本技术介绍了一种新型的L型射频匹配器自动阻抗匹配技术,该技术采用前馈计算与多变量牛顿极值搜索控制相结合,并引入逆Hessian矩阵估计器,有效消除了算法收敛时间的依赖性,实现了快速且准确的阻抗匹配。
背景技术
射频电源阻抗匹配器是射频等离子腔体系统中的重要组成部分,射频电源阻抗匹配器通过算法自动调整匹配器可变电容元件,实现射频电源后级总体等效阻抗为纯阻性负载的效果。进而实现最大功率传输,并保护射频电源免受反射功率的不良影响。
射频电源阻抗匹配器在实际应用时:1)可以配置成不同的匹配网络拓扑,如L型匹配电路、T型匹配电路、Π型匹配电路等。2)接入的等离子腔体负载阻抗未知。3)每次匹配时的初始电容位置条件可能不同,等。以上情况会导致系统具有复杂各异的驻波比-电容值函数关系。传统基于梯度的极值搜索阻抗匹配算法的收敛时间依赖驻波比-电容值函数关系中的Hessian矩阵信息,导致无法通过同一套预设的控制参数实现不同工况下的一致时间收敛。这对实现高速高精、稳定可靠的阻抗匹配带来了挑战。因此,有必要研究鲁棒性更强、速度精度更优的自动阻抗匹配算法。
本申请与现有技术相比区别如下:
与专利CN114465593A“双频匹配器的阻抗匹配方法及双频匹配器”的技术对比
专利CN114465593A提出一种双频匹配器的阻抗匹配方法及双频匹配器,方法包括:获取低频输入端的第一驻波比和高频输入端的第二驻波比;若第一驻波比不满足第一条件,和/或,第二驻波比不满足第二条件,则获取低频输入端的第一阻抗和高频输入端的第二阻抗;获取双频匹配器的负载阻抗;根据第一阻抗、第二阻抗和负载阻抗计算出用于调节双频匹配器中的电容的第一数据;根据第一数据对低频部分中的低频阻抗匹配网络中的电容进行调节,以实现低频部分的阻抗匹配;根据第一数据对高频部分中的高频阻抗匹配网络中的电容进行调节,以实现高频部分的阻抗匹配。该发明专利重点在于实现低频与高频的双频匹配控制。而本发明专利重点在于所提算法实现匹配过程的快速性与在不同初始条件下的收敛时间的相对一致性。两者在对象与内容上存在本质差别。
与专利CN114914146A“射频匹配器及其控制方法、半导体工艺设备”的技术对比
专利CN114914146A公开了一种射频匹配器及其控制方法,该射频匹配器包括:功率检测单元、阻抗调整单元、模拟控制单元、模拟接口、微控制单元、触屏显示单元和传输单元;功率检测单元,与模拟控制单元连接;模拟控制单元,与阻抗调整单元连接;阻抗调整单元包括可调节电容;模拟接口,与模拟控制单元连接;传输单元,分别与微控制单元和模拟接口连接;微控制单元,与触屏显示单元连接,以此,可以在半导体工艺设备的现场直观显示射频匹配器的状态信息且提供触屏操作手段,提高针对射频匹配器的控制操作的灵活性。该发明专利重点在于阐述一种结构设计方案,并且电容的调节基于模拟控制方法。本发明重点在于阐述一种数字式的快速且能在不同初始条件下收敛时间相对一致的算法。两者在内容上存在本质差别。
实现思路