[發明專利]射頻信號相位可調節的射頻電源

有效

• 申請號: 201210497318.6
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103855910A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 李勇滔;李英杰;夏洋;王文東
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H05H1/46
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本發明涉及射頻電源，尤其是涉及一種射頻信號相位可調節的射頻電源。

背景技術

射頻電源是用于產生射頻功率信號的裝置，屬于半導體工藝設備的核心部件，所有產生等離子體進行材料處理的設備都需要射頻電源提供能量。在集成電路、太陽能電池和LED（Light?Emitting?Diode，發光二極管）的工藝制造設備，例如刻蝕機、PVD（Physical?Vapor?Deposition，物理氣相沉積）、PECVD（PlasmaEnhanced?Chemical?Vapor?Deposition，等離子體增強化學氣相沉積）、ALD（AtomicLayer?Deposition，原子層沉積）等設備，均裝備有不同功率規格的射頻電源。

射頻電源一般由射頻信號發生器、射頻功率放大電路、供電線路和射頻功率檢測器組成。其中，射頻信號發生器用于產生和/或調理射頻信號，射頻功率放大電路將來自射頻信號發生器的射頻信號進行功率放大，射頻功率檢測器測量來自射頻功率放大電路的射頻功率信號并且輸出射頻功率信號，供電線路向各部件提供電力。

在產生等離子體進行材料處理的工藝中，存在等離子體放電過程，而等離子體放電的形式包括容性放電和感性放電。采用感性放電方式的半導體工藝設備，例如刻蝕機，可連接2臺射頻電源。其中，一臺射頻電源獨立控制離子通量、中性粒子通量，另一臺則射頻電源獨立控制離子能量。然而，2臺射頻電源的輸出射頻功率信號波形因自身的器件差異必然會存在一定的相位差，從而產生串擾，造成腔室內的等離子體不穩定，進而影響工藝過程，對晶圓產生不可修復的損傷，使得加工線寬無法保證。

現有技術采用的方案是從射頻電源的射頻信號發生器引出一路射頻信號至面板接口形成射頻信號同步輸出端，在面板上還設有射頻信號同步輸入端，并且在射頻信號發生器中設置與射頻信號同步輸入端相連的外部信號輸入線路和多路選擇開關。當判斷外部信號輸入線路已接入時，多路選擇開關選擇啟用外部信號而放棄自身產生的射頻信號；反之，當判斷外部信號輸入線路懸空時，多路選擇開關選擇啟用自身產生的射頻信號。通常，在半導體工藝設備中的兩臺射頻電源之間的相位同步是利用同軸電纜，將一臺射頻電源的射頻信號同步輸出端與另一臺射頻電源的射頻信號同步輸入端相連接，從而使得兩臺射頻電源利用同一個射頻信號，期望能夠消除相位差，避免串擾；但是，即使兩臺射頻電源都處于同一機柜（或機臺），連接這兩臺射頻電源的同軸電纜的長度也至少幾十厘米。由于半導體工藝設備中常用的射頻頻率為13.56MHz，也就是說在真空中波長僅為22.12米，而在同軸電纜中的波長則更短，一般只有16米左右，劃分360度，即4.4厘米就相差1度，因此幾十厘米的同軸電纜也會引起較大的相位差，在某些情況下，這一相位差很可能會引發等離子體振蕩，輝光不穩定，工藝無法正常進行，最終導致加工失敗。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種射頻信號相位可調節的射頻電源，該射頻電源能夠調節同步接入的射頻信號的相位，消除本射頻電源與提供射頻信號的射頻電源之間的信號相位差，避免串擾，提高工藝穩定性。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種射頻信號相位可調節的射頻電源，所述射頻電源包括射頻信號發生器、射頻功率放大電路、供電線路和射頻功率檢測器；所述射頻信號發生器包括相位調節電路，所述相位調節電路用于調節外輸入射頻信號的相位。

進一步地，本發明還具有如下特點：所述射頻信號發生器還包括外部信號輸入接口、信號選擇電路、信號發生器、射頻信號輸出接口和信號驅動電路，所述外部信號輸入接口與所述信號選擇電路相連；

其中，所述外部信號輸入接口用于接收來自其他信號源或射頻電源的外部輸入信號；

所述信號選擇電路用于判斷是否有外部輸入信號；當所述信號選擇電路判斷出有外部輸入信號，則將外部輸入信號發送至所述相位調節電路；當所述信號選擇電路判斷出沒有外部輸入信號，則使能所述信號發生器，啟動所述信號發生器產生頻率信號，并將所述頻率信號輸送至所述射頻信號輸出接口以及所述信號驅動電路；

所述相位調節電路用于調節外輸入射頻信號的相位，并且將已調節相位的射頻信號輸送至所述信號驅動電路；

所述信號驅動電路將接收到的射頻信號進行驅動放大，輸出可推動所述射頻功率放大電路工作的射頻信號。