CN111293022B - 脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法和装置 - Google Patents

脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法和装置 Download PDF

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    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183—Matching circuits

Abstract

本申请公开了一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法和装置。该方法连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，将前一脉冲在搜寻匹配频率过程中阻抗参数最小的调频频率赋给下一脉冲，将其作为下一脉冲的初始频率，如此，相当于增加了一个脉冲周期的第一射频功率阶段的宽度，因而，通过对该多个脉冲的第一射频功率阶段的连续调频，可以搜寻到较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的匹配频率，进而实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。此外，本申请还公开了一种等离子体处理装置。

Description

脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法和装置
技术领域
本申请涉及脉冲射频等离子体领域，尤其涉及一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法和装置。
背景技术
脉冲射频等离子体的射频功率存在高、低两种输出功率；与此对应，等离子体的阻抗也存在高、低两种状态的阻抗。在调频匹配等离子体技术中，为了降低射频频率大范围跳跃引起的频率失配问题，需要两个不同的匹配射频频率来匹配等离子体的高低两种状态的阻抗。如此就要求自动调频阻抗匹配技术需要在脉冲射频功率的高功率和低功率阶段下分别搜寻到相应的匹配频率。
现有的自动调频阻抗匹配技术需要数次或数十次调频(大约在5-10μs左右的时间内)才能搜寻到匹配频率。这种调频速率已经可以充分满足中低脉冲频率(如100-1000Hz)的脉冲射频等离子体的高-低功率阶段的阻抗匹配。但是，对于较高脉冲频率如5000Hz的脉冲射频等离子体，由于其脉冲宽度较窄，每个脉冲周期内的调频次数较少，因此，利用现有的自动调频阻抗匹配技术很难在较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的单脉冲区段内搜寻到匹配频率，进而无法实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法和装置，以搜寻到较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的匹配频率，进而实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。
为了解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：
本申请的第一方面提供了一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法，包括：
提供脉冲射频功率到等离子反应腔，所述脉冲射频功率包括n个脉冲周期，每个脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数；
获取第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内的第一初始频率；i<n，且i为正整数；
根据所述第一初始频率连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，并在每个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，读取每个脉冲周期的第一射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个调频频率及其对应的阻抗参数，并比较各个阻抗参数的大小，以获得阻抗参数最小的调频频率；其中，在第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期中，相邻两个脉冲周期的前一脉冲周期的第一射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为后一脉冲周期的第一射频功率阶段的初始频率；
将阻抗参数达到极值时对应的调频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
可选地，所述第一初始频率为手动赋值频率或先前自动调频所得频率。
可选地，位于第i个脉冲周期后面的多个脉冲周期为与第i个脉冲周期相邻的多个连续的脉冲周期。
可选地，位于第i个脉冲周期后面的多个脉冲周期为与所述第i个脉冲周期间隔至少一个脉冲周期且其间间隔至少一个脉冲周期的多个脉冲周期。
可选地，所述阻抗参数为反射功率、反射系数或阻抗。
本申请的第二方面提供了一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法，包括：
将包括n个脉冲周期的脉冲射频功率划分为K个相邻的射频调频区间，每个所述射频调频区间中包括至少一个脉冲周期；所述脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数，K≥2，且K为正整数；
获取第k个射频调频区间的第一初始频率，k<K，且k为正整数；
根据所述第一初始频率连续在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间内的各个脉冲周期内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，并在每个射频调频区间的各个脉冲周期的各个第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，读取各个脉冲周期的各个第一射频功率阶段中的各个调频频率及其对应的阻抗参数，并比较各个阻抗参数的大小，以获得阻抗参数最小的调频频率；其中，在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间中，相邻两个射频调频区间中的前一射频调频区间的第一射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为后一射频调频区间的第一射频功率阶段的初始频率；
将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
可选地，所述第一初始频率为手动赋值频率或先前自动调频所得频率。
可选地，位于第k个射频调频区间之后的多个射频调频区间为与第k个射频调频区间相邻的多个连续的射频调频区间。
可选地，位于第k个射频调频区间之后的多个射频调频区间为与第k个射频调频区间间隔至少一个射频调频区间的多个射频调频区间。
可选地，所述每个射频调频区间的脉冲周期个数设置为任意整数值。
本申请的第三方面提供了一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置，包括：
提供单元，用于提供脉冲射频功率到等离子反应腔，所述脉冲射频功率包括n个脉冲周期，每个脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数；
获取单元，用于获取第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内的第一初始频率；i<n，且i为正整数；
搜寻单元，用于根据所述第一初始频率连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，并在每个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，读取每个脉冲周期的第一射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个调频频率及其对应的阻抗参数，并比较各个阻抗参数的大小，以获得阻抗参数最小的调频频率；其中，在第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期中，相邻两个脉冲周期的前一脉冲周期的第一射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为后一脉冲周期的第一射频功率阶段的初始频率；
确定单元，用于将阻抗参数达到极值时对应的调频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
本申请的第四方面提供了一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置，包括：
划分单元，用于将包括n个脉冲周期的脉冲射频功率划分为K个相邻的射频调频区间，每个所述射频调频区间中包括至少一个脉冲周期；所述脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数，K≥2，且K为正整数；
获取单元，用于获取第k个射频调频区间的第一初始频率，k<K，且k为正整数；
