TW201545256A - 用於燈的固持及絕緣特徵 - Google Patents

Abstract

本發明揭露的實施例一般係關於用於作為熱處理腔室中 熱輻射源的燈之改良的固持及絕緣特徵。在一個實施例中，提供一處理腔室。該處理腔室包括用於半導體基板熱處理的燈組件、燈組件殼體、電源分配組件及分隔板，燈組件具有燈電連接器及第一側向操作元件，燈組件殼體具有用於容納燈組件的通道，電源分配組件具有用於承接燈電連接器及將電源傳送到燈電連接器之插座，分隔板設置於燈組件殼體與電源分配組件之間，其中分隔板具有經成形以允許燈電連接器通過分隔板的通道，及分隔板具有固持特徵，固持特徵經配置而嚙合或鬆開第一側向操作元件。

Description

用於燈的固持及絕緣特徵

本發明揭露的實施例一般係關於用於熱處理基板的設備。特定言之，本發明揭露的實施例係關於用於作為熱處理腔室中熱輻射源使用的燈之固持特徵。

快速熱處理(RTP)系統用於半導體晶片製造中以產生半導體晶圓上化學變化或蝕刻表面結構。一種典型RTP系統可包括半導體處理腔室及位於半導體處理腔室內的燈頭組件。多個輻射熱源(如燈)定位於燈頭內。燈一般包括燈泡及與燈泡耦接的插頭。燈泡的插頭具有與設置於印刷電路板(PCB)結構上的插座匹配的銷。燈可藉由PCB結構供電。當燈泡故障時，藉由將銷自插座拉出而把燈移除並將銷與插座嚙合而將新燈置放回燈頭中。

為減少營運成本，在所屬領域中總有以銷與PCB結構的穩固連接而無需複雜工具地快速且簡單嚙合與鬆開燈之需要。

本發明之實施例一般係關於用於作為熱處理腔室中 熱輻射源使用的燈之改良固持與絕緣特徵。在一個實施例中，提供一種用於熱處理腔室中的燈組件。燈組件包括用於半導體基板的熱處理之燈及具有插座的電源分配組件，燈具有燈電連接器，燈電連接器具有設置於燈電連接器的外表面上的側向操作元件，插座帶有經調整尺寸而允許燈電連接器通過及一旦燈電連接器完全插入插座時而緊固側向操作元件，插座承接燈電連接器及將電力傳送到燈電連接器的側向操作元件。

在另一個實施例中，燈組件包括用於半導體熱處理的燈及具有插座的電源分配組件，燈包括燈電連接器，燈電連接器具有設置於燈電連接器的外表面上的第一側向操作元件，插座帶有經調整尺寸而允許燈電連接器通過，其中插座承接燈電連接器及將電力通過接觸特徵傳送到燈電連接器的第一側向操作元件，及其中插座具有經成形而嚙合或鬆開第一側向操作元件的第二側向操作元件。

在又另一個實施例中，提供一種處理腔室。該處理腔室包括用於半導體基板熱處理的燈組件、燈組件殼體、電源分配組件及絕緣分隔板，燈組件具有燈電連接器及第一側向操作元件，燈組件殼體具有用於容納燈組件的通道，電源分配組件具有用於承接燈電連接器及將電力傳送到燈電連接器之插座，絕緣分隔板設置於該燈組件殼體與電源分配組件之間，其中分隔板具有經成形以允許燈電連接器通過分隔板的通道，及分隔板具有固持特徵，固持特徵經配置而嚙合或鬆開第一側向操作元件。

