專利名稱：一種匹配器及等離子體加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙輸出阻抗匹配器及等離子體加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
電感耦合等離子體發(fā)生裝置是通過電感耦合線圈將射頻功率傳輸至反應(yīng)腔室內(nèi)，以使反應(yīng)氣體電離而獲得等離子體。眾所周知，射頻電源的輸出阻抗與反應(yīng)腔室內(nèi)等離子體負(fù)載之間的阻抗不匹配，容易造成射頻功率的浪費。為此，需要在射頻電源與電感耦合線圈之間設(shè)置匹配器。如圖1所示，為電感耦合等離子體發(fā)生裝置的原理圖。在射頻電源I與電感耦合線圈3之間設(shè)置有匹配器2，借助匹配器2可以使射頻電源的輸出阻抗與等離子體負(fù)載之間的阻抗共軛匹配。隨著技術(shù)的進(jìn)步，相關(guān)領(lǐng)域?qū)﹄姼旭詈系入x子體發(fā)生裝置的加工能力和加工精度提出了更高的要求，如對等離子體的密度、均勻性、穩(wěn)定性等提出了更高的要求，以滿足尺寸超過300mm大襯底的加工精度。為此，相關(guān)技術(shù)人員開發(fā)了雙輸出匹配器。圖2為另一種電感耦合等離子體發(fā)生裝置的原理框圖。如圖2所示，雙輸出匹配器2’設(shè)置在射頻電源I與電感耦合線圈3之間，而且在反應(yīng)腔室4的外側(cè)設(shè)有兩個并聯(lián)的感應(yīng)耦合線圈3a、3b，每一感應(yīng)耦合線圈與雙輸出匹配器2’的輸出 端連接。雙輸出匹配器2’包括阻抗傳感器21’、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)22’、電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23’、控制器24’以及電流傳感器25’。其中，阻抗傳感器21’串聯(lián)在傳輸線路中，用于檢測阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗(阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗為從阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)輸入端往后看的阻抗)，并將輸入阻抗傳輸至控制器24’。控制器24’經(jīng)過計算獲得阻抗調(diào)節(jié)量，并根據(jù)阻抗調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)22’的輸入阻抗，從而使射頻電源的輸出阻抗與等離子體負(fù)載之間的阻抗共軛匹配。如圖3所示，為電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖。電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23’包括電感L1、第一電容Cl以及第二電容C2，而且，第一電容Cl和第二電容C2為可變電容。其中，電感LI和第一電容Cl串聯(lián)，然后并聯(lián)在第一感應(yīng)耦合線圈3a和第二感應(yīng)耦合線圈3b之間；第二電容C2與第二感應(yīng)耦合線圈3b并聯(lián)。通過調(diào)節(jié)第一電容Cl以及第二電容C2的電容值可調(diào)節(jié)感應(yīng)耦合線圈3a、3b內(nèi)的電流。電流傳感器25’串聯(lián)在電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23’與感應(yīng)耦合線圈3之間，用于檢測感應(yīng)耦合線圈3a、3b內(nèi)的電流值，并將檢測到的感應(yīng)耦合線圈3a、3b內(nèi)的電流值發(fā)送至控制器24’?？刂破?4’根據(jù)電流傳感器25’檢測到的感應(yīng)耦合線圈3a、3b內(nèi)的電流值和用戶預(yù)設(shè)的電流值獲得第一電容Cl和第二電容C2的調(diào)節(jié)量，并根據(jù)第一電容Cl和第二電容C2的調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)第一電容Cl和第二電容C2的電容值，從而調(diào)節(jié)感應(yīng)耦合線圈3a、3b內(nèi)的電流,進(jìn)而使第一感應(yīng)稱合線圈3a和第二感應(yīng)稱合線圈3b的電流達(dá)到所需的電流比例值。由上可知，雙輸出匹配器不僅能夠使射頻電源的輸出阻抗與等離子體負(fù)載之間的阻抗匹配，而且可以調(diào)節(jié)感應(yīng)耦合線圈內(nèi)的電流，從而使電流幅度分布均勻，進(jìn)而使反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體密度的分布均勻。然而，在實際使用過程中，由于電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是由可變電容實現(xiàn)的，因此電流調(diào)節(jié)的時間長。另外，由于可變電容是運動部件，不僅需要定期維護(hù)，而且在調(diào)節(jié)過程中容易損壞，從而影響雙輸出匹配器的使用壽命。

