CN115020180A - 自动阻抗匹配方法、装置、***、电子设备及存储介质 - Google Patents
自动阻抗匹配方法、装置、***、电子设备及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115020180A CN115020180A CN202210647899.0A CN202210647899A CN115020180A CN 115020180 A CN115020180 A CN 115020180A CN 202210647899 A CN202210647899 A CN 202210647899A CN 115020180 A CN115020180 A CN 115020180A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- impedance
- plasma
- information
- matching
- standard table
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000001994 activation Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 14
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 8
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 claims description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 143
- 230000008569 process Effects 0.000 description 34
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
- H01J37/32183—Matching circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/38—Impedance-matching networks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
本申请涉及半导体制造领域,具体而言,涉及一种自动阻抗匹配方法、装置、***、电子设备及存储介质,用于匹配反应腔室中的阻抗,所述一种自动阻抗匹配方法包括以下步骤:获取所述等离子体的阻抗信息;获取所述等离子体的阻抗标准表,所述阻抗标准表包括多个根据所述等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,所述阻抗标准表为根据所述等离子体的在前活化过程生成;根据所述阻抗标准表及所述阻抗信息获取所述等离子体的当前工作状态;根据所述当前工作状态调节阻抗匹配箱的阻抗以进行阻抗匹配,本申请通过先采集后匹配的方法,实现阻抗的自适应快速匹配,同时该自适应匹配方法可适用于多个平台。
Description
技术领域
本申请涉及半导体制造领域,具体而言,涉及一种自动阻抗匹配方法、装置、***、电子设备及存储介质。
背景技术
随着科技及现代工业的发展,射频电源的应用也越来越广泛,现已深入到真空镀膜,等离子设备清洗,半导体刻蚀等多个领域,包括射频放电、射频加热等方面的应用,射频电源的作用是为后端的反应腔室提供高频能量,将输入的气体等离子体化后获得活性分子。由于反应腔室的气体,在等离子体化前后,其阻抗特性变化剧烈,如果阻抗失配,将会有较大的射频功率从腔体反射回射频电源,造成射频电源的损坏。因为须在射频电源及反应腔室间设置阻抗匹配箱,用以进行二者的阻抗匹配,从而将功率高效率馈入反应腔室。
现有的自动阻抗匹配方法一般为在工作中检测等离子体的阻抗值,再改变工作频率来适配当前的谐振频率,使得阻抗得以与阻抗箱中的阻抗相匹配,而此种方法匹配时间较长,需要多次迭代才能完成阻抗匹配过程,效率较低。
针对上述问题,目前尚未有有效的技术解决方案。
发明内容
本申请的目的在于提供一种自动阻抗匹配方法、装置、***、电子设备及存储介质,旨在解决自动匹配阻抗计算量大、效率较低的问题。
第一方面,本申请提供了一种自动阻抗匹配方法,用于匹配反应腔室中的阻抗,一种自动阻抗匹配方法包括以下步骤:
获取等离子体的阻抗信息;
获取等离子体的阻抗标准表,阻抗标准表包括多个根据等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,阻抗标准表为根据等离子体的在前活化过程生成;
根据阻抗标准表及阻抗信息获取等离子体的当前工作状态;
根据当前工作状态调节阻抗匹配箱的阻抗以进行阻抗匹配。
本申请提供的自动阻抗匹配方法,在阻抗匹配前先进行等离子体的在前活化过程,通过获取在前活化过程中等离子体的阻抗信息生成具有不同工作状态区间的阻抗标准表,在工作阶段时,根据等离子体的阻抗信息匹配阻抗标准表中的对应工作状态区间,从而使等离子体快速完成阻抗匹配,本申请通过先采集后匹配的方法,在在前活化过程中建立阻抗标准表,使在工作过程中可直接通过获取阻抗信息自动匹配阻抗标准表中的各工作状态区间,从而实现阻抗的自动快速匹配,提高匹配效率,同时由于设置在前活化过程,因此可根据不同平台的不同参数建立对应的阻抗标准表,使该自动阻抗匹配方法可适用于多个平台。
