专利名称：匹配器及等离子体设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种等离子体设备，尤其涉及一种等离子体设备的匹配器。
背景技术：
阻抗匹配器是用于半导体、平板显示、太阳能电池制造等领域的等离子体设备的 关键部件。如图l所示，射频电源输出射频功率以将反应室中的气体激发为等离子体，但由 于射频电源的输出阻抗为某一特定阻值(一般为50Q)，而反应室的阻抗不等于射频电源 的输出阻抗，会造成很大的功率反射。将匹配器连接于射频电源与反应室之间，通过调节匹 配器中的可变电抗元件，能够使得从匹配器输入端向输出端看去的阻抗等于射频电源的输 出阻抗，从而使得射频电源的输出功率能够最多地传送到反应室中进行等离子体激发。
现有技术中的阻抗匹配器的结构，如图2所示 利用相位/幅值传感器检测出通过匹配器输入端的射频功率的相位/幅值信号，
并将该信号送至控制系统，控制系统利用其特定的控制方式对相位/幅值信号进行判断和 运算处理，并根据处理的结果通过电机来驱动可变电抗元件Z1、 Z2(电容或电感)；而后相
位/幅值信号相应发生变化，控制系统再次进行判断和运算，然后驱动可变电抗元件；如此 反复，直至所检测的相位/幅值信号与所定标的一致，达到匹配状态，电抗元件停止运转。
上述现有技术至少存在以下缺点 由于需要对待激发态的气体阻抗进行匹配，而此时阻抗变化非常剧烈，会使得匹 配时间较长。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻抗匹配时间短的匹配器及等离子体设备。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的 本发明的匹配器，该匹配器自输入端至输出端依次设有传感器、匹配网络，所述输 入端与输出端之间设有变压器。 本发明的等离子体设备，包括射频源、反应室，所述射频源与所述反应室之间连接 有上述的匹配器。 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的匹配器及等离子体设备， 由于匹配器的输入端与输出端之间设有变压器，可以通过变压器预先设置匹配工作点，实 现快速匹配，减少阻抗匹配时间。
图1为现有技术中等离子体设备的结构示意图；
图2为现有技术中匹配器的电路原理图；
图3为本发明的匹配器的具体实施例一的电路原理图；
图4为本发明的匹配器的具体实施例二的电路原理3
图5为本发明的匹配器的具体实施例三的电路原理图。
具体实施例方式
本发明的匹配器，其较佳的具体实施方式
是，该匹配器自输入端至输出端依次设 有传感器、匹配网络，输入端与输出端之间设有变压器。可以通过变压器预先设置匹配工作 点，实现快速匹配，减少阻抗匹配时间。 具体实施例一，如图3所示，变压器可以设于传感器与匹配网络之间。
具体实施例二，如图4所示，变压器可以设于匹配网络之后。
具体实施例三，如图5所示，变压器可以设于匹配网络之内。 上述的匹配网络可以包括串联可变电抗元件、并联可变电抗元件，其中，串联可变 电抗元件串联于传感器与匹配器的输出端之间；并联可变电抗元件的一端与主线路连接， 另一端接地。在具体实施例三中，变压器可以设于串联可变电抗元件与并联可变电抗元件 之间。 具体变压器的设置不限于上述三实施例中的位置，也可以设于其它的位置，只要 能起到预先设置匹配工作点的目的就可以了 。 本发明中的变压器的初级线圈和次级线圈可以至少一个是可变线圈，也可以两个 都是可变线圈，可以根据工艺气体和工况的不同进行调整。对于工况单一的设备来说，也可 以根据预先的设计采用不变线圈。 具体可变线圈可以包括多个抽头，可以根据需要选择连接不同的抽头，实现调整 变化，可以利用继电器等进行抽头的选择控制。也可以将线圈设计成连续变化的形式。
上述的可变电抗元件可以为电感或电容，也可以是其它的可变元件。匹配器中包 括控制器，控制器接收传感器检测到的信号，并进行处理，并根据处理的结果控制可变电抗 元件的变化，实现匹配。 本发明的等离子体设备，其较佳的具体实施方式
是，包括射频源、反应室，射频源
与反应室之间连接有上述的匹配器。可以通过预先设置匹配器的起辉阻抗工作点，使得等
离子体能够快速匹配，减少了阻抗匹配时间，有效避免了等离子体的熄灭。 本发明通过在传感器及匹配网络之间加入变压器(在起辉后，变压器会使得负载
实部在可起辉的较小范围内变化，减少了匹配时间)，该变压器与可变阻抗器件Z1、Z2配合
设置预设值，通过阻抗变换，保证有较多的射频功率传输入反应室，从而能够在工艺过程初
始使等离子体处于较稳定的起辉状态；然后再利用控制算法，根据阻抗传感器的信号，驱动
电机实时改变可变阻抗器件Z1、Z2的值，使得阻抗达到匹配状态，保证对晶圆的正常处理。 还可以通过变压器的初级线圈和次级线圈的变化，以对应不同的工艺气体和工
况，更灵活有效地实现等离子体起辉，使等离子体稳定迅速地起辉，并縮短匹配时间，能够
提高晶圆处理的效率。 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种匹配器，其特征在于，该匹配器自输入端至输出端依次设有传感器、匹配网络，所述输入端与输出端之间设有变压器。
2. 根据权利要求1所述的匹配器，其特征在于，所述变压器设于所述传感器与所述匹 配网络之间。
3. 根据权利要求1所述的匹配器，其特征在于，所述变压器设于所述匹配网络之后。
4. 根据权利要求1所述的匹配器，其特征在于，所述变压器设于所述匹配网络之内。
5. 根据权利要求4所述的匹配器，其特征在于，所述匹配网络包括串联可变电抗元件、 并联可变电抗元件，所述变压器设于所述串联可变电抗元件与所述并联可变电抗元件之 间。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的匹配器，其特征在于，所述变压器的初级线圈和次 级线圈至少一个是可变线圈。
7. 根据权利要求6所述的匹配器，其特征在于，所述可变线圈包括多个抽头，根据需要 选择连接不同的抽头。
8. 根据权利要求7所述的匹配器，其特征在于，所述可变线圈的多个抽头通过继电器选择连接。
9. 根据权利要求5所述的匹配器，其特征在于，包括控制器，所述控制器接收所述传感 器检测到的信号，并进行处理，并根据处理的结果控制所述可变电抗元件的变化。
10. —种等离子体设备，包括射频源、反应室，其特征在于，所述射频源与所述反应室之 间连接有权利要求1至9任一项所述的匹配器。
全文摘要
本发明公开了一种匹配器及等离子体设备，匹配器自输入端至输出端依次设有传感器、匹配网络，在传感器与匹配网络之间或之后加入变压器，可以通过变压器与可变阻抗器件的配合设置预设值，在工艺过程初始使等离子体处于较稳定的起辉状态；还可以通过变压器的初级线圈和次级线圈的变化，以对应不同的工艺气体和工况，使等离子体稳定迅速地起辉，并缩短匹配时间，能够提高晶圆处理的效率。
文档编号H05H1/46GK101754567SQ200810240188
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者陈鹏 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司