专利名称：射频信号相位可调节的射频电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及射频电源，尤其是涉及一种射频信号相位可调节的射频电源。
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 (PhysicalVapor 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I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。
实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题是提供一种射频信号相位可调节的射频电源，该射频电源能够调节同步接入的射频信号的相位，消除本射频电源与提供射频信号的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，本实用新型提供了一种射频信号相位可调节的射频电源，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；所述射频信号发生器包括相位调节电路，所述相位调节电路用于调节外输入射频信号的相位。进一步地，本实用新型还具有如下特点:所述射频信号发生器还包括外部信号输入接口、信号选择电路、信号发生器、射频信号输出接口和信号驱动电路，所述外部信号输入接口与所述信号选择电路相连；其中，所述外部信号输入接口用于接收来自其他信号源或射频电源的外部输入信号;所述信号选择电路用于判断是否有外部输入信号；当所述信号选择电路判断出有外部输入信号，则将外部输入信号发送至所述相位调节电路；当所述信号选择电路判断出没有外部输入信号，则使能所述信号发生器，启动所述信号发生器产生频率信号，并将所述频率信号输送至所述射频信号输出接口以及所述信号驱动电路；所述相位调节电路用于调节外输入射频信号的相位，并且将已调节相位的射频信号输送至所述信号驱动电路；所述信号驱动电路将接收到的射频信号进行驱动放大，输出可推动所述射频功率放大电路工作的射频信号。进一步地，本实用新型还具有如下特点:所述相位调节电路包括电位器Rl和可变电容器Cl，所述电位器Rl的一端接入外部输入信号，所述电位器Rl的另一端与所述可变电容器Cl的一端相连，所述可变电容器Cl的另一端接地；所述电位器Rl和所述可变电容器Cl连接端输出已调节相位差的射频信号。进一步地，本实用新型还具有如下特点:所述电位器Rl的最大阻值范围为100Q 100KQ，所述可变电容器Cl的最大容值范围为IOpF lOOOpF。进一步地，本实用新型还具有如下特点:所述相位调节电路包括电感L1、可变电容器Cl、可变电容器C2和电位器Rl，所述电位器Rl的一端接入外部输入信号，所述电位器Rl另一端与所述可变电容器Cl的一端相连，所述可变电容器Cl的另一端接地；所述电感LI的一端与所述电位器Rl和所述可变电容器Cl的连接端相连，所述电感LI的另一端与所述可变电容器C2的一端相连，所述可变电容器C2的另一端接地；所述电感LI和所述可变电容器C2连接端输出已调节相位差的射频信号。进一步地，本实用新型还具有如下特点:所述电感LI取值为Iii H IOii H，所述电位器Rl的最大阻值范围为100Q 100KQ，所述可变电容器Cl的最大容值范围为IOpF IOOOpF,所述可变电容器C2的最大容值范围为IOpF 1000pF。进一步地,本实用新型还具有如下特点:所述相位调节电路包括电感L1、固定电容器C3、可变电容器C2和电位器Rl，所述电位器Rl的一端接入外部输入信号，所述电位器Rl另一端与所述固定电容器C3的一端相连，所述固定电容器C3的另一端接地；所述电感LI的一端与所述电位器Rl和所述固定电容器C3的连接端相连，所述电感LI的另一端与所述可变电容器C2的一端相连，所述可变电容器C2的另一端接地；所述电感LI和所述可变电容器C2连接端输出已调节相位差的射频信号。进一步地，本实用新型还具有如下特点:所述电感LI取值为Iii H IOii H，所述电位器Rl的最大阻值范围为100Q 100K Q，所述固定电容器C3的容值范围为IOpF lOOOpF，所述可变电容器C2的最大容值范围为IOpF lOOOpF。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:1、由于本实用新型在其射频信号发生器内嵌入有相位调节电路，因此能够调节同步接入的射频信号的相位，消除本射频电源与提供射频信号的射频电源之间的信号相位差，避免串扰，提闻工艺稳定性；2、本实用新型采用的相位调节电路仅由基本元器件(电阻、电容和/或电感)组成，成本较低。
