[发明专利]射频信号相位可调节的射频电源

说明书

技术领域

本发明涉及射频电源，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（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，本发明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，本发明还具有如下特点：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。