等離子清洗機射頻匹配器的作用

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-08-17

等離子清洗機主要進行等離子體清洗、材料表面活化及改進材料表面的附著力的功能，應(yīng)用于半導(dǎo)體制造、微電子封裝和生命科學(xué)設(shè)備等方面。它由13.56MHz射頻電源發(fā)生器、電子控制系統(tǒng)、自動匹配器和等離子體放電腔體四部分構(gòu)成。外接真空泵系統(tǒng)可通入不同氣體，例如氬氣、氧氣、及氟化氣體等。

容性耦合等離子清洗機結(jié)構(gòu)示意圖

射頻電源作為等離子體發(fā)生系統(tǒng)的能量提供者，通常并不能直接與等離子體電極相連，需要通過匹配器將負(fù)載阻抗匹配到最佳狀態(tài)，才能實現(xiàn)輸出功率傳輸?shù)淖畲蠡?br />
在射頻放電回路中，不同的放電條件下，放電區(qū)的阻抗是變化的，為了保護振蕩器，需要在射頻電源和放氣反應(yīng)器之間增加阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。射頻電路與直流電路不同，其負(fù)載與電源匹配的條件是外電路的負(fù)載電阻與電源內(nèi)阻相等。

假設(shè)電源內(nèi)阻抗為（即輸出阻抗）（a+jbΩ），那么為了在負(fù)載上獲得最大的功率輸出，就得使負(fù)載阻抗與高頻發(fā)生器阻抗“共軛匹配”。共軛匹配的結(jié)果是把總阻抗變成純電阻的，這就是說負(fù)載阻抗（a-jbΩ）。實際上射頻等離子放電區(qū)域的阻抗多為電容性阻抗，匹配的基本思路就是整個回路的阻抗成阻性，因此匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗應(yīng)為電感性阻抗，具體的實現(xiàn)方式就是在反應(yīng)器的兩端并聯(lián)一個R、L、C組成的電路，從而使得整個電路達(dá)到諧振狀態(tài)。

實際上射頻電源在設(shè)計時，為了減小回路中流過的電流，一般按標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載50Ω設(shè)計，但在使用中，反應(yīng)器中的放電區(qū)域阻抗為容性阻抗，這會造成阻抗網(wǎng)絡(luò)適配，射頻源的輸出電壓加到負(fù)載上，會產(chǎn)生較大的反射，功率轉(zhuǎn)換效率很低，因此需要調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗，使匹配網(wǎng)絡(luò)與負(fù)載的阻抗最終等于50Ω。

等離子清洗機射頻匹配器的作用

等離子清洗機射頻匹配器是利用電路中的諧振技術(shù)，當(dāng)輸入特定的射頻頻率（13.56MHz）時，通過調(diào)節(jié)電容和電感的大小，可以使匹配網(wǎng)絡(luò)電路中的自激頻率與射頻頻率產(chǎn)生諧振，從而將射頻功率最大化地耦合給等離子體。除此之外，還有減少噪聲干擾、提高功率容量、提高頻率響應(yīng)線性度等功能。在實際工作時，等離子清洗機匹配器的位置應(yīng)該盡可能的靠近真空放電室，這樣可以避免等離子清洗機匹配器和真空放電室之間因反射而流過較多無效電流所造成的不必要的功率損耗。