图1为本实用新型实施例提供的射频电源的原理框图；图2为本实用新型实施例提供的射频信号发生器的原理图；图3为本实用新型实施例提供的射频信号发生器中的相位调节电路的一电路原理图；图4为本实用新型实施例提供的射频信号发生器中的相位调节电路的又一电路原理图；图5为本实用新型实施例提供的射频信号发生器中的相位调节电路的再一电路原理图。
具体实施方式
为了深入了解本实用新型，
以下结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实用新型提供了一种射频信号相位可调节的射频电源，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，如图1所示，包括有射频信号发生器、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、供电线路相连，射频功率放大电路又分别与供电线路、射频功率检测器相连接，此外供电线路和射频功率检测器相连接。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，本实用新型的射频信号发生器包括外部信号输入接口、信号选择电路、信号发生器、相位调节电路、射频信号输出接口和信号驱动电路。其中，外部信号输入接口用于接收来自其它信号源或射频电源的外部输入信号，外部输入接口与信号选择电路相连。信号选择电路用于判断是否有外部输入信号，若有，则将外部输入信号发送至相位调节电路，否则使能信号发生器，启动信号发生器产生一定频率的射频信号(如上述的2MHz、13.56MHz,27.12MHz、40.68MHz或60MHz)，并且将所产生的射频信号输送至射频信号输出接口，以及输送至信号驱动电路。相位调节电路用于调节因同轴电缆线长而引起的射频信号的相位差，并且将已调节相位差的射频信号输送至信号驱动电路。信号驱动电路将所接收到的射频信号进行驱动放大，然后输出可推动射频功率放大器工作的射频信号。[0030]实施例1:如图3所示，实施例1公开了本实用新型实施例中的相位调节电路的一电路原理图。所述相位调节电路包括两个基本元器件，电位器(或称为可变电阻器)R1和可变电容器Cl,电位器Rl的一端接入外部输入信号，另一端与可变电容器Cl的一端相连,可变电容器Cl的另一端接地，电位器Rl和可变电容器Cl连接端输出相位已调节的信号。电位器Rl和可变电容器Cl的取值范围可根据射频电源的工作频率设置，例如射频电源的工作频率为13.56MHz，电位器Rl可采用最大阻值为IKQ，可变电容器Cl的最大容值为100pF。可选择地，电位器Rl的最大阻值范围可为100Q 100KQ，可变电容器Cl的最大容值范围可为IOpF IOOOpF0当外部输入信号进入时，首先调节电位器Rl和可变电容器Cl，使得外部输入信号移相至所需位置(这一位置主要与信号传输同轴线缆的长度有关)，但由于RC网络的固有特性，信号移相后幅值会变化，图3所示的方式可通过后面的信号驱动电路将信号幅值提升或降低，但是进入信号驱动电路的信号幅值不能过大或过小，因此影响了信号相位的移动范围，故存在着使用范围较小的问题。由于这种方式的实现非常容易，因此在调节范围不宽的情况下优先选择。实施例2:如图4所示，实施例2公开了本实用新型实施例中的相位调节电路的又一电路原理图。作为图3所示方式的一种变换，本实施例中相位调节电路在原有电路的基础上增加一级LC网络，其中电感LI的一端与前级相连，另一端接可变电容器C2，可变电容器C2的另一端接地，电感LI和可变电容器C2连接端输出相位已调节的信号。一般地，电感和电容都可采用可调节的器件，但由于可调电感成本较高且体积较大，因此在本实施例中采用了固定电感，而电容采用了可变电容器C2。在这一方式中，电感LI取值为IiiH IOii H，电位器Rl的最大阻值范围可为100Q 100KQ，可变电容器Cl的最大容值范围可为IOpF lOOOpF，可变电容器C2的最大容值范围可为IOpF 1000pF。当外部输入信号进入时，首先调节电位器Rl和可变电容器Cl，使得外部输入信号移相至所需位置，但由于RC网络的固有特性，信号移相后幅值会变化，然后再调节可变电容器C2，使得移相后的信号幅值提升或降低，最后满足要求的已移相信号进入信号驱动电路。这一方式的适用性广，可调节的相位宽，能够满足大多数情况的使用。实施例3:如图5所示，实施例3公开了本实用新型实施例中的相位调节电路的再一电路原理图。与图4相似，本实施例中相位调节电路中采用固定电容器C3来代替实施例2中的可变电容器Cl，一方面可减化调节，另一方面还可节约成本。这些器件的取值范围，电感LI取值为Iii H IOii H，电位器Rl的最大阻值范围可为100Q 100KQ，固定电容器Cl的容值范围可为IOpF lOOOpF，可变电容器C2的最大容值范围可为IOpF 1000pF。在本实用新型的实施方式中，电位器、可变电容器采用定位精度高的器件，固定电容器和电感采用高Q值的器件。以上所述的具体实施方式