可选地,本申请提供的一种自动阻抗匹配方法,获取等离子体的阻抗信息的步骤包括:
获取电压信息、电流信息以及相位角信息;
根据电压信息、电流信息以及相位角信息生成等离子体的阻抗信息。
可选地,本申请提供的一种自动阻抗匹配方法,阻抗标准表的生成过程包括:
利用射频电源对等离子体进行在前活化;
获取等离子体在前活化过程中的基准阻抗信息;
根据基准阻抗信息建立阻抗标准表;
根据阻抗标准表中基准阻抗信息关于时间的斜率变化将阻抗标准表划分为多个工作状态区间。
本申请通过在进行工作前进行在前活化过程,得到基准阻抗信息,根据基准阻抗信息建立阻抗标准表,并在阻抗标准表中将阻抗划分为多个工作状态区间,使阻抗可适应不同的机台不同的参数生成阻抗标准表,便于后续进行阻抗的自动匹配。
可选地,本申请提供的一种自动阻抗匹配方法,根据基准阻抗信息建立阻抗标准表的步骤包括:
根据射频电源多次运行产生的基准阻抗信息建立多个阻抗信息矩阵表;
对多个阻抗信息矩阵表进行均方根测算,获取阻抗标准值表。
本申请通过多次测量建立多个阻抗信息矩阵表,并对多个阻抗矩阵表之间进行均方根测算,得到阻抗标准表,该阻抗标准表为等离子体工作状态的判断依据。
可选地,本申请提供的一种自动阻抗匹配方法,不同的工作状态区间具有对应的目标阻抗信息,根据当前工作状态调节阻抗匹配箱的阻抗以进行阻抗匹配的步骤包括:
根据当前工作状态获取与之匹配的目标阻抗信息;
根据与当前工作状态匹配的目标阻抗信息调节阻抗匹配箱的阻抗以进行阻抗匹配。
可选地,本申请提供的一种自动阻抗匹配方法,根据阻抗标准表及阻抗信息获取等离子体的当前工作状态的步骤包括:
根据阻抗信息获取等离子体的阻抗随时间变化的瞬时阻抗斜率;
根据瞬时阻抗斜率及阻抗标准表的工作状态区间获取等离子体的当前工作状态。
第二方面,本申请还提供了一种自动阻抗匹配装置,用于匹配反应腔室中的阻抗,自动阻抗匹配装置包括:
第一获取模块,用于获取等离子体的阻抗信息;
第二获取模块,用于获取等离子体的阻抗标准表,阻抗标准表包括多个根据等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,阻抗标准表为根据等离子体的在前活化过程生成;
第三获取模块,用于根据阻抗标准表及阻抗信息获取等离子体的当前工作状态;
匹配模块,用于根据当前工作状态调节阻抗匹配箱的阻抗以进行阻抗匹配。
本申请提供的自动阻抗匹配装置,在阻抗匹配前先进行等离子体的在前活化过程,通过获取在前活化过程中等离子体的阻抗信息生成具有不同工作状态区间的阻抗标准表,在工作阶段时,根据等离子体的阻抗信息匹配阻抗标准表中的对应工作状态区间,从而使等离子体快速完成阻抗匹配,本申请通过先采集后匹配的方法,在在前活化过程中建立阻抗标准表,使在工作过程中可直接通过获取阻抗信息自动匹配阻抗标准表中的各工作状态区间,从而实现阻抗的自动快速匹配,提高匹配效率,同时由于设置在前活化过程,因此可根据不同平台的不同参数建立对应的阻抗标准表,使该自动阻抗匹配装置可适用于多个平台。
第三方面,本申请还提供了一种自动阻抗匹配***,用于匹配反应腔室中的阻抗,包括:
反应腔室,用于为等离子体活化提供反应空间;
射频电源,用于为等离子体活化提供能量;
阻抗匹配箱,用于通过调节内部可调电容完成阻抗的调节变化;
自动阻抗匹配***还包括:
实时阻抗检测器,用于实时采集反应腔室中等离子体的阻抗信息;
阻抗存储单元,用于存储阻抗标准表,阻抗标准表包括多个根据等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,阻抗标准表为根据等离子体的在前活化过程生成;
控制器,控制器与射频电源、阻抗匹配箱、实时阻抗检测器和阻抗存储单元电性连接;
控制器用于获取等离子体的阻抗信息;
控制器还用于获取等离子体的阻抗标准表;
控制器还用于根据阻抗标准表及阻抗信息获取等离子体的当前工作状态;
控制器还用于根据当前工作状态调节阻抗匹配箱的阻抗以进行阻抗匹配。
本申请提供的自动阻抗匹配***,在阻抗匹配前先进行等离子体的在前活化过程,通过获取在前活化过程中等离子体的阻抗信息生成具有不同工作状态区间的阻抗标准表,在工作阶段时,根据等离子体的阻抗信息匹配阻抗标准表中的对应工作状态区间,从而使等离子体快速完成阻抗匹配,本申请通过先采集后匹配的方法,在在前活化过程中建立阻抗标准表,使在工作过程中可直接通过获取阻抗信息自动匹配阻抗标准表中的各工作状态区间,从而实现阻抗的自动快速匹配,提高匹配效率,同时由于设置在前活化过程,因此可根据不同平台的不同参数建立对应的阻抗标准表,使该自动阻抗匹配***可适用于多个平台。
第四方面,本申请还提供了一种电子设备,包括处理器以及存储器,存储器存储有计算机可读取指令,当计算机可读取指令由处理器执行时,运行如上述第一方面提供的自动阻抗匹配方法的步骤:获取等离子体的阻抗信息;获取等离子体的阻抗标准表,阻抗标准表包括多个根据等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,阻抗标准表为根据等离子体的在前活化过程生成;根据阻抗标准表及阻抗信息获取等离子体的当前工作状态;根据当前工作状态调节阻抗匹配箱的阻抗以进行阻抗匹配。
