射频源控制信号模拟器的设计

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熟悉微电子工艺设备的人都知道，射频源(RFGENERATER)是半导体工艺不可缺少的设备，其主要应用于等离子体干法刻蚀设备。其原理是刻蚀气体 (主要是F基和C1基的气体)通过气体流量控制系统通入反应腔室，在高频电场(频率通常为13.56MHz)作用下产生辉光放电，使气体分子或原子发生电离，形成等离子体(Plasma)。等离子体是包含足够多的正负电荷数目近于相等的带电粒子的非凝聚系统。而射频源正是产生高频电场的核心设备。
目前市场上，一台新的干法刻蚀设备使用的射频源售价大概在1万美金左右，而维修一台射频源的费用一般也要1万元人民币以上，可见其费用相当昂贵。本着节约成木的原则，本单位对在使用中出现故障的射频源进行自主维修。为了检验维修后该射频源是否可以满足使用要求，根据其使用原理及其控制信号的输入、输出情况，自发研制了射频源遥控收发信号模拟器。该设备研制成功后，改变了以往射频源维修后必须上机调试的状况，从而实现了脱机调试，达到了省时省力、节约成本的目的。
2 设计方案
为了达到对射频源脱机调试的目的，主要是实现模拟原设备主机PRMOTE控制功能，包含以下几点：
(1)对射频源是否开启的判定;
(2)对连锁功能(interlock)的判定;
(3)对射频源输出功率的设定;
(4)对射频源正向功率的测量;
(5)对射频源反向功率的测量。
首先对面板进行设计，参照射频源面板的主体结构，结合实际功能要求，面板外观见图1。

从面板设计图中可以看到，面板功能键包含有射频功率开关键、连锁功能(interlock)测试键、射频源输出功率设定旋钮、射频源正/反向功率测量开关以及复位键，另外面板上还有显示屏和指示灯。其电路图见图2。

下面对各功能键进行简要说明：
(1)射频功率丌关键：RF ON为输出射频功率，OFF为关闭射频功率。
(2)射频源输出功率设定旋钮：设定射频输出功率的大小。
(3)射频源正/反向功率测量开关：测量正/反向功率的大小，从表头获得其读数。
(4)复位键：系统复位。
接下来为了实现模拟REMOTE控制功能，进行电路的设计，其电路原理图见图3。

信号是通过15针双排D型插头传输，其中2脚接收反向功率，3脚接收正向功率，4脚、9脚送出RFON信号，5脚送出SET POINT信号，6脚为信号地，7脚为ON返回信号，11、12脚为INFERLOCK信号。

最后，根据电路的要求配上相应的电源，见图4。其中，使用78L12、79L12使得输出电压更稳定。这样一台射频源REMOTE控制功能模拟器就设计完成了。通过电路焊接、装配，最终完成整台仪器的制作，如图5。
3 实际应用
在实际对射频源做检测时，还需要一套射频功率计，通过对设定值和实际值的对比，判定射频源好坏。图6为实际测量时的原理图。