CN101736315B - 射频发生器的离线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种射频发生器的离线检测装置，提供产生控制信号的控制单元以及连接射频发生器、作为控制信号传输通道的接口件，实现对射频发生器工作状态及其输出的信号的控制。本发明射频发生器的离线检测装置利用射频发生器自身的用户端口将射频发生器自身的辅助电压作为自身的工作电压，不需要额外的外部电源，实施简单。另外，本发明便于方便地对所述待测射频发生器的输出信号多次进行操作，从而对待测射频发生器的输出状态进行检测和控制。

Description

射频发生器的离线检测装置

技术领域

本发明涉及对射频发生器进行检测的装置。

背景技术

在半导体薄膜淀积工艺中，常常需要使用射频发生器。在物理气相沉积(PVD)中，采用射频发生器，通过匹配电路，对阴极靶材施加高/中频电压，用以使所生长的材料由固体转化为气体，所生长材料的蒸汽经过一个低压区域，在衬底表面上凝结，形成薄膜。而在等离子体化学气相沉积(CVD)中，射频发生器提供高/中频电压，用以使电离的混合气体加速，创造等离子体气体环境。申请号为02105328.6、名称为“降低对电缆长度的敏感性的射频功率发生器的控制器”的中国专利申请中就公开了一种射频功率发生器，该射频功率发生器与负载相连接，产生一个正向功率反馈信号以及一个反向功率反馈信号。

在半导体薄膜淀积工艺中，大多数射频发生器只有在正常运作时，可以通过微处理器在线地对其状态或参数进行监控，例如，检测输出功率是否正常等。然而，当射频发生器处于离线状态下，例如说，出现故障或者需要校准时，很难对射频发生器进行监测，更无从校准。尽管有的射频发生器上具有可输出信号的接口，但是由于接口类型和外型的限制，测量极为不方便，一种现有技术通过导线将可输出信号引出进行测量，但此种方式对于多次测量而言，存在较多困难。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种可对处于离线状态下的射频发生器方便地、多次进行及时检测的装置。

基于上述目的，本发明提供了一种射频发生器的离线检测装置，包括：接口件，用于连接待测射频发生器并提供信号的传输通道；控制单元，耦接于所述接口件，用于产生控制待测射频发生器的工作状态及其输出的信号的控制信号。

可选的，所述控制单元包括：开关单元，用于控制所述待测射频发生器高频部分开始工作或者停止工作；控制电压单元，用于根据所述工作电压，获得多等级的控制电压；分级控制单元，用于从所述控制电压单元获得的多等级的控制电压中进行选择，根据选择结果产生控制信号的分级信号。

可选的，所述控制单元还包括校正单元，用于校正所述选择结果对应的分级信号。

可选的，所述校正开关包括：测试单元，用于测试所述分级信号的实际值；调整单元，耦接于所述分级控制单元，用于根据所述测试单元的结果，调节所述分级信号的实际值，将其调节至预定值。

可选的，所述校正开关包括：测试单元，用于测试所述分级信号的实际值；调整单元，耦接于所述控制电压单元，用于根据所述选择结果调整控制电压，以将所述分级信号的实际值调节至预定值。

可选的，所述分级控制单元包括：分级旋钮开关，用于选择控制电压的等级。

可选的，所述控制单元还包括：用于接收电源信号，提供所述离线检测装置各单元工作的工作电压。

可选的，所述电压处理单元耦接于所述接口件，所述电源信号由所述待测射频发生器提供。

可选的，所述电压处理单元，还包括：电源信号单元，用于接收电源信号，提供所述离线检测装置各单元工作的工作电压；电路保护单元，耦接于所述电源信号单元，用于避免所述离线检测装置由于过流现象而产生损坏。

可选的，所述离线检测装置还包括：测量接口件，耦接于所述接口件，用于提供待测射频发生器输出信号的测量通道。

可选的，所述输出信号包括正向输出信号和反馈输出信号。

可选的，所述测量接口件包括：正向测量接口，用于提供正向输出信号的测量通道；反馈测量接口，用于提供反馈输出信号的测量通道。

可选的，所述接口件包括9针的D型超小型接口。

可选的，所述离线检测装置还可包括：显示单元，用于与所述测量接口件相连接，显示所述测量接口件的输出结果。

相较于现有技术，本发明提供可连接至射频发生器的用户端口的接口件，以及产生控制信号的控制单元，所述控制信号可以通过接口件传输至射频发生器，实现对射频发生器工作状态以及所输出的信号的控制。因此，在本发明的辅助下，可以在离线状态下对射频发生器进行检测和校准，不仅可以掌握射频发生器是否正常工作，而且可以对其输出进行校准。