搜寻单元，用于根据所述第一初始频率连续在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间内的各个脉冲周期内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，并在每个射频调频区间的各个脉冲周期的各个第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，读取各个脉冲周期的各个第一射频功率阶段中的各个调频频率及其对应的阻抗参数，并比较各个阻抗参数的大小，以获得阻抗参数最小的调频频率；其中，在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间中，相邻两个射频调频区间中的前一射频调频区间的第一射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为后一射频调频区间的第一射频功率阶段的初始频率；
确定单元，用于将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
本申请的第五方面提供了一种等离子体处理装置，包括：
等离子体处理腔和射频功率发生器；
所述等离子体处理腔用于容纳并处理基片；
所述射频功率发生器用于输出脉冲射频功率到等离子反应腔，所述脉冲射频功率包括n个脉冲周期，每个脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数；
其中，所述射频功率发生器包括自动调频装置，所述自动调频装置用于执行上述第一方面任一可选实现方式所述的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法。
可选地，所述等离子体处理装置还包括：
随机命令发生器，用于设置射频调频区间的时长，并将设置的所述射频调频区间的时长信号发送至所述射频功率发生器，以使所述射频功率发生器根据所述射频调频区间的时长信号划分射频调频区间。
相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：
基于以上技术方案可知，本申请提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法中，首先获取第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内的第一初始频率，然后根据该第一初始频率连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，直至搜寻到的射频频率对应的阻抗参数达到极值，最后将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为与所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段的与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
其中，连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，将前一脉冲在搜寻匹配频率过程中阻抗参数最小的调频频率赋给下一脉冲，将其作为下一脉冲的初始频率，如此，相当于增加了一个脉冲周期的第一射频功率阶段的宽度，因而，通过对该多个脉冲的第一射频功率阶段的连续调频，可以搜寻到较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的匹配频率，进而实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为反射功率与RF射频源频率的关系示意图；
图2为本申请实施例提供的一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的脉冲射频功率的示意图；
图4为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的一种实施方式的流程图；
图5为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的一种实施方式的原理示意图；
图6为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的另一种实施方式的流程图；
图7为本申请实施例提供的第一匹配频率的获取方法流程图；
图8为本申请实施例提供的第二匹配频率的获取方法流程图；
图9a为申请实施例提供的将脉冲射频功率划分为多个射频调频区间的一种实施方式的示意图；
图9b为申请实施例提供的将脉冲射频功率划分为多个射频调频区间的另一种实施方式的示意图；
图10为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的又一种实施方式的流程图；
图11为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的一种实施方式的流程图；
图12为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的一种实施方式的原理示意图；
图13为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置的一种实施方式的结构示意图；
图14为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置的又一种实施方式的结构示意图；
图15为本申请实施例提供的等离子体处理装置的结构示意图。
具体实施方式
在介绍本申请具体实施方式之前，首先介绍射频功率传输系统的负载阻抗的相关信息。
射频功率传输系统的负载阻抗由传输线、阻抗匹配网络和等离子体腔体的阻抗确定。经过试验验证，与等离子反应腔负载阻抗相关的任意一个参数与RF射频源的频率的关系为非线性函数关系，并且该非线性函数为具有极值的非线性函数。并且当负载阻抗与RF射频源的阻抗匹配时，与负载阻抗相关的任意一个参数在此时达到极值。
与等离子反应腔负载阻抗相关的阻抗参数很多，例如可以为反射功率、反射系数或阻抗。作为示例，图1示出了反射功率与RF射频源频率的关系示意图。从图1中可以看出，反射功率与RF射频源频率的关系为具有极值的非线性函数关系，当负载阻抗与RF射频源阻抗相匹配时，反射功率达到最小值。并且可以认为，匹配频率与其对应的反射功率为关系曲线的拐点。
本申请提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法就是基于上述原理实现的。下面结合附图对本发明提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的具体实施方式进行详细描述。
针对脉冲射频等离子体的射频功率包括高功率射频阶段和低功率射频阶段，当低功率射频阶段的射频功率为零时，仅需要对高功率射频阶段的等离子体阻抗进行匹配；当低功率射频阶段的射频功率不为零时，不仅需要对高功率射频阶段的等离子体阻抗进行匹配，还需要对低功率射频阶段的等离子体阻抗进行匹配。而且，如背景技术部分所述，为了降低射频频率大范围跳跃引起的频率失配问题，需要对高功率射频阶段和低功率射频阶段进行独立调频。
然而，现有的自动调频阻抗匹配技术所需的调频时间相对于高脉冲频率的射频功率的脉冲周期较长，其无法在单脉冲区段内搜寻到匹配频率，进而无法实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。
表1列出了不同脉冲频率下单个低功率脉冲内的频率调节次数。需要说明，在表1中，每次调频的调频时间为10μs为例进行示例。
表1
Figure BDA0001896850460000071
Figure BDA0001896850460000081
从表1可以看出，对于某些高脉冲频率的脉冲等离子体而言，单个脉冲的调频次数甚至少于10次，自动调频很难在单脉冲区段内搜寻到匹配频率。
导致上述问题产生的原因是，功率发生器产生频率的速率无法跟上调频频率的调节速率，如此，出现了功率发生器频率失配的问题。为了解决上述技术问题，功率发生器的频率读取并赋值的功能变得尤为重要。
基于此，本申请提供了一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法。在该方法中，首先获取第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内的第一初始频率，然后根据该第一初始频率连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，直至搜寻到的射频频率对应的阻抗参数达到极值，最后将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为与所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段的与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
其中，连续在第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，将前一脉冲在搜寻匹配频率过程中读取到的特定调配频率赋给下一脉冲，将其作为下一脉冲的初始频率，如此，相当于增加了一个脉冲周期的第一射频功率阶段的宽度，因而，通过对该多个脉冲的第一射频功率阶段的连续调频，可以搜寻到较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的匹配频率，进而实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。
为使本申请的技术问题、技术方案和技术效果更加清楚、完整，下面结合附图对本申请提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的具体实现方式进行详细描述。
