用于基板处理的直流灯驱动器制造技术

本文提供用于在处理腔室内加热基板的方法及设备。在一些实施例中，一种用于在处理腔室内加热基板的设备包括：灯群组，所述灯群组包含一或更多组灯，用于在基板设置于处理腔室内时提供辐射能来加热所述基板，其中每组灯包含多个串联线接的灯，且其中每组灯相对于所述一或更多组灯中的其他组灯并联线接；交流(AC)电源，所述交流电源用于产生交流输入波形；以及灯驱动器，所述灯驱动器用于为灯群组供电，灯驱动器包括整流器，所述整流器耦接至交流电源以将交流输入波形转换成直流电压；以及直流-直流(DC/DC)变换器，所述直流-直流变换器用于降低直流电的电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基板处理的直流灯驱动器
本专利技术的实施例大体涉及用于基板热处理的方法及设备。
技术介绍
快速热处理(RapidThermalProcessing；RTP)是一种半导体制造工艺，用于在较短的时间段内，例如在若干秒或更短的时间内，在高温下加热硅晶片，所述高温常为摄氏1200度或更高。在RTP工具中冷却期间，晶片温度必须均匀地降低，以免晶片经受热冲击(thermalshock)。常使用高强度灯或激光器达成此加热。控制晶片温度是快速热处理中关键性的挑战。通常通过监测晶片的温度及使用测高温术实时控制灯的功率及强度来达成控制晶片温度。高温计阵列可用于测量晶片的温度，且根据所述温度确定用于灯的驱动器的输出电压。因此，用于晶片快速热处理的RTP工具通常包含用于加热晶片的灯阵列、含有晶片的腔室、晶片支撑件及用于测量晶片温度的高温计阵列，这些高温计耦接至晶片或晶片支撑件。因此，专利技术者提供一种改良的灯驱动器及包含所述灯驱动器的基板处理工具。
技术实现思路
本文提供用于在处理腔室内加热基板的方法及设备。在一些实施例中，一种用于在处理腔室内加热基板的设备包括：灯群组，所述灯群组包含一或更多组灯，用于在基板设置于处理腔室中时提供辐射能来加热基板，其中每组灯包含多个串联线接的灯，且其中每组灯相对于一或更多组灯中的其他组灯并联线接；交流(AC)电源，所述交流电源用于产生交流输入波形；以及灯驱动器，所述灯驱动器用于为灯群组供电，灯驱动器包括整流器，所述整流器耦接至交流电源以将交流输入波形转换成直流电压；以及直流-直流(DC/DC)变换器，用于降低直流电的电压。在一些实施例中，一种用于在处理腔室内加热基板的方法包括以下步骤：将交流(AC)电源电压转换成直流(DC)电源电压；使用直流电压为驱动器供电，所述驱动器作为负载；以及为一或更多个灯群组供电，每一个灯群组包含一或更多组灯以提供辐射能来加热处理腔室内的基板，其中每组灯包含多个串联线接的灯，且其中每组灯相对于所述一或更多组灯中的其他组灯并联线接。下文描述本专利技术的其他及进一步的实施例。附图说明能通过参照附图中描绘的本专利技术的说明性实施例来理解上文简要概述的且在下文更加详细论述的本专利技术的实施例。然而，应注意，附图仅图示出本专利技术的典型实施例，且因此这些附图不应被视为对本专利技术范围的限制，因为本专利技术可允许其他同等有效的实施例。图1图示根据本专利技术的一些实施例的基板处理设备的方块图。图2图示根据本专利技术的一些实施例的基板处理设备的电路图。图3图示根据本专利技术的一些实施例的实施有降压变换器的基板处理设备的电路图。图4图示根据本专利技术的一些实施例的基板处理设备的电路图。图5图示根据本专利技术的一些实施例的基板处理设备的电路图。图6图示根据本专利技术的一些实施例的方法流程图，所述方法用于为灯阵列供电以用于处理基板。为了帮助理解，已尽可能使用相同标记数字来表示各图共用的相同元件。各附图并未按比例绘制且可为了清楚而简化。应设想到一些实施例的元件及特征可有利地并入其他实施例而无需进一步详述。具体实施方式本专利技术的实施例针对用于为灯阵列供电以在各种热工艺中加热基板的方法及设备，所述热工艺比如快速热处理(RTP)、化学气相沉积(例如外延沉积)或其他使用灯加热的基板工艺。用于热处理的基板处理工具由交流电源供电，在一些实施例中，所述交流电源为480V。整流器用于将交流电源转换成直流(DC)电源。直流-直流变换器用于降低电压，以为灯阵列及灯群组供电。用于新一代半导体设备上的大功率灯加热器若由208V交流供电，则将要求限制性电流量。灯的实例包括白炽灯，比如卤素或卤钨白炽灯，或类似灯。能根据使用的灯的类型改变灯驱动器的配置。例如，100V卤素灯通常用于半导体设备的灯加热器中。两个串联设置的灯允许使用基于相角控制的灯驱动器及208V交流电源线。然而，使用更高电压的电源线(例如480V交流)由于至少两个理由而对于相同类型的卤素灯并不可行。首先，具有两个串联连接的灯的配置导致相角控制的精确度低及系统的功率因数差，这个情况是不可接受的，因为相角受控的驱动器的工作循环(dutycycle)短。此外，串联连接多于两个灯以增加相角控制的精确度及改良功率因数并不可行，因为此举减少了加热图案的间隔尺寸、因限制熔断电流而使灯保险丝的功能性不可用以及增加了低气压下产生电弧的风险。尽管如此，此设计中存在的问题是，输出电压不能超过200V，以使得仅仅两个约80-120V或约100V的灯能串联连接。