另外，本发明利用待测射频发生器自身的用户端口进行工作，有效地利用了待测射频发生器的辅助电压，并且也可方便地多次对射频发生器进行检测，操作简便。

附图说明

图1是本发明射频发生器的离线检测装置实施方式的结构示意图；

图2是本发明射频发生器的离线检测装置具体实施方式的结构示意图；

图3是图2中电压处理单元的结构示意图；

图4是图2中控制单元的结构示意图；

图5是图4中校正单元的结构示意图；

图6是本发明射频发生器的离线检测装置另一种实施方式的结构示意图；

图7是本发明射频发生器的离线检测装置又一种实施方式的结构示意图；

图8是本发明射频发生器的离线检测装置具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明的实施方式提供了一种射频发生器的离线检测装置，可提供检测射频发生器所需的控制信号，以控制所述射频发生器的稳定输出，可实现方便地对射频发生器反复进行检测，操作简便；并且，离线检测装置还可提供待测射频发生器正向输出信号和反馈输出信号的测量通道；此外，本发明射频发生器的离线检测装置利用射频发生器自身的辅助电压，不需要额外的外部电源，实施简单。

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作详细地说明。

参考图1，本发明实施方式提供一种射频发生器的离线检测装置，包括：接口件D1，用于连接待测射频发生器并提供信号的传输通道；控制单元D2，耦接于所述接口件D1，用于产生控制待测射频发生器的工作状态及其输出的信号的控制信号。

在本发明的另一种射频发生器离线检测装置的实施方式中，参考图2，可包括：

接口件201，用于连接待测射频发生器并传输信号。

具体地来说，所述接口件201可为与待测射频发生器的用户端口相匹配的接口，用于与待测射频发生器相连接，并传输与待测射频发生器之间通信的信号。

电压处理单元202，耦接于所述接口件201，用于接收电源信号，提供使离线检测装置正常工作的稳定电压。

参考图3，所述电压处理单元202可包括：电源信号单元300，耦接于所述接口件201，用于接收电源信号，提供所述离线检测装置各单元工作的工作电压。进一步地，所述电压处理单元202还可包括：电路保护单元301，耦接于电源信号单元300，用于避免所述离线检测装置由于过流现象而产生损坏。具体地，所述电源信号可由待测射频发生器提供，这样在检测操作中，不必额外提供所述离线检测装置的外部电源，从而使检测操作更加方便。所述电路保护单元301可为分压电阻。

控制单元203，用于产生检测待测射频发生器的控制信号。其中，所述控制信号可包括用于控制所述待测射频发生器开始工作的开启信号或者控制所述待测射频发生器停止工作的关闭信号，以及用于控制所述待测射频发生器输出功率或电压的分级信号。在检测过程中，控制单元203将所述控制信号通过接口件201发送至待测射频发生器，控制待测射频发生器，以进行检测。

具体地来说，参考图4，所述控制单元203可进一步包括开关单元400，用于控制该待测射频发生器高频部分开始工作或者停止工作。其中，所述开关单元400可包括开关按钮和开关电路，其中开关按钮包括开启和关闭两种状态。当开关按钮处于开启状态时，开关电路通过接口件向所述待测射频发生器发送开启信号，使待测射频发生器的高频部分开始工作，所述待测射频发生器通过所述接口件向所述离线检测装置传输信号；当开关按钮处于关闭状态时，开关电路通过接口件向所述待测射频发生器发送关闭信号，使待测射频发生器的高频部分停止工作，并停止通过所述接口件向所述待测射频发生器传输信号。

所述控制单元203还可包括：控制电压单元401，用于根据来自电压处理单元202的工作电压，获得多等级的控制电压Vc；分级控制单元402，所述分级控制单元402用于从多等级的控制电压中进行选择，根据选择结果产生作为控制信号的分级信号。在检测过程中，分级控制单元402将所述分级信号通过接口件201发送至所述待测射频发射器。所述分级信号为基于所选择的不同等级控制电压的不同等级控制信号，用于控制所述待测射频发生器的输出功率或电压。

