的输出阻抗可以通过手动输入，也可以在实施阻抗匹配的过程中实时获得。阻抗匹配网络的输入阻抗可以通过输入阻抗检测单元22实施检测获得。

第一判断模块232，用于判断所述阻抗实部偏差是否大于第一预设精度，若判断出所述阻抗实部偏差大于第一预设精度，则根据所述阻抗实部偏差获得匝数比调整量。

第一执行模块233，第一执行模块233与变压器21的调节端连接，其用于根据所述第一判断模块获得的所述匝数比调整量对所述变压器的匝数比进行调整。第一执行模块233可以通过继电器切换档位方式调整变压器21的匝数比。

第二判断模块234，用于判断所述阻抗虚部偏差大于第二预设精度，并且，若判断出所述阻抗虚部偏差大于第二预设精度，根据所述阻抗虚部偏差获得电容调整量。

第二执行模块235，第二执行模块235与电容C的调节端连接，其用于根据所述第二判断模块获得的电容调整量对所述电容进行调整。第二执行模块235可以通过步进电机调整电容C的大小。

优选地，本实施例还包括输出阻抗检测单元(图中未示出)，其可以自动获取射频电源1的输出阻抗，其可以降低操作人员的劳动强度，更有利于使阻抗匹配网络2的输入阻抗和射频电源1的输出阻抗实现共轭匹配。

本实施例将电感L、电容C和负载依次串联在所述变压器的次级，目的是在调节电容C的大小不影响输入阻抗的实部，从而可以先调节输入阻抗的实部，再调节输入阻抗的虚部，进而降低了阻抗匹配网络的输入阻抗与射频电源的输出阻抗的匹配难度，简化了阻抗匹配网络的输入阻抗与射频电源的输出阻抗的匹配过程，这不仅可以提高阻抗匹配的效率，还可以提高阻抗匹配的精度。另外，借助控制单元可以实现对输入阻抗实部和输入阻抗虚部的自动调整，从而实现了自动匹配过程。

本发明实施例三提供了一种阻抗匹配方法，其通过阻抗匹配***使射频电源和负载之间的阻抗匹配，阻抗匹配***如实施例一和实施例二所述的阻抗匹配***，这里不再赘述。

图6为本发明实施例三提供的一种阻抗匹配方法的流程图，如图6所示，该阻抗匹配方法包括：

步骤101、获取所述射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗。

步骤102根据射频电源的输出阻抗和阻抗匹配网络的输入阻抗，获得阻抗实部偏差和阻抗虚部偏差。

步骤103、若判断出阻抗实部偏差大于第一预设精度，根据阻抗实部偏差获得匝数比调整量，并根据匝数比调整量对变压器的匝数比进行调整。

步骤104、若判断出阻抗实部偏差小于或者等于第一预设精度且判断出阻抗虚部偏差大于第二预设精度，根据阻抗虚部偏差获得电容调整量，并根据电容调整量对电容进行调整。

本实施例提供的阻抗匹配方法基于电感、电容和负载依次串联在变压器的次级，从而使电容的大小不影响输入阻抗的实部，在判断出阻抗实部偏差大于第一预设精度时，调节变压器的匝数比以使射频电源的输出阻抗的实部与阻抗匹配网络的输入阻抗的实部匹配；在判断出阻抗虚部偏差大于第二预设精度时，调节电容的大小以使射频电源的输出阻抗的虚部与阻抗匹配网络的输入阻抗的虚部匹配；即，分别对阻抗的实部和虚部进行调整，从而使射频电源的输出阻抗与阻抗匹配网络的输入阻抗匹配。这种阻抗匹配方法不仅可以降低阻抗匹配的难度，而且提高了匹配的精度和效率，从而更加迅速、可靠地使射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗实现匹配。

本发明实施例四提供了一种阻抗匹配方法，该阻抗匹配方法基于阻抗匹配***，以使射频电源和负载之间的阻抗匹配，阻抗匹配***如实施例一和实施例二所述的阻抗匹配***，这里不再赘述。图7为本发明实施例四提供的一种阻抗匹配方法的流程图，如图7所示，该阻抗匹配方法包括：