20‧‧‧燈組件

48‧‧‧燈

82‧‧‧接線板

84‧‧‧纜線

86‧‧‧保護蓋部

100‧‧‧RTP腔室

136‧‧‧腔室壁

138‧‧‧處理區域

140‧‧‧側壁

144‧‧‧下壁

148‧‧‧頂壁

152‧‧‧主體

156‧‧‧傳送窗

160‧‧‧基板支撐件

164‧‧‧基板

168‧‧‧磁懸浮轉子

170‧‧‧分隔板

172‧‧‧管道

176‧‧‧石英支撐圓柱

180‧‧‧支撐環

184‧‧‧磁性定子

188‧‧‧輻射源

192‧‧‧頂板

196‧‧‧蜂巢陣列

202‧‧‧排氣裝置

204‧‧‧燈組件殼體

206‧‧‧排氣口

208‧‧‧反射內表面

209‧‧‧插座

210‧‧‧排氣導管

211‧‧‧排氣泵

212‧‧‧冷卻腔室

213‧‧‧節流閥

216‧‧‧上流體腔室壁

220‧‧‧下流體腔室壁

224‧‧‧圓柱壁

228‧‧‧冷卻流體入口

232‧‧‧冷卻流體出口

236‧‧‧空間

240‧‧‧擋板

248‧‧‧真空泵

252‧‧‧導管

256‧‧‧夾具

260‧‧‧O型環

264‧‧‧反射板

268‧‧‧溫度感測器

272‧‧‧腔室控制器

276‧‧‧多區燈驅動器

280‧‧‧氣體供應

284‧‧‧源

288‧‧‧導管

292‧‧‧流體控制閥

297‧‧‧PCB結構

299‧‧‧導電插座

300‧‧‧燈組件

302‧‧‧燈主體

304‧‧‧燈泡

305‧‧‧燈絲

306‧‧‧燈基部

307‧‧‧鉬箔

308‧‧‧燈插頭

309‧‧‧壓封件

310‧‧‧電連接器

312a‧‧‧鎢導線

312b‧‧‧鎢導線

314a‧‧‧鉬導線

314b‧‧‧鉬導線

315‧‧‧陶瓷封裝物

316a‧‧‧傳導銷組件

316b‧‧‧傳導銷組件

318‧‧‧保險絲

320‧‧‧燈主體

350‧‧‧燈組件

352‧‧‧透光套管

354‧‧‧燈絲

356‧‧‧壓封件

357a‧‧‧燈絲導線

357b‧‧‧燈絲導線

358a‧‧‧金屬箔

358b‧‧‧金屬箔

360a‧‧‧電連接器

360b‧‧‧電連接器

380‧‧‧凹槽

382‧‧‧外表面

402‧‧‧插座

404‧‧‧管道

406‧‧‧固持特徵

408‧‧‧周邊槽口

410‧‧‧方向

502‧‧‧接觸特徵

504‧‧‧金屬葉片

506‧‧‧側壁

510‧‧‧凹槽

520‧‧‧電連接器

522‧‧‧第一端

524‧‧‧第二端

530‧‧‧電連接器

532‧‧‧凸緣部分

534‧‧‧凸緣部分

536‧‧‧凹槽

602‧‧‧接觸特徵

604‧‧‧金屬葉片

700‧‧‧嚙合特徵

702‧‧‧接觸彈簧

703‧‧‧外表面

704a‧‧‧頂點

704b‧‧‧頂點

706‧‧‧插座

708‧‧‧開口

710‧‧‧PCB連接器

711‧‧‧方向

712‧‧‧側壁

750‧‧‧嚙合特徵

751a‧‧‧金屬導線

751b‧‧‧金屬導線

770‧‧‧固持特徵

772a‧‧‧金屬導線

772b‧‧‧金屬導線

802‧‧‧接觸特徵

804‧‧‧固持特徵

806‧‧‧周邊凹槽

808‧‧‧彈簧負載球

810‧‧‧鎖定管道

813‧‧‧方向

814a‧‧‧金屬葉片

814b‧‧‧金屬葉片

900‧‧‧固持特徵

902‧‧‧嚙合特徵

904‧‧‧內表面

本發明揭露之特徵已簡要概述於前，並在以下有更詳盡之討論，可以藉由參考所附圖式中繪示之本發明實施例以作瞭解。然而，值得注意的是，所附圖式只繪示了本發明揭露的典型實施例，而由於本發明可允許其他等效之實施例，所附圖式並不會視為本發明範圍之限制。

第1圖係具有燈組件陣列的熱處理腔室之概要截面示意圖。

第2圖係熱處理腔室的冷卻腔室中之燈組件陣列的頂視圖。

第3A圖係根據本發明揭露的實施例的可用於熱處理腔室中之示範燈組件之概要截面示意圖。

第3B圖係根據本發明揭露的實施例的可用於熱處理腔室中之另一個示範燈組件的概要截面示意圖。

第4圖根據本發明揭露的實施例繪示安裝於PCB結構的燈組件、分隔板與燈組件殼體。

第5A圖繪示具有設置於插座內的接觸特徵之PCB結構的概要截面圖，插座形成於PCB結構中。

第5B與5C圖繪示可用於增進固持特徵與電連接器間電連接的示範電連接器之部分概要截面圖。

第6圖根據本發明揭露的替代實施例繪示具有設置於導電插座內的接觸特徵之PCB結構的部分之放大概要截面圖。

第7A圖根據本發明揭露的實施例繪示PCB結構與 燈組件的放大概要截面圖。

第7B與7C圖繪示示於第7A圖中的嚙合特徵之可能變化。

第8圖根據本發明揭露的實施例繪示PCB結構與燈組件的放大概要截面圖。

第9圖根據本發明揭露的實施例繪示具有固持特徵的第3B圖之燈組件。

本發明揭露的實施例一般係關於用於作為熱處理腔室(如快速熱處理(RTP)腔室)中熱輻射源的燈之改良的固持與絕緣特徵。改良的燈組件藉由對燈電連接器與(或)電源輸送板提供固持特徵，使得不需複雜工具便可以將燈與電源輸送板緊固嚙合或鬆開而允許簡單、快速的替換燈。揭露於本發明的固持特徵一般包括側向操作元件，如接觸彈簧、彈簧負載構件、滑件、槽口或凹槽等。因此，故障燈的替換可以時間效率與成本效益的方式完成。以下討論各式實施例的細節。

示範腔室硬體

第1圖係可於其中使用本發明揭露的實施例之RTP腔室100的概要截面示意圖。RTP腔室100能夠提供用於製程(如熱退火、熱清洗、熱化學氣相沉積及熱氮化)的基板加熱之受控熱循環。可以預期，本發明揭露的實施例亦可用於自底部、頂部或兩者加熱的磊晶沉積腔室及其他使用底部加熱的RTP腔室。RTP腔室100包括環繞處理區域138的腔 室壁136。例如，環繞腔室區域138的腔室壁136可以包括由主體152形成的側壁140與下壁144及由靜置於主體152上的傳送窗156形成的頂壁148。主體152可由不鏽鋼製成，即便亦可使用鋁及其他適合的材料。窗156由對紅外光透明的材料製成，如透明的熔融矽氧石英。