另一问题是，可提供至半导体设备的电流存在限制，所述半导体设备比如是快速热处理(RTP)工具或使用或能使用类似于本文描述的灯的其他热处理工具。在此方案中，增加更多灯至灯阵列以用于热处理并不可行，因为将会超过电流限制。例如，用于RTP工具的电源通常是多相交流(A/C)电源。然而，当跨越三相的电流不平衡时，产生变压器损耗、过量谐波及类似问题。图1图示根据本专利技术的实施例的基板处理设备100的方块图。尽管图1中所示基板处理设备100的特定配置适合于RTP，但是应设想到基板处理设备100可被配置成用于外延沉积或其他热基板工艺。如图1中所示，基板处理设备100包含腔室102、用于基板106的支撑件104、支撑系统110、灯阵列112、灯驱动器114、控制器116、交流电源118及视情况包含极性转换器。例如，基板106为半导体晶片。支撑件104固持基板106，以便基板106可在腔室102内被热处理。支撑系统110控制支撑件并允许支撑件104位置的调整，以及进而调整基板106的位置。交流电源118将交流电输送至灯驱动器114。交流电可具有一或更多个相，在一些实施例中具有三相。在一些实施例中，交流电源输送480V至灯驱动器114。控制器116控制灯驱动器114的运转。灯驱动器114将交流电转换成直流电，并且降低直流电电压。灯驱动器114将被降压的电分配给灯阵列112。进而，灯阵列112产生热量以热处理腔室102内的基板106。在一些实施例中，灯阵列112包含若干个约80V至约120V(比如约100V)的灯(比如卤素灯)，并且被降低的电压为200V。在其他实施例中，可使用具有不同功率限制的其他类型灯，比如具有其他额定电压的白炽灯或类似灯。当存在极性转换器时，极性转换器耦接至灯驱动器114及灯阵列112，且允许切换电路的极性。根据一些实施例，对于传送至腔室102内的每n个晶片，极性转换器反转基板处理设备100的极性，其中n＝1至约100个晶片。例如，极性可在每个晶片之后反转，或在单个盒内的若干个晶片(例如约25个)或更多数目个晶片之后反转，比如在处理约100个晶片之后反转。转换电路极性可促进减轻灯丝的直流凹口(DCnotching)或刻面(faceting)，所述凹口或刻面会导致灯故障。图2图示根据本专利技术的实施例的基板处理设备200的电路图。基板处理设备200包含交流电源202、整流器204、电容器206、直流-直流变换器208及两个灯210与212。交流电源202将交流电输送至整流器204。整流器204将来自交流电源202的交流电压转换成直流电压，即整流器204将交流电压“整流”成直流电压。在一些实施例中，交流电源是480V电源，且整流器204将交流480V整流成直流700V。整流器20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在处理腔室内加热基板的设备，包含：灯群组，所述灯群组包含一或更多组灯以提供辐射能以当基板设置于所述处理腔室内时加热所述基板，其中每组灯包含多个串联线接的灯，且其中每组灯相对于所述一或更多组灯中的其他组灯并联线接；交流(AC)电源，所述交流电源用于产生交流输入波形；以及灯驱动器，所述灯驱动器用于为所述灯群组供电，所述灯驱动器包含：整流器，所述整流器耦接至所述交流电源，用于将所述交流输入波形转换成直流电压；以及直流‑直流(DC/DC)变换器，用于降低直流电的电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.25 US 61/638,193;2012.09.28 US 61/707,488;1.一种用于在处理腔室内加热基板的设备，包含：多个灯群组，所述多个灯群组的每个灯群组包含一或更多组灯以提供辐射能以当基板设置于所述处理腔室内时加热所述基板，其中每组灯包含多个灯，全部的所述多个灯在所述每组灯内串联线接，且其中所述每组灯相对于所述一或更多组灯内的其他组灯并联线接；多个直流-直流变换器，耦接至所述多个灯群组的每个灯群组，以降低所述多个灯群组的每个灯群组的电压；一三相交流(AC)电源，所述三相交流电源用于产生三相交流输入电压；一灯驱动器，所述灯驱动器耦接至所述三相交流电源和全部的所述多个灯群组，以控制所述多个灯群组，每个灯驱动器包含整流器，所述整流器耦接至所述交流电源，用于将所述三相交流输入电压转换成直流电压；以及一滤波电容器，所述滤波电容器耦接至所述灯驱动器和全部的所述多个灯群组，所述滤波电容器过滤来自所述整流器的所述直流电压。2.如权利要求1所述的设备，其中所述整流器具有三相输入且跨越各相的电流是平衡的。3.如权利要求1所述的设备，其中所述整流器包含：三个二极管对，二极管对中的每个二极管串联连接，且每个二极管对彼此并联连接，以产生所述直流电压；以及电容器，所述电容器并联连接至所述二极管对，以使所述直流电压变平滑。4.如权利要求1所述的设备，其中所述整流器进一步包含：第一二极管对和第二二极管对的二极管电桥，其中在每个二极管对中的第一二极管和第二二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧勒格·塞雷布里安诺夫，约瑟夫·M·拉内什，亚历山大·戈尔丁，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US