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脈沖射頻等離子體的阻抗匹配方法和裝置與流程

文檔序號:12724801閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種脈沖射頻等離子體的阻抗匹配方法,其特征在于,提供脈沖式射頻功率到等離子反應(yīng)腔,所述脈沖式射頻功率包括多個脈沖周期,每個脈沖周期內(nèi)包括高射頻功率階段,所述方法包括高射頻功率階段的等離子體阻抗匹配過程;

所述高射頻功率階段的等離子體阻抗匹配過程包括:

在第i脈沖周期內(nèi)的高射頻功率階段設(shè)定第一射頻頻率,獲取與所述第一射頻頻率相應(yīng)的阻抗參數(shù)的第一數(shù)值;所述阻抗參數(shù)為與等離子反應(yīng)腔負載阻抗相關(guān)的任一參數(shù);所述阻抗參數(shù)與射頻頻率的關(guān)系呈非線性函數(shù)關(guān)系,所述非線性函數(shù)為具有極小值的非線性函數(shù);

在第j個脈沖周期內(nèi)的高射頻功率階段設(shè)定第二射頻頻率,獲取與所述第二射頻頻率相應(yīng)的阻抗參數(shù)的第二數(shù)值;

比較第一射頻頻率和第二射頻頻率的大小,得到第一比較結(jié)果,比較第一數(shù)值和第二數(shù)值的大小,得到第二比較結(jié)果;

根據(jù)第一比較結(jié)果和第二比較結(jié)果,調(diào)整第k個脈沖周期的高射頻功率階段的射頻頻率,直到調(diào)整后的射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)達到最小值;

確定阻抗參數(shù)最小值對應(yīng)的射頻頻率為與射頻功率等離子體的阻抗相匹配的射頻頻率;

其中,i<j<k,且i、j、k均為正整數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述根據(jù)第一比較結(jié)果和第二比較結(jié)果,調(diào)整第k個脈沖周期的高射頻功率階段的射頻頻率,直到調(diào)整后的射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)達到最小值,具體包括:

當(dāng)?shù)谝槐容^結(jié)果為第二射頻頻率大于第一射頻頻率,第二比較結(jié)果為第二數(shù)值大于第一數(shù)值時;

將第一射頻頻率的值賦值給第二射頻頻率,將第一數(shù)值賦值給第二數(shù)值;

減小第二射頻頻率,使第k個脈沖周期的高射頻功率階段的射頻頻率達到第三射頻頻率,獲取第三射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)的第三數(shù)值;

比較第三數(shù)值與第二數(shù)值的大小,當(dāng)?shù)谌龜?shù)值大于第二數(shù)值時,確定第二射頻頻率為與射頻功率等離子體的阻抗相匹配的射頻頻率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述比較第三數(shù)值與第二 數(shù)值的大小,還包括:

當(dāng)?shù)谌龜?shù)值小于等于第二數(shù)值時,將第三射頻頻率的值賦值給第二射頻頻率,將第三數(shù)值賦值給第二數(shù)值;返回執(zhí)行所述減小第二射頻頻率,使第k個脈沖周期的高射頻功率階段的射頻頻率達到第三射頻頻率,獲取第三射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)的第三數(shù)值的步驟。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,,所述根據(jù)第一比較結(jié)果和第二比較結(jié)果,調(diào)整第k個脈沖周期的高射頻功率階段的射頻頻率,直到調(diào)整后的射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)達到最小值,還包括:

當(dāng)?shù)谝槐容^結(jié)果為第二射頻頻率大于第一射頻頻率且第二比較結(jié)果為第二數(shù)值小于等于第一數(shù)值時,

增大第二射頻頻率,使第k個脈沖周期的高射頻功率階段的射頻頻率達到第四射頻頻率,獲取第四射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)的第四數(shù)值;

比較第四數(shù)值與第二數(shù)值的大小,當(dāng)?shù)谒臄?shù)值大于第二數(shù)值時,確定第二射頻頻率為與射頻功率等離子體的阻抗相匹配的射頻頻率。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,所述比較第四數(shù)值與第二數(shù)值的大小,還包括:

