匹配网络、阻抗匹配器以及阻抗匹配方法

摘要

本发明提供了一种匹配网络，匹配网络包括信号输入端、信号输出端、第一匹配单元、第二匹配单元以及开关元件，其中，第一匹配单元的输入端与信号输入端电连接，第一匹配单元的输出端与信号输出端电连接；第二匹配单元的输入端与开关元件的一端电连接，第二匹配单元的输出端与信号输出端电连接，开关元件的另一端与信号输入端电连接。本发明还提供一种阻抗匹配器以及一种阻抗匹配方法，匹配网络可以在实现快速匹配的同时确保具有良好的工艺效果。

权利要求

1.一种匹配网络，其特征在于，所述匹配网络包括信号输入端、信号输出端、第一匹配单元、第二匹配单元以及开关元件，其中，所述第一匹配单元的输入端与所述信号输入端电连接，所述第一匹配单元的输出端与所述信号输出端电连接；

所述第二匹配单元的输入端与所述开关元件的一端电连接，所述第二匹配单元的输出端与所述信号输出端电连接，所述开关元件的另一端与所述信号输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的匹配网络，其特征在于，

所述第一匹配单元和所述第二匹配单元均包括多个匹配支路，每个所述匹配支路均包括至少一个匹配元件。

3.根据权利要求2所述的匹配网络，其特征在于，

所述第一匹配单元包括第一匹配支路和第二匹配支路，所述第一匹配支路和第二匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，所述第一匹配支路的一端与所述信号输入端电连接，所述第一匹配支路的另一端接地；

所述第二匹配支路的一端与所述信号输入端电连接，所述第二匹配支路的另一端与所述信号输出端电连接。

4.根据权利要求3所述的匹配网络，其特征在于，

所述第二匹配单元包括第四匹配支路和第五匹配支路，所述第四匹配支路和第五匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，所述第四匹配支路的一端接地，所述第四匹配支路的另一端与所述开关元件的一端电连接，所述开关元件的另一端与所述信号输入端电连接；

所述第五匹配支路的一端与所述信号输出端电连接，所述第五匹配支路的另一端电连接于所述开关元件和所述第四匹配支路之间。

5.根据权利要求2所述的匹配网络，其特征在于，

所述第一匹配单元包括第一匹配支路、第二匹配支路和第三匹配支路，三个匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，所述第一匹配支路的一端与所述信号输入端电连接，所述第一匹配支路的另一端与所述信号输出端电连接；

所述第二匹配支路的一端与所述信号输入端电连接，所述第二匹配支路的另一端接地；

所述第三匹配支路的一端与所述信号输出端电连接，所述第三匹配支路的另一端接地；

所述第二匹配单元包括第四匹配支路、第五匹配支路和第六匹配支路，三个匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，所述第四匹配支路的一端与所述开关元件的一端电连接，所述第四匹配支路的另一端与所述信号输出端电连接，所述开关元件的另一端与所述信号输入端电连接；

所述第五匹配支路的一端与所述第四匹配支路的与所述开关元件电连接的一端电连接，所述第五匹配支路的另一端接地；

所述第六匹配支路的一端与所述信号输出端电连接，所述第六匹配支路的另一端接地。

6.根据权利要求2所述的匹配网络，其特征在于，

所述第一匹配单元包括第一匹配支路、第二匹配支路和第三匹配支路，三个匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，所述第一匹配支路的一端与所述信号输入端电连接，所述第一匹配支路的另一端与所述第二匹配支路的一端电连接，所述第二匹配支路的另一端与所述信号输出端电连接；

所述第三匹配支路的一端电连接于所述第一匹配支路和所述第二匹配支路之间，所述第三匹配支路的另一端接地；

所述第二匹配单元包括第四匹配支路、第五匹配支路和第六匹配支路，三个匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，所述第四匹配支路的一端与所述开关元件的一端电连接，所述开关元件的另一端与所述信号输入端电连接，所述第四匹配支路的另一端与所述第五匹配支路的一端电连接，所述第五匹配支路的另一端与所述信号输出端电连接；

所述第六匹配支路的一端电连接于所述第四匹配支路和所述第五匹配支路之间，所述第六匹配支路的另一端接地。

7.根据权利要求2至6中任意一项所述的匹配网络，其特征在于，每个所述匹配元件均为串接在所述匹配支路中的匹配电容，其中，所述匹配电容为可变电容。

8.一种阻抗匹配器，其特征在于，所述阻抗匹配器包括传感模块、控制模块、执行模块和权利要求1至7中任意一项所述的匹配网络，其中，所述传感模块用于检测阻抗匹配器的阻抗值，并将所述阻抗值发送给所述控制模块；

所述控制模块用于根据不同工艺需求控制开关元件的开合，并根据接收到的所述阻抗值计算所述匹配网络的匹配元件的调整量，以控制所述执行模块依据所述调整量对所述匹配网络的匹配元件进行调节，使得所述匹配网络的阻抗值与射频电源的输出阻抗匹配。

9.一种刻蚀设备，其特征在于，包括射频电源和阻抗匹配器，所述阻抗匹配器为权利要求8中所述的阻抗匹配器，所述射频电源的频率范围为2MHz～60MHz。

10.一种基于权利要求8所述的阻抗匹配器的阻抗匹配方法，其特征在于，包括：执行刻蚀工艺步骤时，控制开关元件断开，调节第一匹配单元的阻抗值使其与射频电源的输出阻抗匹配，并在所述刻蚀工艺步骤结束时，保持所述第一匹配单元的阻抗值不变；