第五方面,本申请还提供了一种存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时,运行如上述第一方面提供的自动阻抗匹配方法的步骤:获取等离子体的阻抗信息;获取等离子体的阻抗标准表,阻抗标准表包括多个根据等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,阻抗标准表为根据等离子体的在前活化过程生成;根据阻抗标准表及阻抗信息获取等离子体的当前工作状态;根据当前工作状态调节阻抗匹配箱的阻抗以进行阻抗匹配。
由上可知,本申请提供的自动阻抗匹配方法、装置、***、电子设备及存储介质,在阻抗匹配前先进行等离子体的在前活化过程,通过获取在前活化过程中等离子体的阻抗信息生成具有不同工作状态区间的阻抗标准表,在工作阶段时,根据等离子体的阻抗信息匹配阻抗标准表中的对应工作状态区间,从而使等离子体快速完成阻抗匹配,本申请通过先采集后匹配的方法,在在前活化过程中建立阻抗标准表,使在工作过程中可直接通过获取阻抗信息自动匹配阻抗标准表中的各工作状态区间,从而实现阻抗的快速自适应阻抗匹配,提高匹配效率,同时由于设置在前活化过程,因此可根据不同平台的不同参数建立对应的阻抗标准表,使该自动阻抗匹配方法可适用于多个平台。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本申请了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种自动阻抗匹配方法的步骤流程图。
图2为本实施例提供的一种阻抗匹配箱的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的一种自动阻抗匹配装置的结构示意图。
图4为本申请实施例提供的一种自动阻抗匹配***的结构示意图。
图5为本申请实施例提供的一种电子设备。
标号说明:1、射频电源;2、实时阻抗检测器;3、控制器;4、阻抗匹配箱;5、阻抗存储单元;6、反应腔室;100、第一获取模块;200、第二获取模块;300、第三获取模块;400、匹配模块;91、处理器;92、存储器;93、通信总线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在现有的阻抗匹配方法中,一般为在工作中检测等离子体的阻抗值,再改变逆变电路的开关频率来适配当前的谐振频率,使得阻抗得以与阻抗箱中的阻抗相匹配,而此种方法匹配时间较长,效率较低。
第一方面,参考图1,图1为本申请实施例提供的一种自动阻抗匹配方法的步骤流程图,图1所示的一种自动阻抗匹配方法,用于匹配反应腔室6中的阻抗,一种自动阻抗匹配方法包括以下步骤:
S1、获取等离子体的阻抗信息;
S2、获取等离子体的阻抗标准表,阻抗标准表包括多个根据等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,阻抗标准表为根据等离子体的在前活化过程生成;
S3、根据阻抗标准表及阻抗信息获取等离子体的当前工作状态;
S4、根据当前工作状态调节阻抗匹配箱4的阻抗以进行阻抗匹配。
具体地,该方法可应用在图4所示的自动阻抗匹配***中,该***包括反应腔室6、射频电源1、阻抗匹配箱4、实时阻抗检测器2、阻抗存储单元5和控制器3。
具体地,阻抗信息为在反应腔室6中,由输入气体射频电源1供能后形成的等离子体的阻抗值大小。
具体地,阻抗匹配过程分为在前活化过程和工作过程,当等离子体处于在前活化过程时,由射频电源1向反应腔室6中输出能量,使反应腔室6中的等离子体活化,并实时获取反应腔室6中等离子体的阻抗信息,根据实时阻抗信息随时间的变化关系得出阻抗标准表,并根据阻抗标准表中阻抗与时间的斜率关系将阻抗标准值表划分为多个工作状态区间,随后进入工作过程,具体地,工作过程为输入气体的当前活化过程,在工作过程中,根据实时获取的阻抗信息与时间的斜率关系,判断该等离子体在阻抗标准表中的工作状态区间,并将该等离子体移动至对应的工作状态区间中实现匹配。
具体地,工作过程为输入气体在匹配反应室6中,经过射频电源1供能后形成等离子体的过程。
优选地,在工作过程中,仍将持续获取等离子体的阻抗信息,并根据实时阻抗信息随时间的变化关系得出阻抗标准表,供后续阻抗匹配使用,同时在生成阻抗标准表后,阻抗标准表将存储在阻抗存储单元5中。
具体地,在本实施例中,等离子体的工作状态分为三种状态:功率上升过程、点火过程以及维持放电过程,三种状态下的阻抗与时间的斜率关系不相同,具体地,在功率上升过程下,等离子体的阻抗具有正伏安特性,即此时阻抗减小,阻抗随时间变化呈下降趋势,在点火过程下,此时等离子体的阻抗在短时间内急速减小,并达到阻抗最小值,此时阻抗斜率小于功率上升过程下的阻抗斜率,在维持放电过程下,此时等离子体已形成,需要外部提供稳定激励,此时阻抗斜率略有上升,但变化不大,整体较为稳定,因此,三个阶段的阻抗斜率各不相同,可根据阻抗斜率来判断当前等离子体的工作状态。
