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目近于相等的帶電粒子的非凝聚系統。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。本著節約成木的原則，本單位對在使用中出現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，根據其使用原理及其控制信號的輸入、輸出情況，自發研制了射頻源遙控收發信號模擬器。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，從而實現了脫機調試，達到了省時省力、節約成本的目的。

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。

(4)復位鍵：系統復位。

接下來為了實現模擬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。