请参见图2，该图为本申请实施例提供的一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的流程图。
本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法，包括：
S201：提供脉冲射频功率到等离子反应腔。
需要说明，提供到等离子体反应腔内的所述脉冲射频功率包括n个脉冲周期，每个脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数。
作为示例，图3示例出脉冲射频功率的示意图。如图3所示，该脉冲射频功率包括n个脉冲周期，其中，每个周期包括高射频功率阶段31和低射频功率阶段32。
因高射频功率阶段和低射频功率阶段的频率需要单独调频，因此，在本申请实施例中，第一射频功率阶段可以为高射频功率阶段31，也可以为低射频功率阶段32。
S202：获取第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内的第一初始频率；i<n，且i为正整数。
第i个脉冲周期可以是脉冲射频功率中的第1个脉冲周期至第n-1个脉冲周期的任一个脉冲周期。
作为示例，本申请实施例可以以第1个脉冲周期作为第i个脉冲周期为例进行说明。
第一初始频率可以采用多种获取方式，作为一示例，第一初始频率可以为手动赋值频率。作为另一示例，第一初始频率可以为先前自动调频所得频率。
S203：根据所述第一初始频率连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，并在每个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，读取每个脉冲周期的第一射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个调频频率及其对应的阻抗参数，并比较各个阻抗参数的大小，以获得阻抗参数最小的调频频率；其中，在第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期中，相邻两个脉冲周期的前一脉冲周期的第一射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为后一脉冲周期的第一射频功率阶段的初始频率。
作为示例，S203可以具体为：
S203a：根据第一初始频率在第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，读取并保存在第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率过程中的各个调频频率及其对应的阻抗参数。
需要说明，在搜寻匹配频率的过程中，可以根据调频时间以及第一射频功率阶段的脉冲宽度对射频频率进行多次调整，从而得到多个调频频率。
S203b：比较第i个脉冲周期的第一射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个调频频率对应的阻抗参数的大小，并获得阻抗参数最小的第一调频频率。
S203c：判断搜寻过程中的调频频率对应的阻抗参数是否达到极值。若是，则执行S204；若否，则执行S203d。
S203d：将所述第一调频频率赋给第i+k个脉冲周期的第一射频功率阶段，将其作为第i+k个脉冲周期的第一射频功率阶段的第二初始频率；i+k≤n，且k为正整数。
S203e：根据所述第二初始频率在第i+k个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，读取并保存在第i+k个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率过程中的各个调频频率及其对应的阻抗参数。
该搜寻匹配频率的过程与S203a的搜寻匹配频率过程相同，为了简要起见，在此不再详细描述。
S203f：比较第i+k个脉冲周期的第一射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个调频频率对应的阻抗参数的大小，并获得阻抗参数最小的第二调频频率。
S203g：判断搜寻过程中的调频频率对应的阻抗参数是否达到极值。若是，则执行S204；若否，则执行S203h。
需要说明，本步骤所述的搜寻过程是指从第i个脉冲周期的首次搜寻开始一直到当前时刻所经历的所有脉冲周期内的搜寻过程。
S203h：根据i＝i+k更新i值，并将所述第二调频频率作为第i+k个脉冲周期的第一射频功率阶段的第二初始频率，并返回执行S203e。
作为一示例，位于第i个脉冲周期后面的多个脉冲周期可以为与第i个脉冲周期相邻的多个连续的脉冲周期。作为另一示例，位于第i个脉冲周期后面的多个脉冲周期还可以为与所述第i个脉冲周期间隔至少一个脉冲周期，且其间间隔至少一个脉冲周期的多个脉冲周期。
其中，当位于第i个脉冲周期后面的多个脉冲周期可以为与第i个脉冲周期相邻的多个连续的脉冲周期时，该多个脉冲周期可以为第i+1个脉冲周期、第i+2个脉冲周期、……、第i+m个脉冲周期，其中，i+m≤n，且m为正整数。
为了便于解释和说明，下面将以第i个脉冲周期为第1个脉冲周期为例说明。位于第1个脉冲周期后的多个脉冲周期可以为第2个脉冲周期、第3个脉冲周期、……、第t个脉冲周期，其中，t≤n，且t为正整数。
当位于第i个脉冲周期后面的多个脉冲周期还可以为与所述第i个脉冲周期间隔至少一个脉冲周期，且其间间隔至少一个脉冲周期的多个脉冲周期时，该多个脉冲周期可以为第i+k个脉冲周期、第i+2k个脉冲周期、……、第i+Nk个脉冲周期，其中，i+Nk≤n，且k为正整数。
为了便于解释和说明，下面将以第i个脉冲周期为第1个脉冲周期和以间隔一个脉冲周期为例说明。位于第1个脉冲周期后面的多个脉冲周期可以为第3个脉冲周期、第5个脉冲周期、……、第2K-1个脉冲周期，其中，2K-1≤n，且K为正整数。
需要说明，在本申请实施例中，阻抗参数可以为反射功率，也可以为反射系数，还可以为阻抗。当阻抗参数不同时，阻抗参数与RF射频频率之间的非线性函数关系可能具有极大值，也有可能具有极小值，因此，相应地，阻抗参数的极值可能是极小值，也可能是极大值。例如，当阻抗参数为反射功率时，阻抗参数的极值为极小值。
S204：将阻抗参数达到极值时对应的调频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
以上为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的实现方式。在该实现方式中，首先获取第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内的第一初始频率，然后根据该第一初始频率连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，直至搜寻到的射频频率对应的阻抗参数达到极值，最后将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为与所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段的与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
其中，连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，将前一脉冲在搜寻匹配频率过程中阻抗参数最小的调频频率赋给下一脉冲，将其作为下一脉冲的初始频率，如此，相当于增加了一个脉冲周期的第一射频功率阶段的宽度，因而，通过对该多个脉冲的第一射频功率阶段的连续调频，可以搜寻到较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的匹配频率，进而实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。
为了更加清楚地理解本申请的具体实施方式，下面以高射频功率阶段的与等离子体阻抗相匹配的匹配频率的过程为例进行说明。其中，在下述实施例中，阻抗参数以反射功率作为示例进行说明。
下面将依次介绍本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的两种具体实施方式。
下面将结合图4和图5，对本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的一种实施方式进行具体介绍。其中，图4为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的一种实施方式的流程图；图5为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的一种实施方式的原理示意图。
本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法，可以具体为：
S401：提供脉冲射频功率到等离子反应腔。
作为示例，脉冲射频功率可以是图5提供的脉冲射频功率501。
S402：获取第1个脉冲周期的高射频功率阶段内的初始频率f0(h)。
作为示例，初始频率f0(h)可以是图5提供的RF射频频率502的f0(h)频率。
S403：根据初始频率f0(h)在第1个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻匹配频率，并读取并保存每次调频所需的调频频率及其对应的阻抗参数。
其中，匹配频率可以是在第1个脉冲周期的高射频功率阶段内，搜寻到的与等离子体与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
作为示例，S403可以具体为：
S403a：在第1个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻匹配频率，并在搜寻过程中，对频率进行多次调频。