本申请实施例中的自动阻抗匹配方法,在阻抗匹配前先进行等离子体的在前活化过程,通过获取在前活化过程中等离子体的阻抗信息生成具有不同工作状态区间的阻抗标准表,在工作过程中,根据等离子体的阻抗信息匹配阻抗标准表中的对应工作状态区间,从而使等离子体快速完成阻抗匹配,本申请通过先采集后匹配的方法,在在前活化过程中建立阻抗标准表,使在工作过程中可直接通过获取阻抗信息自动匹配阻抗标准表中的各工作状态区间,从而实现阻抗的自动快速匹配,提高匹配效率,同时由于设置在前活化过程,因此可根据不同平台的不同参数建立对应的阻抗标准表,使该自动阻抗匹配方法可适用于多个平台。
在一些优选的实施方式中,获取等离子体的阻抗信息的步骤包括:
获取电压信息、电流信息以及相位角信息;
根据电压信息、电流信息以及相位角信息生成等离子体的阻抗信息。
具体地,在本实施例中,通过获取等离子体的电压信息、电流信息以及相位角信息即可生成等离子体的阻抗信息,生成过程如下:
若流过等离子体的电流为,则该等离子体两端的电压为:其中,R为该等离子体的阻抗,V为该等离子体两端的电压,I为通过该等离子体的电流,和均表示相位角的角度,但二者表现形式不相同,如:=π/3,则=60°,表示电流的幅值,表示三角函数图形曲线的伸缩系数,,其中,freq表示此时的射频电源1的频率大小,仅需知道等离子体的阻抗、电压、电流幅值及相位角中的其中三个量即可求出另外一个量,在本实施例中,通过检测装置测得等离子体的电压信息、电流信息以及相位角信息,并通过等离子体两端的电压即可计算出等离子体的阻抗信息,求得的阻抗信息为瞬时阻抗信息。
在一些优选的实施方式中,阻抗标准表根据等离子体的在前活化过程生成的生成过程包括:
利用射频电源1对等离子体进行在前活化;
获取等离子体在前活化过程中的基准阻抗信息;
根据基准阻抗信息建立阻抗标准表;
根据阻抗标准表中基准阻抗信息关于时间的斜率变化将阻抗标准表划分为多个工作状态区间。
具体地,阻抗标准表为阻抗关于时间的变化曲线图,通过建立具有不同工作状态区间的阻抗标准表,使在工作过程中,可通过获得阻抗信息并自动将阻抗信息与阻抗标准表中的各工作状态区间进行匹配,从而减少匹配的计算时长,提高匹配效率,可选的,可根据不同功率的射频电源1进行在前活化过程,生成不同功率下的阻抗标准表,使该自动阻抗匹配方法可适用于不同频率的射频电源1进行匹配,提高自动阻抗匹配方法的适配性。
在一些优选的实施方式中,根据基准阻抗信息建立阻抗标准表的步骤包括:
根据射频电源1多次运行产生的基准阻抗信息建立多个阻抗信息矩阵表;
对多个阻抗信息矩阵表进行均方根测算,获取阻抗标准值表。
具体地,在本实施例中,采集了3张阻抗信息矩阵表:A1、A2、A3,A1、A2、A3为不同功率下采集的阻抗信息矩阵表,其中,、、为在第一时段内连续采集的三个阻抗的实部部分的值,、、为在第一时段内连续采集的三个阻抗的虚部部分的值,根据、、可计算得出阻抗实部部分的标准差k1,根据、、可计算出阻抗虚部部分的标准差n1;同理可计算出第二时间段内连续采集的阻抗实部部分的标准差k2,第二时间段内连续采集的阻抗虚部部分的标准差n2,以及第三时间段内连续采集的阻抗实部部分的标准差k3,第三时间段内连续采集的阻抗虚部部分的标准差n3,对三个时间段内采集阻抗实部部分的标准差k1、k2、k3求平均值,得到p1,对三个时间段内采集阻抗虚部部分的标准差n1、n2、n3求平均值,得到p2,在实际操作中,根据已完成阻抗匹配的不同匹配场景及不同匹配参数,会得到不同的预设经验系数值,预设经验系数值包括实部部分j1和虚部部分j2,若p1<j1,且p2<j2,则可判定所得到的三张阻抗信息矩阵表中满足条件的一张阻抗信息矩阵表为阻抗标准值表,若不满足上述任一条件,则该阻抗信息矩阵表不为阻抗标准值表,则需要继续获取下三个时间段所得到的三张阻抗信息矩阵表与预设经验系数值进行对比判断。
在一些优选的实施方式中,不同的工作状态区间具有对应的目标阻抗信息,根据当前工作状态调节阻抗匹配箱4的阻抗以进行阻抗匹配的步骤包括:
根据当前工作状态获取与之匹配的目标阻抗信息;
根据与当前工作状态匹配的目标阻抗信息调节阻抗匹配箱4的阻抗以进行阻抗匹配。
在一些优选的实施方式中,根据阻抗标准表及阻抗信息获取等离子体的当前工作状态的步骤包括:
根据阻抗信息获取等离子体的阻抗随时间变化的瞬时阻抗斜率;
根据瞬时阻抗斜率及阻抗标准表的工作状态区间获取等离子体的当前工作状态。
一般地,在半导体领域中,射频电源1的功率等级达到千瓦,因此,要求阻抗匹配箱4的电容抗电压能力要求很高,在本实施例中,选用真空电容来组成阻抗匹配箱4的可调整元件。
具体地,阻抗匹配箱4用于调节阻抗大小从而实现阻抗的匹配,一般地,阻抗匹配箱4通常为通过调整谐振频率的方式实现阻抗匹配,而由于阻抗负载的阻抗变化特性可能是初始阻抗幅值的几倍甚至十几倍,因此通过调整谐振频率的方式具有很大局限性,优选地,参考图2,图2为本实施例提供的一种阻抗匹配箱的结构示意图,图2所示的阻抗匹配箱4采用π型匹配电路,阻抗匹配箱4包括固定电容、,固定电感L,可变电容 、,通过调节可变电容、的电容值,可实现阻抗的匹配,具体地,通过调节电容板的正对面积来调节电容值,电容板的正对面积与电容值成正比,通过电机带动电容板,从而改变电容板的正对面积,进而改变电容值。