在處理區域138中的處理期間，基板支撐件160夾持基板164。基板支撐件160可包括在處理期間旋轉基板164的可旋轉結構。例如，支撐件160可包括定位於主體152中管道172內的磁懸浮轉子168。磁懸浮轉子168支撐石英支撐圓柱176，在石英支撐圓柱176上係支撐環180以夾持基板164。包含轉子168之位於管道172外部的磁性定子184用於以磁性促使轉子168於管道172中旋轉，接著導致基板164在支撐環180上旋轉。可用如約100至約250的每分鐘轉速旋轉基板164。

輻射源188將輻射導向基板164上，並可以定位於基板164上，例如在窗156上的RTP腔室100的頂板192中。輻射源188產生在加熱基板164的波長處之輻射，如具有約200nm至約4500nm波長的輻射。在一個實施例中，輻射源188可包括一蜂巢陣列196的燈組件20。各燈組件20具有可係輻射發射光燈泡的燈48，如鎢鹵素燈。陣列196可包括一或多個幾乎徑向的加熱區域，該一或多個幾乎徑向的加熱區域可以經獨立調整而控制跨基板164的溫度。例如，用於處理300mm(12英吋)的晶圓，輻射源188可包括以徑向對稱方式定位而分為15個區域的409個燈。各區域可以經獨立控 制以提供傳送到基板164的熱徑向分佈之良好控制。輻射源188能夠為了熱處理而快速加熱基板164，如以約50℃/s至約280℃/s的速率。

在該陣列196的燈組件20之各燈組件20密封於管狀燈組件殼體204中。燈組件殼體204的一端鄰近於傳送窗156。燈組件殼體204可具有由任何合適光反射材料製成的反射內表面208，如鍍金鋁。反射內表面208增加光效率及燈組件20至基板164的熱傳遞。燈組件殼體204可密封於流體冷卻腔室212，流體冷卻腔室212由上與下流體腔室壁216、220及圓柱流體腔室側壁224所界定。夾具256可用於將主體152、窗156與冷卻腔室212緊固在一起。O型環260定位於窗156與冷卻腔室212之間以及窗156與主體152之間以於該等介面處提供真空密封。

如水的冷卻流體可以經由冷卻流體入口228而引入冷卻腔室212並經由冷卻流體出口232而自冷卻腔室212移除。第2圖繪示冷卻腔室212中的燈組件殼體204之陣列196的燈組件20的頂視圖。冷卻流體在燈組件殼體204之間的空間236中移動，並可由擋板240引導以確保有效流體流動而自燈組件殼體204中的燈組件20傳遞熱。提供真空泵248以減少燈組件殼體204中的壓力。真空泵248藉由圓柱側壁224中的導管252及冷卻腔室212的底壁220中之凹槽而與燈組件殼體204耦接。

在某些實施例中，可提供並配置熱傳導氣體(如氦)的加壓源(未圖示)而以熱傳導氣體冷卻燈組件殼體204，從 而促進燈組件20與冷卻腔室212之間的熱傳遞。加壓源可經由埠與閥及燈組件殼體204連接。熱傳導氣體可用使得燈組件殼體204(以及因此而將燈組件20設置在燈組件殼體204中)在熱傳導氣體的減壓下操作之方式引入。

主體152的下壁144可包括定位於基板164下的反射板264。亦可提供如具有光纖探針的高溫計之一或多個溫度感測器268以在處理期間偵測基板164的溫度。感測器268與腔室控制器272連接，腔室控制器272可以使用腔室控制器272的輸出以決定一電力層級以供應個別燈組件20與一區域中的群組燈組件20。各群組的燈組件20可以由多區域燈驅動器276分別供電與控制，多區域燈驅動器276依序由控制器272控制。

氣體供應280可以提供處理氣體入處理區域138中及控制RTP腔室100中的大氣。氣體供應280包括處理氣體的源284及導管288，導管288具有流控制閥292，流控制閥292將源284連接到RTP腔室100中的氣體入口(未圖示出)以提供RTP腔室100中的氣體。排氣裝置202控制RTP腔室100中的氣體壓力及將處理氣體自RTP腔室100排出。排氣裝置202可包括接收使用過的處理氣體以及將使用過的氣體傳遞到排氣導管210，排氣導管210提供一或多個排氣泵211。排氣導管210中的節流閥213控制RTP腔室100中的氣體壓力。

RTP腔室100包括電源輸送系統，如設置於上冷卻流體腔室壁216的頂部上之印刷電路板(PCB)結構297。PCB 結構297可包括配置以承接燈組件20的電連接器之插座299。PCB結構297亦可包括電接觸線與其他導電元件以將電力與訊號自多區域燈驅動器276與控制器272傳送到燈組件20。複數個燈組件20的各者插入PCB結構297以用於通過驅動器276到電源供應源(未圖示出)的電連接。

RTP腔室100亦可包括支撐PCB結構297或燈組件20的分隔板170。分隔板170與PCB結構297形成上流體腔室壁216，而窗156形成下流體腔室壁220。分隔板170可由電絕緣材料製成，如聚亞醯胺、塑膠或陶瓷材料。如以下討論的更多細節，分隔板170可包括複數個插座對(見第4-9圖)，各插座對經配置而允許燈組件20的電連接器通過。插座可由分隔板170中的鑽孔形成。該等孔可作為密封插口(pocket)功用以防止電連接器之間的電弧。

多個電源供應接線板82可位於PCB結構297上。接線板電連接到PCB結構297的接線板墊與電源分配接觸線。在一配置中，各區域的燈成對連接。因此，例如，對於具有30個燈的燈區域，有15個接觸線來自兩接線板墊的各者，為各個燈對提供供應與返回(supply and return)。纜線84將接線板82連接到多區域燈驅動器276。纜線84可延伸通過保護蓋部86的頂表面。蓋部86覆蓋全部裸露的電連接，保護人員免於潛在的電擊。

