CN103856214B - 一种射频电源外部输入信号相位同步的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射频电源外部输入信号相位同步的方法，包括：使所述射频电源具有多个射频信号输出端一个射频信号输入端；使所述多个射频信号输出端和所述一个射频信号输入端均与射频信号发生器相连，且连接的同轴电缆长度一致；所述射频信号输入端与自身其中之一的射频信号输出端之间采用同轴电缆连接，且同一机台的多个射频电源之间连接的同轴电缆长度一致。本发明针对射频电源使用的射频信号所经历的路径，设置传输射频信号的同轴电缆长度保持一致，因此消除同一机台上的各射频电源之间的信号相位差，保持相位同步，避免串扰，提高工艺稳定性；本发明只需要保证外部连接的同轴电缆长度、材质相同即可实现相位同步，不仅成本低，而且方便快捷。

Description

一种射频电源外部输入信号相位同步的方法
技术领域
本发明涉及射频电源技术领域，尤其是涉及一种射频电源外部输入信号相位同步的方法。
背景技术
射频电源是用于产生射频功率信号的装置，属于半导体工艺设备的核心部件，所有产生等离子体进行材料处理的设备都需要射频电源提供能量。在集成电路、太阳能电池和LED（Light Emitting Diode，发光二极管）的工艺制造设备，例如刻蚀机、PVD（Physical Vapor Deposition，物理气相沉积）、PECVD（PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积）、ALD（AtomicLayer Deposition，原子层沉积）等设备，均装备有不同功率规格的射频电源。
射频电源一般由射频信号发生器、射频功率放大电路、供电线路和射频功率检测器组成。其中，射频信号发生器用于产生和/或调理射频信号，射频功率放大电路将来自射频信号发生器的射频信号进行功率放大，射频功率检测器测量来自射频功率放大电路的射频功率信号并且输出射频功率信号，供电线路向各部件提供电力。
在产生等离子体进行材料处理的工艺中，存在等离子体放电过程，而等离子体放电的形式包括容性放电和感性放电。采用感性放电方式的半导体工艺设备，例如刻蚀机，可连接2台射频电源。其中，一台射频电源独立控制离子通量、中性粒子通量，另一台则射频电源独立控制离子能量。然而，2台射频电源的输出射频功率信号波形因自身的器件差异必然会存在一定的相位差，从而产生串扰，造成腔室内的等离子体不稳定，进而影响工艺过程，对晶圆产生不可修复的损伤，使得加工线宽无法保证。
现有技术采用的方案是从射频电源的射频信号发生器引出一路射频信号至面板接口形成射频信号同步输出端，在面板上还设有射频信号同步输入端，并且在射频信号发生器中设置与射频信号同步输入端相连的外部信号输入线路和多路选择开关。当判断外部信号输入线路已接入时，多路选择开关选择启用外部信号而放弃自身产生的射频信号；反之，当判断外部信号输入线路悬空时，多路选择开关选择启用自身产生的射频信号。通常，在半导体工艺设备中的两台射频电源之间的相位同步是利用同轴电缆，将一台射频电源的射频信号同步输出端与另一台射频电源的射频信号同步输入端相连接，从而使得两台射频电源利用同一个射频信号，期望能够消除相位差，避免串扰；但是，即使两台射频电源都处于同一机柜（或机台），连接这两台射频电源的同轴电缆的长度也至少几十厘米。由于半导体工艺设备中常用的射频频率为13.56MHz，也就是说在真空中波长仅为22.12米，而在同轴电缆中的波长则更短，一般只有16米左右，划分360度，即4.4厘米就相差1度，因此几十厘米的同轴电缆也会引起较大的相位差，在某些情况下，这一相位差很可能会引发等离子体振荡，辉光不稳定，工艺无法正常进行，最终导致加工失败。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种射频电源外部输入信号相位同步的方法，采用该方法，能够使得在同一组机台工作且要求相位同步的多个射频电源所使用的射频信号相位保持一致，消除各射频电源之间的信号相位差，避免串扰，提高工艺稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种射频电源外部输入信号相位同步的方法，包括：
步骤1：使所述射频电源具有多个射频信号输出端一个射频信号输入端；
步骤2：使所述多个射频信号输出端和所述一个射频信号输入端均与射频信号发生器相连，且连接的同轴电缆长度一致；
步骤3：所述射频信号输入端与自身其中之一的射频信号输出端之间采用同轴电缆连接，且同一机台的多个射频电源之间连接的同轴电缆长度一致。
进一步地，本发明还具有如下特点：所述步骤2中的连接的同轴电缆长度一致，还包括：连接的同轴电缆的材质一致。
进一步地，本发明还具有如下特点：所述步骤3中的连接的同轴电缆长度一致，还包括：连接的同轴电缆的材质一致。
进一步地，本发明还具有如下特点：所述射频信号输出端和射频信号输入端设置在射频电源的后面板上。
