T/GVS 007-2022 射频电源动态阻抗测试方法

ICS19.08

CCSK80

TGVS

团体标准

T/GVS007—2022

射频电源动态阻抗测试方法

TestmethodfordynamicimpedanceofRFgenerator

2022-07-11发布2022-07-11实施

广东省真空学会发布

T/GVS007—2022

目次

1范围...............................................................................3

2规范性引用文件.....................................................................3

3术语和定义.........................................................................3

4原理...............................................................................3

5测试环境条件.......................................................................4

6仪器设备...........................................................................4

测试仪器设备...................................................................4

网络分析仪.....................................................................4

射频功率测量仪.................................................................4

7测试方法...........................................................................4

射频电源工作状态...............................................................4

测试负载工作状态...............................................................4

测量步骤.......................................................................6

8测试报告...........................................................................7

附录A（资料性）射频功率测量值与负载设备阻抗测量值记录格式...........................8

附录B（规范性）射频电源动态阻抗系数的计算方法.......................................9

B.1反射系数（Γ）计算.............................................................9

B.2等功率图绘制..................................................................10

B.3动态阻抗系数（增益和最大梯度角）计算..........................................11

附录C（规范性）最佳电缆长度计算方法................................................15

C.1应用场合......................................................................15

C.2等离子体阻抗轨迹角计算........................................................15

C.3额外线缆长度计算..............................................................16

C.4最佳电缆长度计算示例..........................................................16

I

T/GVS007—2022

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由深圳市恒运昌真空技术有限公司、广东工业大学提出。

本文件由广东省真空学会归口。

本文件起草单位：深圳市恒运昌真空技术有限公司、广东工业大学、大连理工大学、拓荆科技股份

有限公司。

本文件主要起草人：乐卫平、林伟群、姚志毅、唐亚海、林桂浩、黄永镇、刘涛、张桂东、张赛谦、

郭冬、高飞。

本文件为首次发布。

II

T/GVS007—2022

射频电源动态阻抗测试方法

1范围

本文件规定了射频电源动态阻抗测试方法的术语和定义、原理、测试环境条件、仪器设备、测试方

法、测试报告。

本文件适用于半导体刻蚀、薄膜沉积等应用场合中，输出频率0.2MHz～100MHz的射频电源动态阻

抗测试。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB4793.1—2007测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第1部分：通用要求

GB/T11313.201射频连接器第201部分：电气试验方法反射系数和电压驻波比

SEMIE113半导体加工设备射频功率传输系统规范（Specificationforsemiconductor

processingequipmentRFpowerdeliverysystems）

SEMIE115确定半导体处理设备射频功率传输系统中使用的匹配网络的负载阻抗和效率的测试方

法（Testmethodfordeterminingtheloadimpedanceandefficiencyofmatchingnetworksused

insemiconductorprocessingequipmentRFpowerdeliverysystems）

SEMIE143测量50Ω负载的功率和变化以及任何相位角VSWR为2.0负载的功率变化和频谱的测试

方法（Testmethodformeasuringpowerandvariationintoa50-Ωloadandpowervariation

andspectrumintoaloadwithaVSWRof2.0atanyphaseangle）

3术语和定义

GB/T11313.201、SEMIE113、SEMIE115和SEMIE143界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

负载牵引load-pull

通过不断调节输入和输出端阻抗，找到有源器件输出功率最大的输入、输出匹配阻抗的测量技术。

史密斯圆图Smithchart

在反射系数平面上标绘归一化输入阻抗或导纳等值圆族的计算图。

数据拟合datafitting

现有数据透过数学方法代入数式的表示方式，通过采样、实验等方法获得若干离散数据，根据数据

得连续函数或更加密集的离散方程与已知数据相吻合的过程。

自动匹配automatch

薄膜沉积、刻蚀等工艺过程中等离子体阻抗变化，通过阻抗匹配器实现整体传输电路共轭阻抗匹配，

使得入射功率始终达到最大、反射功率达到最小的过程。

4原理

功率是影响等离子体的阻抗的条件之一，射频功放输出的瞬时功率由等离子体阻抗的变化来决定。

两者的变化相互作用，利用本测试方法量化该作用的程度，获得射频电源的动态阻抗值。

3

T/GVS007—2022

5测试环境条件

测试环境条件要求如下：

a)环境温度控制在20℃～30℃；

b)相对湿度控制在40%～70%；

c)水冷系统温度控制在45℃内。

6仪器设备

测试仪器设备

测试仪器设备包括网络分析仪、射频功率测量仪器、负载牵引系统以及50Ω水冷负载。

网络分析仪

网络分析仪的最大频率应大于100MHz。

射频功率测量仪

射频功率测量仪的测量精度不应大于3%。

7测试方法

射频电源工作状态

7.1.1测试用射频电源应由闭环控制模式配置为开环控制模式，应使调节器后端断开。图1给出了射

频电源开环控制示意。

功率放大

射频驱动射频输出

电路

开关电源耦合器

调节器功率设定

断开

图1射频电源开环控制示意图

7.1.2测试用射频电源应符合下列规定：

a)功率稳定度不应大于1%；

b)频率精度不应大于0.005%。

7.1.3设置待测试电源射频输出频率为13.56MHz，后续负载牵引系统、网络分析仪、射频功率测量仪

等设备均应以该频率点设置。

测试负载工作状态

7.2.1使用负载牵引系统加上50Ω水冷负载方案可调节不同阻抗，用于模拟等离子体环境，如图2方

框内所示。

4

T/GVS007—2022

注：虚线箭头与实线表示射频电源和网络分析仪不应同时连接负载设备。