CN104934340A - 一种射频传感器及阻抗匹配装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种射频传感器及阻抗匹配装置，其中，电压采集模块将电压信号发送至第一模拟乘法器和移相模块一端、以及第三模拟乘法器的两端；电流采集模块将电流信号发送至第一模拟乘法器和移相模块的另一端；自移相模块输出的电压和电流信号输送至第二模拟乘法器的两端；经过第一、第二和第三模拟乘法器运算得出三个与电压和电流有关的模拟信号通过模数转换模块转换输出数字信号A₀、A₁、A₂；控制模块根据数字信号A₀、A₁、A₂、A₀(0)、A₁(0)、A₂(0)计算差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|值，并根据|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|判定低频射频功率的存在。其可提高射频传感器的灵敏度、阻抗匹配装置的匹配范围和匹配效果、避免阻抗匹配装置进行误匹配。

Description

一种射频传感器及阻抗匹配装置

技术领域

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种射频传感器及阻抗匹配装置。

背景技术

物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，以下简称PVD）设备是应用比较广泛的等离子体加工设备，主要用于在基片等被加工工件的表面上沉积薄膜。在实际应用中，为了提高衬底表面上沉积薄膜的工艺质量，往往在沉积薄膜之前需要对该被加工工件进行预清洗工艺，以去除衬底表面上的不易挥发的杂质。

图1为用于完成预清洗工艺的预清洗腔室的结构示意图。请参阅图1，在反应腔室10内设置有用于承载衬底的承载装置11，承载装置11依次与第一阻抗匹配装置16和频率较高的第一射频电源12电连接，第一射频电源12用于通过第一阻抗匹配装置16向承载装置11提供高频射频功率，以在承载装置11上产生能够吸引反应腔室10内的等离子体轰击衬底的自偏压，从而去除衬底表面上的杂质；第一阻抗匹配装置16用于使得第一射频电源12的负载阻抗与其特征阻抗（例如，50Ω）达到共轭匹配，以使射频电源12的输出功率全部输送至承载装置11上。在反应腔室10的拱形顶盖13上设置有感应线圈14，感应线圈14依次与第二阻抗匹配装置17与频率较低的第二射频电源15电连接，第二射频电源15用于通过第二阻抗匹配装置17向感应线圈14加载低频射频功率，以将反应腔室10内的气体激发形成等离子体；第二阻抗匹配装置17用于使得第二射频电源15的负载阻抗等于其特征阻抗（例如，50Ω），以使第二射频电源15的功率全部输送至反应腔室10内。

上述阻抗匹配装置是保证预清洗腔室高效可靠运行的关键装置，其采用下述原理进行工作。具体地，图2为阻抗匹配装置的原理框图。请参阅图2，阻抗匹配装置包括射频传感器20、控制器21、执行机构22和匹配网络23。其中，射频传感器20用于检测射频电源24的传输线上的电压信号和电流信号，并采用一定的鉴幅鉴相的方法获得射频电源24的负载阻抗的模值|Z|和相角θ，并将该模值|Z|和相角θ输送至控制器21；控制器21根据该模值|Z|和相角θ采用匹配控制算法计算获得执行机构22调整量，并根据该调整量控制执行机构22（例如，步进电机）对匹配网络23中的可变元件（例如可变电容）进行调整，以改变射频电源24的负载阻抗的大小，从而最终使得射频电源的特征阻抗与其负载阻抗达到共轭匹配。

在阻抗匹配装置进行工作时，射频传感器20实时判定射频功率是否存在。具体地，当射频传感器20判定射频功率存在时，再计算获得射频电源24的负载阻抗的模值|Z|和相角θ，并输送至控制器21，以实现对射频电源24进行阻抗匹配；当射频传感器20判定射频功率存在时，向控制器21发送不匹配指令，控制器21根据该不匹配指令控制执行机构22对匹配网路23中的可变元件调整至预设初始位置。

