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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林威民
研究生(外文):WEI-MIN LIN
論文名稱:半導體設備13.56MHz 2KW RF Generator機台之研究與分析
論文名稱(外文):The Research and Analysis of Semiconductor Equipment 13.56MHz Radio Frequency Generator
指導教授:黃啓光
指導教授(外文):CHI-KUANG HWANG
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:電機工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:46
中文關鍵詞:射頻產生器化學氣相沉積半導體功率放大器
外文關鍵詞:RF GeneratorChemical Vapor DepositionSemiconductorPower Amplifier
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中文摘要
本篇論文主要研究RF射頻產生器,13.56MHz 2KW RF Generator。研究內容包含,一、13.56MHz 2KW RF Generator於化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition,CVD)之架構。二、Generator內部各個Module之功能用途。三、13.56MHz 2KW RF Generator內部的功率放大器、組合器和匹配網路的詳細電路。本論文研究結果對於如何增進維修13.56MHz 2KW RF Generator的能力,提出有效的方法。
研究13.56MHz 2KW RF Generator具有高度的實質應用價值。由於13.56MHz 2KW RF Generator廣泛的應用於半導體製程設備,瞭解研究射頻產生器是值得關注且研究的方向,13.56MHz 2KW RF Generator最大使用範疇在於化學氣相沈積製程機台上。本論文研究是以RF原理作為理論基礎,並了解它在CVD製程機台的系統架構,利用網路分析儀量測Filter Module和Matching Network分析13.56MHz 2KW RF Generator,並使用ADS(Advanced Design System)軟體進行數值模擬。因此,研究13.56MHz 2KW RF Generator不僅對於理論研究有幫助,更能具體地呈現研究的高度實用成效。
在快速發展的時代,獲取日新月異的技術,唯有擁有瞭解最根本基礎的研究能力。本論文結果可以提供,了解13.56MHz 2KW RF Generator原始製造者的想法和最終的目的,更重要的是當13.56MHz 2KW RF Generator損壞時,透過本研究結果,更能正確的分析出故障原因,進而縮短機台修復時間,期待以此為基礎,銜接乘載新技術的發展與延伸。

關鍵字:射頻產生器、化學氣相沈積、半導體、功率放大器

ABSTRUT
The 13.56 MHz 2KW RF Generator play an important role in the semiconductors equipment, including Chemical Vapor Deposition (CVD). This thesis consists of the three parts, a, 13.56MHz 2KW RF Generator of CVD structure. Second, each of the Generator Module uses internal functions. Three, 13.56MHz 2KW RF Generator internal Power Amplifier, Combiner and Matching detailed circuit. We show that how to enhance the ability to repair 13.56MHz 2KW RF Generator proposed effective method.
13.56MHz 2KW RF Generator usually be used in the semiconductor manufacturing equipment. To study the RF generator have increased significantly in the past ten years. This thesis is based on RF principles as the theoretical basis, and learn it in the CVD system, the use of network analyzer measurements Combiner and Matching Analysis 13.56MHz 2KW RF Generator, and use ADS (Advanced Design System) software be Numerical Simulation. Therefore, the study 13.56MHz 2KW RF Generator helpful not only for theoretical research, more specifically, the study showed a high degree of practical effectiveness in the market.

Key words: RF Generator、Chemical Vapor Deposition (CVD)、semiconductor、Power Amplifier

目 錄
中文摘要………………………………………………………………………………………………………………..…i
ABSTRACT……………………………………………………………………………………………………….….…ii
誌謝…………………………………………………………………………………………………………………………iii
目錄…………………………………………………………………………………………………………………………iv
表目錄………………………………………..……………………………………………………………………………vi
圖目錄 ………………………………………………………………………..…………………………………………vii
第一章 緒論…………………………………………………………………………………………………………….1
1-1. 前言……………………………………………………………………………………………………………1
1-2. 研究動機…………………………………………………………………………………………………….1
1-3. 研究目的………………………………………………………………………………………………….…2
1-4. 研究步驟與方法…………………………………………………………………………………………2
第二章 射頻產生器機台系統架構說明……………………………………………………………….…4
2-1. 機台系統簡介………………………………………………………………………………………….…4
2-2. 射頻產生器與製程反應室連接結構圖………………………………………………………5
2-3. 射頻電漿原理………………………………………………………………………………………….…6
2-4. 射頻產生器實體圖(含外觀及內部電路) …………………………………………….…10
2-5. 射頻產生器內部系統方塊圖……………………………………………………………………11
第三章 射頻產生器E類功率放大器………………………………………………………………….…13
3-1. 理想E類功率放大器簡介……………………………………………………………………..…13
3-2. 理想E類功率放大器之ADS模擬……………………………………………………………16
第四章 射頻產生器之功率放大器、匹配網路使用ADS模擬………………………………24
4-1. 功率放大器之量測與模擬…………………………………………………………………….…24
4-2. 匹配網路之量測與模擬……………………………………………………………………………31
第五章 射頻產生器測試……………………………………………………………………………………….37
5-1. 測試物品列表…………………………………………………………………………………………..37
5-2. 射頻產生器功率測試…………………………………………………………………………….…38
第六章 結論………………………………………………………………………………………………………….42
參考文獻………………………………………………………………………………………………………………..44






