當(dāng)?shù)谒臄?shù)值小于等于第二數(shù)值時,將第四射頻頻率的值賦值給第二射頻頻率,將第四數(shù)值的值賦值給第二數(shù)值;將第k個脈沖周期更新為第m個脈沖周期,其中,m>k,且m為正整數(shù),返回執(zhí)行所述增大第二射頻頻率,使第k個脈沖周期的高射頻功率階段的射頻頻率達到第四射頻頻率,獲取第四射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)的第四數(shù)值的步驟。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法,其特征在于,每個脈沖周期內(nèi)還包括低射頻功率階段,所述方法還包括低射頻功率階段的等離子體阻抗匹配過程;

所述低射頻功率階段的等離子體阻抗匹配過程包括:

在第i’脈沖周期內(nèi)的高射頻功率階段設(shè)定第五射頻頻率,獲取與所述第五射頻頻率相應(yīng)的阻抗參數(shù)的第五數(shù)值;所述阻抗參數(shù)為與等離子反應(yīng)腔負載阻抗相關(guān)的任一參數(shù);所述阻抗參數(shù)與射頻頻率的關(guān)系呈非線性函數(shù)關(guān)系,所述非線性函數(shù)為具有極小值的非線性函數(shù);

在第j’個脈沖周期內(nèi)的高射頻功率階段設(shè)定第六射頻頻率,獲取與所述第六射頻頻率相應(yīng)的阻抗參數(shù)的第六數(shù)值;

比較第五射頻頻率和第六射頻頻率的大小,得到第三比較結(jié)果,比較第五數(shù)值和第六數(shù)值的大小,得到第四比較結(jié)果;

根據(jù)第三比較結(jié)果和第四比較結(jié)果,調(diào)整第k’個脈沖周期的對應(yīng)射頻功率階段的射頻頻率,直到調(diào)整后的射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)達到最小值;

確定阻抗參數(shù)最小值對應(yīng)的射頻頻率為與射頻功率等離子體的阻抗相匹配的射頻頻率;

其中,i'<j'<k',且i’、j’、k’均為正整數(shù)。

7.一種脈沖射頻等離子體的阻抗匹配裝置,其特征在于,提供脈沖式射頻功率到等離子反應(yīng)腔,所述脈沖式射頻功率包括多個脈沖周期,每個脈沖周期內(nèi)包括高射頻功率階段,所述裝置包括高射頻功率階段的等離子體阻抗匹配裝置;

所述高射頻功率階段的等離子體阻抗匹配裝置包括:

第一設(shè)定單元,用于在第i脈沖周期內(nèi)的高射頻功率階段設(shè)定第一射頻頻率;所述高射頻功率階段與等離子體阻抗匹配過程的射頻功率階段相同;

第一獲取單元,用于獲取與所述第一射頻頻率相應(yīng)的阻抗參數(shù)的第一數(shù)值;所述阻抗參數(shù)為與等離子反應(yīng)腔負載阻抗相關(guān)的任一參數(shù);所述阻抗參數(shù)與射頻頻率的關(guān)系呈非線性函數(shù)關(guān)系,所述非線性函數(shù)為具有極小值的非線性函數(shù);

第二設(shè)定單元,用于在第j’個脈沖周期內(nèi)的高射頻功率階段設(shè)定第二射頻頻率;

第二獲取單元,用于獲取與所述第二射頻頻率相應(yīng)的阻抗參數(shù)的第二數(shù)值,

第一比較單元,用于比較第一射頻頻率和第二射頻頻率的大小,得到第一比較結(jié)果,比較第一數(shù)值和第二數(shù)值的大小,得到第二比較結(jié)果;

第一調(diào)整單元,用于根據(jù)第一比較結(jié)果和第二比較結(jié)果,調(diào)整第k’個脈沖周期的高射頻功率階段的射頻頻率,直到調(diào)整后的射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)達到最小值;

第一確定單元,用于確定阻抗參數(shù)最小值對應(yīng)的射頻頻率為與射頻功率等離子體的阻抗相匹配的射頻頻率;

其中,i<j<k,且i、j、k均為正整數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置,其特征在于,所述第一調(diào)整單元包括:

第一賦值子單元,用于當(dāng)?shù)谝槐容^結(jié)果為第二射頻頻率大于第一射頻頻率,第二比較結(jié)果為第二數(shù)值大于第一數(shù)值時;將第一射頻頻率的值賦值給第二射頻頻率,將第一數(shù)值賦值給第二數(shù)值;

第一頻率調(diào)整子單元,用于減小第二射頻頻率,使第k個脈沖周期的高射頻功率階段的射頻頻率達到第三射頻頻率;