然而，采用上述阻抗匹配装置在实际应用中往往会存在以下技术问题：

由于当射频电源24输出低频射频功率时，感应线圈14的负载阻抗通常处于开路点，导致射频电源24的传输线上的电流会很小，在这种情况下，阻抗匹配装置17是从开路点开始匹配的，这就造成在低频射频功率存在时检测不出来，因而射频传感器的灵敏度不高，从而会因射频传感器20误判定低频射频功率不存在而不工作，进而造成阻抗匹配装置17在低频射频功率存在时没有进行阻抗匹配，因而现有的阻抗匹配装置仅适用于对一定频率范围内的射频功率进行匹配，从而造成阻抗匹配装置的匹配范围窄、匹配效果差，进而导致预清洗工艺的工艺窗口窄。

为解决上述射频传感器的灵敏度不高的问题，通过改变射频传感器20的相关参数值，以使其在感应线圈14的负载阻抗处于开路点时，仍能够判定低频射频功率存在，从而可以避免射频传感器20出现误判断，但是，这会造成射频传感器20判定低频射频功率不存在的判定条件非常严苛，从而一旦出现温度或者电磁等干扰因素的情况，即使低频射频功率不存在，传感器20也很容易误判定其仍为存在，进而使执行机构22以及匹配网络23中的可变元件误动作，导致阻抗匹配装置的使用寿命降低。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种射频传感器及阻抗匹配装置，其可以提高射频传感器的灵敏度，从而阻抗匹配装置的匹配范围和匹配效果，从而可以增大工艺窗口；还可以避免阻抗匹配装置进行误匹配，从而可以提高阻抗匹配装置的使用寿命。

本发明提供一种射频传感器，用于根据射频传输线上的电压和电流信号，检测低频射频功率的存在，所述射频传感器包括：电压采集模块、电流采集模块、第一模拟乘法器、第二模拟乘法器、第三模拟乘法器、移相模块、模数转换模块和控制模块，其中：所述电压采集模块将采集的所述电压信号分别发送至所述第一模拟乘法器的一端和所述移相模块一端、以及所述第三模拟乘法器的两端；所述电流采集模块将采集的所述电流信号分别发送至所述第一模拟乘法器的另一端和所述移相模块的另一端；自所述移相模块输出的所述电压和电流信号分别输送至所述第二模拟乘法器的两端；经过第一模拟乘法器、第二模拟乘法器和第三模拟乘法器运算得出三个与所述电压和电流有关的模拟信号，该模拟信号通过所述模数转换模块转换输出数字信号A₀、A₁、A₂；所述控制模块根据所述数字信号A₀、A₁、A₂和零射频功率时传感器的静态数字信号A₀(0)、A₁(0)、A₂(0)计算差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|值，根据所述差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|判定低频射频功率的存在，其中：A₀=0.2k_uk_i·|V||I|·cosθ+A₀(0)；A₁≈0.1k_uk_i·|V||I|·sinθ+A₁(0)；A₂=0.2k_i ²·|V|²+A₂(0)；|ΔA₀|=A₀-A₀(0)；|ΔA₁|=A₁-A₁(0)；|ΔA₂|=A₂-A₂(0)；其中，k_u、k_i为常数；│V│为所述电压信号的模值；│I│为所述电流信号的模值；θ为所述电压信号与电流信号之间的相位差。

其中，所述控制模块将所述差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|值带入逻辑关系式Y=|ΔA₀|<M₀&&|ΔA₁|<M₁&&|ΔA₂|<M₂中，通过判断Y的真假来判定所述低频射频功率是否存在，若Y为真，则判定所述低频射频功率不存在；若Y为假，则判定所述低频射频功率存在；其中，M₀、M₁、M₂分别为预设的用于判定所述射频功率是否存在的参数，且均为大于零的常数。