第3A圖係根據揭露的實施例可用於熱處理腔室(如RTP腔室100)中的示範燈組件300之概要截面圖。燈組件300一般包括燈主體302、燈泡304與燈基部306。燈基部306 可包括承接一對電連接器310的選擇性燈插頭308。燈泡304係容納鎢燈絲305的石英套管。鎢導線312a、312b自燈絲305延伸且各個附接(如焊接)於鉬箔307。鉬導線314a、314b附接(如焊接)於鉬箔307及自鉬箔307延伸。石英壓封件309封裝並產生密封件於鉬箔307附近。鉬導線314a、314b自壓封件309延伸出而用於電連接。

壓封件309與鉬導線314a、314b耦接或插入燈主體302，燈主體302可係不鏽鋼圓柱，其中鉬導線314a、314b連接(焊接)於延伸通過燈主體302的傳導銷組件316a、316b。保險絲318串列地附接於鉬導線314a、314b的至少一個與傳導銷組件316a、316b之間。燈主體320以陶瓷封裝物315填充，且燈主體302的端部以燈插頭308密封。燈插頭308具有延伸通過燈插頭308並與傳導銷組件316a、316b電連接的電連接器310。電連接器310插入通過分隔板(如第1圖的分隔板170)，並插入形成於PCB結構297中的個別的導電插座299以用於電力供應。燈基部306與(或)燈插頭308可由彈性材料(如合成橡膠(elastomer))製成以調整電連接器310與形成於分隔板內的插座對之間的不完美排列。

如以下會有更詳盡之討論，電連接器310中的一個或是兩者可包括周邊槽口，周邊槽口經調整而容納設置於分隔板(如第4圖中所示的分隔板170)內的固持特徵以嚙合或鬆開帶有PCB結構(如第1圖中所示的PCB結構297)的燈組件300。

第3B圖係根據揭露的實施例之可用於熱處理腔室 (如RTP腔室100)中的另一個示範燈組件350的概要截面圖。應該注意到，第3A與3B圖所描述的概念與特徵同樣適用於本發明揭露討論的各式實施例。一般來說，燈組件350包括透光套管352，透光套管352包含燈絲354及與透光套管352耦接的壓封件356。燈組件350係不使用不鏽鋼燈主體或不使用用於第3A圖的燈組件300中的陶瓷封裝物之無基部燈組件。燈絲354分別藉由燈絲導線357a、357b而與設置於壓封件356內的金屬箔358a、358b電連接。壓封件356封裝並產生密封件於金屬箔358a、358b附近。金屬箔358a、358b與延伸通過壓封件356的電連接器360a、360b電連接。如需要，電連接器360a、360b的端部可延伸通過插頭(未圖示)以插入通過分隔板(如自第1圖的分隔板170)並進入形成於PCB結構297內的個別導電插座299以用於分配電力到燈絲354。在某些情況中，燈組件350的電連接器360a、360b中的至少一個可具有周邊槽口，該周邊槽口經調整而容納設置於分隔板(如示於第4圖中的分隔板170)內的滑件以嚙合或鬆開帶有PCB結構297的燈組件350。

燈組件350可或可不具有透光套管352或壓封件356中的保險絲(未圖示)。保險絲一般提供於限制燈故障期間燈中的電弧或可能的爆炸。保險絲可在外部提供於透光套管352與壓封件356以防止燈故障期間不可預期的套管破裂或碎裂。在燈組件350係簡單套管/保險絲式樣的情況中(即保險絲於內合併或於外合併到燈組件350)，保險絲可以與燈組件350一起替換。在燈組件350係簡單套管式樣的情況中(即 保險絲沒有用於燈組件350中)，燈組件350可選擇性地提供保險絲與電連接器360a、360b連接。在保險絲於外部提供於透光套管352與壓封件356的情況中，燈組件350可包括額外的元件以提供足夠的剛性(rigidity)給電連接器360a、360b以吸收燈組件350插入於PCB結構297期間所施的壓縮力(即保護保險絲免於承受壓縮)。用於增進電連接器或引線/導線剛性的各式元件描述於2014年3月6日提出申請的第14/199,563號(代理人案號020542)之美國專利申請案，該美國專利申請案發明名稱為「簡化的燈設計」，本申請案之參考整體上結合此美國專利申請案之揭露。在某些實施例中，保險絲可選擇性地結合於其他部分的電路(如PCB結構)且在燈組件350中不係必要的。

由於去除許多昂貴元件(如不鏽鋼燈主體或陶瓷封裝物)，在某些應用中，第3B圖中所示的燈組件350可優於第1圖中所示的燈組件300。

用於燈組件/PCB結構的示範固持特徵

第4圖根據揭露之實施例繪示安裝於PCB結構297、分隔板170與燈組件殼體204內的燈組件(類似於第3A圖與第3B圖所示的燈組件)。為求清楚，第3A圖的簡化燈組件300連同第4圖繪示與討論。分隔板170設置於PCB結構297與燈組件殼體204之間。分隔板170具有經成型而允許燈電連接器310與燈插頭308(如果有用)通過之通道或插座402。一旦燈電連接器完全插入形成於PCB結構297中的導電插座299時，各燈電連接器310坐於形成於PCB結構297 中的導電插座299內以產生與電接觸端子的電接觸，電接觸端子形成於PCB結構297中，電力自電源通過該電接觸端子而供應至燈組件。在某些使用燈插頭308的實施例中，燈插頭308可包括周邊凹槽(未圖示)，該周邊凹槽經調整而承接O型環以防止電連接器310間的電弧以及防止電連接器310至接地的電弧。