执行沉积工艺步骤时，控制所述开关元件闭合，调节第二匹配单元的阻抗值，使得所述第二匹配单元的阻抗值与所述第一匹配单元的阻抗值之和与射频电源的输出阻抗匹配，并在所述沉积工艺步骤结束时，保持所述第二匹配单元的阻抗值不变。

说明书

匹配网络、阻抗匹配器以及阻抗匹配方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体设备领域，具体涉及一种匹配网络、一种匹配阻抗器以及一种基于所述阻抗匹配器的阻抗匹配方法。

背景技术

[0002] 随着微电子机械系统(MEMS：Micro Electro Mechanical System)被越来越广泛的应用于汽车和消费电子领域，以及硅基通孔(TSV：Through Silicon Vias)刻蚀技术在未来封装领域的广阔前景，干法等离子体硅刻蚀工艺逐渐成为MEMS加工领域以及TSV技术中最炙手可热的工艺之一。

[0003] 目前主流的硅刻蚀工艺为德国博世(Bosch)工艺或在Bosch工艺上进行优化，具体过程如图1所示，包括以下步骤：

[0004] 在硅基片2上形成光刻胶掩膜图形1；

[0005] 利用等离子体对形成有光刻胶掩膜图形1的硅基片2进行刻蚀，形成沟槽；

[0006] 利用等离子气体沉积形成保护层；

[0007] 重复进行上述刻蚀步骤和沉积步骤，直至获得理想深度的沟槽位置。

[0008] 针对上述Bosch刻蚀工艺，存在沉积步骤和刻蚀步骤之间的切换，在所述切换过程中，需要射频自动阻抗匹配器调节匹配网络的输入阻抗与射频电源的输出阻抗相匹配。

[0009] 在现有技术中，存在以下问题：

[0010] 如图2所示，所述射频自动阻抗匹配器(包括输入端RF IN和输出端RF OUT)，从刻蚀(沉积)步的阻抗元件值大小切换到沉积(刻蚀)步过程中，由于电机转动可变阻抗元件(包括可变电容C1和可变电容C2)到指定阻抗元件值的时间相对于单步工艺的时间过长，从而影响每步工艺的匹配；

[0011] 为了解决上述问题，现有技术对匹配器的结构进行了改进，如图3所示，分别设置了一个沉积匹配器5a和一个刻蚀匹配器5b，在执行刻蚀工艺步骤时，单刀双掷开关4与刻蚀匹配器5b电连接，与沉积匹配器5a断开；在执行沉积工艺步骤时，单刀双掷开关4与沉积匹配器5a电连接，与刻蚀匹配器5b断开。但是，利用改进的现有技术刻蚀形成的“扇贝”尺寸不一致。

[0012] 因此，如何设计一种用于自阻抗匹配器的匹配网络以实现快速匹配的同时确保具有良好的工艺效果成为亟需解决的问题。

发明内容

[0013] 本发明的目的在于提供一种匹配网络、一种匹配阻抗器以及一种基于所述阻抗匹配器的阻抗匹配方法。所述匹配网络可以在实现快速匹配的同时确保具有良好的工艺效果。

[0014] 为了解决上述技术问题，作为本发明的第一个方面，提供了一种匹配网络，所述匹配网络包括信号输入端、信号输出端、第一匹配单元、第二匹配单元以及开关元件，其中，[0015] 所述第一匹配单元的输入端与所述信号输入端电连接，所述第一匹配单元的输出端与所述信号输出端电连接；

[0016] 所述第二匹配单元的输入端与所述开关元件的一端电连接，所述第二匹配单元的输出端与所述信号输出端电连接，所述开关元件的另一端与所述信号输入端电连接。

[0017] 可选地，所述第一匹配单元和所述第二匹配单元均包括多个匹配支路，每个所述匹配支路均包括至少一个匹配元件。

[0018] 可选地，所述第一匹配单元包括第一匹配支路和第二匹配支路，所述第一匹配支路和第二匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，

[0019] 所述第一匹配支路的一端与所述信号输入端电连接，所述第一匹配支路的另一端接地；

[0020] 所述第二匹配支路的一端与所述信号输入端电连接，所述第二匹配支路的另一端与所述信号输出端电连接。

[0021] 可选地，所述第二匹配单元包括第四匹配支路和第五匹配支路，所述第四匹配支路和第五匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，

[0022] 所述第四匹配支路的一端接地，所述第四匹配支路的另一端与所述开关元件的一端电连接，所述开关元件的另一端与所述信号输入端电连接；

[0023] 所述第五匹配支路的一端与所述信号输出端电连接，所述第五匹配支路的另一端电连接于所述开关元件和所述第四匹配支路之间。

[0024] 可选地，所述第一匹配单元包括第一匹配支路、第二匹配支路和第三匹配支路，三个匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，

[0025] 所述第一匹配支路的一端与所述信号输入端电连接，所述第一匹配支路的另一端与所述信号输出端电连接；

[0026] 所述第二匹配支路的一端与所述信号输入端电连接，所述第二匹配支路的另一端接地；

[0027] 所述第三匹配支路的一端与所述信号输出端电连接，所述第三匹配支路的另一端接地；

[0028] 所述第二匹配单元包括第四匹配支路、第五匹配支路和第六匹配支路，三个匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，

[0029] 所述第四匹配支路的一端与所述开关元件的一端电连接，所述第四匹配支路的另一端与所述信号输出端电连接，所述开关元件的另一端与所述信号输入端电连接；

[0030] 所述第五匹配支路的一端与所述第四匹配支路的与所述开关元件电连接的一端电连接，所述第五匹配支路的另一端接地；

[0031] 所述第六匹配支路的一端与所述信号输出端电连接，所述第六匹配支路的另一端接地。

[0032] 可选地，所述第一匹配单元包括第一匹配支路、第二匹配支路和第三匹配支路，三个匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，