步骤201、获取阻抗匹配网络的输入阻抗。

步骤202、判断阻抗匹配网络的输入阻抗和射频电源的输出阻抗是否共轭匹配，若判断出阻抗匹配网络的输入阻抗和射频电源的输出阻抗未共轭匹配，执行步骤203；若判断出阻抗匹配网络的输入阻抗和射频电源的输出阻抗共轭匹配，则执行步骤201。

本实施例中，阻抗匹配网络2的输入阻抗为Z，射频电源的输出阻抗为A，则步骤202具体可以为：判断射频电源的输出阻抗A和阻抗匹配网络的输入阻抗Z之差是否为0，若判断出射频电源的输出阻抗A和阻抗匹配网络的输入阻抗Z不为0，则表明阻抗匹配网络的输入阻抗和射频电源的输出阻抗未共轭匹配；若判断出射频电源的输出阻抗A和阻抗匹配网络的输入阻抗Z为0，则表明阻抗匹配网络的输入阻抗和射频电源的输出阻抗共轭匹配。

步骤203、根据射频电源的输出阻抗和阻抗匹配网络的输入阻抗，获得阻抗实部偏差和阻抗虚部偏差。

射频电源的输出阻抗仅包括输出阻抗实部A，其输出阻抗虚部为0；而阻抗匹配网络的输入阻抗Z包括输入阻抗实部Z_a和输入阻抗虚部Z_b。则本步骤具体包括：将输出阻抗实部A减去输入阻抗实部Z_a，得出阻抗实部偏差Z_ae，即：Z_ae＝A-Z_a；以及将0减去输入阻抗虚部Z_b，得出阻抗虚部偏差Z_be，即：Z_be＝-Z_b。例如：输出阻抗实部A＝50Ω。

步骤204、判断阻抗实部偏差是否大于第一预设精度，若判断出阻抗实部偏差大于第一预设精度，执行步骤205；若判断出阻抗实部偏差小于或者等于第一预设精度，执行步骤207。

本实施例中，第一预设精度可根据需要预先设定。本步骤中，若判断出阻抗实部偏差大于第一预设精度，表明输入阻抗实部需要进行调整，则执行步骤205；若判断出阻抗实部偏差小于或者等于第一预设精度，表明输入阻抗实部无需进行调整，则执行步骤207。

步骤205、根据阻抗实部偏差获得匝数比调整量。

本步骤具体可以包括：将阻抗实部偏差Z_ae与第一调整系数K₁相乘，得出匝数比调整量Δn，即：Δn＝K₁Z_ae。

步骤206、根据匝数比调整量对变压器的匝数比进行调整，并执行步骤201。

本实施例中，根据匝数比调整量Δn对变压器的匝数比n进行调整，从而实现对输入阻抗实部的调整。

步骤207、判断阻抗虚部偏差是否大于第二预设精度，若判断出阻抗虚部偏差大于第二预设精度，执行步骤208；若判断出阻抗虚部偏差小于或者等于第二预设精度，执行步骤201。

本实施例中，第二预设精度可根据需要预先设定。本步骤中，若判断出阻抗虚部偏差大于第二预设精度，表明输入阻抗虚部需要进行调整，则执行步骤208；若判断出阻抗虚部偏差小于或者等于第二预设精度，表明输入阻抗虚部无需进行调整，则执行步骤201。

步骤208、根据阻抗虚部偏差获得电容调整量。

本步骤具体可以包括：将阻抗虚部偏差Z_be与第一调整系数K₂相乘，得出匝数比调整量D_C，即：D_C＝K₂Z_be。

步骤209、根据电容调整量对电容进行调整，并执行步骤201。

本实施例中，根据电容调整量D_C对电容C进行调整，从而实现对输入阻抗虚部的调整。

需要说明的是：在执行步骤206时，对匝数比n的调整也会导致输入阻抗虚部发生变化，但此时输入阻抗虚部的变化不一定能够实现阻抗匹配，若未实现阻抗匹配还需要通过对电容的调整达到对输入阻抗虚部调整的目的，从而实现阻抗匹配。