在一個實施例中，亦提供固持特徵406於分隔板170以嚙合或鬆開帶有PCB結構297的燈組件。固持特徵406可係如桿、銷或類似物的側向操作元件，側向操作元件經配置而在形成於分隔板170內的管道404中軸向滑動。在一個示範例中，固持特徵406係軸向受限於管道404內的彈簧負載銷。管道404以實質垂直於通道或插座402的軸向方向以及燈組件殼體204的通道之關係延伸。管道404利於固持特徵406與形成於燈電連接器310的外表面上之嚙合特徵對準。嚙合特徵可係周邊槽口408，一旦燈電連接器310完全插入導電插座299時，周邊槽口408經配置而容納固持特徵406(如彈簧負載銷)。周邊槽口408可設置於燈組件的燈電連接器310的一或兩者上。

在操作中，一旦燈組件插入燈組件殼體204時，固持特徵406沿著實質垂直於通道或插座402的縱軸方向之方向410軸向滑動並無旋轉地鎖扣入(snap into)鎖定位置中的周邊槽口408。燈組件可進一步順時針/逆時針旋轉而將電連接器310與設置於導電插座299內的電接觸件嚙合。燈組件可以依反序自PCB結構297移除。固持特徵406與周邊槽口408 因而提供卡扣嚙合(snap-fit engagement)，卡扣嚙合而使得有穩固的電連接及使燈組件能夠自PCB結構297輕易鬆開。雖然沒有討論，但可以考慮固持特徵406可係任何其他適當的嚙合特徵以允許簡單、快速的燈組件替換。

在某些實施例中，PCB結構297可提供固持特徵以額外或替代地提供與燈組件的電/物理連接。第5A圖繪示具有設置於插座299內的接觸特徵502之PCB結構297的概要截面圖，插座299形成於PCB結構297內。在一個實施例中，接觸特徵502可係如懸臂型彈簧接觸件的側向操作元件，一旦燈電連接器完全插入導電插座299時，側向操作元件經配置而承接與緊固燈組件的電連接器310到位。在第5A圖所示的實施例中，各懸臂型彈簧接觸件具有兩個相對彈性的金屬葉片504，各金屬葉片504自插座299的側壁506向內彎曲而形成半徑彎曲(radius bend)。在某些實施例中，金屬葉片沒有彎曲而在沒有連接的端處接觸。電連接器310的一或兩者可具有對應的側向操作元件，如周邊凹槽510，側向操作元件具有實質對應於半徑彎曲的剖面以建立在接觸特徵502上的接觸點。因為以一個彈性金屬葉片將電連接器310壓抵較少彈性或無彈性的金屬葉片亦可達到此概念，所以可以理解懸臂型彈簧接觸件可不必要求兩個金屬葉片皆係彈性的。此外，各插座209可具有任何所需數量的接觸特徵502，如介於約1至約10之間的接觸特徵，例如約兩個、四個或更多接觸特徵。

固持特徵(如懸臂型彈簧接觸件)與形成於側壁506 上的電接觸線508電連接，電力自電源通過該電接觸線而供應至燈組件。雖然沒有詳盡圖示，但可以預期形成於插座299的側壁506上之接觸線508可包括需要將電力從電源傳送出的電源供應端與接地端。亦可預期電連接器310可具有與半徑彎曲匹配的不同剖面形狀。第5B與5C圖繪示可用於增進固持特徵與電連接器520、530間電連接的兩個示範電連接器520、530的部分概要截面圖。為求清楚，只圖示了燈組件的一個電連接器。電連接器520、530與第5A圖中所示的電連接器310之功能相似，除了電連接器520具有往燈插頭308向內縮小的第二端524(相對於第一端522)，而電連接器530具有界定周邊凹槽536於其間以符合固持特徵之兩個凸緣部分532、534。

在操作中，一旦燈組件插入燈組件殼體204中時，穿過分隔板170的燈組件之電連接器310與接觸特徵502接觸。在使用懸臂型彈簧接觸件的情況中，當金屬葉片504的半徑彎曲開始接觸電連接器310的末端接觸時，金屬葉片504的半徑彎曲被向內壓縮，且一旦金屬葉片504的半徑彎曲無旋轉地鎖扣入周邊凹槽510時，金屬葉片504的半徑彎曲向外恢復到其自然狀態。

第6圖根據本發明揭露的替代實施例繪示具有側向操作元件(如設置於導電插座299內的接觸特徵602)之PCB結構297的部分之放大概要截面圖。接觸特徵602在結構上與第5A圖的接觸特徵502相似，除了相對彈性的金屬葉片604之兩端係點焊或軟焊(soldered)606於插座299的側壁 506以增加插座299與接觸特徵602之間的摩擦力。同樣地，接觸特徵602與形成於側壁506上的電接觸線508電連接，電力自電源通過電接觸線508而供應至燈組件(未圖示)的電連接器。在某些實施例中，固持特徵的固持力可藉由讓金屬葉片604較少圓形及更多尖角而進一步增加。