[0033] 所述第一匹配支路的一端与所述信号输入端电连接，所述第一匹配支路的另一端与所述第二匹配支路的一端电连接，所述第二匹配支路的另一端与所述信号输出端电连接；

[0034] 所述第三匹配支路的一端电连接于所述第一匹配支路和所述第二匹配支路之间，所述第三匹配支路的另一端接地；

[0035] 所述第二匹配单元包括第四匹配支路、第五匹配支路和第六匹配支路，三个匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，

[0036] 所述第四匹配支路的一端与所述开关元件的一端电连接，所述开关元件的另一端与所述信号输入端电连接，所述第四匹配支路的另一端与所述第五匹配支路的一端电连接，所述第五匹配支路的另一端与所述信号输出端电连接；

[0037] 所述第六匹配支路的一端电连接于所述第四匹配支路和所述第五匹配支路之间，所述第六匹配支路的另一端接地。

[0038] 可选地，每个所述匹配元件均为串接在所述匹配支路中的匹配电容，其中，所述匹配电容为可变电容。

[0039] 作为本发明第二个方面，提供了一种阻抗匹配器，所述阻抗匹配器包括传感模块、控制模块、执行模块和本发明所提供的所述匹配网络，其中，

[0040] 所述传感模块用于检测阻抗匹配器的阻抗值，并将所述阻抗值发送给所述控制模块；

[0041] 所述控制模块用于根据不同工艺需求控制开关元件的开合，并根据接收到的所述阻抗值计算所述匹配网络的匹配元件的调整量，以控制所述执行模块依据所述调整量对所述匹配网络的匹配元件进行调节，使得所述匹配网络的阻抗值与射频电源的输出阻抗匹配。

[0042] 作为本发明第三个方面，提供了一种刻蚀设备，其中，包括射频电源和阻抗匹配器，所述阻抗匹配器为本发明所提供的阻抗匹配器，所述射频电源的频率范围为2MHz～60MHz。

[0043] 作为本发明第三个方面，提供了一种基于本发明所提供的所述阻抗匹配器的阻抗匹配方法，其中，所述阻抗匹配方法包括：

[0044] 执行刻蚀工艺步骤时，控制开关元件断开，调节第一匹配单元的阻抗值使其与射频电源的输出阻抗匹配，并在所述刻蚀工艺步骤结束时，保持所述第一匹配单元的阻抗值不变；

[0045] 执行沉积工艺步骤时，控制所述开关元件闭合，调节第二匹配单元的阻抗值，使得所述第二匹配单元的阻抗值与所述第一匹配单元的阻抗值之和与射频电源的输出阻抗匹配，并在所述沉积工艺步骤结束时，保持所述第二匹配单元的阻抗值不变。

[0046] 本发明有益技术效果：

[0047] 本发明所提供的所述匹配网络通过切换所述开关元件的断开或者闭合的状态，就可以改变所述匹配网络的电路结构，进而在执行不同工艺时，切换到相应的所述匹配网络以实现与所述射频电源的输出阻抗匹配，实现了快速匹配，减小了工艺的匹配时间，提高了匹配稳定性，降低了刻蚀“扇贝”的尺寸，解决了工艺步骤之间快速切换，所述匹配网络响应时间过长导致的匹配问题；此外，本发明所提供的匹配网络，在所述开关元件的切换过程中，一直保持所述第一匹配单元接在射频回路中，保证了射频回路在切换所述匹配网络的过程中不发生切换，从而保证所述工艺步骤之间切换时所述工艺腔室不会出现等离子体灭辉，进而保证刻蚀“扇贝”的尺寸的均匀性，最终在实现快速匹配的同时获取良好的工艺效果。

附图说明

[0048] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0049] 图1为现有技术中博世工艺流程图；

[0050] 图2为现有技术所提供的匹配网络的结构示意图；

[0051] 图3为现有技术所提供的刻蚀设备结构示意图；

[0052] 图4a为本发明所提供的L型匹配网络结构示意图；

[0053] 图4b为本发明所提供的π型匹配网络结构示意图；

[0054] 图4c为本发明所提供的T型匹配网络结构示意图；

[0055] 图5为包括本发明所提供的所述匹配网络的匹配器结构框图；

[0056] 图6为包括本发明所提供的所述匹配器的刻蚀设备结构示意图；

[0057] 图7为本发明所提供的阻抗匹配方法的流程图。

[0058] 附图标记说明

[0059] 1：光刻胶掩膜图形            2：硅基片

[0060] 3：射频电源                  4：单刀双掷开关

[0061] 5a：现有技术的沉积匹配器     5b：现有技术的刻蚀匹配器

[0062] 6：本发明的阻抗匹配器        T1：开关元件

[0063] 101：信号输入端              102：信号输出端

[0064] 103：第一匹配单元            104：第二匹配单元

[0065] 1031：第一匹配支路           1032：第二匹配支路

[0066] 1033：第三匹配支路           1041：第四匹配支路

[0067] 1042：第五匹配支路           1043：第六匹配支路

具体实施方式

[0068] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

[0069] 经本发明的发明人反复研究发现，利用图3中所示的刻蚀设备刻蚀时，硅基片上产生“扇贝”尺寸不一致的原因如下：在每次刻蚀工艺与沉积工艺切换过程中，相应地射频回路也随之一同切换，射频回路的切换导致射频电源功率输出在每次切换过程中中断，导致每一次切换时，所述刻蚀设备的工艺腔室内的等离子体发生灭辉，进而会影响等离子体不稳定，并最终导致形成的“扇贝”尺寸不一致。

