[发明专利]用于基板处理的直流灯驱动器

说明书

技术领域

本发明的实施例大体涉及用于基板热处理的方法及设备。

背景技术

快速热处理(Rapid Thermal Processing；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(thermal shock)。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，发明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。

发明内容

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。

下文描述本发明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发明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发明的实施例。然而，应注意，附图仅图示出本发明的典型实施例，且因此这些附图不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其他同等有效的实施例。

图1图示根据本发明的一些实施例的基板处理设备的方块图。

图2图示根据本发明的一些实施例的基板处理设备的电路图。

图3图示根据本发明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图示根据本发明的一些实施例的基板处理设备的电路图。

图5图示根据本发明的一些实施例的基板处理设备的电路图。

图6图示根据本发明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

本发明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(duty cycle)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。