具体地,由于在不同的工作状态下,阻抗与时间的线性关系中的斜率具有明显差异,因此可根据不同时刻的瞬时阻抗斜率判断该时刻下的等离子的工作状态,具体而言,是结合瞬时阻抗斜率与阻抗标准表中的各工作状态区间的斜率的相似度确定该时刻下等离子体的工作状态。
具体地,需要根据实时获取的阻抗信息得到阻抗斜率,具体地,可获取不同时间段下的多个阻抗值点计算阻抗斜率,在一些实施例中,可能出现恰好取的两个时间点分别在不同的工作状态区间内,因此,为提高阻抗斜率的获取准确性,可减少获取不同时间点的时间间隔,但若时间间隔过短,容易导致阻抗斜率计算误差较大,因此,为减小斜率误差,防止采样点位于不同工作状态区间,可采集多组数据,每组数据中相邻的两个采样点之间的时间间隔小于多组数据间的时间间隔,且时间间隔不能太小,通过多组数据得到多个阻抗斜率,将明显与其他阻抗斜率数据不符的数据排除,对剩余的阻抗斜率值求平均值,将平均后的阻抗斜率值与阻抗标准表中不同工作状态区间的阻抗斜率进行对比,将该等离子体匹配到阻抗标准表中对应的工作状态区间中完成匹配,在本实施例中,设置三组采样数据,每组采样数据中设置两个采样点,两个采样点间隔1-2秒,每组数据之间间隔5-10秒,求得三组数据的阻抗斜率后将数据相近的阻抗斜率求平均值,后与阻抗标准表信息对比,匹配到阻抗标准表中对应的工作状态区间。
具体地,在每个工作状态区间中设置有预设点,通过将可变电容和的电容值调节至预设点,即可实现等离子体的自动阻抗匹配,在本实施例中,以某IPC机台为例,假设在0-t1时段为功率上升过程,此时等离子体的阻抗特性为:虚部为正值,且阻抗从大于200欧姆逐渐下降,在t1-t2时段为点火过程,此时等离子体的阻抗特性为:虚部逐渐下降至0附近,且实部值稳定在50欧姆附近,在t2之后为维持放电过程,此时等离子体的阻抗特性为:实部和虚部保持稳定,变化值较小。
进一步地,预设点需要根据每个工作状态区间内的等离子体的阻抗值和射频电源1的频率计算获得,在本实施例中,假设当前等离子体的阻抗值为(m1+n1j)Ω,当前阻抗匹配网络的阻抗值为(m2+n2j)Ω,通过调整可变电容可使阻抗的实部发生变化,通过调整可使阻抗的虚部发生变化。具体地,在本实施例中,实部的差值为m1-m2,根据电容阻抗公式,即可求得的值,虚部的差值为n1-n2,根据电容阻抗公式,即可求得的值,其中freq表示此时的射频电源1的频率大小。
例如,若等离子体处于功率上升过程中,则功率上升过程中的匹配目标选择0.9t1时刻下的点,由于此时等离子体的阻抗逐渐下将至50欧姆,在本实施例中,假设0.9t1时刻时阻抗为70欧姆,即70欧姆为此时的匹配目标,根据公式计算得出可变电容和的预设点分别为52pF和174pF从而实现阻抗匹配,若等离子体处于点火过程中,由于此时等离子体稳定在50欧姆附近,则选择点火过程中的匹配目标为50欧姆,根据公式计算得出可变电容和的预设点分别为98pF和42pF从而实现阻抗匹配,若等离子体处于维持放电过程中,由于此时阻抗的虚部和实部保持稳定,因此选择稳定值作为维持放电过程中的匹配目标,根据公式计算得出可变电容和的预设点分别为80pF和59pF从而实现阻抗匹配。
本实施例提供的自动阻抗匹配方法,在阻抗匹配前先进行等离子体的在前活化过程,通过获取在前活化过程中等离子体的阻抗信息生成具有不同工作状态区间的阻抗标准表,在工作阶段时,根据等离子体的阻抗信息匹配阻抗标准表中的对应工作状态区间,从而使等离子体快速完成阻抗匹配,本申请通过先采集后匹配的方法,在在前活化过程中建立阻抗标准表,使在工作过程中可直接通过获取阻抗信息自动匹配阻抗标准表中的各工作状态区间,从而实现阻抗的自动快速匹配,提高匹配效率,同时由于设置在前活化过程,因此可根据不同平台的不同参数建立对应的阻抗标准表,使该自动阻抗匹配方法可适用于多个平台。
第二方面,参考图3,图3为本申请实施例提供的一种自动阻抗匹配装置的结构示意图,图3所示的一种自动阻抗匹配装置,用于匹配反应腔室6中的阻抗,自动阻抗匹配装置包括:
第一获取模块100,用于获取等离子体的阻抗信息;
第二获取模块200,用于获取等离子体的阻抗标准表,阻抗标准表包括多个根据等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,阻抗标准表为根据等离子体的在前活化过程生成;
第三获取模块300,用于根据阻抗标准表及阻抗信息获取等离子体的当前工作状态;
匹配模块400,用于根据当前工作状态调节阻抗匹配箱4的阻抗以进行阻抗匹配。
本实施例提供的自动阻抗匹配装置,在阻抗匹配前先进行等离子体的在前活化过程,通过获取在前活化过程中等离子体的阻抗信息生成具有不同工作状态区间的阻抗标准表,在工作阶段时,根据等离子体的阻抗信息匹配阻抗标准表中的对应工作状态区间,从而使等离子体快速完成阻抗匹配,本申请通过先采集后匹配的方法,在在前活化过程中建立阻抗标准表,使在工作过程中可直接通过获取阻抗信息自动匹配阻抗标准表中的各工作状态区间,从而实现阻抗的自动快速匹配,提高匹配效率,同时由于设置在前活化过程,因此可根据不同平台的不同参数建立对应的阻抗标准表,使该自动阻抗匹配装置可适用于多个平台。