本实施例提供的阻抗匹配方法可通过上述实施例一或者实施例二提供的阻抗匹配***实现。其中，若阻抗匹配方法通过实施例二提供的阻抗匹配***实现，则步骤201可由输入阻抗检测单元22执行，而步骤202至步骤209可由控制单元23中的计算模块231、第一判断模块232、第一执行模块233、第二判断模块234以及第二执行模块235执行。

进一步地，本实施例中，步骤201之前还可以包括：步骤200、判断是否退出阻抗匹配方法的流程，若否，则执行步骤201；若是，则流程结束。则本实施例中，步骤202、步骤206、步骤207和步骤209之后可先执行步骤200。

本实施例提供的阻抗匹配方法基于电感、电容和负载依次串联在变压器的次级，从而使电容的大小不影响输入阻抗的实部，在判断出阻抗实部偏差大于第一预设精度时，调节变压器的匝数比以使射频电源的输出阻抗的实部与阻抗匹配网络的输入阻抗的实部匹配；在判断出阻抗虚部偏差大于第二预设精度时，调节电容的大小以使射频电源的输出阻抗的虚部与阻抗匹配网络的输入阻抗的虚部匹配；即，分别对阻抗的实部和虚部进行调整，从而使射频电源的输出阻抗与阻抗匹配网络的输入阻抗匹配。这种阻抗匹配方法不仅以降低阻抗匹配的难度，而且提高了匹配的精度和效率，从而更加迅速、可靠地使射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗实现匹配。

图8为本发明实施例五提供的一种等离子体加工设备的结构示意图。如图8所示，等离子体加工设备包括射频电源1、反应腔室5以及阻抗匹配***2，阻抗匹配***2设置在射频电源1和反应腔室5之间，以使射频电源1和反应腔室5之间的阻抗匹配，其中，反应腔室作为上述实施例一和实施例二中的负载，阻抗匹配***采用实施例一和实施例二中阻抗匹配***。

本实施例提供的等离子体加工设备，通过调节变压器的匝数比使射频电源的输出阻抗的实部与阻抗匹配网络的输入阻抗的实部匹配；以及，通过调节电容的大小，以使射频电源的输出阻抗的虚部与阻抗匹配网络的输入阻抗的虚部匹配；从而使射频电源的输出阻抗与阻抗匹配网络的输入阻抗匹配；因此，该等离子体加工设备可以更加迅速、可靠地使射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗实现匹配。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种阻抗匹配方法，通过阻抗匹配网络使射频电源和负载之间的阻抗匹配，所述阻抗匹配网络包括：变压器、电感和电容，所述变压器的初级与所述射频电源连接；其特征在于，所述电感、所述电容和所述负载依次串联在所述变压器的次级，所述方法包括：

获取所述射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗；

根据所述射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗，获得阻抗实部偏差和阻抗虚部偏差；

若判断出所述阻抗实部偏差大于第一预设精度，根据所述阻抗实部偏差获得匝数比调整量，并根据所述匝数比调整量对所述变压器的匝数比进行调整；

若判断出所述阻抗实部偏差小于或者等于第一预设精度且判断出所述阻抗虚部偏差大于第二预设精度，根据所述阻抗虚部偏差获得电容调整量，并根据所述电容调整量对所述电容进行调整。

2.根据权利要求1所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述射频电源的输出阻抗包括输出阻抗实部和输出阻抗虚部；所述阻抗匹配网络的输入阻抗包括输入阻抗实部和输入阻抗虚部；所述输出阻抗实部与所述输入阻抗实部的差值为所述阻抗实部偏差，所述输出阻抗虚部与所述输入阻抗虚部的差值为所述阻抗虚部偏差。

3.根据权利要求2所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述输入阻抗实部为Z_a＝n²·R_L，所述输入阻抗虚部为其中，n为所述变压器的初级线圈和次级线圈的匝数比，R_L为负载等效电阻，C_L为负载等效电容，L为电感，C为电容，ω为阻抗系数，j为虚部符号。

4.根据权利要求1所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述根据所述匝数比调整量对所述变压器的匝数比进行调整之后还包括：