實用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本實用新型提供一種匹配器及等離子體加工設(shè)備，其電流調(diào)節(jié)時間短，而且使用壽命長。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種匹配器，包括電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)用于調(diào)節(jié)射頻電源輸入感應(yīng)線圈內(nèi)的電流，所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)包括η個固定電容和η個通斷控制器，其中，第m個所述固定電容與第m個所述通斷控制器串聯(lián)形成第m個電容網(wǎng)絡(luò)單元，將η個所述電容網(wǎng)絡(luò)單元并聯(lián)獲得電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，將η個所述通斷控制器選擇性地導(dǎo)通而調(diào)節(jié)所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，從而調(diào)節(jié)所述感應(yīng)線圈內(nèi)的電流，其中，η為大于2的整數(shù)為I至η之間的整數(shù)。其中，所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)包括第一輸出端和第二輸出端，分別連接第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈；所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)還包括電感和第一電容，所述電感與所述第一電容串聯(lián)后并聯(lián)在所述第一輸出端和所述第二輸出端之間；所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一端與所述第二輸出端連接，另一端接地；通過調(diào)節(jié)所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，來調(diào)節(jié)所述第一感應(yīng)線圈和所述第二感應(yīng)線圈內(nèi)的電流值。其中，所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)包括第一輸出端和第二輸出端，分別連接第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈；所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)還包括電感和第二電容，所述電感與所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)后并聯(lián)在所述第一輸出端和所述第二輸出端之間；所述第二電容的一端與所述第二輸出端連接，另一端接地；通過調(diào)節(jié)所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，來調(diào)節(jié)所述第一感應(yīng)線圈和所述第二感應(yīng)線圈內(nèi)的電流值。其中，所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)包括第一輸出端和第二輸出端，分別連接第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈；所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)包括電感和兩個所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，所述電感與其中之一所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)后并聯(lián)在所述第一輸出端和所述第二輸出端之間；另一所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一端與所述第二輸出端連接，另一端接地；通過調(diào)節(jié)所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，來調(diào)節(jié)所述第一感應(yīng)線圈和所述第二感應(yīng)線圈內(nèi)的電流值。其中，還包括[0021 ] 電流控制器，用于根據(jù)用戶設(shè)定的所述感應(yīng)線圈內(nèi)的電流值計算所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，并根據(jù)所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值將η個所述通斷控制器選擇性地導(dǎo)通。[0022]其中，還包括電流傳感器，用于監(jiān)測所述感應(yīng)線圈內(nèi)的電流值，并將監(jiān)測到的所述感應(yīng)線圈內(nèi)的電流值發(fā)送至所述電流控制器。其中，所述通斷控制器為繼電器或二極管。其中，還包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，用于使射頻電源與負(fù)載之間的阻抗匹配；阻抗傳感器，用于檢測射頻傳輸線上的電壓、電流、前向功率以及反向功率；阻抗控制器，用于根據(jù)所述射頻傳輸線上的電壓、電流、前向功率以及反向功率獲得阻抗調(diào)節(jié)量；執(zhí)行單元，用于根據(jù)所述阻抗調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，從而使射頻電源與負(fù)載之間的阻抗匹配。本發(fā)明提供一種等離子體加工設(shè)備，包括射頻電源、匹配器、感應(yīng)線圈以及反應(yīng)腔室，所述感應(yīng)線圈設(shè)置在所述反應(yīng)腔室的外側(cè)并與所述射頻電源連接，所述射頻電源借助所述感應(yīng)線圈向所述反應(yīng)腔室內(nèi)提供射頻功率，所述匹配器設(shè)置在所述射頻電源與所述感應(yīng)線圈之間，所述匹配器采用本發(fā)明提供的所述匹配器。