第7A圖根據本發明揭露的實施例繪示PCB結構與燈組件的放大概要截面圖。第7A圖在概念上與第4圖相似，除了燈組件的電連接器具有嚙合特徵700與PCB結構上或PCB結構的插座內之嚙合特徵嚙合，從而增強電連接器與PCB結構間的電/物理連接。為求清楚，第7A圖只圖示了燈組件的一個電連接器。可以預期，本發明討論的固持特徵可以設置於燈組件的電連接器中的一或兩者上。

在第7A圖中，電連接器310具有設置於電連接器310上的嚙合特徵700以允許燈組件與PCB結構297沿著方向711的簡單、快速嚙合。嚙合特徵700可係如接觸彈簧702的側向操作元件。各接觸彈簧702可具有自電連接器310的外表面703對稱且向外延伸的兩個相對彈性的金屬導線。各金屬導線可彎曲為具有頂點704a、704b彼此背向之實質V型的彈簧部分。PCB結構297具有插座706(如第1圖的導電插座299)，插座706帶有經配置而允許電連接器310通過的開口708。兩頂點704a、704b間的徑向距離可稍微大於開口708的直徑。電接觸線(未圖示)嵌入於PCB連接器710內，PCB連接器710設置於插座706的側壁712上。電力可以自電源經過PCB連接器710而供應至燈組件。在某些實施例中，相 對彈性的金屬導線之一端可點焊或軟焊714於電連接器310的外表面703以增加PCB連接器710與嚙合特徵700間的摩擦力。

因為當電連接器310插入插座299時，以一個彈性金屬導線將電連接器310壓抵較少彈性或無彈性的金屬導線亦可達到此概念，所以可以理解接觸彈簧702可不必要求兩個金屬導線皆係彈性的。此外，各電連接器310可具有任何所需數量的嚙合特徵700，如介於約1至約10之間的嚙合特徵，例如約兩個、四個或更多接觸特徵。

在操作中，當金屬導線的V型彈簧部分開始接觸PCB連接器710時，金屬導線的V型彈簧部分被向內壓縮，以及一旦燈電連接器310無旋轉地完全插入插座299中時，接著金屬導線的V型彈簧部分向外恢復到其自然狀態。因此，V型彈簧部分與PCB連接器710間的卡扣嚙合建立。作業員可藉由將燈電連接器310自插座299拉出而移除故障的燈組件。

第7B與7C圖繪示示於第7A圖中的嚙合特徵700之可能變化。在第7B圖中，嚙合特徵750係適當的側向操作元件，如與嚙合特徵700相似的接觸彈簧，除了相對彈性的金屬導線751a、751b的兩端點焊或軟焊754於電連接器310的外表面703以增加嚙合特徵700與燈組件的電連接器310間的摩擦力。金屬導線可彎曲為相對於第7A圖中所示V型彈簧部分的更彎曲或圓形的形狀。在第7C圖中，嚙合特徵770係相似於嚙合特徵700的接觸彈簧，除了兩個相對彈性的金 屬導線772a、772b自電連接器310的外表面703對稱且向外地延伸，具有指向燈插頭308或背向插座299的擴口端。金屬導線772a、772b的一端點焊或軟焊774於電連接器310的外表面703。

在操作中，燈組件插入燈組件殼體(未圖示)，以及當固持特徵750、770的金屬導線開始接觸PCB連接器710時，固持特徵750、770的金屬導線被向內壓縮，以及一旦燈電連接器310無旋轉地完全插入插座299中時，接著固持特徵750、770的金屬導線向外恢復到其自然狀態。因此，固持特徵750、770與PCB連接器710間的卡扣嚙合建立。同樣地，作業員可藉由將燈電連接器310自插座299拉出而移除故障的燈組件。

第8圖根據本發明揭露的實施例繪示PCB結構與燈組件的放大概要截面圖。第8圖在概念上與第5A圖相似，除了PCB結構297具有與設置於插座299內的嚙合特徵804分隔的接觸特徵802。一般來說，嚙合特徵804係提供於與形成於燈組件的電連接器310上的匹配凹槽806嚙合之側向操作元件，從而增強電連接器與PCB結構297之間的電/物理連接。燈電連接器310可以沿著插座299內的方向813移動。為求清楚，第8圖中只圖示了燈組件的一個燈電連接器。可以預期，本發明討論的嚙合與固持特徵可以設置於燈組件與PCB結構的電連接器中的一或兩者上。

在一個實施例中，電連接器310具有側向操作元件，如周邊C型凹槽806經調整而與PCB結構297的固持特 徵804嚙合。固持特徵804可係受限於鎖定管道810中的彈簧負載球808，鎖定管道810設置於插座299的側壁712上。可以考慮，固持特徵804可係線性彈簧構件，例如，一般用於圓柱截面部分上的「C」環型彈簧。周邊凹槽806具有實質對應於彈簧負載球808形狀的對稱截面。當彈簧負載球808與燈電連接器310接觸時，彈簧負載球808在垂直於插座299的縱軸方向的方向上之鎖定管道810中軸向滾動。一旦電連接器310插入插座299時，鎖定管道810有利彈簧負載球808與電連接器310的周邊凹槽806的對準。固持特徵804亦可作為密封塊之功用以防止電連接器之間與自電連接器至接地的電弧。

接觸特徵802經配置而將電力自電源(未圖示)通過形成於插座299的側壁712上的PCB連接器710而傳送至燈組件。接觸特徵802可係適合用於在燈電連接器310插入插座299時，建立與燈電連接器310電連接的任何導電元件。在一個實施例中，接觸特徵802係懸臂型彈簧接觸件。懸臂型彈簧接觸件可具有兩個相對彈性的金屬葉片814a、814b，金屬葉片814a、814b的各個自插座299的側壁712向內彎曲。金屬葉片814a、814b的一或兩端可點焊或軟焊於側壁712上。雖然未詳盡圖示，但可以預期電接觸線(如所需用於自電源傳送電力之電源供應端及接地端)可設置於PCB連接器710上。