[0070] 有鉴于此，为了解决上述问题，作为本发明的第一个方面，提供了一种匹配网络，如图4a至4c所示，所述匹配网络包括信号输入端101、信号输出端102、第一匹配单元103、第二匹配单元104以及开关元件T1，其中，第一匹配单元103的输入端与信号输入端101电连接，第一匹配单元103的输出端与信号输出端102电连接；第二匹配单元104的输入端与开关元件T1的一端电连接，第二匹配单元104的输出端与信号输出端102电连接，开关元件T1的另一端与信号输入端101电连接。

[0071] 上述匹配网络工作时，射频输入信号RF IN经由信号输入端101输入所述匹配网络，射频输出信号RF OUT经由信号输出端102输出，加载到后端的刻蚀设备的工艺腔室上，以执行相应地刻蚀或者沉积工艺步骤。

[0072] 本领域技术人员容易理解的是，当开关元件T1断开时，所述匹配网络中只有第一匹配单元103，即由第一匹配单元103构成所述匹配网络；当开关元件T1闭合时，所述第二匹配单元104与所述第一匹配单元103并联以构成所述匹配网络，也就是说，通过控制开关元件T1的断开或者闭合，就可以改变所述匹配网络的电路结构，以满足不同工艺条件下的阻抗匹配需求。

[0073] 具体地，当执行刻蚀工艺时，断开开关元件T1，调节第一匹配单元103的阻抗值与射频电源的输出阻抗匹配，以降低射频传输线上的射频功率反射，进而将射频电源输出的射频功率全部输送给所述工艺腔室；当执行沉积工艺时，闭合开关元件T1，调节第二匹配单元104的阻抗值，使得第二匹配单元104的阻抗值与第一匹配单元103的阻抗值之和与射频电源的输出阻抗匹配，以降低射频传输线上的射频功率反射，从而使得射频电源输出的射频功率全部输送给所述工艺腔室。

[0074] 由此可知，本发明所提供的所述匹配网络通过切换所述开关元件的断开或者闭合的状态，就可以改变所述匹配网络的电路结构，进而在不同执行工艺时，切换到相应的所述匹配网络以实现与所述射频电源的输出阻抗匹配，实现了快速匹配，减小了工艺的匹配时间，提高了匹配稳定性，降低了刻蚀“扇贝”的尺寸，解决了所述工艺步骤之间快速切换，所述匹配网络响应时间过长导致的匹配问题；此外，本发明所提供的匹配网络，在所述开关元件的切换过程中，一直保持所述第一匹配单元接在射频回路中，保证了射频回路在切换所述匹配网络的过程中不发生切换，从而保证所述工艺步骤之间切换时所述工艺腔室不会出现等离子体灭辉，进而保证刻蚀“扇贝”的尺寸的均匀性，最终在实现快速匹配的同时获取良好的工艺效果。

[0075] 在本发明中，所述第一匹配单元和所述第二匹配单元均包括多个匹配支路，每个所述匹配支路均包括至少一个匹配元件。

[0076] 由于所述第一匹配单元和所述第二匹配单元均包括多个匹配支路，因此，利用所述匹配支路可以组成多种匹配网络，其中，优选地，包括“L”型匹配网络、“π”型匹配网络以及“T”型匹配网络。

[0077] 此外，每个所述匹配支路均包括至少一个匹配元件，由于在具体执行匹配步骤时，通过调节每个所述匹配元件的参数以实现匹配，因此，需要所述匹配元件是可以调节的。

[0078] 有鉴于此，在本发明中，作为一种实施方式，每个所述匹配元件均为串接在所述匹配支路中的匹配电容，其中，所述匹配电容为可变电容。

[0079] 为便于本领域技术人员理解本发明的技术方案，下面以“L”型、“π”型以及“T”型三种电路结构为例，对本发明所提供的所述匹配网络进行描述：

[0080] 关于“L”型匹配网络，在本发明中，如图4a所示，第一匹配单元103包括第一匹配支路1031和第二匹配支路1032，第一匹配支路1031和第二匹配支路1032均包括至少一个匹配元件，其中，第一匹配支路1031的一端与信号输入端101电连接，第一匹配支路1031的另一端接地；第二匹配支路1032的一端与信号输入端101电连接，第二匹配支路1032的另一端与信号输出端102电连接；

[0081] 第二匹配单元104包括第四匹配支路1041和第五匹配支路1042，第四匹配支路1041和第五匹配支路1042均包括至少一个匹配元件，其中，第四匹配支路1041的一端接地，第四匹配支路1041的另一端与开关元件T1的一端电连接，开关元件T1的另一端与信号输入端101电连接；第五匹配支路1042的一端与信号输出端102电连接，第五匹配支路1042的另一端电连接于开关元件T1和第四匹配支路1041之间。

[0082] 上述如图4a所示的匹配网络中，第一匹配单元103包括第一匹配支路1031和第二匹配支路1032，第二匹配单元104包括第四匹配支路1041和第五匹配支路1042，开关元件T1一端与信号输入端101电连接，开关元件T1另一端与第二匹配单元的输入端电连接。