本實用新型具有以下有益效果本實用新型提供的匹配器包括由η個固定電容和η個通斷控制器組成的電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，而且η個固定電容并聯(lián)，每一固定電容對應(yīng)的串聯(lián)一個通斷控制器，借助通斷控制器將η個固定電容選擇性連通而調(diào)節(jié)電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，從而改變電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的阻抗，進(jìn)而調(diào)節(jié)感應(yīng)線圈內(nèi)的 電流，這可以縮短匹配器調(diào)節(jié)電流的時間，提高匹配的效率，而且使用壽命長，可以延長維護(hù)周期，從而降低運行成本。本實用新型提供的等離子體加工設(shè)備，由于采用本實用新型提供的匹配器，其包括由η個固定電容和η個通斷控制器組成的電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，η個固定電容并聯(lián)，每一固定電容對應(yīng)的串聯(lián)一個通斷控制器，借助通斷控制器將η個固定電容選擇性連通而調(diào)節(jié)電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，從而改變電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的阻抗，進(jìn)而調(diào)節(jié)感應(yīng)線圈內(nèi)的電流，這可以縮短匹配器調(diào)節(jié)電流的時間，從而提高等離子體加工設(shè)備的效率，而且使用壽命長，可以延長維護(hù)周期，從而降低等離子體加工設(shè)備的運行成本。

圖1為電感耦合等離子體發(fā)生裝置的原理圖；圖2為另一種電感耦合等離子體發(fā)生裝置的原理框圖；圖3為電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實用新型第一實施例匹配器的原理圖；圖5為本實用新型第二實施例提供的另一種匹配器的原理圖；圖6為本實用新型第三實施例提供的另一種匹配器的原理圖；圖7為本實用新型第四實施例等離子體加工設(shè)備的原理框圖。
具體實施方式
為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖對本實用新型提供的匹配器及等離子體加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。圖4為本實用新型第一實施例匹配器的原理圖。如圖4所示，匹配器2設(shè)置在射頻電源I與感應(yīng)線圈3之間，感應(yīng)線圈3靠近反應(yīng)腔室4的外側(cè)設(shè)置，借助感應(yīng)線圈3將射頻電源I的射頻功率傳送至反應(yīng)腔室4內(nèi)。匹配器2包括電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23，用于調(diào)節(jié)感應(yīng)線圈3內(nèi)的電流值。在反應(yīng)腔室4的外側(cè)設(shè)有兩個感應(yīng)線圈3，對應(yīng)地，電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23包括兩個輸出端，即第一輸出端A和第二輸出端B，第一輸出端A和第二輸出端B分別與第一感應(yīng)線圈3a和第二感應(yīng)線圈3b連接。通過電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23調(diào)節(jié)第一感應(yīng)線圈3a和第二感應(yīng)線圈3b的電流值，并使第一感應(yīng)線圈3a和第二感應(yīng)線圈3b內(nèi)的電流達(dá)到用戶預(yù)定的電流比例值。如圖4所示，電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23包括電感L、第一電容Cl以及電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a'，電感L與第一電容Cl串聯(lián),然后并聯(lián)在第一輸出端A和第二輸出端B之間，即電感L的一端與第一輸出端A連接，電感L的另一端與第一電容Cl連接，第一電容Cl的另一端與第二輸出端B連接。電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a'的一端與第二輸出端B連接，另一端接地。電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a,包括五個固定電容C23a、C23b、C23c、C23d、C23e以及五個繼電器K23a、K23b、K23c、K23d、K23e，固定電容與繼電器先串聯(lián)然后并聯(lián)，即第一固定電容C23a與第一繼電器K23a串聯(lián)形成第一電容網(wǎng)絡(luò)單兀，第二固定電容C23b與第二繼電器K23b串聯(lián)形成第二電容網(wǎng)絡(luò)單元，第三固定電容C23c與第三繼電器K23c串聯(lián)形成第三電容網(wǎng)絡(luò)單元，第四固定電容C23d與第四繼電器K23d串聯(lián)形成第四電容網(wǎng)絡(luò)單元，第五固定電容C23e與第五繼電器K23e串聯(lián)形成第五電容網(wǎng)絡(luò)單元；第一電容網(wǎng)絡(luò)單元、第二電容網(wǎng)絡(luò)單元、第三電容網(wǎng)絡(luò)單元、第四電容網(wǎng)絡(luò)單元和第五電容網(wǎng)絡(luò)單元并聯(lián)，從而形成電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a'。將五個繼電器1(23&、1(2313、1(23(3、1(23(1、1(236選擇性地導(dǎo)通可以調(diào)節(jié)整個電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a,的電容值，從而可以調(diào)節(jié)感應(yīng)線圈3內(nèi)的電流值。優(yōu)選地，匹配器還包括電流傳感器25，用于測量感應(yīng)線圈3內(nèi)的電流值。