本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種射頻阻抗自動匹配裝置及方法，屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域。所述裝置包括：第一及第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)、第一及第二信號變送器、功率計和單片機(jī)。第一、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)的輸出端分別與第一信號變送器電連接，功率計與第二信號變送器電連接，單片機(jī)的輸入端分別與第一信號變送器和第二信號變送器的輸出端電連接，單片機(jī)的控制輸出端分別與第一、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)的輸入端電連接。本發(fā)明專利技術(shù)還提供了一種射頻阻抗自動匹配方法。本發(fā)明專利技術(shù)可以使匹配過程自動、迅速，同時兼容人工手動操作，可以實現(xiàn)自動和人工手動操作達(dá)到匹配負(fù)載的目的。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及微電子
，特別涉及一種基于交替比較方式的射頻阻抗自動匹配裝置及方法。
技術(shù)介紹
在半導(dǎo)體制備工藝中，需要對等離子體實現(xiàn)穩(wěn)定控制以保證制備工藝過程的穩(wěn)定。現(xiàn)有等離子射頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)主要由兩個真空電容構(gòu)成，真空電容可以人工手動調(diào)整以改變電容值。在等離子體啟輝之前，由于無法預(yù)測負(fù)載(等離子體)的阻抗，因此會出現(xiàn)負(fù)載阻抗與真空電容阻抗不匹配，使等離子體的穩(wěn)定性難以控制。現(xiàn)有的解決方案是在等離子體啟輝之前，采用人工手動匹配負(fù)載的方法，調(diào)整真空電容的阻抗與負(fù)載阻抗。但是，這種人工手動匹配調(diào)整方法實現(xiàn)起來比較困難，真空電容阻抗與負(fù)載阻抗匹配的最佳位置很難達(dá)到；同時，人工手動匹配還無法滿足工藝過程實時快速變化的要求，且手動匹配負(fù)載的速度慢、匹配時間長，易造成等離子體不穩(wěn)定，進(jìn)而影響工藝過程。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有人工手動匹配射頻阻抗精度低、速度慢及匹配時間長等問題，本專利技術(shù)提供了一種射頻阻抗自動匹配裝置，包括第一真空電容檢測機(jī)構(gòu)、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)、第一信號變送器、第二信號變送器、功率計和單片機(jī)，所述第一、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)的輸出端分別與第一信號變送器電連接，所述功率計與第二信號變送器電連接，所述單片機(jī)的輸入端分別與所述第一信號變送器和第二信號變送器的輸出端電連接，所述單片機(jī)的控制輸出端分別與所述第一、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)的輸入端電連接。所述自動匹配裝置還包括顯示控制屏，所述顯示控制屏與單片機(jī)的控制端連接。所述第一、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)均包括電位器、通軸連接桿、真空電容、減速機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和手輪，所述電位器通過所述通軸連接桿與所述真空電容的輸出端連接，所述真空電容的輸入端與所述減速機(jī)的輸出軸連接，所述減速機(jī)的輸入軸通過所述通軸連接桿與所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接，所述步進(jìn)電機(jī)輸出軸的另一端通過所述通軸連接桿連接所述手輪。本專利技術(shù)還提供了一種射頻阻抗自動匹配方法，包括單片機(jī)將功率計采集的第一等離子體反射功率與第二等離子體反射功率進(jìn)行比較運(yùn)算，根據(jù)比較運(yùn)算結(jié)果向驅(qū)動第一真空電容的步進(jìn)電機(jī)發(fā)送控制信號，改變第一真空電容的位置；所述單片機(jī)將所述功率計采集的第三等離子體反射功率與所述第二等離子體反射功率進(jìn)行比較運(yùn)算，根據(jù)比較運(yùn)算結(jié)果向驅(qū)動第二真空電容的步進(jìn)電機(jī)發(fā)送控制信號，改變第二真空電容的位置；所述單片機(jī)根據(jù)所述第三等離子體反射功率小于等于匹配停止門限閾值的比較結(jié)果，分別向驅(qū)動第一、第二真空電容的步進(jìn)電機(jī)發(fā)送停止信號。所述單片機(jī)將功率計采集的第一等離子體反射功率與第二等離子體反射功率進(jìn)行比較運(yùn)算的步驟具體包括單片機(jī)計算得到第二等離子體反射功率與第一等離子體反射功率的差值，將所述差值求常用對數(shù)后的結(jié)果作為驅(qū)動第一真空電容的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的速度調(diào)整值；比較第二等離子體反射功率與第一等離子體反射功率的大小。所述根據(jù)比較運(yùn)算結(jié)果向驅(qū)動第一真空電容的步進(jìn)電機(jī)發(fā)送控制信號的步驟具體為如果第二等離子體反射功率大于第一等離子體反射功率，則所述單片機(jī)向驅(qū)動第一真空電容的步進(jìn)電機(jī)發(fā)送包括電機(jī)運(yùn)動方向改變指令和電機(jī)運(yùn)行速度調(diào)整值的控制信號；如果第二等離子體反射功率小于等于第一等離子體反射功率，則所述單片機(jī)向驅(qū)動第一真空電容的步進(jìn)電機(jī)發(fā)送包括電機(jī)運(yùn)動方向不變指令和電機(jī)運(yùn)行速度調(diào)整值的控制信號。所述單片機(jī)將所述功率計采集的第三等離子體反射功率與所述第二等離子體反射功率進(jìn)行比較運(yùn)算的步驟具體包括所述單片機(jī)計算得到第三等離子體反射功率與第二等離子體反射功率的差值，將所述差值求常用對數(shù)后的結(jié)果作為驅(qū)動第二真空電容的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的速度調(diào)整值；比較第三等離子體反射功率與第二等離子體反射功率的大小。 