[0083] 在所述匹配网路的每个所述匹配支路上至少包括一个匹配元件，优选地，所述匹配元件可以为匹配电容，具体地，在第一匹配支路1031上串联有一个匹配电容C1，在第二匹配支路1032上串联有一个匹配电容C2，在第四匹配支路1041上串联有一个匹配电容C11，在第五匹配支路1042上串联有一个匹配电容C21，进而构成了一个“L”型匹配网络，所述“L”型匹配网络适用于整个射频回路的前端(即RF IN一侧)的阻抗大，而后端(即RF OUT一侧)阻抗小的情况。

[0084] 下面对所述“L”型匹配网络的工作原理进行描述：

[0085] 执行刻蚀工艺步骤时，开关元件T1断开，所述匹配网络仅包括第一匹配单元103，也就是说，此时由匹配电容C1和匹配电容C2构成了所述“L”型匹配网络。在工艺开始之前，预设对应刻蚀工艺步骤的匹配电容C1和匹配电容C2的阻抗值，然后，在刻蚀工艺开始之后，通过调节匹配电容C1和匹配电容C2的阻抗值，可以在很短时间内实现所述匹配网络的阻抗值与射频电源的输出阻抗匹配，刻蚀工艺结束之后，匹配电容C1阻抗值和匹配电容C2阻抗值保持在匹配时的状态不变。

[0086] 执行沉积工艺步骤时，开关元件T1闭合，所述匹配网络包括第一匹配单元103和第二匹配单元104，具体地，匹配电容C1与匹配电容C11并联、匹配电容C2与匹配电容C21并联，以构成所述“L”型匹配网络。在工艺开始之前，预设对应沉积工艺步骤的匹配电容C11的阻抗值和匹配电容C21的阻抗值，对应沉积工艺步骤时的阻抗值C01和C02按照如下公式(1)和(2)表示：

[0087] C01＝C1+C11              (1)

[0088] C02＝C2+C21              (2)

[0089] 其中，C1是匹配电容C1的阻抗值；

[0090] C11是匹配电容C11的阻抗值；

[0091] C2是匹配电容C2的阻抗值；

[0092] C21是匹配电容C21的阻抗值；

[0093] 此时C01和C02就是沉积工艺步骤时的阻抗值，然后，在沉积工艺开始之后，通过调节匹配电容C11的阻抗值和匹配电容C21的阻抗值，可以在很短时间内实现所述匹配网络的阻抗值与射频电源的输出阻抗匹配，刻蚀工艺结束之后，匹配电容C11阻抗值和匹配电容C21阻抗值保持在匹配时的状态不变。

[0094] 容易理解的是，上述刻蚀工艺步骤和沉积工艺步骤交替进行，具体地，沉积工艺步骤结束后，再次切换到刻蚀工艺步骤，开关元件T1断开，如上所述，匹配电容C11和匹配电容C21的阻抗值保持不变，此时，匹配电容C1和匹配电容C2还一直保持在刻蚀工艺步骤匹配时的阻抗值，从而微调匹配电容C1的阻抗值和匹配电容C2的阻抗值就可以快速实现刻蚀工艺步骤的匹配。相应地，刻蚀工艺步骤结束后，再次切换到沉积工艺步骤时，由于匹配电容C11的阻抗值和匹配电容C21的阻抗值均保持在沉积工艺步骤匹配时对应的阻抗值，因此，只需要微调匹配电容C11和匹配电容C21就可以快速实现沉积工艺步骤的匹配。

[0095] 由此可知，本发明上述实施方式所提供的所述“L”型匹配网络，可以实现工艺步骤之间的快速切换，缩短了工艺匹配时间，提高了匹配稳定性，进而降低了刻蚀“扇贝”的尺寸，同时，在工艺步骤切换过程中，一直保持匹配电容C1和匹配电容C2连接在射频回路中，保证了在切换所述匹配网络时射频回路不发生切换，避免了工艺步骤之间切换射频回路导致的等离子体灭辉。

[0096] 关于“π”型匹配网络，在本发明中，如图4b所示，第一匹配单元103包括第一匹配支路1031、第二匹配支路1032和第三匹配支路1033，三个匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，

[0097] 第一匹配支路1031的一端与信号输入端101电连接，第一匹配支路1031的另一端与信号输出端102电连接；第二匹配支路1032的一端与信号输入端101电连接，第二匹配支路1032的另一端接地；

[0098] 第三匹配支路1033的一端与信号输出端102电连接，第三匹配支路1033的另一端接地；

[0099] 第二匹配单元104包括第四匹配支路1041、第五匹配支路1042和第六匹配支路1043，三个匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，第四匹配支路1041的一端与开关元件T1的一端电连接，第四匹配支路1041的另一端与信号输出端102电连接，开关元件T1的另一端与信号输入端101电连接；第五匹配支路1042的一端与第四匹配支路1041的与开关元件T1电连接的一端电连接，第五匹配支路1042的另一端接地；第六匹配支路1043的一端与信号输出端102电连接，第六匹配支路1043的另一端接地。

[0100] 上述如图4b所示的匹配网络中，第一匹配单元103包括第一匹配支路1031、第二匹配支路1032和第三匹配支路1033，第二匹配单元104包括第四匹配支路1041、第五匹配支路1042和第六匹配支路1043，开关元件T1一端与信号输入端101电连接，另一端与第二匹配单元的输入端电连接。

[0101] 在所述匹配网路的每个所述匹配支路上至少包括一个匹配元件，优选地，所述匹配元件可以为匹配电容，具体地，在第一匹配支路1031上串联有一个匹配电容C1，在第二匹配支路1032上串联有一个匹配电容C2，在第三匹配支路1033上串联有一个匹配电容C3，在第四匹配支路1041上串联有一个匹配电容C11，在第五匹配支路1042上串联有一个匹配电容C21，在第六匹配支路上串联有一个匹配电容C31，进而构成了一个“π”型匹配网络，所述“π”型匹配网络对于整个射频回路的前端(即RF IN一侧)阻抗、后端(即RF OUT一侧)阻抗的大小没有要求，也就是说，所述“π”型匹配网络对于射频回路前、后端复杂的阻抗关系适应性较强。