作为示例，在图5提供的第1脉冲周期内，RF射频频率502进行了5次调频，其中，调频频率依次是f11(h)、f12(h)、f13(h)、f14(h)和f15(h)。
S403b：读取并保存每次调频所需的调频频率及其对应的阻抗参数。
反射功率是随着调频频率的变换而变化的，不同的调频频率对应不同的反射功率。
例如，在图5提供的第1脉冲周期内，RF射频频率502进行了5次调频，且每次调频对应的反射功率503不同。其中，当调频频率为f11(h)时，反射功率为P1；当调频频率为f12(h)时，反射功率为P2；当调频频率为f13(h)时，反射功率为P3；当调频频率为f14(h)时，反射功率为P4；当调频频率为f15(h)时，反射功率为P5。
作为示例，S403b可以具体为：在图5中，读取并保存调频频率f11(h)以及其对应的反射功率P1、调频频率f12(h)以及其对应的反射功率P2、调频频率f13(h)以及其对应的反射功率P3、调频频率f14(h)以及其对应的反射功率P4和调频频率f15(h)以及其对应的反射功率P5。
S404：比较第1个脉冲周期的高射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个反射功率的大小，并将反射功率最小对应的调频频率作为备用频率f1(h)。
备用频率，用于当第1个脉冲周期的高射频功率阶段搜寻过程中的多个调频频率对应的反射功率值均未达到极小值时，则将备用频率作为下一个脉冲周期的高射频功率阶段初始频率。
作为示例，S404可以具体为：在图5中，比较反射功率P1、反射功率P2、反射功率P3、反射功率P4和反射功率P5的大小，得到反射功率P3的值最小，因而，将反射功率P3对应的调频频率f13(h)作为备用频率f1(h)。
S405：判断搜寻过程中的多个调频频率对应的反射功率值是否达到极小值。如果是，则执行S40E；如果否，则执行S406。
S406：将备用频率f1(h)作为第2个脉冲周期的高射频功率阶段内的初始频率。
S407：根据初始频率f1(h)在第2个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻匹配频率，并读取并保存每次调频所需的调频频率及其对应的阻抗参数。
S408：比较第2个脉冲周期的高射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个反射功率的大小，并将反射功率最小对应的调频频率作为备用频率f2(h)。
S409：判断搜寻过程中的多个调频频率对应的反射功率值是否达到极小值。如果是，则执行S40E；如果否，则执行S410。
需要说明，本步骤所述的搜寻过程包括第1个脉冲周期和第2个脉冲周期的搜寻过程。
S410：将备用频率f2(h)作为第3个脉冲周期的高射频功率阶段内的初始频率。
依次类推，当在前一个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻到的调频频率对应的反射功率未达到极小值，则重复进行上述将前一个脉冲周期的高射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为与其相邻的下一个脉冲周期的高射频功率阶段内的初始频率，并在与其相邻的下一个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻匹配频率的步骤，直到与搜寻到的调频频率对应的反射功率达到极小值结束循环，可以执行S40E。
S40E：将反射功率值达到极小值时对应的调频频率确定为所述脉冲射频功率的高射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法，通过连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻匹配频率的中，将前一脉冲在搜寻匹配频率过程中阻抗参数最小的调频频率赋给下一脉冲，将其作为下一脉冲的初始频率，如此，相当于增加了一个脉冲周期的第一射频功率阶段的宽度，因而，通过对该多个脉冲的高射频功率阶段的连续调频，可以搜寻到较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的匹配频率，从而使得等离子体的阻抗匹配不再局限于单个脉冲内完成，进而实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。
而且，该具体实施方式将前一脉冲的高射频功率阶段的匹配频率作为下一脉冲的初始调频频率，如此，可以降低调频次数，提高调频效率。
在以上提供的实施方式中，调频用到的多个脉冲周期为多个连续的脉冲周期为例进行说明的。实际上，另外，调频用到的多个脉冲周期还可以为不连续的多个脉冲周期。该多个脉冲周期可以为至少间隔一个脉冲周期的多个脉冲周期。下面将以间隔一个脉冲为例进行具体的介绍和说明。
下面将结合图6，对本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的另一种实施方式进行具体介绍。其中，图6为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的另一种实施方式的流程图。
本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法，可以具体为：
S601：提供脉冲射频功率到等离子反应腔。
S602：获取第1个脉冲周期的高射频功率阶段内的初始频率f0(h)。
初始频率f0(h)可以为手动赋值频率，也可以为先前自动调频所得频率。
S603：获取第2个脉冲周期的高射频功率阶段内的初始频率F0(h)。
初始频率F0(h)可以为手动赋值频率，也可以为先前自动调频所得频率。
需要说明，在本申请实施例中，初始频率f0(h)和初始频率F0(h)可以相等，也可以不相等。
S604：根据初始频率f0(h)获取第一匹配频率。
该步骤的具体实现方式将在下面详细描述。
S605：根据初始频率F0(h)获取第二匹配频率。
该步骤的具体实现方式将在下面详细描述。
S606：根据第一匹配频率和第二匹配频率，得到脉冲射频功率的高射频功率阶段的与等离子体阻抗相匹配的最终匹配频率。
该步骤的具体实现方式将在下面详细描述。
需要说明的是，在本申请实施例中，S602与S603没有先后顺序，可以先执行S602，再执行S603；也可以先执行S603，再执行S602。而且，S604与S605没有先后顺序，可以先执行S604，再执行S605；也可以先执行S605，再执行S604。
下面将依次介绍S604、S605和S606的具体实施方式。
S604的具体实施方式如下：
参见图7，该图为本申请实施例提供的第一匹配频率的获取方法流程图。
作为示例，S604可以具体为：
S6041：根据初始频率f0(h)在第1个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻匹配频率，并读取并保存每次调频所需的调频频率及其对应的阻抗参数。
S6041的内容与S403的内容相同，在此不再赘述。
S6042：比较第1个脉冲周期的高射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个反射功率的大小，并将反射功率最小对应的调频频率作为备用频率f1(h)。
S6042的内容与S404的内容相同，在此不再赘述。
S6043：判断搜寻过程中的多个调频频率对应的反射功率值是否达到极小值。如果是，则执行S604E；如果否，则执行S6044。
S6044：将备用频率f1(h)作为第3个脉冲周期的高射频功率阶段内的初始频率。
S6045：根据初始频率f1(h)在第3个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻匹配频率，并读取并保存每次调频所需的调频频率及其对应的阻抗参数。
S6046：比较第3个脉冲周期的高射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个反射功率的大小，并将反射功率最小对应的调频频率作为备用频率f2(h)。
S6047：判断搜寻过程中的多个调频频率对应的反射功率值是否达到极小值。如果是，则执行S604E；如果否，则执行S6048。
S6048：将备用频率f2(h)作为第5个脉冲周期的高射频功率阶段内的初始频率。
依次类推，当在前一个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻到的调频频率对应的反射功率未达到极小值，则重复进行上述将前一个脉冲周期的高射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为与其间隔一个脉冲周期的下一个脉冲周期的高射频功率阶段内的初始频率，并在与间隔一个脉冲周期的下一个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻匹配频率的步骤，直到与搜寻到的调频频率相对应的反射功率达到极小值结束循环，可以执行S604E。
S604E：将反射功率值达到极小值时对应的调频频率确定为所述脉冲射频功率的高射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的第一匹配频率。
以上为S604的具体实施方式。在S604中，可以利用多个连续的第奇数个脉冲周期来获得所述脉冲射频功率的高射频功率阶段的与等离子体阻抗相匹配的第一匹配频率。
S605的具体实施方式如下：
参见图8，该图为本申请实施例提供的第二匹配频率的获取方法流程图。
作为示例，S605可以具体为：
S6051：根据初始频率F0(h)在第2个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻匹配频率，并读取并保存每次调频所需的调频频率及其对应的阻抗参数。