其中，第一電流傳感器25a串聯(lián)在電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23的第一輸出端A與第一感應(yīng)線圈3a之間，用于測量第一感應(yīng)線圈3a內(nèi)的電流值。第二電流傳感器25b串聯(lián)在電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23的第二輸出端B與第二感應(yīng)線圈3b之間，用于測量第二感應(yīng)線圈3b內(nèi)的電流值。電流控制器2仙，用于選擇性地將五個繼電器1(23&、1(2313、1(23(3、1(23(1導(dǎo)通。電流控制器24b的信號輸出端與繼電器K23a、K23b、K23c、K23d、K23e的信號端連接。電流控制器24b根據(jù)用戶設(shè)定的電流比例值，直接計算出可以實現(xiàn)此電流比例的可變電容的值，并輸出控制信號，控制繼電器K23a、K23b、K23c、K23d、K23e的導(dǎo)通或斷開，以使電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a,輸出相應(yīng)的電容值，從而改變第一感應(yīng)線圈3a和第二感應(yīng)線圈3b內(nèi)的電流值，并使第一感應(yīng)線圈3a和第二感應(yīng)線圈3b內(nèi)的電流值達(dá)到用戶所需的電流比例值。[0051 ] 第一電流傳感器25a和第二電流傳感器25b設(shè)置在電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23與感應(yīng)線圈3之間，其中，第一電流傳感器25a串聯(lián)在電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23的第一輸出端A與第一感應(yīng)線圈3a之間，第二電流傳感器25b串聯(lián)在電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23的第二輸出端B與第二感應(yīng)線圈3b之間。第一電流傳感器25a和第二電流傳感器25b分別用于監(jiān)測第一感應(yīng)線圈3a和第二感應(yīng)線圈3b內(nèi)的電流值，并將感應(yīng)到的電 流值輸入電流控制器24b。使用時，用戶根據(jù)實際工藝要求設(shè)定第一感應(yīng)線圈3a和第二感應(yīng)線圈3b內(nèi)的電流比例值，電流控制器24b根據(jù)設(shè)定的電流比例值獲得電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23的電容值，并根據(jù)該電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23的電容值將繼電器選擇性地導(dǎo)通，以使第一感應(yīng)線圈3a和第二感應(yīng)線圈3b內(nèi)的電流值的比值達(dá)到預(yù)設(shè)的電流比例值。在第一實施例中，匹配器還包括阻抗傳感器21、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)22、阻抗控制器24a以及執(zhí)行單元(圖中未示出)。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)21和電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23串聯(lián)在射頻傳輸線上，用于使射頻電源I和負(fù)載4之間的阻抗匹配。阻抗傳感器21用于測量射頻傳輸線上的電壓、電流、前向功率以及反向功率。阻抗控制器24a的信號輸入端與阻抗傳感器21連接，用于接收阻抗傳感器21獲得的電壓、電流、前向功率以及反向功率等輸入量，并根據(jù)射頻傳輸線上的電壓、電流、前向功率以及反向功率等輸入量獲得阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)21的阻抗調(diào)節(jié)量。執(zhí)行單元用于調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗。具體地，執(zhí)行單元接收阻抗控制器24a的阻抗調(diào)節(jié)量，并根據(jù)阻抗調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)22的輸入阻抗，從而使射頻電源I與負(fù)載之間的阻抗匹配。本實施例中，負(fù)載為反應(yīng)腔室4內(nèi)的等離子體負(fù)載。圖5為本實 用新型第二實施例提供的另一種匹配器的原理圖。如圖5所示，匹配器包括阻抗傳感器21、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)22、電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23、阻抗控制器24a、電流控制器24b以及電流傳感器25。電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23設(shè)有兩個輸出端，即第一輸出端A和第二輸出端B，第一輸出端A和第二輸出端B分別與第一感應(yīng)線圈3a和第二感應(yīng)線圈3b連接。電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23包括電感L、電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23W以及第二電容C2。其中，電感L和電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23b'串聯(lián)后并聯(lián)在第一輸出端A和第二輸出端B之間，S卩，電感L的一端與第一輸出端A連接，電感L的另一端與電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23b'連接，電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23b'的另一端與第二輸出端B連接。