其中，所述控制模块当判定所述低频射频功率存在时，将所述数字信号A₀、A₁、A₂和所述静态数字信号A₀(0)、A₁(0)、A₂(0)带入如下输出所述低频射频功率的射频电源的负载阻抗的模值|Z|和相角θ的关系式：

$\left|Z\right|=\frac{V}{I}=\frac{k_u}{k_i}\frac{A_2-A_2\left(0\right)}{\sqrt{{(A_0-A_0\left(0\right))}^2+4{(A_1-A_1\left(0\right))}^2}}$

$\mathrm{\&theta;}=\arctan \frac{2(A_1-A_1\left(0\right))}{A_0{-A}_0\left(0\right)}$

计算所述射频电源的负载阻抗的模值|Z|和相角θ，并将所述模值|Z|和相角θ发送出去。

其中，所述低频射频功率的频率范围在400KHz～2MHz。

其中，所述电压采集模块采用电容分压取电压的方式采集所述射频传输线上的电压信号。

其中，所述电流采集模块采用电感耦合线圈取电流的方式采集所述射频传输线上的电流信号。

本发明还提供一种阻抗匹配装置，包括射频传感器，所述射频传感器采用本发明提供的上述射频传感器。

其中，还包括控制器、执行机构和匹配网络，其中所述射频传感器用于判定所述低频射频功率是否存在，若存在，则计算输出所述低频射频功率的射频电源的负载阻抗的模值和相角，并将该模值和相角发送至所述控制器；若不存在，则向所述控制器发送不匹配指令；所述控制器根据所述射频传感器发送的模值和相角进行匹配控制算法以获得所述执行机构的调整量，并根据该调整量控制所述执行机构对所述匹配网络中的可变元件进行调整，以调整所述射频电源的负载阻抗；所述控制器根据所述射频传感器发送的不匹配指令控制所述执行机构对所述匹配网路中的可变元件调整至预设初始位置。

其中，所述低频射频功率的频率范围在400KHz～2MHz。

本发明具有下述有益效果：

本发明提供的射频传感器，其根据数字信号A₀、A₁、A₂和零射频功率时传感器的静态数字信号A₀(0)、A₁(0)、A₂(0)计算差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|值，其中，A₀=0.2k_uk_i·|V||I|·cosθ+A₀(0)；A₁≈0.1k_uk_i·|V||I|·sinθ+A₁(0)；A₂=0.2k_i ²·|V|²+A₂(0)；|ΔA₀|=A₀-A₀(0)；|ΔA₁|=A₁-A₁(0)；|ΔA₂|=A₂-A₂(0)；且由于虽然在开路点是电流信号很小，但是电压信号很大，因此可以根据得到的差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|准确地判定低频射频功率的存在，即，在开路点时能够检测出低频射频功率，因而可以提高射频传感器的灵敏度，从而可以提高阻抗匹配装置的匹配范围和匹配效果，进而可以增大工艺窗口；另外，这与现有技术为解决在开路点不能检测出低频射频功率而改变射频传感器的相关参数值相比，不需要改变射频传感器的相关参数值，这可以避免在低频射频功率不存在时判定为存在，因而可以避免阻抗匹配装置进行误匹配，即，阻抗匹配装置进行误动作，从而可以提高阻抗匹配装置的使用寿命。

本发明提供的阻抗匹配装置，其采用本发明提供的射频传感器，可以提高阻抗匹配装置的匹配范围和匹配效果，从而可以增大工艺窗口；另外，可以避免阻抗匹配装置进行误匹配，从而可以提高阻抗匹配装置的使用寿命。

附图说明

图1为用于完成预清洗工艺的预清洗腔室的结构示意图；

图2为阻抗匹配装置的原理框图；以及

图3为本发明实施例提供的射频传感器的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的射频传感器和阻抗匹配装置进行详细描述。