检测所述待测射频发生器的输出是否稳定，通常，只需要检测在一定范围的功率内，待测射频发生器是否可以保持稳定输出。一般地，可采用线性测试的方法，即将待测射频发生器在一定范围内的输出信号可近似地以若干个等级的线性输出的组合来代替，通过检测待测射频发生器的输出信号是否可跟随其控制信号的线性变化进行线性稳定输出，进而检测该待测射频发生器是否可以稳定输出。因此，具体来说，控制电压单元401所输出的控制电压被划分为若干个等间距的等级，分级控制单元402选择不同等级的控制电压，根据所述选择结果，产生分级信号，并将所述分级信号发送至所述待测射频发生器，使所述待测射频发生器输出与所述分级信号相对应的功率信号。在具体实施中，可包括：产生控制电压，然后以控制电压的10％为间隔，将控制电压划分为十个等级，分级控制单元402选择不同等级的控制电压，基于所选择的控制电压，产生分级信号，并将所述分级信号发送至所述待测射频发生器，使待测射频发生器输出不同的功率。

其中，具体来说，控制电压单元401可为电位器；分级控制单元402可包括分级旋钮开关，用于选择指定等级的控制电压，作为分级信号。

控制单元203还可包括校正单元403，用于校正所述选择结果对应的分级信号。控制电压单元401将所述控制电压分为若干等级，分级控制单元402从所获得的多等级控制电压中进行选择，并根据选择结果产生指定等级的分级信号，但随着使用时间的增加，每个所述分级信号的实际输出值可能会较其预定值有所偏离。所述校正单元403正是用于校正分级信号可能存在的偏离值。参考图5，所述校正单元403可包括测试单元501和调整单元502。在具体实施例中，所述测试单元501，用于测试所述分级信号的实际值；所述调整单元502，耦接于所述分级控制单元，用于根据所述测试单元501的结果，调节所述分级信号的实际值，将其调节至预定值。在其它的实施例中，所述调整单元502可与所述控制电压单元401相连，并通过调节控制电压的偏离值，使所述分级控制单元402选择不同等级时，分级信号的实际输出值与其预定值相符。

举个例子，分级信号为电压信号，当分级控制单元402处于等级4时，分级信号对应于4伏的电压值，也就是说在正常工作情况下，所述离线检测装置应该对应地向所述待测射频检测装置输出4伏电压。接下来，测试单元501对所述离线检测装置向所述待测射频检测装置输出的电压值进行检测，若检测结果为4伏，则表明分级控制单元中等级4所对应的分级信号工作正常；若检测结果低于或者高于4伏，则可通过调节所述调整单元502进行调整。

在一种具体实施例中，控制电压单元401包括转柄式电位器，分级控制单元402包括旋钮式波段开关，调整单元502可包括转柄式电位器的转柄。将所接收的工作电压经过转柄式电位器进行分压，根据旋钮式波段开关的等级，选择对应的控制电压，并输出对应的分级信号。当所输出的分级信号与预定值有偏差时，通过转柄调节旋钮式波段开关该等级在电位器中所对应的阻值，使得所对应的分级信号为预定值。

所述调整单元502还可包括与所述转柄式电位器相连的螺丝。当所述旋钮式波段开关位于每个等级位置时，在所对应的控制电压都为预定值的情况下，采用螺丝对设定好的转柄式电位器进行锁定，从而保证了校正之后，当所述旋钮式波段开关位于每个等级位置时，都对应稳定、准确的控制电压值。

参考图6，本发明离线检测装置的其它实施方式中，还可包括：测量接口件603，耦接于所述接口件D1，用于提供所述待测射频发生器输出信号的测量通道。其中，所述输出信号包括正向输出信号和反馈输出信号。

待测射频发生器的输出信号通过接口件传输至所述离线检测装置，测量接口件603提供了所述输出信号的测量通道。根据测量得到的所述正向输出信号以及反馈输出信号的大小，可通过所述反馈输出信号值占所述正向输出信号值的比例，判断所述待测射频发生器的输出状态。如果反馈输出信号小于正向输出信号的1％，则该待测射频发生器输出正常，如果反馈输出信号过大，例如大于正向输出信号的功率的50％，也就是说该待测射频发生器的大部分正向输出信号都被反馈回来，而没有消耗在负载上，说明该待测射频发生器的输出存在问题。