第二電容C2的一端與第二輸出端B連接，另一端接地。電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23Y包括五個固定電容C23a、C23b、C23c、C23d、C23e以及五個二極管D23a、D23b、D23c、D23d、D23e，固定電容與二極管先串聯(lián)然后并聯(lián)，即第一固定電容C23a與第一二極管D23a串聯(lián)形成第一電容網(wǎng)絡(luò)單元，第二固定電容C23b與第二二極管D23b串聯(lián)形成第二電容網(wǎng)絡(luò)單元，第三固定電容C23c與第三二極管D23c串聯(lián)形成第三電容網(wǎng)絡(luò)單元，第四固定電容C23d與第四二極管D23d串聯(lián)形成第四電容網(wǎng)絡(luò)單元，第五固定電容C23e與第五二極管D23e串聯(lián)形成第五電容網(wǎng)絡(luò)單元；第一電容網(wǎng)絡(luò)單元、第二電容網(wǎng)絡(luò)單元、第三電容網(wǎng)絡(luò)單元、第四電容網(wǎng)絡(luò)單元和第五電容網(wǎng)絡(luò)單元并聯(lián)，從而形成電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23Y。將五個二極管0238、02313、023(3、023(1、0236選擇性地導(dǎo)通可以調(diào)節(jié)電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23Y的電容值，從而可以調(diào)節(jié)感應(yīng)線圈3內(nèi)的電流值。在第二實施例中，除電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23之外的其它結(jié)構(gòu)與第一實施例相同，在此不再贅述。圖6為本實用新型第三實施例提供的另一種匹配器的原理圖。如圖6所示，匹配器包括阻抗傳感器21、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)22、電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23、阻抗控制器24a、電流控制器24b以及電流傳感器25。第三實施例提供的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)22設(shè)有兩個輸出端，即第一輸出端A和第二輸出端B，第一輸出端A和第二輸出端B分別與第一感應(yīng)線圈3a和第二感應(yīng)線圈3b連接。電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23包括電感L、第一電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a'以及第二電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23b'。電感L和第一電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a'串聯(lián)后并聯(lián)在第一輸出端A和第二輸出端B之間，即，電感L的一端與第一輸出端A連接，電感L的另一端與第一電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a'連接，第一電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a,的另一端與第二輸出端B連接。第二電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23b,的一端與第二輸出端B連接，另一端接地。第一電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a'采用第一實施例所述的電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a'，第二電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23b'采用第二實施例所述的電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23b'。在第三實施例中，除電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23之外的其它結(jié)構(gòu)與第一實施例和第二實施例相同，在此不再贅述。需要說明的是，在上述實施例中，電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)設(shè)有五個固定電容和五個繼電器，即電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)23a'設(shè)有五個固定電容和五個繼電器，然而，本實用新型并不局限于此。本實用新型電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也可以設(shè)置η個固定電容和η個繼電器,每一固定電容與一繼電器串聯(lián)，即第m個固定電容與第m個繼電器串聯(lián)形成第m個電容網(wǎng)絡(luò)單元，其中，η為大于2的整數(shù)，m為I至η之間的整數(shù)，從而獲得η個電容網(wǎng)絡(luò)單元，將η個電容網(wǎng)絡(luò)單元并聯(lián)。使用時，根據(jù)用戶所需的電流值獲得電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，將η個繼電器中某幾個選擇性地導(dǎo)通即可使電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)獲得所需的電容值。