[实用新型]一种基于VI探测器的阻抗匹配器

说明书

本实用新型提供一种基于VI探测器的阻抗匹配器，包括VI探测器：测量负载端的特征阻抗值，数据采集及处理单元：根据所述特征阻抗值计算阻抗匹配模块需达到的目标阻抗值，并根据所述阻抗值下达编码指令至调节单元；所述调节单元根据所述编码指令控制所述阻抗匹配模块达到目标阻抗值。通过数据采集及处理单元计算出精准的阻抗值，提高阻抗匹配的精准度，数据采集及处理单元能够计算出调节匹配器的最佳匹配容值，并直接驱动电机达到目标容值，无需大量尝试的过程，实现毫秒级别的阻抗匹配，提高阻抗匹配的速率。

技术领域

本实用新型涉及射频信号功率测量装置领域，特别是涉及一种基于VI探测器的阻抗匹配器。

背景技术

射频电源是半导体加工领域刻蚀、光刻和真空镀膜等工艺中核心零部件之一，主要用来产生高频高压电场激发等离子体，进而用于等离子体化学气相沉积、晶片刻蚀、清洗和高能激光产生等工艺步骤。射频电源与一般的直流电源和交流电源的区别在于，能产生更高频的电流信号，为更宽范围的物质提供电离。但是射频也具有其独特的特性，在输出端负载阻抗不匹配的情况下，输出的射频电流会反射回到发射端，导致能量无法输入到电离场中，同时，反射的电流会进入射频功率产生系统，导致热量急剧升高，烧毁设备。

因此，射频电源所要解决的首要问题，就是负载端的阻抗匹配。在传统的射频电源自动阻抗匹配器中，通常采用双定向检波器检测负载端的反射功率，而自动匹配的过程就是采用闭环控制算法(例如PID算法)驱动电机转动匹配器中的真空电容，使检测到的负载端反射功率达到最小的那一点，即完成阻抗自动匹配任务。这个过程需要驱动电机转过匹配器中真空电容的近乎整个容值范围才能找到最匹配的阻抗，通常需要3-4s，阻抗匹配速度较慢。且自动阻抗匹配器所能匹配的范围有限，通常不能达到完美的阻抗匹配，阻抗匹配的精准度也受到影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种基于VI探测器的阻抗匹配器，提升阻抗匹配的可控性和速度。

本实用新型提供一种基于VI探测器的阻抗匹配器；包括：VI探测器、数据采集及处理单元、阻抗匹配模块和调节单元；

VI探测器测量负载端的特征阻抗值；

所述数据采集及处理单元根据所述特征阻抗值计算所述阻抗匹配模块需达到的目标阻抗值，并根据所述阻抗值下达编码指令至所述调节单元；

所述调节单元根据所述编码指令控制所述阻抗匹配模块达到目标阻抗值。

进一步的，所述阻抗匹配模块包括：至少一个可变真空电容和可变电感。

进一步的，所述调节单元包括至少一个步进电机，任一所述步进电机根据所述编码指令调节任一所述可变真空电容的电容值。

进一步的，所述调节单元包括至少一个步进电机，任一所述步进电机根据所述编码指令调节任一所述可变真空电容的电容值。

进一步的，所述VI探测器还与所述数据采集及处理单元相连；

所述射频输入信号通入所述VI探测器进行所述特征阻抗值的测量后，输入至所述阻抗匹配模块，完成阻抗匹配后输出。

进一步的，所述数据采集及处理单元包括FPGA处理器。

进一步的，所述VI探测器中包括耦合腔、运算放大及模数转换单元、数据处理单元和耦合器；

所述耦合腔将射频输入信号传递至所述耦合器内，所述耦合器根据所述射频输入信号生成耦合信号，并将所述耦合信号传递至所述运算放大及模数转换单元，所述运算放大及模数转换单元采样所述耦合信号，并对所述耦合信号进行运算放大及模数转化后，将所述耦合信号传输至所述数据处理单元进行数据处理，得到所述负载端的特征阻抗值。

进一步的，快速阻抗匹配器内还设有散热单元。

进一步的，快速阻抗匹配器内还设有供电接口。