S6052：比较第2个脉冲周期的高射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个反射功率的大小，并将反射功率最小对应的调频频率作为备用频率F1(h)。
S6053：判断搜寻过程中的多个调频频率对应的反射功率值是否达到极小值。如果是，则执行S605E；如果否，则执行S6055。
S6054：将备用频率F1(h)作为第4个脉冲周期的高射频功率阶段内的初始频率。
S6055：根据初始频率F1(h)在第4个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻匹配频率，并读取并保存每次调频所需的调频频率及其对应的阻抗参数。
S6056：比较第4个脉冲周期的高射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个反射功率的大小，并将反射功率最小对应的调频频率作为备用频率F2(h)。
S6057：判断搜寻过程中的多个调频频率对应的反射功率值是否达到极小值。如果是，则执行S605E；如果否，则执行S6058。
S6058：将备用频率F2(h)作为第6个脉冲周期的高射频功率阶段内的初始频率。
依次类推，当在前一个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻到的调频频率对应的反射功率未达到极小值，则重复进行上述将前一个脉冲周期的高射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为与其间隔一个脉冲周期的下一个脉冲周期的高射频功率阶段内的初始频率，并在与间隔一个脉冲周期的下一个脉冲周期的高射频功率阶段内搜寻匹配频率的步骤，直到与搜寻到的调频频率相对应的反射功率达到极小值结束循环，可以执行S605E。
S605E：将反射功率值达到极小值时对应的调频频率确定为所述脉冲射频功率的高射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的第二匹配频率。
以上是S605的具体实施方式。在S605中，可以利用多个连续的第偶数个脉冲周期来获得所述脉冲射频功率的高射频功率阶段的与等离子体阻抗相匹配的第二匹配频率。
S606的具体实施方式如下：
S606可以采用多种方式实现，例如：
作为示例，S606可以具体为：比较第一匹配频率对应的反射功率和第二匹配频率反射功率的大小，若第一匹配频率对应的反射功率小于第二匹配频率的反射功率，则将第一匹配频率作为最终匹配功率；若第一匹配频率对应的反射功率等于第二匹配频率的反射功率，则将第一匹配频率或第二匹配频率作为最终匹配功率；若第一匹配频率对应的反射功率大于第二匹配频率的反射功率，则将第二匹配频率作为最终匹配功率。
作为另一示例，S606可以具体为：获取第一匹配频率和第二匹配频率的加权平均数，并将该平均数作为最终的匹配频率。
以上是S606的具体实施方式。
需要说明的是，该实施方式中，设置有两条调频路径，最终结果由该两条调频路径的调频结果来决定。实际上，作为本申请实施例的扩展，还可以仅根据其中一条调频路径进行调频匹配，最终得到脉冲射频功率的高射频功率阶段的与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
此外，在上述实施方式中，每个调频路径用到的多个脉冲周期还为不连续的多个脉冲周期，并且该不连续的多个脉冲周期为间隔一个脉冲周期的多个脉冲周期。实际上，作为本申请实施例的扩展，还可以设置3条或3条以上的调频路径，每条调频路径用到的多个脉冲周期还为不连续的多个脉冲周期，并且该不连续的多个脉冲周期为间隔两个或两个以上脉冲周期的多个脉冲周期。该设置3条或3条以上调频路径的具体实施方式与上述实施方式类似，在此不再赘述。
本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法中，通过连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的间隔至少一个脉冲周期的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，将前一脉冲在搜寻匹配频率过程中阻抗参数最小的调频频率赋给下一脉冲，将其作为下一脉冲的初始频率，如此，相当于增加了一个脉冲周期的第一射频功率阶段的宽度，因而，通过对该多个脉冲的第一射频功率阶段的连续调频，可以搜寻到较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的匹配频率，从而使得等离子体的阻抗匹配不再局限于单个脉冲内完成，进而实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。
以上提供的三种实施方式中，均是将一个脉冲周期的特定调频频率作为另一个脉冲周期的初始频率，以便另一个脉冲周期能够基于该初始频率进一步进行频率调节。另外，为了进一步提高匹配频率的准确率，本申请还可以通过将包括至少一个脉冲周期的射频调频区间的特定调频频率作为另一个射频调频区间的初始频率，以便另一个射频调频区间能够基于该初始频率进一步进行频率调节。
其中，射频调频区间是通过将n个脉冲周期进行划分获得的，而且每个所述射频调频区间中包括至少一个脉冲周期。
为了便于解释和说明，下面将结合附图对射频调频区间进行解释和说明。
参见图9a，该图为申请实施例提供的将脉冲射频功率划分为多个射频调频区间的一种实施方式的示意图。
作为一种实施方式，如图9a所示，当脉冲射频功率包括n个脉冲周期时，射频调频区间可以将所述n个脉冲周期进行平均划分，以便得到K个相邻的射频调频区间。此时，每个射频调频区间均包括2个脉冲周期。
参见图9b，该图为申请实施例提供的将脉冲射频功率划分为多个射频调频区间的另一种实施方式的示意图。
作为另一种实施方式，如图9b所示，当脉冲射频功率包括n个脉冲周期时，射频调频区间可以将所述n个脉冲周期进行随机划分，以便得到K个相邻的射频调频区间。此时，不同射频调频区间内数目不等的脉冲周期，例如，第一射频调频区间包括2个脉冲周期，第二个射频调频区间包括4个脉冲周期以及第K个射频调频区间包括6个脉冲周期。
基于上述提供的射频调频区间，本申请还提供了一种基于射频调频区间进行频率调节的方法。下面将结合附图进行解释和说明。
参见图10，该图为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的又一种实施方式的流程图。
本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法，可以具体为：
S1001：将包括n个脉冲周期的脉冲射频功率划分为K个相邻的射频调频区间，每个所述射频调频区间中包括至少一个脉冲周期；所述脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数，K≥2，且K为正整数。
S1002：获取第k个射频调频区间的第一初始频率，k<K，且k为正整数。
第k个射频调频区间可以是第1个射频调频区间至第K-1个射频调频区间中的任一个射频调频区间。
作为示例，本申请实施例可以以第1个射频调频区间作为第k个射频调频区间为例进行说明。
第一初始频率可以采用多种获取方式，作为一示例，第一初始频率可以为手动赋值频率。作为另一示例，第一初始频率可以为先前自动调频所得频率。
S1003：根据所述第一初始频率连续在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间内的各个脉冲周期内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，并在每个射频调频区间的各个脉冲周期的各个第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，读取各个脉冲周期的各个第一射频功率阶段中的各个调频频率及其对应的阻抗参数，并比较各个阻抗参数的大小，以获得阻抗参数最小的调频频率；其中，在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间中，相邻两个射频调频区间中的前一射频调频区间的第一射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为后一射频调频区间的第一射频功率阶段的初始频率。
作为示例，S1003可以具体为：
S10031：根据所述第一初始频率在第k个射频调频区间的各个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，读取并保存第k个射频调频区间的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率过程中的各个调频频率及其对应的阻抗参数。
需要说明的是，在搜寻匹配频率的过程中，可以根据调频时间以及第一射频功率阶段的脉冲宽度对射频频率进行多次调整，从而得到多个调频频率。
S10032：比较第k个射频调频区间的第一射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个调频频率对应的阻抗参数的大小，并获得阻抗参数最小的第一调频频率。
S10033：判断搜寻过程中的调频频率对应的阻抗参数是否达到极值。若是，则执行S1004；若否，则执行S10034。
S10034：将第一区间的调频频率赋给第k+m个射频调频区间的第二初始频率，将其作为第k+m个射频调频区间的第一射频功率阶段的第二初始频率；k+m≤K，且m为正整数。
S10035：根据所述第二初始频率在第k+m个射频调频区间的的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，读取并保存在第k+m个射频调频区间的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率过程中的各个调频频率及其对应的阻抗参数。
需要说明的是，该搜寻匹配频率的过程与S10031的搜寻匹配频率过程相同，为了简要起见，在此不再详细描述。