继续执行所述获取所述阻抗匹配网络的输入阻抗的步骤。

5.根据权利要求1所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述根据所述电容调整量对所述电容值进行调整之后还包括：

继续执行所述获取所述阻抗匹配网络的输入阻抗的步骤。

6.根据权利要求1所述的阻抗匹配方法，其特征在于，若判断出所述阻抗虚部偏差小于或者等于第二预设精度，则继续执行所述获取所述阻抗匹配网络的输入阻抗的步骤。

7.根据权利要求1所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述获取所述阻抗匹配网络的输入阻抗之后还包括：

判断所述阻抗匹配网络的输入阻抗和所述射频电源的输出阻抗是否共轭匹配；

若判断出所述阻抗匹配网络的输入阻抗和所述射频电源的输出阻抗未共轭匹配，执行所述根据所述射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗，获得阻抗实部偏差和阻抗虚部偏差的步骤；

若判断出所述阻抗匹配网络的输入阻抗和所述射频电源的输出阻抗共轭匹配，继续执行所述获取所述阻抗匹配网络的输入阻抗的步骤。

8.一种阻抗匹配***，用于使射频电源和负载之间的阻抗匹配，其包括：设置在所述射频电源和所述负载之间的阻抗匹配网络，以使所述阻抗匹配网络的输入阻抗和所述射频电源的输出阻抗匹配，所述阻抗匹配网络包括：变压器、电感和电容，所述变压器的初级和所述射频电源连接，其特征在于，所述电感、所述电容和所述负载依次串联在所述变压器的次级，从而使所述电容的大小不影响所述输入阻抗的实部；所述阻抗匹配***还包括控制单元，所述控制单元包括：

计算模块，用于根据所述射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗，获得阻抗实部偏差和阻抗虚部偏差；

第一判断模块，用于判断所述阻抗实部偏差是否大于第一预设精度，若判断出所述阻抗实部偏差大于第一预设精度，则根据所述阻抗实部偏差获得匝数比调整量；

第一执行模块，用于根据所述第一判断模块获得的所述匝数比调整量对所述变压器的匝数比进行调整；

第二判断模块，用于判断所述阻抗虚部偏差大于第二预设精度，并且，若判断出所述阻抗虚部偏差大于第二预设精度，根据所述阻抗虚部偏差获得电容调整量；

第二执行模块，用于根据所述第二判断模块获得的电容调整量对所述电容进行调整。

9.根据权利要求8所述的阻抗匹配***，其特征在于，还包括：

输入阻抗检测单元，用于获取所述射频电源的输出阻抗和所述阻抗匹配网络的输入阻抗；

所述射频电源的输出阻抗包括输出阻抗实部和输出阻抗虚部；所述阻抗匹配网络的输入阻抗包括输入阻抗实部和输入阻抗虚部；

所述计算模块根据所述输出阻抗实部与所述输入阻抗实部的差值获得所述阻抗实部偏差，以及根据所述输出阻抗虚部与所述输入阻抗虚部的差值获得所述阻抗虚部偏差。

10.根据权利要求9所述的阻抗匹配***，其特征在于，所述输入阻抗实部为Z_a＝n²·R_L，所述输入阻抗虚部为其中，n为所述变压器的初级线圈和次级线圈的匝数比，R_L为负载等效电阻，C_L为负载等效电容，L为电感，C为电容，ω为阻抗系数，j为虚部符号。

11.根据权利要求8所述的阻抗匹配***，其特征在于，还包括：

输出阻抗检测单元，用于获取所述射频电源的输出阻抗。

12.根据权利要求8所述的阻抗匹配***，其特征在于，还包括：

第三判断单元，用于判断所述阻抗匹配网络的输入阻抗和所述射频电源的输出阻抗是否共轭匹配。

13.一种等离子体加工设备，包括射频电源、反应腔室以及阻抗匹配***，所述阻抗匹配***设置在所述射频电源和所述反应腔室之间，以使所述射频电源和所述反应腔室之间的阻抗匹配，其特征在于，所述阻抗匹配***采用权利要求8-12任意一项所述的阻抗匹配***。