還需說明的是，上述實施例提供的匹配器是通過選擇性地導(dǎo)通二極管或繼電器而調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23的電容值，然而，本實用新型并不局限于此。本實用新型也可以采用類似于二極管或繼電器的其它通斷控制器進(jìn)行來調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)23的電容值。上述實施例提供的匹配器在實際使用過程中，可以根據(jù)用戶所需的調(diào)節(jié)范圍和最小調(diào)節(jié)間隔確定設(shè)定固定電容的電容。例如，如果用戶要求電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)范圍為50 150pf，調(diào)節(jié)間隔為5pf，那么，可以設(shè)置六個固定電容，而且六個固定電容的電容分別為5pf、10pf、20pf、20pf、50pf以及l(fā)OOpf。這樣可以使電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的電容值以5pf的間隔在50 150pf范圍內(nèi)調(diào) 節(jié)。本實用新型提供的匹配器包括由η個固定電容和η個通斷控制器組成的電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，而且η個固定電容并聯(lián)，每一固定電容對應(yīng)的串聯(lián)一個通斷控制器，借助通斷控制器將η個固定電容選擇性連通而調(diào)節(jié)電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，從而改變電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的阻抗，進(jìn)而調(diào)節(jié)感應(yīng)線圈內(nèi)的電流。使用時，僅需將通斷控制器選擇性地導(dǎo)通即可調(diào)節(jié)感應(yīng)線圈內(nèi)的電流，因此可以縮短匹配器調(diào)節(jié)電流的時間，提高匹配器的效率。另外，相對于可調(diào)電容而言，固定電容的使用壽命長，可以延長維護(hù)周期，從而降低運行成本。第四實施例提供一種等離子體加工設(shè)備，如圖7所示，為本實用新型第四實施例等離子體加工設(shè)備的原理框圖。等離子體加工設(shè)備包括射頻電源71、匹配器72、感應(yīng)線圈73以及反應(yīng)腔室74，感應(yīng)線圈73設(shè)置在反應(yīng)腔室74的外側(cè)并與射頻電源71連接，射頻電源71借助感應(yīng)線圈73向反應(yīng)腔室74內(nèi)提供射頻功率，匹配器72設(shè)置在射頻電源與感應(yīng)線圈之間，所述匹配器上述實施例提供的匹配器。第四實施例提供的等離子體加工設(shè)備，由于采用本實用新型提供的匹配器，可以縮短匹配器調(diào)節(jié)電流的時間，從而提高等離子體加工設(shè)備的效率，而且使用壽命長，可以延長維護(hù)周期，從而降低等離子體加工設(shè)備的運行成本?？梢岳斫獾氖?，以上實施方式僅僅是為了說明本實用新型的原理而采用的示例性實施方式，然而本實用新型并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型的精神和實質(zhì)的情況下，可 以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種匹配器，包括電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)用于調(diào)節(jié)射頻電源輸入感應(yīng)線圈內(nèi)的電流，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)包括n個固定電容和η個通斷控制器， 其中，第m個所述固定電容與第m個所述通斷控制器串聯(lián)形成第m個電容網(wǎng)絡(luò)單元，將η個所述電容網(wǎng)絡(luò)單元并聯(lián)獲得電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，將η個所述通斷控制器選擇性地導(dǎo)通而調(diào)節(jié)所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，從而調(diào)節(jié)所述感應(yīng)線圈內(nèi)的電流，其中，η為大于2的整數(shù)，m為I至η之間的整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的匹配器，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)包括第一輸出端和第二輸出端，分別連接第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈； 所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)還包括電感和第一電容，所述電感與所述第一電容串聯(lián)后并聯(lián)在所述第一輸出端和所述第二輸出端之間；所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一端與所述第二輸出端連接，另一端接地； 通過調(diào)節(jié)所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，來調(diào)節(jié)所述第一感應(yīng)線圈和所述第二感應(yīng)線圈內(nèi)的電流值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的匹配器，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)包括第一輸出端和第二輸出端，分別連接第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈； 