在具体的实施方式中，待测射频发生器将输出的功率信号转化为对应的电压信号，通过接口件D1输出至所述离线检测装置。所述测量接口件603可包括正向测量接口，用于提供正向输出信号的测量通道，以及反馈测量接口，用于提供反馈输出信号的测量通道。一般地，所述正向输出信号与所述反馈输出信号都为两路信号。其中，所述正向输出信号两路信号中，一路为正向输出信号，一路为参考信号，即为所述正向输出信号提供一个公共参考电位；所述反馈输出信号的两路信号中，一路为反馈输出信号，一路为参考信号，即为所述反馈输出信号提供一个公共参考电位。

参考图7，在本发明的其它实施方式中，所述离线检测装置除了包括接口件D1、控制单元D2、测量接口件D3之外，还可包括显示单元D4，用于与所述测量接口件D3相连接，显示所述测量接口件D3的输出结果。具体地来说，所述显示单元D4可包括显示电路和显示屏。当通过所述接口件，接收到来自待测射频发生器的所述正向输出信号和所述反馈输出信号之后，控制单元D2将正向输出信号和反馈输出信号通过所述显示电路在所述显示屏上显示出来，还可以实现对所述正向输出信号以及反馈输出信号大小的比较，并显示比较结果。

下面以射频发生器PDX1400为例，进一步介绍本发明离线检测装置具体实施例的工作过程。PDX1400常用于PVD或CVD过程中，用以输出范围在235KHz到375KHz之间的频率。

参考图8，以射频发生器PDX1400为例，采用本发明离线检测装置的具体实施例对其进行离线检测。

首先，待测的射频发生器PDX1400通电，并与负载730相连接。PDX1400机身上包括一个用户端口720，提供辅助电源信号，以及PDX1400的正向输出信号和反馈输出信号，将此用户端口与本实施例离线检测装置的接口701相连，接口701可为与PDX1400的用户接口720所匹配的9针的D型超小型接口。本实施例离线检测装置通过接口701从PDX1400所接收到的电源信号为使所述离线检测装置工作的直流电压。所述直流电压经过控制电压单元702，产生所述待测射频发生器的控制电压。

PDX1400的前面板上具有显示屏721，通过显示电路722与用户端口720相连接，可显示是否开始进行射频输出以及输出功率大小。打开离线检测装置上的开关703，开关电路704通过接口701向PDX1400发送开启信号，使PDX1400的高频部分723开始工作，并通过接口701向所述离线检测装置传输信号。如果PDX1400显示屏721上无显示，则说明PDX1400的供电出现问题；如果PDX1400显示屏721有显示，则继续检测。

接下来，通过调节分级控制单元705选择不同等级的控制电压，作为分级信号，并将所述分级信号通过接口701传输至待测射频发生器PDX1400，对其输出功率进行调节。通过PDX1400面板上的显示屏721观察当前输出信号的功率值与所设定的分级对应的输出信号的功率值，两者一致表明输出正常，反之则不能稳定输出。例如，当分级控制单元705位于2V的位置时，表示此时的控制电压应为2V，对应PDX1400的输出功率应为280W，若面板显示屏中显示数据与此相同，则表明输出正常。

控制电压单元702将所述的控制电压，分为十个等距分布的等级，比如具有1级至10级这样的十个等级，所述分级控制单元705选择对应的等级，分别对应得到控制电压为1伏、2伏、3伏、4伏、5伏、6伏、7伏、8伏、9伏和10伏，所述分级控制单元705将所得到的控制电压作为分级信号，并通过接口件输出至PDX1400。当分级信号呈线性变化时，如果待测射频发生器的输出功率也随之线性变化，也就是说，所述待测射频发生器的输出功率随分级信号的线性增加呈线性增加，或者输出功率随分级信号的线性减小呈线性减小，也就表明，待测射频发生器的线性输出正常，则继续进行检测。如果待测射频发生器的输出功率不随控制电压的线性变化而线性变化时，首先通过校正单元706确认所述分级控制单元705各等级分级信号所对应的控制电压是否与设定值一致，如果有偏离，将其调整为预定值，然后重新测试。如果待测射频发生器的输出功率仍然不随分级信号的线性变化而线性变化，则说明该待测的射频发生器将不能稳定输出。