S10036：比较第k+m个射频调频区间的第一射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个调频频率对应的阻抗参数的大小，并获得阻抗参数最小的第二调频频率。
S10037：判断搜寻过程中的调频频率对应的阻抗参数是否达到极值。若是，则执行S1004；若否，则执行S10038。
需要说明，本步骤所述的搜寻过程是指从第k个射频调频区间的首次搜寻开始一直到当前时刻所经历的所有脉冲周期内的搜寻过程。
S10038：根据k＝k+m更新k值，并将所述第二区间的调频频率作为第k+m个射频调频区间的第一射频功率阶段的第二初始频率，并返回执行S10035。
作为一示例，位于第k个射频调频区间后面的多个射频调频区间可以为与第k个射频调频区间相邻的多个连续的射频调频区间。作为另一示例，位于第k个射频调频区间后面的多个射频调频区间可以为与第k个射频调频区间间隔至少一个射频调频区间，且其间间隔至少一个射频调频区间的多个射频调频区间。
其中，当第k个射频调频区间后面的多个射频调频区间可以为与第k个射频调频区间相邻的多个连续的射频调频区间时，该多个射频调频区间可以为第k+1个射频调频区间、第k+2个射频调频区间、……、第k+s个射频调频区间，其中，k+s≤K，且s为正整数。
为了便于解释和说明，下面将以第k个射频调频区间为第1个射频调频区间例说明。位于第1个射频调频区间后的多个射频调频区间可以为第2个射频调频区间、第3个射频调频区间、……、第z个射频调频区间，其中，z≤K，且z为正整数。
当位于第k个射频调频区间后面的多个射频调频区间可以为与第k个射频调频区间间隔至少一个射频调频区间，且其间间隔至少一个射频调频区间的多个射频调频区间时，该多个射频调频区间可以为第k+m个射频调频区间、第k+2m个射频调频区间、……、第k+Nm个射频调频区间，其中，k+Nm≤K，且m为正整数。
为了便于解释和说明，下面将以第k个射频调频区间为第1个射频调频区间和以间隔一个射频调频区间为例进行说明。位于第1个射频调频区间后面的多个射频调频区间可以为第3个射频调频区间、第5个射频调频区间、……、第2M-1个射频调频区间，其中，2M-1≤K，且M为正整数。
S1004：将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
以上为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的实现方式。在该实现方式中，首先将包括n个脉冲周期的脉冲射频功率划分为K个相邻的射频调频区间，其次，获取第k个射频调频区间的第一初始频率，然后，根据所述第一初始频率连续在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间内的各个脉冲周期内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，最后，将将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
另外，在每个射频调频区间的各个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，将前一个射频调频区间的第一射频功率阶段搜寻匹配频率过程中读取到的特定调频频率赋给下一个射频调频区间，将其作为下一个射频调频区间的初始频率，如此，可以进一步弥补功率发生器产生频率的速率无法跟上调频频率的调节速率，这种赋值方式相当于增加了一个射频调频区间内多个第一射频功率阶段的宽度，因而，通过对该多个射频调频区间的第一射频功率阶段的调频，可以搜寻到较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的匹配频率，从而使得等离子体的阻抗匹配不再局限于单个脉冲内完成，进而实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。
为了更加清楚地理解本申请的具体实施方式，下面以高射频功率阶段的与等离子体阻抗相匹配的匹配频率的过程为例进行说明。其中，在下述实施例中，阻抗参数以反射功率作为示例进行说明。
下面将结合图11和图12进行解释和说明。其中，图11为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的一种实施方式的流程图，图12为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法的一种实施方式的原理示意图。
本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法，可以具体为：
S1101：提供脉冲射频功率到等离子反应腔。
作为示例，脉冲射频功率可以是图12中的脉冲射频功率1201。
S1102：将脉冲射频功率划分为K个相邻的射频调频区间：第1个射频调频区间、第2个射频调频区间、……、第K个射频调频区间。
S1103：获得第1个射频调频区间的初始频率f0(h)。
作为示例，初始频率f0(h)可以是图12提供的RF射频频率1202的f0(h)频率。
S1104：根据初始频率f0(h)在第1个射频调频区间的高射频功率阶段内搜寻匹配频率，并读取并保存每次调频所需的调频频率及其对应的阻抗参数。
作为示例，S1104可以具体为：
S11041：第1个射频调频区间的高射频功率阶段内搜寻匹配频率，并在搜寻过程中，对频率进行多次调频。
作为一种实施方式，S11041可以利用上述实施例提供的任一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法进行多次调频。
作为示例，假设在第1射频调频区间内RF射频频率1202进行了5次调频，其中，调频频率依次是f11(h)、f12(h)、f13(h)、f14(h)和f15(h)。
S11042：读取并保存每次调频所需的调频频率及其对应的阻抗参数。
反射功率是随着调频频率的变换而变化的，不同的调频频率对应不同的反射功率。
例如，假设在第1射频调频区间内RF射频频率1202进行了5次调频，且每次调频对应的反射功率503不同。其中，当调频频率为f11(h)时，反射功率为P1；当调频频率为f12(h)时，反射功率为P2；当调频频率为f13(h)时，反射功率为P3；当调频频率为f14(h)时，反射功率为P4；当调频频率为f15(h)时，反射功率为P5。
如此，S403b可以具体为：读取并保存调频频率f11(h)以及其对应的反射功率P1、调频频率f12(h)以及其对应的反射功率P2、调频频率f13(h)以及其对应的反射功率P3、调频频率f14(h)以及其对应的反射功率P4和调频频率f15(h)以及其对应的反射功率P5。
S1105：比较第1个射频调频区间的高射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个反射功率的大小，并将反射功率最小对应的调频频率作为备用频率f1(h)。
备用频率，用于当第1个射频调频区间的高射频功率阶段搜寻过程中的多个调频频率对应的反射功率值均未达到极小值时，则将备用频率作为下一个脉冲周期的高射频功率阶段初始频率。
作为示例，S1105可以具体为：假设通过比较反射功率P1、反射功率P2、反射功率P3、反射功率P4和反射功率P5的大小，得到反射功率P3的值最小时，将反射功率P3对应的调频频率f13(h)作为备用频率f1(h)。
S1106：判断搜寻过程中的多个调频频率对应的反射功率值是否达到极小值。如果是，则执行S110E；如果否，则执行S1107。
S1107：将备用频率f1(h)作为第2个射频调频区间的高射频功率阶段内的初始频率。
S1108：根据初始频率f1(h)在第2个射频调频区间的高射频功率阶段内搜寻匹配频率，并读取并保存每次调频所需的调频频率及其对应的阻抗参数。
S1109：比较第2个射频调频区间的高射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个反射功率的大小，并将反射功率最小对应的调频频率作为备用频率f2(h)。
S1110：判断搜寻过程中的多个调频频率对应的反射功率值是否达到极小值。如果是，则执行S110E；如果否，则执行S1111。
需要说明，本步骤所述的搜寻过程包括第1个射频调频区间和第2个射频调频区间的搜寻过程。
S1111：将备用频率f2(h)作为第3个射频调频区间的高射频功率阶段内的初始频率。
依次类推，当在前一个射频调频区间的高射频功率阶段内读取的匹配频率对应的反射功率未达到极小值，则重复进行上述将前一个射频调频区间的高射频功率阶段内搜寻匹配频率作为与其相邻的下一个射频调频区间的高射频功率阶段内的初始频率，并在与其相邻的下一个射频调频区间的高射频功率阶段内搜寻匹配频率的步骤，直到与读取的匹配频率相对应的反射功率达到极小值结束循环，可以执行S110E。
S110E：将反射功率值达到极小值时对应的射频频率确定为所述脉冲射频功率的高射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法中，通过连续在所述第k个射频调频区间及位于其后的相邻的多个射频调频区间的高射频功率阶段内搜寻匹配频率，将前一射频调频区间在搜寻匹配频率过程中搜寻到的匹配频率赋给下一射频调频区间，将其作为下一射频调频区间的初始频率，如此，相当于增加了一个射频调频区间内多个高射频功率阶段的宽度，因而，通过对该多个射频调频区间的第一射频功率阶段的连续调频，可以搜寻到较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的匹配频率，从而使得等离子体的阻抗匹配不再局限于单个射频调频区间内完成，进而实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。
而且，该具体实施方式将前一射频调频区间的高射频功率阶段的匹配频率作为下一射频调频区间的初始调频频率，如此，可以降低调频次数，提高调频效率。