，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式
而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的本质和基本原理之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.射频信号相位可调节的射频电源，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，其特征在于:所述射频信号发生器包括相位调节电路，所述相位调节电路用于调节外输入射频信号的相位。
2.根据权利要求1所述的射频电源，其特征在于:所述射频信号发生器还包括外部信号输入接口、信号选择电路、信号发生器、射频信号输出接口和信号驱动电路，所述外部信号输入接口与所述信号选择电路相连； 其中，所述外部信号输入接口用于接收来自其他信号源或射频电源的外部输入信号； 所述信号选择电路用于判断是否有外部输入信号；当所述信号选择电路判断出有外部输入信号，则将外部输入信号发送至所述相位调节电路；当所述信号选择电路判断出没有外部输入信号，则使能所述信号发生器，启动所述信号发生器产生频率信号，并将所述频率信号输送至所述射频信号输出接口以及所述信号驱动电路； 所述相位调节电路用于调节外输入射频信号的相位，并且将已调节相位的射频信号输送至所述信号驱动电路； 所述信号驱动电路将接收到的射频信号进行驱动放大，输出可推动所述射频功率放大电路工作的射频信号。
3.根据权利要求2所述的射频电源，其特征在于:所述相位调节电路包括电位器Rl和可变电容器Cl，所述电位器Rl的一端接入外部输入信号，所述电位器Rl的另一端与所述可变电容器Cl的一端相连，所述可变电容器Cl的另一端接地；所述电位器Rl和所述可变电容器Cl连接端输出已调节相位差的射频信号。
4.根据权利要求3所述的射频电源，其特征在于:所述电位器Rl的最大阻值范围为IOOQ 100KQ，所述可变电容器Cl的最大容值范围为IOpF 1000pF。
5.根据权利要求2所述的射频电源，其特征在于:所述相位调节电路包括电感L1、可变电容器Cl、可变电容器C2和电位器Rl，所述电位器Rl的一端接入外部输入信号，所述电位器Rl另一端与所述可变电容器Cl的一端相连，所述可变电容器Cl的另一端接地；所述电感LI的一端与所述电位器Rl和所述可变电容器Cl的连接端相连，所述电感LI的另一端与所述可变电容器C2的一端相连，所述可变电容器C2的另一端接地；所述电感LI和所述可变电容器C2连接端输出已调节相位差的射频信号。
6.根据权利要求5所述的射频电源，其特征在于:所述电感LI取值为Iy H 10 y H，所述电位器Rl的最大阻值范围为100Q 100KQ，所述可变电容器Cl的最大容值范围为IOpF IOOOpF,所述可变电容器C2的最大容值范围为IOpF 1000pF。
7.根据权利要求2所述的射频电源，其特征在于:所述相位调节电路包括电感L1、固定电容器C3、可变电容器C2和电位器Rl，所述电位器Rl的一端接入外部输入信号，所述电位器Rl另一端与所述固定电容器C3的一端相连，所述固定电容器C3的另一端接地；所述电感LI的一端与所述电位器Rl和所述固定电容器C3的连接端相连，所述电感LI的另一端与所述可变电容器C2的一端相连，所述可变电容器C2的另一端接地；所述电感LI和所述可变电容器C2连接端输出已调节相位差的射频信号。
8.根据权利要求7所述的射频电源，其特征在于:所述电感LI取值为Iy H 10 y H，所述电位器Rl的最大阻值范围为100Q 100KQ，所述固定电容器C3的容值范围为IOpF lOOOpF，所述可变电容器C2的最大容值范围为IOpF 1000pF。
专利摘要本实用新型公开了一种射频信号相位可调节的射频电源，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；所述射频信号发生器包括相位调节电路，所述相位调节电路用于调节外输入射频信号的相位。由于本实用新型在射频信号发生器内嵌入有相位调节电路，因此能够调节同步接入的射频信号的相位，消除本射频电源与提供射频信号的射频电源之间的信号相位差，避免串扰，提高工艺稳定性。
文档编号H05H1/46GK202949378SQ20122064270
公开日2013年5月22日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者李勇滔, 李英杰, 夏洋, 王文东 申请人:中国科学院微电子研究所