图3为本发明实施例提供的射频传感器的结构示意图。请参阅图3，本实施例提供的射频传感器用于根据射频传输线上的电压和电流信号，检测低频射频功率的存在，该射频传感器包括电压采集模块30、电流采集模块31、第一模拟乘法器32、第二模拟乘法器33、第三模拟乘法器34、模数转换模块35、控制模块36和移相模块37。其中，如图3所示，电压采集模块30用于采集输出低频射频功率的射频电源的射频传输线上的电压信号，并将该电压信号分别发送至第一模拟乘法器32的一端和移相模块一端、以及第三模拟乘法器34的两端，具体地，电压采集模块电压采集模块30采用电容分压取电压的方式采集射频电源的射频传输线上的电压信号；电流采集模块电流采集模块31用于采集射频电源的射频传输线上的电流信号，并将该电流信号分别发送至第一模拟乘法器32的另一端和移相模块37的另一端，具体地，电流采集模块31采用电感耦合线圈取电流的方式采集射频电源的射频传输线上的电流信号；自移相模块37输出的电压和电流信号分别输送至第二模拟乘法器33的两端；经过第一模拟乘法器32、第二模拟乘法器33和第三模拟乘法器34运算得出三个与电压和电流有关的模拟信号，该模拟信号通过模数转换模块35转换输出数字信号A₀、A₁、A₂；具体地，第一模拟乘法器32将电压信号和电流信号进行模拟乘法运算得到第一模拟信号，该第一模拟信号经过模数转化模块35转换输出数字信号A₀；第二模拟乘法器33将电压信号和电流信号进行模拟乘法运算得到的第二模拟信号，该第二模拟信号经过模数转化模块35转换输出数字信号A₁；第三模拟乘法器34电压信号与电压信号进行模拟乘法运算，该第三模拟信号经过模数转化模块35转换输出数字信号A₂；A₀(0)、A₁(0)、A₂(0)分别为射频电源输出的低频射频功率为0时模数转换模块35将第一模拟信号、第二模拟信号和第三模拟信号转换成的数字信号，且分别为常数。

控制模块36根据数字信号A₀、A₁、A₂和零射频功率时传感器的静态数字信号A₀(0)、A₁(0)、A₂(0)计算差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|值，A₀=0.2k_uk_i·|V||I|·cosθ+A₀(0)；A₁≈0.1k_uk_i·|V||I|·sinθ+A₁(0)；A₂=0.2k_i ²·|V|²+A₂(0)；|ΔA₀|=A₀-A₀(0)；|ΔA₁|=A₁-A₁(0)；|ΔA₂|=A₂-A₂(0)，其中，k_u、k_i为常数；│V│为射频电源的射频传输线上的电压信号的模值；│I│为射频电源的射频传输线上的电流信号的模值；θ为射频电源的射频传输线上的电压信号与电流信号之间的相位差；并根据该差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|判定低频射频功率的存在。

在本实施例中，为实现根据该差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|判定低频射频功率的存在，控制模块36将该差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|值带入逻辑关系式Y=|ΔA₀|<M₀&&|ΔA₁|<M₁&&|ΔA₂|<M₂中，其中，M₀、M₁、M₂分别为预设的用于判定所述射频功率是否存在的参数，且均为大于零的常数；通过判断Y的真假来判定低频射频功率是否存在，若Y为真，则判定低频射频功率不存在，在这种情况下，控制模块36向阻抗匹配装置的控制单元发送不匹配指令，以实现不对射频电源进行阻抗匹配；若Y为假，则判定低频射频功率存在，在这种情况下，控制模块36将数字信号A₀、A₁、A₂和静态数字信号A₀(0)、A₁(0)、A₂(0)带入如下输出低频射频功率的射频电源的负载阻抗的模值|Z|和相角θ的关系式：

