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  • LAM 810-802902-033
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LAM 810-802902-033 PCB 板卡组件

  • 脉冲 RF 功率波形采样(Sample & Hold)对脉冲 RF 发生器(pulsed RF generator)在 burst on/off 周期内的瞬时正向 / 反射功率进行高速采样与保持;在脉冲 "关闭" 窗口内把瞬时电压 / 电流值冻结到保持电容上,供后续 ADC 慢速量化。RF 正向 / 反向功率测量前端来自定向耦合器(directional coupler)的 Vforward、Vreverse 模拟信号进入本板;完成衰减、阻抗匹配、隔离、滤波后送主控节点。相位 / 阻抗检测辅助在脉冲功率系统中,常同时采集 RF 电压与电流相位差,用于计算等离子体阻抗(plasma impedance)和 match(匹配器)调谐反馈;本板承担其中一路模拟调理。...
  • 产品详情

一、产品概述

810-802902-033 是 LAM Research(泛林半导体) 自研的一块PCB 板卡组件(PCB Assembly)它属于 "Node 2" 控制节点机架内的一块脉冲功率采样 / 保持板(Pulse Power Sample and Hold PCB),负责对刻蚀腔体 RF(射频)发生器输出的脉冲功率波形进行高速采样、保持、测量和反馈,是脉冲等离子刻蚀(Pulsed RF Etch)工艺中功率闭环控制链路里的关键模拟前端板。

  • 制造商:LAM Research

  • 原产地:美国

  • 同系列兄弟件号(同一 "Node 2 MB PM HE" 架构):

    • 810-802902-034(controller motherboard / 配套主板)

    • 810-802902-035

    • 810-802902-038(control board)

    • 810-802902-208

    • 配套小板 810-800256-207


二、功能特性

  1. 脉冲 RF 功率波形采样(Sample & Hold)

    • 对脉冲 RF 发生器(pulsed RF generator)在 burst on/off 周期内的瞬时正向 / 反射功率进行高速采样与保持;

    • 在脉冲 "关闭" 窗口内把瞬时电压 / 电流值冻结到保持电容上,供后续 ADC 慢速量化。

  2. RF 正向 / 反向功率测量前端

    • 来自定向耦合器(directional coupler)的 Vforward、Vreverse 模拟信号进入本板;

    • 完成衰减、阻抗匹配、隔离、滤波后送主控节点。

  3. 相位 / 阻抗检测辅助

    • 在脉冲功率系统中,常同时采集 RF 电压与电流相位差,用于计算等离子体阻抗(plasma impedance)和 match(匹配器)调谐反馈;本板承担其中一路模拟调理。

  4. Node 2 机架总线接口

    • 板卡通过机箱背板与 Node 2 主控板(810-802902-034 等)通信;

    • 支持热插拔 / 在线更换(按 LAM 设备维护规程)。

  5. 高温 / 真空腔邻近环境设计

    • 紧邻刻蚀腔体和 RF 匹配器,抗 EMI、抗 RF 辐射;

    • 板级有三防 / 屏蔽设计。

  6. 自检与故障回报

    • 板上具备电源监控、温度监测和关键模拟通道自检;

    • 异常通过节点总线上报到机台 SECS/GEM 日志。


三、技术参数

项目参数
板件描述Node 2 MB PM HE, Rev A
功能定位Pulse Power Sample and Hold PCB
物料号810-802902-033
版本Rev A
制造商 / 产地LAM Research / USA(加州)
板类型印制电路板组件(PCB Assy)
应用LAM 刻蚀机脉冲 RF 功率采样前端
配套兄弟板810-802902-034 / -035 / -038 / -208、810-800256-207
安装方式Node 2 控制机箱背板插卡式
供电由机箱背板供电(通常为 ±15 Vdc / +5 V 模拟电源,24 V 逻辑母线由节点电源板提供)
采样对象RF 正向功率、反向功率、V/I 相位(来自定向耦合器)
模拟精度脉冲功率测量链路常规 ±1% 量级(具体由 LAM 校准数据决定)
工作温度机柜内工业级(约 5~40 °C 环境,腔体邻近温度更高)
重量板卡级约 0.3~0.6 kg(含前面板)


810-802902-033.jpg

四、硬件配置与结构优势

在整机中的位置(典型架构):