[0102] 下面对所述“π”型匹配网络的工作原理进行描述：

[0103] 执行刻蚀工艺步骤时，开关元件T1断开，所述匹配网络仅包括第一匹配单元103，也就是说，此时由匹配电容C1、匹配电容C2和匹配电容C3构成了所述“π”型匹配网络。在工艺开始之前，预设对应刻蚀工艺步骤的匹配电容C1、匹配电容C2以及匹配电容C3的阻抗值，然后，在刻蚀工艺开始之后，通过调节匹配电容C1、匹配电容C2以及匹配电容C3的阻抗值，可以在很短时间内实现所述匹配网络的阻抗值与射频电源的输出阻抗匹配，刻蚀工艺结束之后，匹配电容C1阻抗值、匹配电容C2阻抗值以及匹配电容C3的阻抗值保持在匹配时的状态不变。

[0104] 执行沉积工艺步骤时，开关元件T1闭合，所述匹配网络包括第一匹配单元103和第二匹配单元104，具体地，匹配电容C1与匹配电容C11并联、匹配电容C2与匹配电容C21并联、匹配电容C3与匹配电容C31并联，以构成所述“π”型匹配网络。在工艺开始之前，预设对应沉积工艺步骤的匹配电容C11、匹配电容C21以及匹配电容C31的阻抗值，对应沉积工艺步骤时的阻抗值C01、C02和C03按照如下公式(1)、(2)和(3)表示：

[0105] C01＝C1+C11               (1)

[0106] C02＝C2+C21               (2)

[0107] C03＝C3+C31               (3)

[0108] 其中，C1是匹配电容C1的阻抗值；

[0109] C11是匹配电容C11的阻抗值；

[0110] C2是匹配电容C2的阻抗值；

[0111] C21是匹配电容C21的阻抗值；

[0112] C3是匹配电容C3的阻抗值；

[0113] C31是匹配电容C31的阻抗值；

[0114] 此时C01、C02和C03就是沉积工艺步骤时的阻抗值，然后，在沉积工艺开始之后，通过调节匹配电容C11、匹配电容C21以及匹配电容C31的阻抗值，可以在很短时间内实现所述匹配网络的阻抗值与射频电源的输出阻抗匹配，刻蚀工艺结束之后，匹配电容C11阻抗值、匹配电容C21阻抗值以及匹配电容C31的阻抗值保持在匹配时的状态不变。

[0115] 容易理解的是，上述刻蚀工艺步骤和沉积工艺步骤交替进行，具体地，沉积工艺步骤结束后，再次切换到刻蚀工艺步骤，开关元件T1断开，如上所述，匹配电容C11、匹配电容C21以及匹配电容C31的阻抗值保持不变，此时，匹配电容C1、匹配电容C2以及匹配电容C3还一直保持在刻蚀工艺步骤匹配时的阻抗值，从而微调匹配电容C1、匹配电容C2和匹配电容C3就可以快速实现刻蚀工艺步骤的匹配。相应地，刻蚀工艺步骤结束后，再次切换到沉积工艺步骤时，由于匹配电容C11、匹配电容C21以及匹配电容C31的阻抗值均保持在沉积工艺步骤匹配时对应的阻抗值，因此，只需要微调匹配电容C11、匹配电容C21以及匹配电容C31就可以快速实现沉积工艺步骤的匹配。

[0116] 由此可知，本发明上述实施方式所提供的所述“π”型匹配网络，可以实现工艺步骤之间的快速切换，缩短了工艺匹配时间，提高了匹配稳定性，进而降低了刻蚀“扇贝”的尺寸，同时，在工艺步骤切换过程中，一直保持匹配电容C1、匹配电容C2和匹配电容C3连接在射频回路中，保证了在切换所述匹配网络时射频回路不发生切换，避免了工艺步骤之间切换射频回路导致的等离子体灭辉。

[0117] 关于“T”型匹配网络，在本发明中，如图4c所示，第一匹配单元103包括第一匹配支路1031、第二匹配支路1032和第三匹配支路1033，三个所述匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，

[0118] 第一匹配支路1031的一端与信号输入端101电连接，第一匹配支路1031的另一端与第二匹配支路1032的一端电连接，第二匹配支路1032的另一端与信号输出端102电连接；第三匹配支路1033的一端电连接于第一匹配支路1031和第二匹配支路1032之间，第三匹配支路1033的另一端接地；

[0119] 第二匹配单元104包括第四匹配支路1041、第五匹配支路1042和第六匹配支路1043，三个所述匹配支路均包括至少一个匹配元件，其中，

[0120] 第四匹配支路1041的一端与开关元件T1的一端电连接，开关元件T1的另一端与信号输入端101电连接，第四匹配支路1041的另一端与第五匹配支路1042的一端电连接，第五匹配支路1042的另一端与信号输出端102电连接；第六匹配支路1043的一端电连接于第四匹配支路1041和第五匹配支路1042之间，第六匹配支路1043的另一端接地。

[0121] 上述如图4c所示的匹配网络中，第一匹配单元103包括第一匹配支路1031、第二匹配支路1032和第三匹配支路1033，第二匹配单元104包括第四匹配支路1041、第五匹配支路1042和第六匹配支路1043，开关元件T1一端与信号输入端101电连接，另一端与第二匹配单元的输入端电连接。