下面详细地描述采用本实施例提供的射频传感器的工作原理：具体地，

（一）假设射频电源为开启状态，即，射频传输线上存在低频射频功率；在射频电源的负载阻抗处于开路点时，导致射频电源的传输线上的电流会很小，因此，控制模块36根据|ΔA₀|=A₀-A₀(0)=0.2k_uk_i·|V||I|·cosθ；|ΔA₁|=A₁-A₁(0)≈0.1k_uk_i·|V||I|·sinθ；|ΔA₂|=A₂-A₂(0)=0.2k_i ²·|V|²可以得到|ΔA₀|和|ΔA₁|的值很小，而|ΔA₂|的值很大，在这种情况下，ΔA₀|<M₀、|ΔA₁|<M₁且|ΔA₂|>M₂，因此，控制模块36根据逻辑关系式Y=|ΔA₀|<M₀&&|ΔA₁|<M₁&&|ΔA₂|<M₂得到Y为假，则判定低频射频功率存在，这与假设存在低频射频功率的条件相符合，因而可以实现在射频电源的负载阻抗处于开路点时仍然能够准确监测射频电源的开关状态，这与现有技术相比，从而可以提供射频传感器的灵敏度，进而可以提高阻抗匹配装置的匹配范围和匹配效果，进而可以增大工艺窗口；

（二）假设射频电源为关闭状态，即，射频传输线上不存在低频射频功率；在这种情况下，射频电源的传输线上的电压和电流均为零，因此，控制模块36根据|ΔA₀|=A₀-A₀(0)=0.2k_uk_i·|V||I|·cosθ；|ΔA₁|=A₁-A₁(0)≈0.1k_uk_i·|V||I|·sinθ；|ΔA₂|=A₂-A₂(0)=0.2k_i ²·|V|²可以得到|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|的值为零，在这种情况下，ΔA₀|<M₀、|ΔA₁|<M₁且|ΔA₂|<M₂，因此，控制模块36根据逻辑关系式Y=|ΔA₀|<M₀&&|ΔA₁|<M₁&&|ΔA₂|<M₂得到Y为真，则判定低频射频功率不存在，这与假设不存在低频射频功率的条件相符合，因而可以判定低频射频功率是否存在，从而可以提高阻抗匹配装置的匹配范围和匹配效果，进而可以增大工艺窗口。

在上述原理分析过程中，M₀、M₁和M₂设置为较大值，可以实现在开路点准确判定低频射频功率是否存在。这与现有技术中，由于M₀、M₁和M₂设置为较大值在开路点在存在低频射频功率时检测不出来而将M₀、M₁和M₂设置为较小值，这又会造成在外界干扰的情况下很容易在低频射频功率不存在时判定存在低频射频功率相比，不需要将M₀、M₁和M₂设置为较小值，因而可以避免阻抗匹配装置进行误匹配，即，阻抗匹配装置进行误动作，从而可以提高阻抗匹配装置的使用寿命。

优选地，射频电源输出的低频射频功率的频率范围在400KHz～2MHz。

需要说明的是，在本实施例中，控制模块36将该差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|值带入逻辑关系式Y=|ΔA₀|<M₀&&|ΔA₁|<M₁&&|ΔA₂|<M₂中，判断低频射频功率是否存在。但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，也可以将该差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|值带入其他逻辑关系式进行准确判定低频射频功率是否存在，例如，将该差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|值带入逻辑关系式Y=|ΔA₀|<M₀&&|ΔA₁|<M₁&&|ΔA₂|>M₂中，若Y为假时，判定低频射频功率不存在；若Y为真时，判定低频射频功率存在，其中，M₂的取值为略小于0.2k_i ²·|V|²的值，因此，在开路点时，ΔA₀|<M₀、|ΔA₁|<M₁和|ΔA₂|>M₂均为真，则Y为真判定低频射频功率存在；而且，在干扰因素的情况下，M₂的取值较大，因此|ΔA₂|>M₂始终为假，则不会在低频射频功率不存在时误判定其仍为存在。

