射頻源控制信號模擬器的設計

熟悉微電子工藝設備的人都知道，射頻源(RFGENERATER)是半導體工藝不可缺少的設備，其主要應用于等離子體干法刻蝕設備。其原理是刻蝕氣體 (主要是F基和C1基的氣體)通過氣體流量控制系統(tǒng)通入反應腔室，在高頻電場(頻率通常為13.56MHz)作用下產生輝光放電，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)。而射頻源正是產生高頻電場的核心設備。

目前市場上，一臺新的干法刻蝕設備使用的射頻源售價大概在1萬美金左右，而維修一臺射頻源的費用一般也要1萬元人民幣以上，可見其費用相當昂貴。本著節(jié)約成木的原則，本單位對在使用中出現(xiàn)故障的射頻源進行自主維修。為了檢驗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的輸入、輸出情況，自發(fā)研制了射頻源遙控收發(fā)信號模擬器。該設備研制成功后，改變了以往射頻源維修后必須上機調試的狀況，從而實現(xiàn)了脫機調試，達到了省時省力、節(jié)約成本的目的。

2 設計方案

為了達到對射頻源脫機調試的目的，主要是實現(xiàn)模擬原設備主機PRMOTE控制功能，包含以下幾點：

(1)對射頻源是否開啟的判定;

(2)對連鎖功能(interlock)的判定;

(3)對射頻源輸出功率的設定;

(4)對射頻源正向功率的測量;

(5)對射頻源反向功率的測量。

首先對面板進行設計，參照射頻源面板的主體結構，結合實際功能要求，面板外觀見圖1。

從面板設計圖中可以看到，面板功能鍵包含有射頻功率開關鍵、連鎖功能(interlock)測試鍵、射頻源輸出功率設定旋鈕、射頻源正/反向功率測量開關以及復位鍵，另外面板上還有顯示屏和指示燈。其電路圖見圖2。

下面對各功能鍵進行簡要說明：

(1)射頻功率丌關鍵：RF ON為輸出射頻功率，OFF為關閉射頻功率。

(2)射頻源輸出功率設定旋鈕：設定射頻輸出功率的大小。

(3)射頻源正/反向功率測量開關：測量正/反向功率的大小，從表頭獲得其讀數(shù)。

(4)復位鍵：系統(tǒng)復位。

接下來為了實現(xiàn)模擬REMOTE控制功能，進行電路的設計，其電路原理圖見圖3。

信號是通過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，5腳送出SET POINT信號，6腳為信號地，7腳為ON返回信號，11、12腳為INFERLOCK信號。

最后，根據(jù)電路的要求配上相應的電源，見圖4。其中，使用78L12、79L12使得輸出電壓更穩(wěn)定。這樣一臺射頻源REMOTE控制功能模擬器就設計完成了。通過電路焊接、裝配，最終完成整臺儀器的制作，如圖5。

3 實際應用

在實際對射頻源做檢測時，還需要一套射頻功率計，通過對設定值和實際值的對比，判定射頻源好壞。圖6為實際測量時的原理圖。