[0122] 在所述匹配网路的每个所述匹配支路上至少设置有一个匹配元件，优选地，所述匹配元件可以为匹配电容，具体地，在第一匹配支路1031上串联有一个匹配电容C1，在第二匹配支路1032上串联有一个匹配电容C2，在第三匹配支路1033上串联有一个匹配电容C3，在第四匹配支路1041上串联有一个匹配电容C11，在第五匹配支路1042上串联有一个匹配电容C21，在第六匹配支路上串联有一个匹配电容C31，进而构成了一个“T”型匹配网络，所述“T”型匹配网络适用于整个射频回路的前端(即RF IN一侧)的阻抗小，而后端(即RF OUT一侧)阻抗大的情况。

[0123] 下面对所述“T”型匹配网络的工作原理进行描述：

[0124] 执行刻蚀工艺步骤时，开关元件T1断开，所述匹配网络仅包括第一匹配单元103，也就是说，此时由匹配电容C1、匹配电容C2和匹配电容C3构成了所述“T”型匹配网络。在工艺开始之前，预设对应刻蚀工艺步骤的匹配电容C1、匹配电容C2以及匹配电容C3的阻抗值，然后，在刻蚀工艺开始之后，通过调节匹配电容C1、匹配电容C2以及匹配电容C3的阻抗值，可以在很短时间内实现所述匹配网络的阻抗值与射频电源的输出阻抗匹配，刻蚀工艺结束之后，匹配电容C1阻抗值、匹配电容C2阻抗值以及匹配电容C3的阻抗值保持在匹配时的状态不变。

[0125] 执行沉积工艺步骤时，开关元件T1闭合，所述匹配网络包括第一匹配单元103和第二匹配单元104，具体地，匹配电容C1与匹配电容C11并联、匹配电容C2与匹配电容C21并联、匹配电容C3与匹配电容C31并联，以构成所述“T”型匹配网络。在工艺开始之前，预设对应沉积工艺步骤的匹配电容C11、匹配电容C21以及匹配电容C31的阻抗值，对应沉积工艺步骤时的阻抗值C01、C02和C03按照如下公式(1)、(2)和(3)表示：

[0126] C01＝C1+C11              (1)

[0127] C02＝C2+C21              (2)

[0128] C03＝C3+C31              (3)

[0129] 其中，C1是匹配电容C1的阻抗值；

[0130] C11是匹配电容C11的阻抗值；

[0131] C2是匹配电容C2的阻抗值；

[0132] C21是匹配电容C21的阻抗值；

[0133] C3是匹配电容C3的阻抗值；

[0134] C31是匹配电容C31的阻抗值；

[0135] 此时C01、C02和C03就是沉积工艺步骤时的阻抗值，然后，在沉积工艺开始之后，通过调节匹配电容C11、匹配电容C21以及匹配电容C31的阻抗值，可以在很短时间内实现所述匹配网络的阻抗值与射频电源的输出阻抗匹配，刻蚀工艺结束之后，匹配电容C11阻抗值、匹配电容C21阻抗值以及匹配电容C31的阻抗值保持在匹配时的状态不变。

[0136] 容易理解的是，上述刻蚀工艺步骤和沉积工艺步骤交替进行，具体地，沉积工艺步骤结束后，再次切换到刻蚀工艺步骤，开关元件T1断开，如上所述，匹配电容C11、匹配电容C21以及匹配电容C31的阻抗值保持不变，此时，匹配电容C1、匹配电容C2以及匹配电容C3还一直保持在刻蚀工艺步骤匹配时的阻抗值，从而微调匹配电容C1、匹配电容C2和匹配电容C3就可以快速实现刻蚀工艺步骤的匹配。相应地，刻蚀工艺步骤结束后，再次切换到沉积工艺步骤时，由于匹配电容C11、匹配电容C21以及匹配电容C31的阻抗值均保持在沉积工艺步骤匹配时对应的阻抗值，因此，只需要微调匹配电容C11、匹配电容C21以及匹配电容C31就可以快速实现沉积工艺步骤的匹配。

[0137] 由此可知，本发明上述实施方式所提供的所述“T”型匹配网络，可以实现工艺步骤之间的快速切换，缩短了工艺匹配时间，提高了匹配稳定性，进而降低了刻蚀“扇贝”的尺寸，同时，在工艺步骤切换过程中，一直保持匹配电容C1、匹配电容C2和匹配电容C3连接在射频回路中，保证了在切换所述匹配网络时射频回路不发生切换，避免了工艺步骤之间切换射频回路导致的等离子体灭辉。

[0138] 需要说明的是，上述图4a至4c所示匹配网络仅是为便于理解本发明的发明构思而给出的具体实施方式，并不对本发明的发明构思造成限制，并且，对图4a至4c中各个匹配支路的匹配电容数量不做限定，在实际工艺过程中，可根据具体的工艺匹配需求做出调整。

[0139] 此外，作为本发明一种可选地实施方式，对于图4a至4c所示的所述匹配网络，第二匹配单元104所包括的匹配电容的阻抗值为第一匹配单元103所包括的电容的阻抗值的20％，具体地，以图4b为例，匹配电容C11的阻抗值是匹配电容C1的阻抗值的20％，匹配电容C21的阻抗值是匹配电容C2的阻抗值的20％，匹配电容C31的阻抗值是匹配电容C3的阻抗值的20％，以使得从刻蚀工艺步骤切换到沉积工艺步骤时，可以通过调节匹配电容C11、匹配电容C21以及匹配电容C31快速实现匹配，缩短调整响应时间，获取更好的工艺效果。