还需要说明的是，在本实施例中，移相模块37用于对发送至第二模拟乘法器33的电压信号和电流信号进行移相。但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，移相模块37还可以用于对发送至第一模拟乘法器32的电压信号和电流信号进行移相，在这种情况下，基于模拟乘法器的工作原理，第一模拟信号经过模数转化模块35转换输出数字信号A₀，其中，A₀≈0.1k_uk_i·|V||I|·sinθ+A₁(0)；第二模拟信号经过模数转化模块35转换输出数字信号A₁，其中，A₁=0.2k_uk_i·|V||I|·cosθ+A₀(0)。

综上所述，本实施例提供的射频传感器，根据数字信号A₀、A₁、A₂和零射频功率时传感器的静态数字信号A₀(0)、A₁(0)、A₂(0)计算差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|值，A₀=0.2k_uk_i·|V||I|·cosθ+A₀(0)；A₁≈0.1k_uk_i·|V||I|·sinθ+A₁(0)；A₂=0.2k_i ²·|V|²+A₂(0)；|ΔA₀|=A₀-A₀(0)；|ΔA₁|=A₁-A₁(0)；|ΔA₂|=A₂-A₂(0)；且由于虽然在开路点是电流信号很小，但是电压信号很大，因此可以根据得到的差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|准确地判定低频射频功率的存在，即，在开路点时能够检测出低频射频功率，因而可以提高射频传感器的灵敏度，从而可以提高阻抗匹配装置的匹配范围和匹配效果，进而可以增大工艺窗口；另外，这与现有技术为解决在开路点不能检测出低频射频功率而改变射频传感器的相关参数值相比，不需要改变射频传感器的相关参数值，这可以避免在低频射频功率不存在时误判定为存在，因而可以避免阻抗匹配装置进行误匹配，即，阻抗匹配装置进行误动作，从而可以提高阻抗匹配装置的使用寿命。

作为另外一个技术方案，本实施例还提供一种阻抗匹配装置，包括射频传感器、控制器、执行机构和匹配网络。其中，射频传感器采用上述实施例提供的射频传感器，用于判定低频射频功率是否存在，若存在，则计算输出该低频射频功率的射频电源的负载阻抗的模值和相角，并将该模值和相角发送至控制器；若不存在，则向控制器发送不匹配指令；控制器根据射频传感器发送的模值和相角进行匹配控制算法以获得执行机构调整量，并根据该调整量控制执行机构（例如，步进电机）对匹配网络中的可变元件（例如，可变电容）进行调整，以调整射频电源的负载阻抗，直至射频电源的特征阻抗与负载阻抗相匹配；控制器根据射频传感器发送的不匹配指令控制执行机构（例如，步进电机）对匹配网路中的可变元件（例如，可变电容）调整至预设初始位置。

优选地，射频电源输出的低频射频功率的频率范围在400KHz～2MHz。

本实施例提供的阻抗匹配装置，其采用上述实施例提供的射频传感器，可以提高阻抗匹配装置的匹配范围和匹配效果，从而可以增大工艺窗口；另外，可以避免阻抗匹配装置进行误匹配，即，阻抗匹配装置进行误动作，从而可以提高阻抗匹配装置的使用寿命。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种射频传感器，用于根据射频传输线上的电压和电流信号，检测低频射频功率的存在，其特征在于，所述射频传感器包括：电压采集模块、电流采集模块、第一模拟乘法器、第二模拟乘法器、第三模拟乘法器、移相模块、模数转换模块和控制模块，其中：

所述电压采集模块将采集的所述电压信号分别发送至所述第一模拟乘法器的一端和所述移相模块一端、以及所述第三模拟乘法器的两端；

所述电流采集模块将采集的所述电流信号分别发送至所述第一模拟乘法器的另一端和所述移相模块的另一端；自所述移相模块输出的所述电压和电流信号分别输送至所述第二模拟乘法器的两端；