在以上提供的实施方式中，调频用到的多个射频调频区间为多个连续的射频调频区间为例进行说明的。实际上，另外，调频用到的多个射频调频区间还可以为不连续的多个射频调频区间。该多个射频调频区间可以为至少间隔一个脉冲周期的多个射频调频区间。
基于上述实施例提供的一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法，本申请实施例还提供了一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置，而且，本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置可以采用多种实施方式，下面将依次结合附图进行解释和说明。
参见图13，该图为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置的一种实施方式的结构示意图。
作为一种实施方式，如图13所示，本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置，包括：
提供单元1301，用于提供脉冲射频功率到等离子反应腔，所述脉冲射频功率包括n个脉冲周期，每个脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数；
获取单元1302，用于获取第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内的第一初始频率；i<n，且i为正整数；
搜寻单元1303，用于根据所述第一初始频率连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，并在每个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，读取每个脉冲周期的第一射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个调频频率及其对应的阻抗参数，并比较各个阻抗参数的大小，以获得阻抗参数最小的调频频率；其中，在第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期中，相邻两个脉冲周期的前一脉冲周期的第一射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为后一脉冲周期的第一射频功率阶段的初始频率；
确定单元1304，用于将阻抗参数达到极值时对应的调频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置，包括：提供单元1301、获取单元1302、搜寻单元1303和确定单元1304。在该装置中，首先获取第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内的第一初始频率，然后根据该第一初始频率连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，最后将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
其中，连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，将前一脉冲在搜寻匹配频率过程中读取到的特定调配频率赋给下一脉冲，将其作为下一脉冲的初始频率，如此，可以弥补功率发生器产生频率的速率无法跟上调频频率的调节速率，这种赋值方式相当于增加了一个脉冲周期的第一射频功率阶段的宽度，因而，通过对该多个脉冲的第一射频功率阶段的连续调频，可以搜寻到较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的匹配频率，从而使得等离子体的阻抗匹配不再局限于单个脉冲内完成，进而实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。
在以上提供的实施方式中，通过一个射频调频区间获取与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。另外，为了进一步提高匹配频率的准确率，本申请还可以依次通过多个射频调频区间获得与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
因而，本申请实施例提供了脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置的又一种实施方式，下面将结合附图进行解释和说明。
参见图14，该图为本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置的又一种实施方式的结构示意图。
作为一种实施方式，如图14所示，本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置，包括：
划分单元1401，用于将包括n个脉冲周期的脉冲射频功率划分为K个相邻的射频调频区间，每个所述射频调频区间中包括至少一个脉冲周期；所述脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数，K≥2，且K为正整数；
获取单元1402，用于获取第k个射频调频区间的第一初始频率，k<K，且k为正整数；
搜寻单元1403，用于根据所述第一初始频率连续在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间内的各个脉冲周期内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，并在每个射频调频区间的各个脉冲周期的各个第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，读取各个脉冲周期的各个第一射频功率阶段中的各个调频频率及其对应的阻抗参数，并比较各个阻抗参数的大小，以获得阻抗参数最小的调频频率；其中，在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间中，相邻两个射频调频区间中的前一射频调频区间的第一射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为后一射频调频区间的第一射频功率阶段的初始频率；
确定单元1404，用于将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
本申请实施例提供的脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置，包括：划分单元1401、获取单元1402、搜寻单元1403和确定单元1404。在该装置中，首先将包括n个脉冲周期的脉冲射频功率划分为K个相邻的射频调频区间，其次，获取第k个射频调频区间的第一初始频率，然后，根据所述第一初始频率连续在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间内的各个脉冲周期内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，最后，将将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
另外，在每个射频调频区间的各个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，将前一个射频调频区间的第一射频功率阶段搜寻匹配频率过程中读取到的特定调频频率赋给下一个射频调频区间，将其作为下一个射频调频区间的初始频率，如此，可以进一步弥补功率发生器产生频率的速率无法跟上调频频率的调节速率，这种赋值方式相当于增加了一个射频调频区间内多个第一射频功率阶段的宽度，因而，通过对该多个射频调频区间的第一射频功率阶段的调频，可以搜寻到较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的匹配频率，从而使得等离子体的阻抗匹配不再局限于单个脉冲内完成，进而实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。
基于上述实施例提供的一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法以及一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置，本申请实施例还提供了一种等离子体处理装置，下面将结合附图进行解释和说明。
参见图15，该图为本申请实施例提供的等离子体处理装置的结构示意图。
本申请实施例提供的等离子体处理装置，包括：等离子体处理腔1501和射频功率发生器1502；
所述等离子体处理腔1501用于容纳并处理基片；
所述射频功率发生器1502用于输出脉冲射频功率到等离子反应腔，所述脉冲射频功率包括n个脉冲周期，每个脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数；
其中，所述射频功率发生器1502包括自动调频装置15021，所述自动调频装置15021用于执行上述实施例提供的任一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法。
作为一种实施方式，所述等离子体处理装置还包括：
随机命令发生器1503，用于设置射频调频区间的时长，并将设置的所述射频调频区间的时长信号发送至所述射频功率发生器1502，以使所述射频功率发生器根据所述射频调频区间的时长信号划分射频调频区间。
作为另一种实施方式，为了提高功率馈入到等离子体处理腔1501的效率，可以在射频功率发生器1502与等离子体处理腔1501之间设置一个阻抗匹配网络1504。