所述根據(jù)比較運(yùn)算結(jié)果向驅(qū)動第二真空電容的步進(jìn)電機(jī)發(fā)送控制信號的步驟具體包括如果第三等離子體反射功率大于第二等離子體反射功率，則所述單片機(jī)向驅(qū)動第二真空電容的步進(jìn)電機(jī)發(fā)送包括電機(jī)運(yùn)動方向改變指令和電機(jī)運(yùn)行速度調(diào)整值的控制信號；如果第三等離子體反射功率小于等于第二等離子體反射功率，則所述單片機(jī)向驅(qū)動第二真空電容的步進(jìn)電機(jī)發(fā)送包括電機(jī)運(yùn)動方向不變指令和電機(jī)運(yùn)行速度調(diào)整值的控制信號。所述單片機(jī)向驅(qū)動第一真空電容的步進(jìn)電機(jī)發(fā)送控制信號的步驟還包括所述單片機(jī)將第一真空電容的位置值和所述第二等離子體反射功率值輸出到顯示控制屏。所述單片機(jī)向驅(qū)動第二真空電容的步進(jìn)電機(jī)發(fā)送控制信號的步驟還包括所述單片機(jī)將第二真空電容的位置值和所述第三等離子體反射功率值輸出到顯示控制屏。本專利技術(shù)通過實時交替比較第一、第二真空電容調(diào)整前和調(diào)整后的等離子體反射功率的大小，使用調(diào)整真空電容前后兩次的等離子體反射功率大小的變化率作為調(diào)整真空電容運(yùn)動快慢的比率，并以此作為調(diào)整真空電容大小的依據(jù)，傳送到步進(jìn)電機(jī)以尋找到真空電容的匹配最佳位置，從而實現(xiàn)了等離子體負(fù)載的快速匹配。附圖說明圖I是本專利技術(shù)實施例提供的射頻阻抗自動匹配裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)實施例提供的射頻阻抗自動匹配方法的流程圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本專利技術(shù)技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。參見圖I，本專利技術(shù)實施例提供了一種射頻阻抗自動匹配裝置，包括第一真空電容檢測機(jī)構(gòu)I、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)2、信號變送器1011、信號變送器1012、功率計106和單片機(jī)100。其中,第一、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)的輸出端分別與信號變送器1011電連接,功率計106與信號變送器1012電連接，單片機(jī)100的輸入端分別與信號變送器1011和信號變送器1012的輸出端電連接,單片機(jī)100的控制輸出端分別與第一、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)的輸入端電連接。本實施例中，第一、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)均包括電位器102、通軸連接桿108、真空電容103、減速機(jī)104、步進(jìn)電機(jī)105和手輪109 ;電位器102通過通軸連接桿108與真空電容103的輸出端連接，真空電容103的輸入端與減速機(jī)104的輸出軸連接，減速機(jī)104的輸入軸通過通軸連接桿108與步進(jìn)電機(jī)105的輸出軸連接，步進(jìn)電機(jī)105輸出軸的另一端通過通軸連接桿108連接手輪109。本實施例中的電位器102可以選用10圈電位器，用于記錄真空電容的位置值，并輸入單片機(jī)100存儲。本實施例中的手輪109可以在步進(jìn)電機(jī)105斷電的情況下，手動調(diào)節(jié)真空電容的位置。本實施例的第一、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)中的兩個真空電容與等離子體負(fù)載構(gòu)成了 “L”型網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配負(fù)載。另外，本實施例的射頻阻抗自動匹配裝置還可以包括顯示控制屏107，顯示控制屏107與單片機(jī)100的控制端連接。顯示屏107可以用于實時顯示匹配的真空電容的阻抗值和等離子體負(fù)載的反射功率，以及通過顯示控制屏107上的人機(jī)交互界面控制驅(qū)動真空電容轉(zhuǎn)動的步進(jìn)電機(jī)的開啟或停止工作狀態(tài)。 本專利技術(shù)實施例的射頻阻抗自動匹配裝置的工作原理是電位器102將采集的第一、第二真空電容103的位置值，通過信號變送器102發(fā)送給單片機(jī)100 ;功率計106將采集的等離子體反射功率通過信號變送器1012發(fā)送給單片機(jī)100 ;單片機(jī)100將調(diào)整第一、第二真空電容103前后兩次的等離子體反射功率進(jìn)行比較運(yùn)算，并根據(jù)比較運(yùn)算結(jié)果向驅(qū)動第一、第二真空電容103的步進(jìn)電機(jī)105發(fā)送控制信號；驅(qū)動第一、第二真空電容103的步進(jìn)電機(jī)105根據(jù)控制信號，調(diào)整電機(jī)的運(yùn)動方向及轉(zhuǎn)速。參見圖2，本專利技術(shù)實施例還本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種射頻阻抗自動匹配裝置，其特征在于，包括第一真空電容檢測機(jī)構(gòu)、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)、第一信號變送器、第二信號變送器、功率計和單片機(jī)，所述第一、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)的輸出端分別與第一信號變送器電連接，所述功率計與第二信號變送器電連接，所述單片機(jī)的輸入端分別與所述第一信號變送器和第二信號變送器的輸出端電連接，所述單片機(jī)的控制輸出端分別與所述第一、第二真空電容檢測機(jī)構(gòu)的輸入端電連接。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王佳，劉訓(xùn)春，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院微電子研究所，北京泰龍電子技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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