第三方面,参考图4,图4为本申请实施例提供的一种自动阻抗匹配***的结构示意图,图4所示的一种自动阻抗匹配***,用于匹配反应腔室6中的阻抗,包括:
反应腔室6,用于为等离子体活化提供反应空间;
射频电源1,用于为等离子体活化提供能量;
阻抗匹配箱4,用于通过调节内部可调电容完成阻抗的调节变化;
自动阻抗匹配***还包括:
实时阻抗检测器2,用于实时采集反应腔室6中等离子体的阻抗信息;
阻抗存储单元5,用于存储阻抗标准表,阻抗标准表包括多个根据等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,阻抗标准表为根据等离子体的在前活化过程生成;
控制器3,控制器3与射频电源1、阻抗匹配箱4、实时阻抗检测器2和阻抗存储单元5电性连接;
控制器3用于获取等离子体的阻抗信息;
控制器3还用于获取等离子体的阻抗标准表;
控制器3还用于根据阻抗标准表及阻抗信息获取等离子体的当前工作状态;
控制器3还用于根据当前工作状态调节阻抗匹配箱4的阻抗以进行阻抗匹配。
本申请实施例提供的自动阻抗匹配***,在阻抗匹配前先进行等离子体的在前活化过程,通过获取在前活化过程中等离子体的阻抗信息生成具有不同工作状态区间的阻抗标准表,在工作阶段时,根据等离子体的阻抗信息匹配阻抗标准表中的对应工作状态区间,从而使等离子体快速完成阻抗匹配,本申请通过先采集后匹配的方法,在在前活化过程中建立阻抗标准表,使在工作过程中可直接通过获取阻抗信息自动匹配阻抗标准表中的各工作状态区间,从而实现阻抗的自动快速匹配,提高匹配效率,同时由于设置在前活化过程,因此可根据不同平台的不同参数建立对应的阻抗标准表,使该自动阻抗匹配***可适用于多个平台。
第四方面,参考图5,图5为本申请提供的一种电子设备,包括:处理器91和存储器92,处理器91和存储器92通过通信总线93和/或其他形式的连接机构(未标出)互连并相互通讯,存储器92存储有处理器91可执行的计算机程序,当电子设备运行时,处理器91执行该计算机程序,以执行上述实施例的任一项可选的实现方式,以实现以下功能:获取等离子体的阻抗信息;获取等离子体的阻抗标准表,阻抗标准表包括多个根据等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,阻抗标准表为根据等离子体的在前活化过程生成;根据阻抗标准表及阻抗信息获取等离子体的当前工作状态;根据当前工作状态调节阻抗匹配箱4的阻抗以进行阻抗匹配。
第五方面,本申请提供一种存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器91执行时,执行上述实施例的任一项可选的实现方式中的方法,以实现以下功能:获取等离子体的阻抗信息;获取等离子体的阻抗标准表,阻抗标准表包括多个根据等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,阻抗标准表为根据等离子体的在前活化过程生成;根据阻抗标准表及阻抗信息获取等离子体的当前工作状态;根据当前工作状态调节阻抗匹配箱4的阻抗以进行阻抗匹配。
由上可知,本申请提供的自动阻抗匹配方法、装置、***、电子设备及存储介质,在阻抗匹配前先进行等离子体的在前活化过程,通过获取在前活化过程中等离子体的阻抗信息生成具有不同工作状态区间的阻抗标准表,在工作阶段时,根据等离子体的阻抗信息匹配阻抗标准表中的对应工作状态区间,从而使等离子体快速完成阻抗匹配,本申请通过先采集后匹配的方法,在在前活化过程中建立阻抗标准表,使在工作过程中可直接通过获取阻抗信息自动匹配阻抗标准表中的各工作状态区间,从而实现阻抗的自动快速匹配,提高匹配效率,同时由于设置在前活化过程,因此可根据不同平台的不同参数建立对应的阻抗标准表,使该自动阻抗匹配方法可适用于多个平台。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露装置和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
另外,作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者,在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分,也可以是各个模块单独存在,也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请的保护范围,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动阻抗匹配方法,用于匹配反应腔室(6)中的阻抗,其特征在于,所述一种自动阻抗匹配方法包括以下步骤:
获取等离子体的阻抗信息;
获取所述等离子体的阻抗标准表,所述阻抗标准表包括多个根据所述等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,所述阻抗标准表为根据所述等离子体的在前活化过程生成;
根据所述阻抗标准表及所述阻抗信息获取所述等离子体的当前工作状态;
根据所述当前工作状态调节阻抗匹配箱(4)的阻抗以进行阻抗匹配。