RF Generator (Pulsed, 13.56 MHz 或 27/60 MHz)
        │
        ▼
Directional Coupler(定向耦合器)── Vfwd / Vref / Vph 模拟小信号
        │
        ▼
[810-802902-033  Pulse Power S&H Board]  ← 本板
        │ (采样保持 + 调理)
        ▼
Node 2 主控板(810-802902-034)── ADC / 数字逻辑
        │
        ▼
机箱背板 / SECS-GEM / 主机架
        │
        ▼
工艺闭环:功率 setpoint ←→ 实际脉冲功率读数


结构优势:

  1. 专用 S&H 模拟前端:脉冲 RF 功率在微秒级 on/off,普通 ADC 无法直接跟踪;采样保持电路在脉冲 "开通" 瞬间把模拟量冻结,让 ADC 有充足时间量化,保证脉冲功率幅值和占空比测量准确。

  2. 模块化板卡:作为独立 PCB 板,损坏时可单板更换,无需更换整个 Node 2 主控,降低维护成本和停机时间。

  3. 紧邻 RF 源布置:缩短高电平模拟信号走线,减少干扰和衰减。

  4. 差分 / 屏蔽设计:板上对 RF 小信号采用差分接收和屏蔽罩,抑制来自腔体等离子体的 EMI。

  5. 标准化 Node 2 机箱:与兄弟板卡(-034 主控、-035、-038 等)共用机械尺寸和背板连接器,备件可在 Node 2 家族内互换(软件配置除外)。


五、工作原理

  1. 脉冲 RF 系统背景:现代 LAM 刻蚀机使用脉冲 RF(pulsed bias /source),通过在毫秒 / 微秒级时间尺度上开关 RF 功率,实现更陡的刻蚀剖面、更高选择比。但这种脉冲功率不能用普通工频功率计直接读准。

  2. 信号获取:RF 主回路串入定向耦合器,按比例取出 Vforward(正向功率对应电压)和 Vreverse(反射功率对应电压),有时还取电压 / 电流相位差信号。这些是 mV 级的交流小信号。

  3. Sample & Hold 采样:

    • S&H 电路由模拟开关 + 保持电容构成;

    • 在脉冲 RF "on" 到达稳定幅值的那一刻,逻辑电路给出 SAMPLE 命令,开关闭合,电容快速跟踪输入;

    • 随后进入 HOLD 状态,开关断开,电容把电压值保持下来。

  4. 调理与量化:保持住的直流电平经过放大、偏移校准、低通滤波后,由 Node 2 主控板上的 ADC 慢速采样、数字化。

  5. 功率计算:主控软件根据 Vfwd、Vref 换算出正向功率、反射功率、驻波比(VSWR);结合相位差计算等离子体阻抗和 match 调谐误差。

  6. 闭环反馈:

    • 实际脉冲功率被回送到 RF 发生器的功率闭环;

    • 若偏差超出门限,机台报警(例如 RF mismatch、reflected power high),必要时降级或终止工艺;

    • 历史波形可被捕获用于工艺诊断(endpoint /process drift 分析)。


六、常见问题及解决办法

现象可能原因排查 / 处理
机台报 "Pulse Power Sensor Fault" / "RF Forward Low"S&H 板采样通道漂移、保持电容老化、模拟开关漏电对比兄弟板互换测试;在 Node 2 自诊断中读通道原始 ADC 值;更换本板
反射功率(Reflected Power)异常高报警本板 Vref 通道增益漂移、或真的 match 失谐先用校准源检查本板读数;若板正常,检查 RF match、腔体阻抗
脉冲功率读数与 RF 发生器面板不一致S&H 触发时序偏(sample 时刻不对)、或增益系数错核对板上 SAMPLE 触发延迟参数;重新跑 RF 功率校准
板卡上电后不自检背板连接器接触不良、板上电源(±15V/+5V)异常、保险熔断拔出重插;测背板电源;检查板上保险丝;对比同机箱其他板
间歇性 RF mismatch /plasma extinctionS&H 板温漂、接插件在热循环下接触不良用热像 / 红外测板温;检查前面板锁紧螺钉;清洁金手指
更换新板后读数偏差大新板未做通道校准、EEPROM 配置未烧录走 LAM 推荐流程:更换板后执行 RF power calibration,下装该板的校准系数


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