[0140] 当然，本发明对于上述关于匹配电容阻抗值关系的也不做限定，本领域技术人员可以根据实际工艺过程对匹配电容阻抗值的具体数值关系进行调整。

[0141] 作为本发明的第二个方面，提供了一种阻抗匹配器，如图5所示，所述阻抗匹配器包括传感模块、控制模块、执行模块和本发明所提供的所述匹配网络，其中，[0142] 所述传感模块用于检测所述阻抗匹配器的阻抗值，并将所述阻抗值发送给所述控制模块；

[0143] 所述控制模块用于根据不同工艺需求控制所述开关元件的开合，并根据接收到的所述阻抗值计算所述匹配网络的匹配元件的调整量，以控制所述执行模块依据所述调整量对所述匹配网络的匹配元件进行调节，使得所述匹配网络的阻抗值与射频电源的输出阻抗匹配。

[0144] 如上所述，本发明所提供的阻抗匹配器包括本发明所提供的上述匹配网络，因此，利用本发明所提供的所述阻抗匹配器可以实现工艺步骤之间的快速切换，缩短匹配时间，提高了匹配稳定性，降低刻蚀工艺步骤中的“扇贝”的尺寸，并且避免了工艺步骤之间的切换导致的射频回路的切换，从而保证工艺腔室内的等离子体不会发生灭辉。

[0145] 具体地，如图5所示，所述传感模块位于所述阻抗匹配器的前端，检测射频传输线上的电压V、电流I，利用一定的鉴幅鉴相方法，就可以获得所述阻抗匹配器的输入端向输出端看去的阻抗的模值|Z|和相位θ，并将所述阻抗的模值|Z|和相位θ发送给所述控制模块，所述控制模块根据接收到的所述阻抗匹配器的阻抗模值|Z|和相位θ计算所述匹配网络中的可变阻抗元件(及本发明所述匹配电容)的调整量，进而所述控制模块控制所述执行模块依据所述调整量对所述匹配网络的阻抗元件进行调节，以使得所述匹配网络的阻抗值与射频电源的输出阻抗匹配。

[0146] 当然，所述控制装置还可以依据不同的工艺，控制开关元件T1的断开或者闭合，然后相应地执行上述具体匹配调节过程。

[0147] 需要说明的是，本发明所述传感模块可以为阻抗传感器，所述控制模块可以为可编程逻辑控制器(PLC：Programmable Logic Controller)控制器，所述执行模块可以为电机，通过电机驱动调整所述可变电容基板正对面积的方式改变可变电容的阻抗值的大小，所述开关元件可以为继电器开关。

[0148] 作为本发明的第三个方面，提供了一种刻蚀设备，如图6所示，所述刻蚀设备包括射频电源3和阻抗匹配器6，阻抗匹配器6为本发明所提供的上述阻抗匹配器，射频电源3的频率范围为2MHz～60MHz。

[0149] 如上所述，本发明所提供的射频电源3的频率范围为2MHz～60MHz。也就是说，本发明所提供的所述匹配网络适用于多个频率段的匹配器，优选地，所述匹配网络适用的频率可以为2MHz、13.56MHz以及60MHz。

[0150] 容易理解的是，相较于如图3所示的现有技术所提供的刻蚀设备，本发明所提供的刻蚀设备由于对阻抗匹配器进行了改进，在实现快速匹配的同时，还避免了现有技术中的随着工艺步骤的切换导致射频回路一同切换的问题，进而保证工艺腔室内的等离子体不会发生灭辉。

[0151] 作为本发明的第四个方面，提供了一种基于本发明所提供的阻抗匹配器的阻抗匹配方法，如图7所示，所述匹配方法包括：

[0152] S1、执行刻蚀工艺步骤时，控制开关元件断开，调节第一匹配单元的阻抗值使其与射频电源的输出阻抗匹配，并在所述刻蚀工艺步骤结束时，保持所述第一匹配单元的阻抗值不变；

[0153] S2、执行沉积工艺步骤时，控制所述开关元件闭合，调节第二匹配单元的阻抗值，使得所述第二匹配单元的阻抗值与所述第一匹配单元的阻抗值之和与射频电源的输出阻抗匹配，并在所述沉积工艺步骤结束时，保持所述第二匹配单元的阻抗值不变。

[0154] 容易理解的是，在实际工艺过程中，上述步骤S1和步骤S2交替进行，沉积工艺步骤结束后，再次切换到刻蚀工艺步骤，开关元件T1断开，如上所述，所述第二匹配单元包括的匹配电容的阻抗值保持不变，此时，所述第一匹配单元的匹配电容还一直保持在刻蚀工艺步骤匹配时的阻抗值，从而微调所述第一匹配单元的匹配电容就可以快速实现刻蚀工艺步骤的匹配。

[0155] 相应地，刻蚀工艺步骤结束后，再次切换到沉积工艺步骤时，由于第二匹配单元包括的匹配电容的阻抗值均保持在沉积工艺步骤匹配时对应的阻抗值，因此，只需要微调第二匹配单元包括的匹配电容就可以快速实现沉积工艺步骤的匹配。

[0156] 由此可知，本发明所提供的阻抗匹配方法通过步骤S1和步骤S2可以实现工艺步骤之间的快速切换，缩短匹配时间，提高了匹配稳定性，降低刻蚀工艺步骤中的“扇贝”的尺寸，并且避免了工艺步骤之间的切换导致的射频回路的切换，从而保证工艺腔室内的等离子体不会发生灭辉。

[0157] 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，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，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。