因為當電連接器310插入插座299時，以一個彈性金屬葉片將電連接器310壓抵較少彈性或無彈性的金屬葉片 亦可達到此概念，所以可以理解接觸彈簧802可不必要求兩個金屬葉片皆係彈性的。此外，各插座299可具有任何所需數量的接觸特徵802，如介於約1至約10之間的嚙合特徵，例如約兩個、四個或更多接觸特徵。

在操作中，一旦燈組件插入燈組件殼體(未圖示)時，燈組件的電連接器310與固持特徵804接觸，在此情況中，固持特徵804係彈簧負載球808。當球808開始接觸燈電連接器310的末端時，球808受徑向與向內壓縮，以及一旦燈電連接器無旋轉地完全插入插座299時，彈簧負載球808立即鎖扣入周邊凹槽806，接著球808向外釋放。作業員可藉由將燈電連接器310自插座299拉出而移除故障的燈組件。

可以預期，以上討論的概念亦可應用於沒有使用不鏽鋼燈主體或陶瓷封裝物之其他無基部的燈組件，如第3B圖所示的燈組件350。第9圖根據本發明揭露的實施例繪示具有固持特徵900的第3B圖之燈組件350。燈組件350一般與以上第3B圖中所討論的燈組件相同，除了固持特徵900設置於壓封件356的外表面382上。在一個實施例中，固持特徵900係側向操作元件，例如，經配置而與對應的側向操作元件嚙合的周邊凹槽380，如設置於分隔板(如第1圖的分隔板170)上的嚙合特徵902。嚙合特徵902可係自分隔板170的內表面904向外徑向延伸的凸塊或凸緣。凸塊或凸緣應該夠順應以滑過壓封件356及鎖扣入周邊凹槽380。或者，固持特徵900可設置於分隔板170的內表面904上，而嚙合特徵902設置於壓封件356的外表面382上。在任一情況中，一旦燈電連 接器360a、360b完全插入插座299時，嚙合特徵902鎖扣入固持特徵900以及燈組件350因而與PCB結構297無旋轉地嚙合。燈組件350的部分或整個壓封件356亦容納於通道或插座402內，帶有完全插入個別插座299中的燈電連接器360a、360b。作業員可藉由將燈電連接器自插座299拉出而移除故障的燈組件。

雖然未詳盡圖示，但可以預期，電接觸線(如所需用於自電源傳送電力之電源供應端及接地端)可設置於插座299內，電力自電源(未圖示)經過插座299而分配至燈絲354。相對於第4-8圖以上所討論之各式電接觸件、接觸線或PCB連接器可使用在插座299內以用於所需的電連接。亦可以考慮使用任何其他適合的嚙合特徵替代固持特徵900與嚙合特徵902以允許簡單、快速的燈組件替換。

在某些實施例中，絕緣塗層或蓋部可施用於裸路於壓封件356外的至少電連接器360a、360b。在某些實施例中，嚙合PCB結構的電連接器360a、360b的尖端或末端可不受絕緣塗層或蓋部。合適的絕緣塗層材料可包括高溫塑膠(如氟碳聚合物)、紅色矽氧(以氧化鐵填充)、高溫環氧樹脂、高溫酚醛樹脂、聚醯亞胺或陶瓷或玻璃條(glass slip)。合適的蓋部可包括高溫塑膠收縮部或正常管、編織玻璃、氧化矽或織造陶瓷織物。蓋部的直徑可略為過大以調節燈頭電源輸送板失準。蓋部可由應用於冷卻器區域、收縮管、線包裝等的絕緣順應膠黏劑(insulating conformable adhesive)固定。絕緣塗層或蓋部提供燈電連接器360a、360b的耐用性並有助 於在含有易離子化氣體(如氦)的減壓環境(如很少托耳(Torr))中的電弧抑制。

在某些實施例中，包含燈絲354的透光套管352可包括朝向壓封件356的端部附近之白色擴散塗層。擴散塗層可覆蓋壓封件356以及在某些情況中可覆蓋相當大部分的燈電連接器360a、360b，而只剩燈電連接器360a、360b的尖端或末端部裸露以用於與PCB結構連接。

本發明揭露的優勢藉由對燈電連接器與(或)電源輸送板提供固持特徵，使得不用複雜工具便可以將燈組件與電源輸送板緊固嚙合或鬆開而包括有簡單、快速的替換燈組件。因此，故障燈的替換可以時間效率與成本效益的方式完成以及因此而改善全部成本與產量。

雖然前面所述係針對本發明揭露的實施例，但在不背離本發明基本範圍下，可設計其他與進一步的實施例，而本發明範圍由以下申請專利範圍所界定。

170‧‧‧分隔板

204‧‧‧燈組件殼體

297‧‧‧PCB結構

299‧‧‧導電插座

302‧‧‧燈主體

306‧‧‧燈基部

308‧‧‧燈插頭

310‧‧‧電連接器

402‧‧‧插座

404‧‧‧管道

406‧‧‧固持特徵

408‧‧‧周邊槽口

410‧‧‧方向

Claims (20)