接下来，在该待测射频发生器的线性输出正常的情况下，进行一个半小时老化测试之后，通过测试端口707检测该待测的射频发生器正向输出信号以及反馈输出信号。由于PDX1400自身具有显示屏，因此可通过PDX1400自身的显示屏721显示PDX1400的输出信号，以监测所述正向输出信号的功率以及反馈输出信号的功率是否正常；而当待测射频发生器自身不具有显示屏时，或者当射频发生器自身的显示屏出现问题时，可采用万用表等外接检测装置708与测试端口707相连接，测量PDX1400的输出信号，或者通过测试端口707外接显示单元709，监控PDX1400的输出状态。在PDX1400输出正常的情况下，显示结果应该与通过测试端口707所得到的测量结果一致。

如果反馈输出信号的功率接近于零，或者小于正向输出信号的1％，则该待测射频发生器输出正常，如果反馈输出信号的功率很大，甚至大于或接近于正向输出信号的功率的50％，也就是说该待测射频发生器的大部分正向输出信号都被反馈回来，而没有消耗在负载730上，在负载730工作良好的情况下，说明该待测射频发生器的输出存在问题。

上述实施方式提供了一种射频发生器的离线检测装置，提供产生控制信号的控制单元以及连接射频发生器、作为控制信号传输通道的接口件，实现对射频发生器工作状态及其输出的信号的控制。本发明实施方式可在离线状态下，检测射频发生器是否正常工作，并且还可以检测其正向输出信号和反馈输出信号，操作方便。另外，本发明实施方式提供的离线检测装置利用射频发生器自身的用户端口，一方面可以获得使离线检测装置工作的电压，不需要额外的外部电源，实施简单，另一方面本发明的实施方式便于连接和拆卸，可方便地对所述待测射频发生器的输出信号进行多次测量，从而对待测射频发生器的输出状态进行检测和控制。

虽然本发明已通过较佳实施例说明如上，但这些较佳实施例并非用以限定本发明。本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应有能力对该较佳实施例做出各种改正和补充，因此，本发明的保护范围以权利要求书的范围为准。

Claims (12)

1.一种射频发生器的离线检测装置，其特征在于，包括：

接口件，用于连接待测射频发生器并提供信号的传输通道；

控制单元，耦接于所述接口件，用于产生控制待测射频发生器的工作状态及其输出的信号的控制信号。

2.如权利要求1所述的离线检测装置，其特征在于，所述控制单元包括：开关单元，用于控制所述待测射频发生器高频部分开始工作或者停止工作；

控制电压单元，用于根据工作电压，获得多等级的控制电压；

分级控制单元，用于从所述控制电压单元获得的多等级的控制电压中进行选择，根据选择结果产生控制信号的分级信号。

3.如权利要求2所述的离线检测装置，其特征在于，所述控制单元还包括：校正单元，用于校正所述选择结果对应的分级信号。

4.如权利要求3所述的离线检测装置，其特征在于，所述校正单元包括：测试单元，用于测试所述分级信号的实际值；

调整单元，耦接于所述分级控制单元，用于根据所述选择结果调节所述分级信号的实际值，将其调节至预定值。

5.如权利要求3所述的离线检测装置，其特征在于，所述校正单元包括：测试单元，用于测试所述分级信号的实际值；

调整单元，耦接于所述控制电压单元，用于根据所述选择结果调整控制电压，以将所述分级信号的实际值调节至预定值。

6.如权利要求2所述的离线检测装置，其特征在于，所述分级控制单元包括：分级旋钮开关，用于选择控制电压的等级。

7.如权利要求1所述的离线检测装置，其特征在于，所述控制单元还包括：电压处理单元，用于接收电源信号，提供所述离线检测装置各单元工作的工作电压。

8.如权利要求7所述的离线检测装置，其特征在于，所述电压处理单元耦接于所述接口件，所述电源信号由所述待测射频发生器提供。

9.如权利要求7所述的离线检测装置，其特征在于，所述电压处理单元包括：

电源信号单元，用于接收电源信号，提供所述离线检测装置各单元工作的工作电压；

电路保护单元，耦接于所述电源信号单元，用于避免所述离线检测装置由于过流现象而产生损坏。

10.如权利要求1所述的离线检测装置，其特征在于，还包括：测量接口件，耦接于所述接口件，用于提供待测射频发生器输出信号的测量通道。

11.如权利要求10所述的离线检测装置，其特征在于，所述测量接口件包括：

正向测量接口，用于提供正向输出信号的测量通道；

反馈测量接口，用于提供反馈输出信号的测量通道。

12.如权利要求10所述的离线检测装置，其特征在于，所述离线检测装置还包括：显示单元，用于与所述测量接口件相连接，显示所述测量接口件的输出结果。

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