所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)還包括電感和第二電容，所述電感與所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)后并聯(lián)在所述第一輸出端和所述第二輸出端之間；所述第二電容的一端與所述第二輸出端連接，另一端接地； 通過調(diào)節(jié)所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，來調(diào)節(jié)所述第一感應(yīng)線圈和所述第二感應(yīng)線圈內(nèi)的電流值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的匹配器，其特征在于，所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)包括第一輸出端和第二輸出端，分別連接第一感應(yīng)線圈和第二感應(yīng)線圈； 所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)包括電感和兩個所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，所述電感與其中之一所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)后并聯(lián)在所述第一輸出端和所述第二輸出端之間；另一所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一端與所述第二輸出端連接，另一端接地； 通過調(diào)節(jié)所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，來調(diào)節(jié)所述第一感應(yīng)線圈和所述第二感應(yīng)線圈內(nèi)的電流值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的匹配器，其特征在于，還包括 電流控制器，用于根據(jù)用戶設(shè)定的所述感應(yīng)線圈內(nèi)的電流值計算所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，并根據(jù)所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值將η個所述通斷控制器選擇性地導(dǎo)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的匹配器，其特征在于，還包括 電流傳感器，用于監(jiān)測所述感應(yīng)線圈內(nèi)的電流值，并將監(jiān)測到的所述感應(yīng)線圈內(nèi)的電流值發(fā)送至所述電流控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的匹配器，其特征在于，所述通斷控制器為繼電器或二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的匹配器，其特征在于，還包括 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，用于使射頻電源與負(fù)載之間的阻抗匹配； 阻抗傳感器，用于檢測射頻傳輸線上的電壓、電流、前向功率以及反向功率； 阻抗控制器，用于根據(jù)所述射頻傳輸線上的電壓、電流、前向功率以及反向功率獲得阻抗調(diào)節(jié)量；執(zhí)行單元，用于根據(jù)所述阻抗調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，從而使射頻電源與負(fù)載之間的阻抗匹配。
9.一種等離子體加工設(shè)備，包括射頻電源、匹配器、感應(yīng)線圈以及反應(yīng)腔室，所述感應(yīng)線圈設(shè)置在所述反應(yīng)腔室的外側(cè)并與所述射頻電源連接，所述射頻電源借助所述感應(yīng)線圈向所述反應(yīng)腔室內(nèi)提供射頻功率，所述匹配器設(shè)置在所述射頻電源與所述感應(yīng)線圈之間，其特征在于，所述匹配器采用權(quán)利要求1-8任意一項所述的匹配器。
專利摘要本實用新型公開了一種匹配器及等離子體加工設(shè)備，包括電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)用于調(diào)節(jié)射頻電源輸入感應(yīng)線圈內(nèi)的電流，所述電流調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)包括n個固定電容和n個通斷控制器，其中，第m個所述固定電容與第m個所述通斷控制器串聯(lián)形成第m個電容網(wǎng)絡(luò)單元，將n個所述電容網(wǎng)絡(luò)單元并聯(lián)獲得電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，將n個所述通斷控制器選擇性地導(dǎo)通而調(diào)節(jié)所述電容并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容值，從而調(diào)節(jié)所述感應(yīng)線圈內(nèi)的電流，其中，n為大于2的整數(shù)，m為1至n之間的整數(shù)。該匹配器調(diào)節(jié)電流的時間短，匹配器效率高，而且使用壽命長，運行低。
文檔編號H01J37/02GK202905659SQ20122052431
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者孫巖 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