第一獲取子單元,用于獲取第三射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)的第三數(shù)值;

第一比較子單元,用于比較第三數(shù)值與第二數(shù)值的大小;

第一確定子單元,用于當(dāng)?shù)谌龜?shù)值大于第二數(shù)值時,確定第二射頻頻率為與射頻功率等離子體的阻抗相匹配的射頻頻率。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置,其特征在于,所述第一調(diào)整單元還包括:

第二賦值子單元,用于當(dāng)?shù)谌龜?shù)值小于等于第二數(shù)值時,將第三射頻頻率的值賦值給第二射頻頻率,將第三數(shù)值賦值給第二數(shù)值;并觸發(fā)所述第一頻率調(diào)整子單元執(zhí)行所述減小第二射頻頻率,使第k個脈沖周期的高射頻功率階段的射頻頻率達到第三射頻頻率。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置,其特征在于,所述第一調(diào)整單元還包括:

第二頻率調(diào)整子單元,用于當(dāng)?shù)谝槐容^結(jié)果為第二射頻頻率大于第一射頻頻率且第二比較結(jié)果為第二數(shù)值小于等于第一數(shù)值時,增大第二射頻頻率,使第k個脈沖周期的高射頻功率階段的第二射頻頻率達到第四射頻頻率;

第二獲取子單元,用于獲取第四射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)的第四數(shù)值;

第二比較子單元,用于比較第四數(shù)值與第二數(shù)值的大??;

第二確定子單元,用于當(dāng)?shù)谒臄?shù)值大于第二數(shù)值時,確定第二射頻頻率為與射頻功率等離子體的阻抗相匹配的射頻頻率。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置,其特征在于,所述第一調(diào)整單元還包括:

第三賦值子單元,用于當(dāng)?shù)谒臄?shù)值小于等于第二數(shù)值時,將第四射頻頻率 的值賦值給第二射頻頻率,將第四數(shù)值的值賦值給第二數(shù)值,將第k個脈沖周期更新為第m個脈沖周期,其中,m>k,且m為正整數(shù),并觸發(fā)所述第二頻率調(diào)整子單元執(zhí)行增大第二射頻頻率,使第k個脈沖周期的高射頻功率階段的射頻頻率達到第四射頻頻率,獲取第四射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)的第四數(shù)值。

12.根據(jù)權(quán)利要求7-11任一項所述的裝置,其特征在于,每個脈沖周期內(nèi)還包括低射頻功率階段,所述裝置還包括低射頻功率階段的等離子體阻抗匹配裝置;

所述低射頻功率階段的等離子體阻抗匹配裝置包括:

第三設(shè)定單元,用于在第i’脈沖周期內(nèi)的高射頻功率階段設(shè)定第五射頻頻率;

第三獲取單元,獲取與所述第五射頻頻率相應(yīng)的阻抗參數(shù)的第五數(shù)值;所述阻抗參數(shù)為與等離子反應(yīng)腔負載阻抗相關(guān)的任一參數(shù);所述阻抗參數(shù)與射頻頻率的關(guān)系呈非線性函數(shù)關(guān)系,所述非線性函數(shù)為具有極小值的非線性函數(shù);

第四設(shè)定單元,用于在第j’個脈沖周期內(nèi)的高射頻功率階段設(shè)定第六射頻頻率;

第四獲取單元,用于獲取與所述第六射頻頻率相應(yīng)的阻抗參數(shù)的第六數(shù)值;

第二比較單元,用于比較第五射頻頻率和第六射頻頻率的大小,得到第三比較結(jié)果,比較第五數(shù)值和第六數(shù)值的大小,得到第四比較結(jié)果;

第二調(diào)整單元,用于根據(jù)第三比較結(jié)果和第四比較結(jié)果,調(diào)整第k’個脈沖周期的對應(yīng)射頻功率階段的射頻頻率,直到調(diào)整后的射頻頻率對應(yīng)的阻抗參數(shù)達到最小值;

第二確定單元,用于確定阻抗參數(shù)最小值對應(yīng)的射頻頻率為與射頻功率等離子體的阻抗相匹配的射頻頻率;

其中,i'<j'<k',且i’、j’、k’均為正整數(shù)。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置,其特征在于,所述高射頻功率階段的等離子體阻抗匹配裝置和低射頻功率階段的等離子體阻抗匹配裝置為同一等離子體阻抗匹配裝置。

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