进一步地，本发明还具有如下特点：所述射频信号输出端和射频信号输入端为BNC接头。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、由于本发明针对射频电源使用的射频信号所经历的路径，设置传输射频信号的同轴电缆长度保持一致，因此消除同一机台上的各射频电源之间的信号相位差，保持相位同步，避免串扰，提高工艺稳定性；
2、本发明无需添加其它电子线路，也不必设置复杂的相位检测模块，也不必打开机箱重新设置射频信号同轴电缆，只需要保证外部连接的同轴电缆长度、材质相同即可实现相位同步，不仅成本低，而且方便快捷。
附图说明
图1为本发明实施例中的一种射频电源的结构示意图；
图2为本发明实施例中的一种射频电源外部输入信号相位同步的方法流程图。
具体实施方式
为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所述，本发明实施例中公开了一种射频电源，该射频电源一般可为电子管式的射频电源或晶体管式的射频电源，具体而言，所述射频电源包括射频信号发生器、射频功率放大电路、供电线路和射频功率检测器。其中，射频信号发生器分别与射频功率放大电路相连，射频功率放大电路与射频功率检测器相连接，此外供电线路分别与射频信号发生器、射频功率放大器和射频功率检测器相连接。其中，射频电源的工作频率可为2MHz、13.56MHz、27.12MHz、40.68MHz或60MHz。
如图2所示，本发明实施例中公开了一种射频电源外部输入信号相位同步的方法流程。本发明包括如下步骤：
步骤1：使所述射频电源具有多个射频信号输出端一个射频信号输入端；
步骤2：使所述多个射频信号输出端和所述一个射频信号输入端均与射频信号发生器相连，且连接的同轴电缆长度一致；
步骤3：所述射频信号输入端与自身其中之一的射频信号输出端之间采用同轴电缆连接，且同一机台的多个射频电源之间连接的同轴电缆长度一致。
具体而言：
步骤101，对现有射频电源的外部接口进行改造，使其具有N个射频信号输出端和1个射频信号输入端，一般情况下，N的取值范围可为2至10，优选地N可为2或3；射频信号输出端和射频信号输入端通常设置在射频电源的后面板上，全部采用BNC接头；
步骤102，对现有射频电源的内部线路进行改造，在射频电源的射频信号发生器上，由射频信号发生器的石英晶体振荡器向外输出多路射频信号，这些射频输出信号的输出是利用同轴电缆连接设置在射频信号发生器上的射频输出端子与设置在射频电源后面板的射频信号输出端来实现，这些同轴电缆的长度保持一致，材质保持一致；而射频信号发生器还设置有射频输入端子，专用于射频输入信号，射频输入端子与射频信号输入端也利用同轴电缆相连，这一同轴电缆的长度和材质也与连接射频输出端子、射频信号输出端的同轴电缆相同，因此，即使本台射频电源为信号发出源，射频信号发生器的石英晶体振荡器也不直接连接至信号驱动放大级，而是经由输出端输出，再通过输入端接入，最后才连接至信号驱动放大级；
步骤103，信号发出源的射频电源的射频信号输入端与自身其中之一的射频信号输出端之间用同轴电缆相连，该台射频电源的其它射频信号输出端也利用相同长度和材质的同轴电缆连接同一机台上需要相位同步的其它同型号射频电源的射频信号输入端；由于各台射频电源的机箱内的同轴电缆的长度、材质相同，机箱外的同轴电缆长度、材质相同，因此从射频信号源发出的射频信号经历的路径长度相同，所采用的同轴电缆均为同一材质，确保了射频信号源发出的射频信号在各台射频电源内使用时相位严格一致，进而避免串扰，提高工艺稳定性。
本发明无需添加其它电子线路，也不必设置复杂的相位检测模块，也不必打开机箱重新设置射频信号同轴电缆，只需要保证外部连接的同轴电缆长度、材质一致就可实现相位同步，不仅成本低，而且方便快捷。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的本质和基本原理之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种射频电源输入信号相位同步的方法，其特征在于：
步骤1：使所述射频电源具有多个射频信号输出端和一个射频信号输入端；
步骤2：使所述多个射频信号输出端和所述一个射频信号输入端均与射频信号发生器相连，且连接的同轴电缆长度一致；
步骤3：所述射频信号输入端与所述多个射频信号输出端其中之一的射频信号输出端之间采用同轴电缆连接，且同一机台的多个射频电源之间连接的同轴电缆长度一致。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2中的连接的同轴电缆长度一致，还包括：连接的同轴电缆的材质一致。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3中的连接的同轴电缆长度一致，还包括：连接的同轴电缆的材质一致。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述射频信号输出端和射频信号输入端设置在射频电源的后面板上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述射频信号输出端和射频信号输入端为BNC接头。
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