1. 一種用於一熱處理腔室中的燈組件，包括：一燈，該燈用於半導體基板熱處理，該燈具有一燈電連接器，該燈電連接器具有設置於該燈電連接器的一外表面上的一側向操作元件；及一電源分配組件，該電源分配組件具有帶有一開口的一插座，該開口經調整尺寸而允許該燈電連接器通過及一旦該燈電連接器無旋轉地完全插入該插座時，緊固該側向操作元件，該插座承接該燈電連接器並將電力傳送到該燈電連接器的該側向操作元件。
2. 如請求項1所述之燈組件，其中該側向操作元件係具有一或多個相對彈性的金屬導線之一接觸彈簧，該一或多個相對彈性的金屬導線自該燈電連接器的該外表面向外延伸，及其中各金屬導線彎曲成帶有頂點彼此背向之一實質V型的彈簧部分。
3. 如請求項1所述之燈組件，其中該側向操作元件係具有一或多個相對彈性的金屬導線之一接觸彈簧及該等相對彈性的金屬導線的兩端與該燈電連接器的該外表面點焊(spot-welded)或軟焊(soldered)，及其中各金屬導線彎曲成一弧形或圓形。
4. 如請求項1所述之燈組件，其中該側向操作元件係具有一或多個相對彈性的金屬導線之一接觸彈簧，該一或多個金屬導線自該燈電連接器的該外表面向外延伸，及其中該等相對彈性的金屬導線之一端與帶有擴口端的該燈電連接器的該外表面點焊或軟焊，該等擴口端與該電源分配組件的該插座背向。
5. 一種用於一熱處理腔室中的燈組件，包括：一燈，該燈用於半導體基板熱處理，該燈具有一燈電連接器，該燈電連接器具有設置於該燈電連接器的一外表面上的一第一側向操作元件；及一電源分配組件，該電源分配組件具有帶有一開口的一插座，該開口經調整尺寸而允許該燈電連接器通過，其中該插座承接該燈電連接器並將電力透過一接觸特徵而傳送到該燈電連接器的該第一側向操作元件，及其中該插座具有一第二側向操作元件，該第二側向操作元件經成形而嚙合或鬆開該第一側向操作元件。
6. 如請求項5所述之燈元件，其中該第一側向操作元件係一凹槽及該第二側向操作元件係彈簧負載球或一線性彈簧構件。
7. 如請求項6所述之燈元件，其中該彈簧負載球受限於設置在該插座的側壁上之一管道(channel)中。
8. 如請求項5所述之燈元件，其中該接觸特徵係具有一或多個相對彈性的金屬葉片之一懸臂型彈簧接觸件，該等相對彈性的金屬葉片之各者自該插座的側壁向內彎曲。
9. 一種處理腔室，包括：一燈組件，該燈組件用於半導體基板熱處理，該燈組件具有一燈電連接器及一第一側向操作元件；一燈組件殼體，該燈組件殼體具有用於容納該燈組件的一通道；一電源分配組件，該電源分配組件具有用於承接該燈電連接器及將電力傳送到該燈電連接器之一插座；及一絕緣分隔板，該絕緣分隔板設置於該燈組件殼體與該電源分配組件之間，其中該分隔板具有經成形以允許該燈電連接器通過該分隔板的一通道，及該分隔板具有一固持特徵，該固持特徵經配置而嚙合或鬆開該第一側向操作元件。
10. 如請求項9所述之處理腔室，其中該分隔板具有一通道，該管道以與該分隔板的通道的一縱軸方向實質垂直的關係延伸。
11. 如請求項10所述之處理腔室，其中該第一側向操作元件設置在該燈電連接器的一外表面上及該固持特徵軸向滑入該管道以嚙合或鬆開該燈電連接器的該第一側向操作元件。
12. 如請求項9所述之處理腔室，其中該固持特徵係一彈簧負載銷或桿。
13. 如請求項12所述之處理腔室，其中該第一側向操作元件係經成形以容納該彈簧負載銷或桿的一周邊槽口。
14. 如請求項9所述之處理腔室，其中該電源分配組件的該插座具有設置於該插座的側壁上之一接觸特徵，該接觸特徵嚙合或鬆開設置於該燈電連接器的該外表面上的一第二側向操作元件。
15. 如請求項14所述之處理腔室，其中該接觸特徵係一懸臂型彈簧接觸件及該第二側向操作元件係一周邊凹槽。
16. 如請求項9所述之處理腔室，其中燈組件包括：一透光套管，該透光套管包含一燈絲；及一壓封件，該壓封件與該透光套管耦接，該壓封件封裝並產生設置於該壓封件中的一金屬箔附近之一氣密密封，其中該金屬箔藉由一燈絲導線而與該燈絲電連接，且該金屬箔與自該壓封件延伸的該電連接器電連接。
17. 如請求項16所述之處理腔室，其中該第一側向操作元件係設置於該壓封件的一外表面上的一周邊凹槽，及該分隔板 的該固持特徵係自該分隔板的一內表面向外延伸之一凸部或一凸緣。
18. 如請求項16所述之處理腔室，其中裸露於該壓封件外的至少該電連接器係由一絕緣塗層的一蓋部覆蓋。
19. 如請求項18所述之處理腔室，其中該絕緣塗層包括高溫塑膠、氧化鐵填充的聚矽氧、高溫環氧樹脂、高溫酚醛樹脂、聚醯亞胺、陶瓷或玻璃條。
20. 如請求項18所述之處理腔室，其中該蓋部包括高溫塑膠收縮部或正常管、編織玻璃、氧化矽或織造陶瓷織物。