表目錄
表2-2.2同軸電纜線規格………….………………………………………………………………………..…6
表2-3.5不同頻率的用途及應用…………………………………………………………………..….…10
表3-1.3理想電晶體各個被動元件之方程式………………………………………………………15
表5-1.1測試物品列…………………………………………………………………………………………….37
表5-2.1機台電性規格……………………..…………………………………………………………………38
表5-2.2機台測試資料……………………….…………………………………………….…………………38

























圖目錄
圖 1-4.1 研究步驟流程圖…………………………………………………………………………………3
圖 2-1.1 顯示一個CVD反應器的結構圖……………………………………………………..…4
圖 2-2.1 射頻產生器與製程反應室連接示意圖………………………………………………5
圖 2-3.1 顯示一個AC電漿產生器的應用………………………………………………….……7
圖 2-3.2 顯示一個電漿系統………………………………………………………………………….…8
圖 2-3.3 離子化碰撞示意圖………………………………………………………………………….…9
圖 2-3.4 頻率的分類…………………………………………………………………………………………9
圖 2-4.1 射頻產生器正面實體圖……………………………………………………………………11
圖 2-4.2 射頻產生器反面實體圖……………………………………………………………………11
圖 2-5.1 射頻產生器內部系統方塊圖……………………………………………………………12
圖 3-1.1 理想E類功率放大器電路示意圖………………………………………………….…13
圖 3-1.2 理想E類功率放大器電晶體切換時汲極端電壓及電流波形圖………14
圖 3-1.4 理想E類功率放大器之被動元件的設計步驟流程圖………………..……16
圖 3-2.1 理想E類功率放大器ADS模擬電路圖……………………………………………17
圖 3-2.2 輸入端Vin方波波形圖………………………………………………………………….…17
圖 3-2.3 電晶體汲極端Vds電壓波形圖……………………………………………………..…18
圖 3-2.4 電晶體汲極端Idd電流波形圖……………………………………………………….…18
圖 3-2.5 直流電源供應端Idc電流波形圖……………………………………………………..19
圖 3-2.6 電晶體汲極端對地電容Icd電流波形圖………………………………………….19
圖 3-2.7 諧振電路I_load電流波形圖……………………………………………………….……20
圖 3-2.8 負載輸出端Vout電壓波形圖……………………………………………………………20
圖 3-2.9 電晶體直流負載線圖……………………………………………………………………….21
圖 3-2.10 頻率響應圖………………………………………………………………………………………21
圖 3-2.11 匯整各個電流之波形圖……………………………………………………………………22
圖 3-2.12 導通角0~180度時實際之電流路徑圖………………………………………….…22
圖 3-2.13 導通角180~360度時實際之電流路徑圖…………………………………………23
圖 4-1.1 功率電晶體實體圖……………………………………………………………………………24
圖 4-1.2 建立功率電晶體Model電路圖………………………………………………………..25
圖 4-1.3 功率電晶體V_GS測試電路圖………………………………………………………………26
圖 4-1.4 原廠V_GS特性曲線圖……………………………………………………………………….…26
圖 4-1.5 使用ADS模擬副廠V_GS特性曲線圖…………………………………………………27
圖 4-1.6 功率電晶體V_DS測試電路圖………………………………………………………..……28
圖 4-1.7 原廠V_DS特性曲線圖…………………………………………………………………………29
圖 4-1.8 使用ADS模擬副廠V_DS特性曲線圖…………………………………………………30
圖 4-2.1 匹配網路實體圖…………………………………………………………………………….…31
圖 4-2.2 匹配網路電路圖…………………………………………………………………………….…32
圖 4-2.3 量測原廠匹配網路之Smith chart圖…………………………………………………33
圖 4-2.4 使用ADS模擬原廠匹配網路之Smith chart圖……………………………..…34
圖 4-2.5 量測原廠匹配網路之Bode圖……………………………………………………….…35
圖 4-2.6 使用ADS模擬原廠匹配網路之Bode圖……………………………………….…36
圖 5-2.3 射頻功率線性圖…………………………………………………………………………….…39
圖 5-2.4 射頻功率meter測試圖…………………………………………………………………..…40
圖 5-2.5 射頻功率控制器測試圖……………………………………………………………………40
圖 5-2.6 射頻產生器測試圖……………………………………………………………………………41







參考文獻
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