静电探针测试系统的研制

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1、摘要近20年来，随着薄膜集成电路，等离子平面显示器及其他光电子器件的发艘，非晶硅薄膜在太阳能电池、薄膜晶体管、挂壁式显示器、彩色复印机终端等大面积平面显示中得到了重要的应用。等离子刻蚀技术，等离子体激活化学气相沉积(PCVD)技术等在微细加工中越来越显示出其加工精度高，性能稳定的特点，在集成电路，等离子平面显示器及其他光电子领域获得了广泛的应用。加工精度的好坏和等离子体中的电子、离子密度，能量分布和平均能量等等离子体的参数特性有直接的关系，因此对等离子体放电参数进行诊断，不仅对等离子体的基础研究，而且对应用等离子体的工艺技术的改进也是十分必要的。静电探针是最广泛用来测量等离子体特性的一

2、种诊断工具。本文系统的介绍了静电探针测量技术。该测量技术经济实用，且可根据需要改变探针形状及转动探针方向，探针可置于等离子体反应室的任意位置，从而可测出反应室空间内的等离子体特性参数。由此可见该测量技术对等离子体应用研究具有十分熏要的意义。静电探针测试系统的研制就是为了帮助实验人员方便准确迅速的对等离子体放电参数进行诊断。整个测试系统主要由四部分组成，分别为PCI总线数据采集卡、等离子体诊断探针扫描驱动电源、探针电压和电流检测电路以及光电隔离电路，其中核心部分为PcI总线数据采集卡和等离子体诊断探针扫描驱动电源。计算机系统则实现探针扫描的控制和数据的采集及处理。本论文系统论述了静电探针

3、测试系统的工作原理、整体方案设计(硬件设计、软件设计)、系统研制与调试和现场实际测试结果，论文中还提出了一些改进思想，如在A／D(模数转换)和扫描电流检测模块中使用改进型产品，进一步的提高系统性能。本论文的主要创新之处包括：1．采用接口芯片PCI9052设计PCI总线数据采集卡PCI9052是一款常用的PCI总线目标接口芯片，其最大特色是带有一个ISA接几，可以实现ISA总线到PCI总线的平滑过渡，这为目前仍存在的fSA总线插件移植到PCI总线上提供了极大的方便，因而能够有效降低接口设计的难度，缩短开发周期。2．采用PA42设计等离子体诊断探针扫描电源PA42是美国APEX公司推出的一

4、种高电压单片场效应管大功率运算放大器，使用该器件可在提高可靠性的同时取得以前需在混合设计中才能达到的性能，满足了静电探针测试系统扫描电压变化范围宽，电源功耗大等要求。同时，本论文解决7PA42实际应用中的一些关键技术问题。3．采用双电源和光电隔离电路采用双电源(其中探针扫描电源采用浮地)和光电隔离电路，解决了直流辉光放电等离子体装置和静电探针测试系统共地时“双探针”模式无法正常运行的难题。同时，采用了电路隔离的措施以后，电路还能够取得良好的抑制噪声的效果，使设备符合电磁兼容性的要求。ABSTRACTDuringthelast20years，alongwiththedevelopment

5、ofthethinfilmintegratedcircuit，plasmaplanemonitorandotheroptelectronicdevices，amorphous··siliconthin·-filmhasbeengreatlyappliedtobigscreenssuchassolarbattery，thin。filmtransistor，wall-mountmonitorandcolor—printerterminal．TheplasmasculpturetechnologyandPCVDtechnologyaregraduallydemonstratingtheirc

6、haractersofhigh—precisionandstabilityinthetiny—processingindustry，andarewidelyappliedtotheintegratedcircuit，plasmaplanemonitorandotheroptelectronicfields．Thelevelofprocessingprecisionisdirectlyrelatedtotheparametersintheplasma，suchasdensity，energyallocationandaverageenergyoftheelectronsandanions

7、．Therefore，diagnosingplasmadischargeparameteriscriticalinthefundamentalstudyofplasmaandtheimprovementofplasmatechnologyStaticelectricityprobeisthemostusefulinstrumenttotestplasmacharacteristics．Thisarticlesystematicallyintro