经过第一模拟乘法器、第二模拟乘法器和第三模拟乘法器运算得出三个与所述电压和电流有关的模拟信号，该模拟信号通过所述模数转换模块转换输出数字信号A₀、A₁、A₂；

所述控制模块根据所述数字信号A₀、A₁、A₂和零射频功率时传感器的静态数字信号A₀(0)、A₁(0)、A₂(0)计算差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|值，根据所述差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|判定低频射频功率的存在，其中：A₀=0.2k_uk_i·|V||I|·cosθ+A₀(0)；A₁≈0.1k_uk_i·|V||I|·sinθ+A₁(0)；A₂=0.2k_i ²·|V|²+A₂(0)；|ΔA₀|=A₀-A₀(0)；|ΔA₁|=A₁-A₁(0)；|ΔA₂|=A₂-A₂(0)；其中，k_u、k_i为常数；│V│为所述电压信号的模值；│I│为所述电流信号的模值；θ为所述电压信号与电流信号之间的相位差。

2.根据权利要求1所述的射频传感器，其特征在于，所述控制模块将所述差分信号|ΔA₀|、|ΔA₁|和|ΔA₂|值带入逻辑关系式Y=|ΔA₀|<M₀&&|ΔA₁|<M₁&&|ΔA₂|<M₂中，通过判断Y的真假来判定所述低频射频功率是否存在，若Y为真，则判定所述低频射频功率不存在；若Y为假，则判定所述低频射频功率存在；其中，M₀、M₁、M₂分别为预设的用于判定所述射频功率是否存在的参数，且均为大于零的常数。

3.根据权利要求2所述的射频传感器，其特征在于，所述控制模块当判定所述低频射频功率存在时，将所述数字信号A₀、A₁、A₂和所述静态数字信号A₀(0)、A₁(0)、A₂(0)带入如下输出所述低频射频功率的射频电源的负载阻抗的模值|Z|和相角θ的关系式：

$\left|Z\right|=\frac{V}{I}=\frac{k_u}{k_i}\frac{A_2-A_2\left(0\right)}{\sqrt{{(A_0-A_0\left(0\right))}^2+4{(A_1-A_1\left(0\right))}^2}}$

$\mathrm{\&theta;}=\arctan \frac{2(A_1-A_1\left(0\right))}{A_0{-A}_0\left(0\right)}$

计算所述射频电源的负载阻抗的模值|Z|和相角θ，并将所述模值|Z|和相角θ发送出去。

4.根据权利要求1所述的射频传感器，其特征在于，所述低频射频功率的频率范围在400KHz～2MHz。

5.根据权利要求1所述的射频传感器，其特征在于，所述电压采集模块采用电容分压取电压的方式采集所述射频传输线上的电压信号。

6.根据权利要求1所述的射频传感器，其特征在于，所述电流采集模块采用电感耦合线圈取电流的方式采集所述射频传输线上的电流信号。

7.一种阻抗匹配装置，包括射频传感器，其特征在于，所述射频传感器采用上述权利要求1-6任意一项所述的射频传感器。

8.根据权利要求7所述的阻抗匹配装置，其特征在于，还包括控制器、执行机构和匹配网络，其中

所述射频传感器用于判定所述低频射频功率是否存在，若存在，则计算输出所述低频射频功率的射频电源的负载阻抗的模值和相角，并将该模值和相角发送至所述控制器；若不存在，则向所述控制器发送不匹配指令；

所述控制器根据所述射频传感器发送的模值和相角进行匹配控制算法以获得所述执行机构的调整量，并根据该调整量控制所述执行机构对所述匹配网络中的可变元件进行调整，以调整所述射频电源的负载阻抗；

所述控制器根据所述射频传感器发送的不匹配指令控制所述执行机构对所述匹配网路中的可变元件调整至预设初始位置。

9.根据权利要求7所述的阻抗匹配装置，其特征在于，所述低频射频功率的频率范围在400KHz～2MHz。