本申请实施例提供的等离子体处理装置，包括：等离子体处理腔1501和射频功率发生器1502，且所述射频功率发生器1502包括自动调频装置15021。该装置中，首先获取第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内的第一初始频率，然后根据该第一初始频率连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，直至搜寻到的射频频率对应的阻抗参数达到极值，最后将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
其中，连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，将前一脉冲在搜寻匹配频率过程中读取到的特定调配频率赋给下一脉冲，将其作为下一脉冲的初始频率，如此，相当于增加了一个脉冲周期的第一射频功率阶段的宽度，因而，通过对该多个脉冲的第一射频功率阶段的连续调频，可以搜寻到较高脉冲频率的脉冲射频等离子体的匹配频率，进而实现对较高脉冲频率的等离子体的阻抗匹配。

Claims (14)

1.一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法，其特征在于，包括：
提供脉冲射频功率到等离子反应腔，所述脉冲射频功率包括n个脉冲周期，每个脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数；
获取第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内的第一初始频率；i<n，且i为正整数；
根据所述第一初始频率连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，并在每个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，读取每个脉冲周期的第一射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个调频频率及其对应的阻抗参数，并比较各个阻抗参数的大小，以获得阻抗参数最小的调频频率；其中，在第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期中，两个脉冲周期的前一脉冲周期的第一射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为后一脉冲周期的第一射频功率阶段的初始频率；
将阻抗参数达到极值时对应的调频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一初始频率为手动赋值频率或先前自动调频所得频率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，位于第i个脉冲周期后面的多个脉冲周期为与第i个脉冲周期相邻的多个连续的脉冲周期。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，位于第i个脉冲周期后面的多个脉冲周期为与所述第i个脉冲周期间隔至少一个脉冲周期的多个脉冲周期，且所述多个脉冲周期之间的间隔为至少一个脉冲周期。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述阻抗参数为反射功率、反射系数或阻抗。
6.一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法，其特征在于，包括：
将包括n个脉冲周期的脉冲射频功率划分为K个相邻的射频调频区间，每个所述射频调频区间中包括至少一个脉冲周期；所述脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数，K≥2，且K为正整数；
获取第k个射频调频区间的第一初始频率，k<K，且k为正整数；
根据所述第一初始频率连续在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间内的各个脉冲周期内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，并在每个射频调频区间的各个脉冲周期的各个第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，读取各个脉冲周期的各个第一射频功率阶段中的各个调频频率及其对应的阻抗参数，并比较各个阻抗参数的大小，以获得阻抗参数最小的调频频率；其中，在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间中，两个射频调频区间中的前一射频调频区间的第一射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为后一射频调频区间的第一射频功率阶段的初始频率；
将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一初始频率为手动赋值频率或先前自动调频所得频率。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，位于第k个射频调频区间之后的多个射频调频区间为与第k个射频调频区间相邻的多个连续的射频调频区间。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，位于第k个射频调频区间之后的多个射频调频区间为与第k个射频调频区间间隔至少一个射频调频区间的多个射频调频区间。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述每个射频调频区间的脉冲周期个数设置为任意整数值。
11.一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置，其特征在于，包括：
提供单元，用于提供脉冲射频功率到等离子反应腔，所述脉冲射频功率包括n个脉冲周期，每个脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数；
获取单元，用于获取第i个脉冲周期的第一射频功率阶段内的第一初始频率；i<n，且i为正整数；
搜寻单元，用于根据所述第一初始频率连续在所述第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，并在每个脉冲周期的第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，读取每个脉冲周期的第一射频功率阶段搜寻匹配频率过程中的各个调频频率及其对应的阻抗参数，并比较各个阻抗参数的大小，以获得阻抗参数最小的调频频率；其中，在第i个脉冲周期及位于其后的多个脉冲周期中，两个脉冲周期的前一脉冲周期的第一射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为后一脉冲周期的第一射频功率阶段的初始频率；
确定单元，用于将阻抗参数达到极值时对应的调频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
12.一种脉冲射频等离子体的阻抗匹配装置，其特征在于，包括：
划分单元，用于将包括n个脉冲周期的脉冲射频功率划分为K个相邻的射频调频区间，每个所述射频调频区间中包括至少一个脉冲周期；所述脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数，K≥2，且K为正整数；
获取单元，用于获取第k个射频调频区间的第一初始频率，k<K，且k为正整数；
搜寻单元，用于根据所述第一初始频率连续在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间内的各个脉冲周期内搜寻匹配频率，直至搜寻到的调频频率对应的阻抗参数达到极值，并在每个射频调频区间的各个脉冲周期的各个第一射频功率阶段内搜寻匹配频率的过程中，读取各个脉冲周期的各个第一射频功率阶段中的各个调频频率及其对应的阻抗参数，并比较各个阻抗参数的大小，以获得阻抗参数最小的调频频率；其中，在第k个射频调频区间及位于其后的多个射频调频区间中，两个射频调频区间中的前一射频调频区间的第一射频功率阶段的阻抗参数最小的调频频率作为后一射频调频区间的第一射频功率阶段的初始频率；
确定单元，用于将阻抗参数达到极值时对应的射频频率确定为所述脉冲射频功率的第一射频功率阶段与等离子体阻抗相匹配的匹配频率。
13.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
等离子体处理腔和射频功率发生器；
所述等离子体处理腔用于容纳并处理基片；
所述射频功率发生器用于输出脉冲射频功率到等离子反应腔，所述脉冲射频功率包括n个脉冲周期，每个脉冲周期包括第一射频功率阶段；所述第一射频功率阶段为高射频功率阶段或低射频功率阶段；n为正整数；
其中，所述射频功率发生器包括自动调频装置，所述自动调频装置用于执行权利要求1至10任一项所述的脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法。
14.根据权利要求13所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体处理装置还包括：
随机命令发生器，用于设置射频调频区间的时长，并将设置的所述射频调频区间的时长信号发送至所述射频功率发生器，以使所述射频功率发生器根据所述射频调频区间的时长信号划分射频调频区间。
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GR01 Patent grant
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