射頻源控制信號(hào)模擬器的設(shè)計(jì)

熟悉微電子工藝設(shè)備的人都知道，射頻源(RFGENERATER)是半導(dǎo)體工藝不可缺少的設(shè)備，其主要應(yīng)用于等離子體干法刻蝕設(shè)備。其原理是刻蝕氣體 (主要是F基和C1基的氣體)通過(guò)氣體流量控制系統(tǒng)通入反應(yīng)腔室，在高頻電場(chǎng)(頻率通常為13.56MHz)作用下產(chǎn)生輝光放電，使氣體分子或原子發(fā)生電離，形成等離子體(Plasma)。等離子體是包含足夠多的正負(fù)電荷數(shù)目近于相等的帶電粒子的非凝聚系統(tǒng)。而射頻源正是產(chǎn)生高頻電場(chǎng)的核心設(shè)備。

目前市場(chǎng)上，一臺(tái)新的干法刻蝕設(shè)備使用的射頻源售價(jià)大概在1萬(wàn)美金左右，而維修一臺(tái)射頻源的費(fèi)用一般也要1萬(wàn)元人民幣以上，可見(jiàn)其費(fèi)用相當(dāng)昂貴。本著節(jié)約成木的原則，本單位對(duì)在使用中出現(xiàn)故障的射頻源進(jìn)行自主維修。為了檢驗(yàn)維修后該射頻源是否可以滿足使用要求，根據(jù)其使用原理及其控制信號(hào)的輸入、輸出情況，自發(fā)研制了射頻源遙控收發(fā)信號(hào)模擬器。該設(shè)備研制成功后，改變了以往射頻源維修后必須上機(jī)調(diào)試的狀況，從而實(shí)現(xiàn)了脫機(jī)調(diào)試，達(dá)到了省時(shí)省力、節(jié)約成本的目的。

2 設(shè)計(jì)方案

為了達(dá)到對(duì)射頻源脫機(jī)調(diào)試的目的，主要是實(shí)現(xiàn)模擬原設(shè)備主機(jī)PRMOTE控制功能，包含以下幾點(diǎn)：

(1)對(duì)射頻源是否開(kāi)啟的判定;

(2)對(duì)連鎖功能(interlock)的判定;

(3)對(duì)射頻源輸出功率的設(shè)定;

(4)對(duì)射頻源正向功率的測(cè)量;

(5)對(duì)射頻源反向功率的測(cè)量。

首先對(duì)面板進(jìn)行設(shè)計(jì)，參照射頻源面板的主體結(jié)構(gòu)，結(jié)合實(shí)際功能要求，面板外觀見(jiàn)圖1。

從面板設(shè)計(jì)圖中可以看到，面板功能鍵包含有射頻功率開(kāi)關(guān)鍵、連鎖功能(interlock)測(cè)試鍵、射頻源輸出功率設(shè)定旋鈕、射頻源正/反向功率測(cè)量開(kāi)關(guān)以及復(fù)位鍵，另外面板上還有顯示屏和指示燈。其電路圖見(jiàn)圖2。

下面對(duì)各功能鍵進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明：

(1)射頻功率丌關(guān)鍵：RF ON為輸出射頻功率，OFF為關(guān)閉射頻功率。

(2)射頻源輸出功率設(shè)定旋鈕：設(shè)定射頻輸出功率的大小。

(3)射頻源正/反向功率測(cè)量開(kāi)關(guān)：測(cè)量正/反向功率的大小，從表頭獲得其讀數(shù)。

(4)復(fù)位鍵：系統(tǒng)復(fù)位。

接下來(lái)為了實(shí)現(xiàn)模擬REMOTE控制功能，進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)，其電路原理圖見(jiàn)圖3。

信號(hào)是通過(guò)15針雙排D型插頭傳輸，其中2腳接收反向功率，3腳接收正向功率，4腳、9腳送出RFON信號(hào)，5腳送出SET POINT信號(hào)，6腳為信號(hào)地，7腳為ON返回信號(hào)，11、12腳為INFERLOCK信號(hào)。

最后，根據(jù)電路的要求配上相應(yīng)的電源，見(jiàn)圖4。其中，使用78L12、79L12使得輸出電壓更穩(wěn)定。這樣一臺(tái)射頻源REMOTE控制功能模擬器就設(shè)計(jì)完成了。通過(guò)電路焊接、裝配，最終完成整臺(tái)儀器的制作，如圖5。

3 實(shí)際應(yīng)用

在實(shí)際對(duì)射頻源做檢測(cè)時(shí)，還需要一套射頻功率計(jì)，通過(guò)對(duì)設(shè)定值和實(shí)際值的對(duì)比，判定射頻源好壞。圖6為實(shí)際測(cè)量時(shí)的原理圖。