2.根据权利要求1所述的一种自动阻抗匹配方法,其特征在于,所述获取所述等离子体的阻抗信息的步骤包括:
获取电压信息、电流信息以及相位角信息;
根据所述电压信息、所述电流信息以及所述相位角信息生成所述等离子体的阻抗信息。
3.根据权利要求1所述的一种自动阻抗匹配方法,其特征在于,所述阻抗标准表的生成过程包括:
利用射频电源(1)对等离子体进行在前活化;
获取等离子体在前活化过程中的基准阻抗信息;
根据所述基准阻抗信息建立所述阻抗标准表;
根据所述阻抗标准表中基准阻抗信息关于时间的斜率变化将所述阻抗标准表划分为多个所述工作状态区间。
4.根据权利要求3所述的一种自动阻抗匹配方法,其特征在于,所述根据所述基准阻抗信息建立所述阻抗标准表的步骤包括:
根据所述射频电源(1)多次运行产生的所述基准阻抗信息建立多个阻抗信息矩阵表;
对多个所述阻抗信息矩阵表进行均方根测算,获取所述阻抗标准值表。
5.根据权利要求1所述的一种自动阻抗匹配方法,其特征在于,不同的工作状态区间具有对应的目标阻抗信息,所述根据所述当前工作状态调节阻抗匹配箱(4)的阻抗以进行阻抗匹配的步骤包括:
根据当前工作状态获取与之匹配的目标阻抗信息;
根据与所述当前工作状态匹配的所述目标阻抗信息调节阻抗匹配箱(4)的阻抗以进行阻抗匹配。
6.根据权利要求1所述的一种自动阻抗匹配方法,其特征在于,所述根据所述阻抗标准表及所述阻抗信息获取所述等离子体的当前工作状态的步骤包括:
根据所述阻抗信息获取所述等离子体的阻抗随时间变化的瞬时阻抗斜率;
根据所述瞬时阻抗斜率及所述阻抗标准表的工作状态区间获取所述等离子体的当前工作状态。
7.一种自动阻抗匹配装置,用于匹配反应腔室(6)中的阻抗,其特征在于,所述自动阻抗匹配装置包括:
第一获取模块(100),用于获取等离子体的阻抗信息;
第二获取模块(200),用于获取所述等离子体的阻抗标准表,所述阻抗标准表包括多个根据所述等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,所述阻抗标准表为根据所述等离子体的在前活化过程生成;
第三获取模块(300),用于根据所述阻抗标准表及所述阻抗信息获取所述等离子体的当前工作状态;
匹配模块(400),用于根据所述当前工作状态调节阻抗匹配箱(4)的阻抗以进行阻抗匹配。
8.一种自动阻抗匹配***,用于匹配反应腔室(6)中的阻抗,包括:
反应腔室(6),用于为等离子体活化提供反应空间;
射频电源(1),用于为所述等离子体活化提供能量;
阻抗匹配箱(4),用于通过调节内部可调电容完成阻抗的调节变化;
其特征在于,所述自动阻抗匹配***还包括:
实时阻抗检测器(2),用于实时采集所述反应腔室(6)中所述等离子体的阻抗信息;
阻抗存储单元(5),用于存储阻抗标准表,所述阻抗标准表包括多个根据所述等离子体阻抗变化情况划分的工作状态区间,所述阻抗标准表为根据所述等离子体的在前活化过程生成;
控制器(3),所述控制器(3)与所述射频电源(1)、所述阻抗匹配箱(4)、所述实时阻抗检测器(2)和所述阻抗存储单元(5)电性连接;
所述控制器(3)用于获取所述等离子体的阻抗信息;
所述控制器(3)还用于获取所述等离子体的阻抗标准表;
所述控制器(3)还用于根据所述阻抗标准表及所述阻抗信息获取所述等离子体的当前工作状态;
所述控制器(3)还用于根据所述当前工作状态调节阻抗匹配箱(4)的阻抗以进行阻抗匹配。
9.一种电子设备,其特征在于,包括处理器(91)以及存储器(92),所述存储器(92)存储有计算机可读取指令,当所述计算机可读取指令由所述处理器(91)执行时,运行如权利要求1-6中任一项所述方法中的步骤。
10.一种存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器(91)执行时运行如权利要求1-6中任一项所述方法中的步骤。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210647899.0A CN115020180A (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 自动阻抗匹配方法、装置、***、电子设备及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210647899.0A CN115020180A (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 自动阻抗匹配方法、装置、***、电子设备及存储介质 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115020180A true CN115020180A (zh) | 2022-09-06 |
Family
ID=83072603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210647899.0A Pending CN115020180A (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 自动阻抗匹配方法、装置、***、电子设备及存储介质 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115020180A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117517777A (zh) * | 2024-01-05 | 2024-02-06 | 季华实验室 | 一种幅相检测电路和阻抗匹配器 |
-
2022
- 2022-06-09 CN CN202210647899.0A patent/CN115020180A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117517777A (zh) * | 2024-01-05 | 2024-02-06 | 季华实验室 | 一种幅相检测电路和阻抗匹配器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103715052B (zh) | 用于电感耦合等离子体***的混合阻抗匹配 | |
CN102709145B (zh) | 等离子体处理装置 | |
CN108649780B (zh) | 一种考虑弱电网下逆变器稳定性的lcl滤波器参数优化方法 | |
CN103681194B (zh) | 边沿缓变 | |
CN103137408B (zh) | 具有精密功率检测器的射频电源 | |
Ahmed et al. | Stability study of variable step size incremental conductance/impedance MPPT for PV systems | |
WO2009024051A1 (fr) | Procédé de réalisation de l'adaptation d'impédance de rf et système d'adaptation d'impédance de rf | |
CN103456591B (zh) | 自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室 | |
CN115020180A (zh) | 自动阻抗匹配方法、装置、***、电子设备及存储介质 | |
CN103926850A (zh) | 调谐与等离子体阻抗有关联的参数 | |
CN104349567A (zh) | 射频电源***和利用射频电源***进行阻抗匹配的方法 | |
CN103026800A (zh) | Rf功率分配装置和rf功率分配方法 | |
CN107294225B (zh) | 副边并联补偿的ipt***负载与互感参数识别方法 | |
WO2021001002A1 (en) | Method for grid impedance and dynamics estimation | |
CN108493952A (zh) | 一种基于模糊自适应补偿的交流微电网无功均分控制方法 | |
CN103687267A (zh) | 阻抗匹配装置、阻抗匹配方法及基片加工设备 | |
US20240006156A1 (en) | Method for impedance matching, impedance matching arrangement and plasma system | |
Salem et al. | Impedance matching for optimization of power transfer in a capacitively excited RF plasma reactor | |
CN114518704A (zh) | 射频阻抗匹配装置和方法 | |
US20230253185A1 (en) | Systems and Methods for Radiofrequency Signal Generator-Based Control of Impedance Matching System | |
US20220377870A1 (en) | High-frequency power circuit, plasma treatment apparatus, and plasma treatment method | |
CN116190190B (zh) | 自动阻抗匹配方法、装置、***、电子设备及存储介质 | |
JPH05326409A (ja) | 成膜装置 | |
CN104600709B (zh) | 一种无功快速补偿控制方法 | |
Dong et al. | Modeling of lithium iron phosphate batteries by an equivalent electrical circuit: Part II-model parameterization as function of power and state of energy (SOE) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |