TWI622325B - 用於程序監控之高動態範圍量測系統 - Google Patents

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馬克 安東尼 梅洛尼
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Abstract

本發明揭示一種閃光燈控制系統，其具備一電容器，該電容器靜態電連接至高電壓電源，且隨後一電流感測組件電連接至該靜態電容器及數位控制電子器件，以監控至靜態電容器之充電電流及/或放電電流。一動態可切換電容器亦可電連接至該高電壓電源及用於基於該受監控的充電電流及/或放電電流而隔離該動態可切換電容器與該高電壓電源之數位控制電子器件。包括一氣隙、擴散均質化元件、成像元件、非成像元件或光導管均質化元件之一或多個均質化元件若存在，則可安置於靠近閃光燈之光路徑中，諸如一多通道分配器，以在時間上或在光譜上或在兩者上減小光學信號之變動係數。

Description

用於程序監控之高動態範圍量測系統
本發明係關於光學量測系統及其使用方法。更特定言之，本發明係關於一種經組態以在一基於閃光燈之光學量測系統中減小變動之來源並擴展量測能力之動態範圍之光學量測系統。
在諸如半導體處理產業之多種產業中採用光學量測系統，用於即時監控晶圓修改及程序控制。光學量測系統可與一半導體處理工具整合且可原位用於即時程序控制或聯機用於運行至運行(run-to-run)回饋控制。通常，受監控之程序包含針對膜厚度之半導體蝕刻、沈積、佈植及化學機械平坦化程序及電漿監控應用。
尤其在半導體處理產業中，愈加可變之材料層及特徵大小(更薄/更厚的層、高縱橫比特徵、非常細小的特徵、混合大小特徵、高度可變的反射率/吸收材料及高層數堆疊)的使用已導致難以達成必要位準之量測準確度及精確度。除半導體自身漸增的複雜性外，高度整合的單腔多步驟程序及機械參數(例如，孔徑及工作距離)之動態處理工具變化導致光學信號位準之變動，從而不利地影響量測準確度及精確度。
圖1展示一典型的先前技術光學量測系統100之一圖示示意圖。光學量測系統100包含光分析器件110、光源120、光學總成130、光纖 總成140、電腦150及晶圓160。光分析器件110通常係一光譜儀、分光計、單色光鏡或提供波長鑑別之其他光分析器件。光源120係一連續的寬頻發射源(例如，鎢鹵素燈或氘燈)或一脈衝寬頻發射源(諸如一氙閃光燈)。視需要，使用諸如雷射及/或發光二極體之窄頻連續或脈衝發射源。光學總成130經設計以將自光源120發射之一或多個波長之光引導至晶圓160上，該晶圓160通常係一矽半導體晶圓、藍寶石基板或其他工件。光學總成130通常用於將來自光源120之光聚焦或準直至晶圓160上。光纖總成140通常係一分叉的光纖總成，其經由光學總成130將來自光源120之光引導至晶圓160且接著經由光學總成130將在自晶圓160反射時收集的光引導至光分析器件110。電腦150用於控制光分析器件110及光源120且亦可用於分析由光分析器件110收集之資料。電腦150亦可提供信號以控制諸如半導體處理工具之外部系統(未展示)。
呈干涉端點形式的反射量測術廣泛地用於半導體產業中以用於藉由使用反射自在處理工具內經修改之一晶圓之光學信號而監控一半導體處理工具內之一晶圓程序之狀態。雖然干涉端點技術可隨特定應用及程序改變，但是通常在一或多個預定的波長處監控光發射強度。根據該程序，各種演算法可經採用用於自對評估半導體程序及程序內晶圓之狀態有用之光強度導出常常與各種層之厚度或晶圓之特徵相關之趨勢參數，偵測與該程序、處理工具或其他設備相關聯之故障。儘管通常稱之為「端點」且以往暗指偵測一程序之結束，但是干涉端點已演進為包含在一程序循環之所有時間期間之監控及量測。
具體關於監控並評定一處理工具內之一晶圓之狀態，圖2繪示一典型的先前技術程序200，該程序200用於採用干涉端點以監控及/或控制一電漿處理工具內之一工件之狀態。本方法為方便起見而在很大程度上被簡化。藉由檢視以引用方式包含於文中之美國專利申請案第 20130016343號而提供特定程序及實施方案之細節。程序200通常以將光引導至所關注之工件上(步驟210)而開始。引導至工件上之光隨後自該工件反射(步驟220)且接著經偵測(步驟230)。偵測通常與轉換至電信號相關聯，信號通常經放大且隨後經數位化且經傳遞至一信號處理器以用於分析(步驟240)。信號處理器採用專用於特定生產程序及受監控之工件之特性之一或多個演算法。針對特定程序對適當的演算法，以及參數值之選擇對達成一有效結果係必要的。在並非太具體之情況下，演算法分析強度信號並判定與程序之狀態相關之趨勢參數且可用於存取該狀態，舉例而言，端點偵測、蝕刻深度、膜厚度、故障、電漿不穩定性等(步驟250)。輸出(步驟260)結果以供外部控制系統及/或工程師使用且隨後用於監控及/或修改在電漿處理工具內發生之生產程序(步驟270)。
本發明係關於一種在一半導體處理工具中與一光學量測系統一起使用之高動態範圍及低雜訊閃光燈控制系統。通常，一閃光燈控制系統包括連接至一閃光燈燈泡之一高電壓電源。本發明亦包括電連接至高電壓電源之至少一個電容器及用於控制高電壓電源之作用時間循環及脈衝寬度之數位控制電子器件。該至少一個電容器可經組態為一單個電容器，或組態為串聯連接、並聯連接或兩者之複數個電容器以產生一預定電容。此外，該至少一個電容器可經靜態電連接至高電壓電源，且至少一個動態可切換電容器亦可電連接至該高電壓電源。該動態可切換電容器亦可經組態為一單個電容器，或組態為串聯連接、並聯連接或兩者之複數個電容器以產生一預定電容。本發明亦包括用於控制高電壓電源之作用時間循環及脈衝寬度之一數位控制電子器件。
此外，一電流感測組件可電連接至該至少一個電容器以監控該 至少一個電容器之充電電流及放電電流之一者或兩者且亦連接至數位控制電子器件。亦可包含電連接至至少一個動態可切換電容器之一隔離切換器。在功能上，數位控制電子器件監控至少一個電容器之充電電流及放電電流之一者或兩者以判定動態可切換電容器之最佳隔離狀態且隨後必要時，將隔離狀態信號傳送至用於電隔離至少一個動態可切換電容器之低側與高電壓電源之隔離切換器。
此外，可在靠近閃光燈燈泡之光路徑中安置一均質化元件以藉由在時間上或在光譜上，或在兩者上，減小光學信號之變動係數而修改光學信號。均質化元件可包括一預定氣隙、一或多個擴散均質化元件、一或多個成像元件、一或多個非成像元件或光導管均質化元件。視需要，該已修改的光學信號之變動係數係0.25%或更小。均質化元件可安置在閃光燈燈泡與複數個光纖之間之一多通道分配器內。
最後，可藉助添加一光譜遮罩及一光譜接續器來使由閃光燈控制系統產生之一光譜信號之動態範圍進一步實質性增大。在一第一預定閃光倍增器或能量處獲取一第一光譜。此光譜可具有在低得不可讀取(高SNR)之一波長範圍內之值。然而，增加閃光倍增器或能量將引起其他波長飽和，使其等不可讀取。在此情況下，在其中波長範圍增加超過信號雜訊之一第二預定閃光倍增器或能量(通常更高)處獲取一第二光譜。隨後，施加一光譜遮罩以遮擋波長範圍外之所有光且將第一光譜接續至第二光譜，從而引起可讀波長之一全光譜。
100‧‧‧先前技術光學量測系統
110‧‧‧光分析器件
120‧‧‧光源
130‧‧‧光學總成
140‧‧‧光纖總成
150‧‧‧電腦
160‧‧‧晶圓
200‧‧‧先前技術程序
210‧‧‧步驟
220‧‧‧步驟
230‧‧‧步驟
240‧‧‧步驟
250‧‧‧步驟
260‧‧‧步驟
270‧‧‧步驟
300‧‧‧圖表
350‧‧‧圖表
400‧‧‧圖示示意圖/系統
410‧‧‧處理腔
412‧‧‧晶圓
414‧‧‧電漿容積
420‧‧‧分光計
422‧‧‧互連件
425‧‧‧通信鏈路
450‧‧‧閃光燈
452‧‧‧光纖
455‧‧‧光學器件
457‧‧‧光束
459‧‧‧信號光纖
460‧‧‧量測控制系統
465‧‧‧鏈路
470‧‧‧工具控制系統
472‧‧‧鏈路
510‧‧‧多通道分配器
515‧‧‧光纖束
518‧‧‧弧光燈
520‧‧‧閃光燈燈泡/燈
530‧‧‧均質化元件
535‧‧‧間隙
538‧‧‧間隙
540‧‧‧光導管
545‧‧‧間隙
548‧‧‧間隙
620‧‧‧圖表
640‧‧‧圖表
660‧‧‧圖表
700‧‧‧閃光燈控制系統
710‧‧‧數位控制電子器件
720‧‧‧高電壓電源
730‧‧‧靜態電容器
735‧‧‧電流感測組件
740‧‧‧動態電可切換電容器/動態電容器
745‧‧‧隔離切換器
750‧‧‧閃光燈燈泡
760‧‧‧觸發電容器
770‧‧‧觸發電晶體/燈觸發電晶體
800‧‧‧圖表
805‧‧‧曲線
810‧‧‧曲線
815‧‧‧曲線
840‧‧‧圖表
843‧‧‧條
845‧‧‧條
850‧‧‧條
905‧‧‧圖表
907‧‧‧信號/光譜
910‧‧‧信號/光譜
915‧‧‧圖表
917‧‧‧變動係數(CV)
920‧‧‧變動係數(CV)
925‧‧‧圖表
927‧‧‧實心曲線
930‧‧‧圖表
935‧‧‧較高動態範圍光譜
940‧‧‧圖表
945‧‧‧變動係數(CV)
1000‧‧‧圖表
1010‧‧‧未平整信號
1020‧‧‧平整信號
在隨附申請專利範圍中陳述被認為係本發明之特性之新穎特徵。然而，當結合隨附圖式閱讀時，藉由參考一說明性實施例之下列詳細描述將更好地理解本發明自身，以及一較佳使用模式，其之進一步的目的及優勢，其中：圖1係一先前技術光學量測系統之一圖示示意圖； 圖2繪示用於採用干涉端點以監控及/或控制一處理工具內之一晶圓之狀態之一典型的先前技術程序；圖3A及圖3B展示一組圖表，其表示根據本發明之一例示性實施例之高精確度半導體程序所期望之對薄膜反射率及反射率偵測差異之量測固有的且可解決的挑戰；圖4展示根據本發明之一例示性實施例之包含一光學量測系統之一半導體處理工具之一圖示示意圖；圖5A、圖5B及圖5C係根據本發明之一例示性實施例之一改良的光學總成之例示性構造之一組三個剖面視圖，該改良的光學總成與可組態用於與一光學量測系統一起使用之一閃光燈介接；圖6A、圖6B及圖6C展示比較一先前技術光學量測系統與根據本發明之一例示性實施例之一閃光燈及光學總成之效能之一組圖表；圖7係根據本發明之一例示性實施例之可組態用於與一光學量測系統一起使用之一改良的閃光燈控制系統之一簡化電示意圖；圖8A及圖8B展示比較一先前技術光學量測系統與根據本發明之一例示性實施例之併有一經修改閃光燈之一光學量測系統之效能之一組圖表；圖9A至圖9E展示一組圖表，其詳述由根據本發明之一例示性實施例之併有圖7之閃光燈控制系統之一光學量測系統之功能所提供之一複合式高動態範圍信號之構造；及圖10展示添加根據本發明之一例示性實施例之可組態用於與一光學量測系統一起使用之一光譜平整濾波器之效能之一圖表。
在下列描述中，參考隨附圖式，隨附圖式形成下列描述之一部分且其中以說明方式展示可實踐本發明之具體實施例。足夠詳細地描述此等實施例以使熟悉此項技術者能夠實踐本發明，且應理解，可利 用其他實施例。亦應理解，在不脫離本發明之精神及範疇之情況下可對結構、程序及系統作出改變。因此不應將下列描述視為限制的意思。為使說明清楚起見，用相似的參考符號指示隨附圖式中所示之相似的特徵且用類似的參考符號指示圖式中之替代實施例中所示之類似的特徵。根據隨附圖式且根據下列詳細描述，本發明之其他特徵將係明顯的。應注意，為了使說明清楚之目的，可不按比例繪製圖式中之特定元件。
先前技術系統，諸如光學量測系統100，經受多個文中提及之變動及限制且已被適當限制以實現高可重複性及高準確度光學量測，此限制其等針對當前最先進原位及/或聯機應用之功能。為了克服先前技術系統之缺點，本發明大體上包含用於光學量測之一系統及一方法，其補償受限的動態範圍及可變信號衰減之有害效應以及補償其他系統漂移及變動。更具體言之，本發明提出：(1)增大光學量測系統之動態範圍，(2)針對更好的光學量測解析度及準確度改良光學量測系統之穩定性，及(3)以一多通道方式提供此等之前的態樣。下文將聯合實施例描述本發明之其他優勢。
先前技術光學量測系統之可調整性通常基於一組受限的操作參數，該等參數包含閃光燈電容器、可程式化閃光燈電壓控制及/或可組態分光計整合時間之手動變化。當受監控之程序之複雜性由於受到最先進半導體處理設備及整合程序之需求的驅動而增加時，此等先前技術系統及其等限制性的操作參數變得不充分。此外，儘管上文關於圖2論述之通用方法在監控/評定諸多不同程序時係有用的；但是程序漸增的精確度、準確度及可變性需要動態範圍恆定地增大及雜訊減少，藉此進一步給光學量測系統及程序增加複雜性及需求。
圖3A及圖3B展示一組圖表300及350，其分別表示半導體程序之高精確度監控所需之薄膜之反射率及反射率偵測之差異。此處沈積在 一結晶矽基板上之毯覆二氧化矽膜之實例係往往很複雜的多層圖案化膜堆疊之一簡化，但儘管如此，還是用作一參考及測試幾何體，尤其針對通常所用之「監控晶圓」。圖表300展示針對沈積在一結晶矽基板上之300埃及305埃厚之毯覆二氧化矽膜之理論絕對反射率對波長。如所繪製，除接近350奈米之相近波長外，反射係數基本上係無法區分的。顯著地，膜厚度之差異與結晶矽之僅兩個單層相當，且比二氧化矽之兩個單層大。此等很薄的膜及對其等膜厚度判定之極高的準確度及精確度之嚴格要求係諸如高速處理器中之3D NAND記憶體及閘極結構之先進應用所需要的。針對膜厚度所需要的控制位準往往在1埃之位準處。儘管以往在此位準處之厚度量測之精確度及準確度已要求應用光譜橢偏量測，但是本發明之新穎的光學量測系統亦提供量測精確度之此位準及隨之發生的程序控制。
圖表350展示針對以實驗方式自本發明之一光學量測系統獲得之表示於圖表300中之300埃及305埃厚之膜之一差異光譜。針對5埃之精確度，信雜比必須近似大於200：1且針對1埃之精確度，信雜比必須近似大於1000：1。靠近300奈米的波長，針對膜厚度之5埃差異，最大反射係數差異小於0.5%且針對1埃差異，最大反射係數差異小於0.1%。儘管此處指示一單個靜態量測，但是橫跨相同晶圓上之多個點的多次量測及橫跨多個半導體處理工具之可重複性係所需的且進一步使動態範圍、信雜比、通道至通道變動及其他需求緊縮。既有先前技術之基於閃光燈之光學度量系統中及具體在閃光燈自身之實施方案中固有之限制抑制獲得所需的可重複性、均勻性、精確度及準確度。
圖4展示本發明之一半導體處理工具及光學量測系統之一整合之一圖示示意圖400。此處所描繪之系統可與描繪於圖1中之先前系統對照以准許使干涉端點創新適應動態工具條件、多點量測均勻性、多膜單腔程序等之論述及理據。關鍵地，應注意，先前技術之光學量測系 統通常實施一單個量測通道。類似地，相關聯之處理工具通常僅完成一單個程序步驟。處理工具靈活性及程序方法針對更大晶圓之改進現需要光學度量系統之額外的可組態性以便支援增加的操作參數。例如，處理工具可改變間隙(電漿間隔)且由處理工具變化所驅動之機械及/或熱變動可影響多個量測位置。此外，針對程序停止可要求用連續度量代替常見的先前技術「端點」。
系統400包含主要組件：處理腔410、分光計420、閃光燈450、量測控制系統460及工具控制系統470。處理腔410將晶圓412圍封在電漿容積414中。閃光燈450將光提供至一或多個光纖452(虛線所指示)，光纖452朝向光學器件455導引光至晶圓412之表面上，光學器件455用於界定光束457及量測光點大小。隨著晶圓大小從200mm增大至300mm且不久至450mm，特徵化受監控之程序之非均勻性需要更多量測位置。此要求同時控制各種光學信號位準以便確保橫跨量測位置之均勻性。必須精確地控制所有光學信號位準以達適當的信雜比，實現所得特徵化(例如，膜厚度判定)之所要的準確度及精確度。
自晶圓412反射後，光學信號經由信號光纖459(由實線所指示)傳輸至分光計420以用於波長鑑別且轉換為電信號及/或數位信號。分光計420可例如包含用於波長鑑別之一光柵及用於收集光學信號之CCD或CMOS光學感測器。光纖459可改變長度及構造以允許接達晶圓412之各種位置且可包含衰減器以調整各信號且適應歸因於長度、處理工具影響或其他因素之整體信號位準差異。分光計420可經由互連件422發送命令及其他資訊至閃光燈450且接收來自閃光燈450之命令及其他資訊。此等命令可包含如文中所論述之燈功率位準、閃光速率、誤差、多重脈衝組態等。分光計420亦可經由通信鏈路425與量測控制系統460(通常為產業PC)通信，通信鏈路425可使用以太網路、USB、以太網路控制自動化技術(EtherCAT)或其他系統及協定。替代地，量測 控制系統460可嵌入至分光計420中作為一統一總成。分光計及/或量測控制系統460可經由鏈路465與工具控制系統470通信，工具控制系統470自身經由鏈路472與處理工具及半導體製造設施之處理腔410及其他元件(未展示)通信/對其進行控制。
閃光燈歸因於其等脈衝操作、亮度、可控制性及成本而為光學量測系統之有利組件，然而，閃光燈可係時間變動及光譜變動之重要來源。本發明之一態樣係解決閃光燈中固有的該等變動以藉由針對多點量測系統增加均質化、減小閃光至閃光時間及光譜可變性且改良通道至通道均勻性而擴展其等可用性。圖5A、圖5B及圖5C係一改良的光學總成之例示性構造之一組三個截面視圖，該改良的光學總成與可組態用於與諸如聯合圖4描述之一光學量測系統及閃光燈450一起使用之一閃光燈介接。在多點量測系統中，再次參考圖4，可將閃光燈之光學輸出映射至一合適的多通道分配器上。在圖5A、圖5B及圖5C中，多通道分配器510為由閃光燈燈泡520所提供之光學信號提供1xN分配且將光纖連接整合至諸如圖4之光纖452之光纖。儘管圖5A、圖5B及圖5C展示具體的閃光燈燈泡520，及包含具有SMA連接之7個光纖之多通道分配器510，但是應理解，有可能有更多或更少的光纖且可利用不同的閃光燈燈泡及光纖連接。
以往，為了最高信號耦合，分配器510之共同末端定位成儘可能接近閃光燈燈泡520之表面。儘管此可提供最高的整體信號耦合效率，但是光纖束515與弧光燈518之相對大小可導致歸因於角度與幾何大小不匹配之高的通道至通道非均勻性(參見圖6A系統組態#1及#2)。例如，經設計成如光纖束515中所示之一六邊封閉堆疊陣列之一400微米的內芯光纖具有大約1.35mm之一直徑，而弧光燈518之空間範圍係一大約1x2mm的頂部平坦長方形高斯(Gaussian)輪廓。此外，閃光燈燈泡之角度發射輪廓與光纖束515之個別光纖之數值孔徑往往係不協 調的。藉由選擇性地更改分配器510與燈520之間之距離D1而可達成部分最佳化。此部分最佳化係在損害信號位準之情況下發生。可藉由增加燈輸出而調整信號位準，但是此促使燈之使用壽命更短且最終係不想要的。實驗法指示，距離D1可設定在大約0.0英寸至0.5英寸之範圍內且更佳在0.2英寸至0.3英寸之一範圍內以達成改良的均質化及通道至通道非均勻性。
圖5B展示一第一類型的均質化元件530之內含物，具體言之，元件530可係例如一單邊或雙邊磨砂玻璃擴散器、複眼透鏡總成、全息擴散器、微透鏡陣列或包含體積均質器之其他成像或非成像均質器。均質化元件530亦提供部分均質化，但以損害信號位準為代價，此係因為大量光可被散射且可能需要相當大的距離來准許元件530正常運行。實驗法指示，針對諸如來自新澤西州，牛頓市之Thorlabs之磨砂玻璃擴散器，間隙535及538可設定在大約0.0英寸至0.5英寸之範圍內且更佳的是，間隙535在0.2英寸至0.3英寸之一範圍內且間隙538為0.0英寸以達成改良的均質化及通道至通道非均勻性。均質化元件及適當間隙之應用可容易適用於過多光可用之情況，此係因為為求最佳效能在中間範圍功率位準下操作燈係有利的並且因此效率可不係關鍵的。
圖5C展示一第二類均質化元件，即，整合於分配器510與燈泡520之間之光導管540。光導管540以不同於均質化元件530或間隙D1之內含物之方式運行且在信號位準之有限損耗下提供均質化。為了使光導管540正常運行，必須小心地控制間隙545及548且維持燈泡520、光導管540及分配器510同軸對準以用於適當填充光導管540且將均質化信號截獲至分配器510上。在一具體的實施例中，間隙545及548可設定在大約0.0英寸至0.5英寸之範圍內且更佳的是，間隙545在0.05英寸至0.25英寸之一範圍內且間隙548為0.0英寸以針對諸如來自新澤西州，巴林頓市之Edmund Optics之一2mm的熔融矽石光導管達成改良 的均質化及通道至通道非均勻性。應注意，上文中聯合圖5A至5C論述之各均質化方法提供改良的均質化但是必須考慮選擇性使用條件以平衡光損耗。儘管在上文中論述透射性光學元件，但是應理解，反射性等效物可存在且可進行替代。
圖6A、圖6B及圖6C展示比較一先前技術系統與根據本發明之一例示性實施例之一閃光燈及光學總成之效能之一組圖表。光學信號均質化直接影響通道至通道均勻性及各個別通道內之變動兩者。儘管波長相依之光學信號經由複雜的三角函數進入至反射係數及最終的厚度量測中，但是可估算反射係數及/或厚度量測之變動為與光學信號之變動成比例。此等圖表展示併入如圖5A至圖5C所示之閃光燈燈泡與多通道分配器之間之不同類型的均質化元件之應用之可能的改良。具體言之，圖6A展示通道至通道均勻性之一圖表620且圖6B及圖6C係具有參考及無參考之情況下通道內之變動係數(「CV」)之改良。圖6A之箱線圖先前技術未均質化介面(組態#1及#2)、擴散均質化元件(組態#3及#4)及均質化光導管元件(組態#5及#6)之間的通道至通道均勻性。 自來自一組七個個別通道之平均波長信號導出圖表620之值。組態#3表示具有針對更高信號位準之更小間隙且引起較差均質化及因此較低通道至通道均勻性之一擴散均質化元件。組態#4表示具有針對最好均勻性而經最佳化之間隙之一擴散均質化元件。組態#5表示具有靠近分配器、略大之一間隙之一光導管均質化元件且組態#6表示具有最佳化間隙之一光導管均質化元件。實驗指示，一光導管均質化元件應經定位使得其基本上對接至閃光燈燈泡之表面且與分配器相距大約一個直徑(~2mm)。應理解，光導管直徑及位置將取決於諸如弧光燈大小、分配器中之光纖之數目及直徑等因素。
圖6B展示一先前技術之七通道系統光學量測系統之通道內及跨通道效能之一圖表。對於此系統，六個通道用於實際量測且一第七通 道用於針對信號漂移及其他效應之緩和而供其他通道參考。在圖表640中，七個通道的資料針對變動而經個別地分析(由最左邊的7條所指示)且隨後藉由波長分割經由波長而成對以供參考(由個別柱A至G之條所指示)。呈現的CV(變動係數)值係在~300nm至700nm之波長範圍內之平均值。個別地，各通道之變動為~0.75%且第六通道差很多，為~1.5%。考量光學信號之變動與解析之膜厚度之變動成比例，可以看出，0.75%不足以支援上文中論述之僅需要~0.1%變動之所需1埃解析度之判定。為操作方便起見，期望來自一分配器之所有輸出係等效的，但是在先前技術之情況下，觀察不到此現象。此外，當判定跨通道之變動(圖表640之柱A至G)時，觀察到通道之間之相關性十分地低使得針對所有組合，實際上增加了變動使得儘管參考可幫助緩和光學信號漂移，但是光學信號變動及因此厚度解析度受到負面影響。
與圖6B之資料相比，本發明之一系統之效能之圖表660中所展示之圖6C之資料包含一最佳化光導管均質化元件，其展示顯著的改良。所有通道內變動經極大地減小且成對的跨通道變動類似地減小且在一些情況下，相關性現已高至足以准許參考以進一步減小變動以及控制漂移。
圖7係根據本發明之一例示性實施例之可組態用於與一光學量測系統一起使用之閃光燈控制系統700之一簡化電示意圖。圖7表示用於操作閃光燈控制系統700所需之主要元件。為使主要元件清楚起見，不顯示諸如信號調節組件、濾波電容器、DC-DC轉換器等通常已知及所用之次要元件。該示意圖指示可藉由內部及外部數位電子構件動態調整之一經改良閃光燈控制系統之基本組件。此與諸如展示於美國專利第3780344號中之固定、靜態先前技術系統形成對比，該案以引用的方式包含於本文中。
控制系統700包含可組態的數位控制電子器件710，該數位控制 電子器件710提供與諸如圖4之分光計420及內部高電壓電源720之內部組件及外部組件兩者之介接。閃光燈控制系統700亦可包含任何數目的靜態電容器730(為簡單起見僅展示一個)及任何數目的動態電可切換電容器740(為簡單起見僅展示一個)。應理解，電容器730與740並聯及串聯組合係有可能的。靜態電容器730可與一電流感測組件735串聯連接，該電流感測組件735可用於針對電容器之充電及放電而偵測正確操作或錯誤操作且經由數位控制電子器件710將回饋提供至內部系統及外部系統(例如)以指示一適當或不適當的燈放電。根據本發明之其他例示性實施例(未在圖7中展示)，額外的電流感測組件可與任何額外的靜態電容器或動態電可切換電容器串聯連接。
任何動態電可切換電容器740可藉由在動態電容器740未充電狀態期間切換隔離切換器745而與控制系統700隔離。切換器745可例如如下文中所描述。閃光燈燈泡750以一並聯配置與電容器730及740連接。閃光燈燈泡750的點亮係由來自數位控制電子器件710之一信號起始，該信號啟動觸發電晶體770，藉此使觸發電容器760放電且引起閃光燈燈泡750點亮。
先前技術參考展示用於觸發一閃光燈之多種不同的切換器組態，然而，切換器的控制電路始終係類比的。根據本發明之例示性實施例，併入閃光燈數位控制電子器件在五個關鍵領域改良閃光燈效能及功能。其(1)縮短電容器再充電時間(系統循環時間)，(2)改良閃光至閃光強度及光譜穩定性，(3)擴展系統之可用動態範圍，(4)准許電容器及燈輸出之動態變化，及(5)針對燈放電故障條件提供監控。藉由瞭解主動放電電容器值及組態，數位控制電子器件710計算一最佳電源驅動頻率及作用時間循環以使電容器730及740在系統功率約束條件內儘可能快地充電。在先前技術中，快速充電時間之典型的副作用係高電壓漣波，高電壓漣波引起弱閃光強度及光譜穩定性。數位控制 電子器件710之可組態性藉由在電容器730及740之充電電壓接近指定的放電電壓時動態地改變驅動頻率及作用時間循環而防止此副作用且最小化高電壓漣波。此先進的控制方案中剩餘的高電壓漣波效應顯著地低於固有的燈泡不穩定性，從而移除作為閃光燈不穩定性之一原因之高電壓電源漣波。儘管系統動態範圍係受燈之穩定電壓操作範圍(針對此類型的燈通常係~300V至1kV)限制。數位控制電子器件710能夠在使燈維持在其之電壓規格內的同時動態切換電容器以極大地擴展系統之穩定操作動態範圍。由於數位控制電子器件710在操作期間主動地監控系統電壓及電流，所以若燈泡或系統之異常操作發生，則其可提供故障通知。
控制系統700之額外特徵包含將高電壓電源720之主要側切換器組態為高功率、高電壓的金屬氧化物半導體場效電晶體(「MOSFET」)器件以實現改良的效能及控制。此外，燈觸發電晶體770經組態為一高電流、高電壓MOSFET器件。此具體的實施例提供優於傳統之基於矽控制整流器(「SCR」)之電路之改良的觸發脈衝控制。切換器745基於高電壓二極體及SCR之一組態完成動態電容器切換。切換器745之獨特的拓撲結構消除歸因於SCR接通時間之放電電流波形之失真。當放電時，電容器係標稱上低側切換的，所以僅切換充電循環電流，不影響放電電流波形。
可藉由使用諸如來自Altera或Xilinx之一場可程式化閘極陣列(「FPGA」)、諸如來自Microchip之一「PIC」系列器件之一微控制器或諸如來自Atmel之ARM系列器件之一嵌入式微處理器而實施數位控制電子器件710。在一可能的實施例中，在一基於閃光之Xilinx FPGA中實施數位控制電子器件710。此具體的實施方案藉由消除由一基於SRAM之器件引起之啟動及初始化問題/延遲而提供額外的益處。由數位控制電子器件710提供之可組態性及回饋/控制能力極大地改良以往 類比控制系統之應用。
圖8A展示比較一先前技術系統與根據本發明之一例示性實施例之修改的閃光燈之效能之一圖表800。圖表800呈現針對三種不同操作模式中之一閃光燈之操作之平均波長CV(作為在200nm至800nm之光譜範圍中之平均信號之百分比之變動係數)對資料間隔之一比較。呈現用於在低功率(電容器充電電壓係~350V至400V)下操作之資料，其中閃光燈操作之有害效應最常見。曲線805係指示具有固定充電速率及靜態高電壓電源條件之先前技術系統之效能之一組參考資料。由於充電電路隨著資料間隔的增大而引起曲線805之整體高的CV及相當大的結構，藉此使變化與再充電速率互動，所以清除地指示其之低下效能。曲線805之強結構係歸因於各點亮之間變化的電容器充電狀態之變動，在一些情況下充電比預期充得多，且在其他情況下充電比預期充得少。此對於~25毫秒及45毫秒再充電週期特別值得注意。曲線810展示用圖7之閃光燈控制系統之實施方案達成之明顯改良的效能。CV整體有一4倍至6倍的改良，達到大約0.25%。此支援文中之前聯合圖3所論述之高精確度及高準確度量測之極其低的雜訊需求。此外，曲線815指示由閃光燈(由包含數位控制電子器件710之控制系統700之改良啟用)之多重脈衝(在此情況下為2倍)提供之額外的效能益處。
圖8B展示由閃光燈控制系統700之電容器切換及多重脈衝改良提供之擴展的動態範圍之圖表840。在圖表840中，相對於電容器之組態標繪以10為對數底之驅動能量。在此處使用驅動能量，原因在於其以一可判定效率因數與光學輸出成比例。在所展示之實例中，0.033μF之靜態小電容器C1與0.15μF之動態可切換大電容器C2包含在一起。條843指示電容器C1在分別對應於2mJ及16.5mJ之驅動能量之驅動電壓範圍350V至1000V中之驅動能量之範圍。條845指示電容器C1及C2兩者接通以便用分別對應於11mJ及91.5mJ之驅動能量之自350V 至1000V之驅動充電電壓再次驅動燈。條850指示電容器C1及C2兩者接通以便用2倍多重脈衝、高達183mJ的驅動能量來驅動燈。典型的閃光燈操作歸因於閃光燈燈泡及驅動能量之適當的激發以及光學輸出範圍為E=0.5*C*V*V之操作特性而受限於350伏特至1000伏特之一電壓範圍。此等約束不管電容器大小為何而將傳統系統之輸出之範圍限制在自12.25%至100%(~8倍範圍)。如可容易地看見，針對由先進的閃光燈控制系統提供之動態切換及多重脈衝能力之改良輕易地准許在包含一單個可切換電容器而無不利影響之情況下輸出範圍超過90倍(183mJ/2mJ)。應注意，對於使用如所描述之實例中之大比率的電容器之先前技術之固定閃光燈充電電路，將對小電容器之低下效能及/或大電容器之慢充電時間產生一折衷的解析度。
圖9A至9E展示詳述由根據本發明之一例示性實施例之圖7之閃光燈控制子系統之多重脈衝功能提供之一複合式高動態範圍信號之構造之一組圖表，該閃光燈控制子系統經由分光計與光學信號量測與同步。多重脈衝准許閃光燈系統之輸出信號位準之有效變化，同時每次閃光週期性放電，維持一固定能量之穩態效能及溫度。由於，如上文所論述，閃光至閃光變動係很小的且由於未使用可變驅動電壓，各輸出幾乎相同，所以配合一分光計及量測控制系統以不同方式組合不同倍數之脈衝信號引起具有減小的CV之複合式高動態範圍信號。圖9A展示分別來自1倍及4倍脈衝之閃光倍增器之例示性信號907及910之圖表905。圖9B展示分別來自1倍及4倍脈衝之例示性信號907及910之CV917及920之圖表915。儘管來自4倍脈衝信號之信號及CV相較於來自1倍脈衝情況之CV被改良，但是原始信號之特定部分係飽和的且CV之對應部分係未定義的且因此光譜作為一整體不可用於量測。然而，藉由分光計與閃光燈之間的同步以及內部閃光燈控制而使信號907及CV917可用。
圖9C展示用於將光譜907及910組合成圖9D中所展示之一新的較低CV及較高動態範圍信號之一光譜遮罩之圖表925。實心曲線927係波長相依遮罩值且圖表925之陰影部分指示其中多重脈衝信號910係飽和之光譜區域。為了使用遮罩，遮罩倍增光譜907且遮罩之添加的補充值(1-遮罩)倍增光譜910。圖9D展示所得較高動態範圍光譜935之圖表930且圖9E展示針對接續光譜之所得CV 945之圖表940。比較圖9E與圖9B，可觀察到如減小的CV所指示之大約2倍之一改良。
圖10展示添加根據本發明之一例示性實施例之可組態用於與一光學量測系統一起使用之一光譜平整濾波器之效能之圖表1000。如可從未平整信號1010與平整信號1020之比較中看見，光譜平整通常極大地降低信號位準。一氙閃光燈之輸出之複雜的光譜結構尤其難以平整且引起特定波長處之信號位準降低大約10倍。儘管，由於傳輸穿過濾波器而損耗此極其大量的信號，但是平整信號藉由將光譜信號更均勻地匹配至諸如一分光計之光學量測器件之偵測能力而在諸多波長處提供一光學量測系統之動態範圍之一等效增加。可有利地採用由圖7之閃光燈控制系統提供之多重脈衝能力以在不需要閃光燈之過多驅動功率之情況下恢復有用的信號位準。
可對文中所描述之光學量測系統及子系統作出上文所述之變化及其他變化，而不脫離其範疇。例如，儘管聯合半導體晶圓處理設備來描述特定實例，但是可理解，文中所描述之光學量測系統可適於其他類型的處理設備，諸如輥至輥薄膜處理、太陽能電池製造或可能需要高精確度光學量測之任何應用。此外，儘管文中論述之特定實施例描述諸如一成像光譜儀一常見光分析器件之使用，但是應理解，可利用具有已知相對靈敏性之多個光分析器件。此外，儘管當描述本發明之態樣時，已在文中使用術語「晶圓」，但是應理解，可使用其他類型的工件(諸如石英板、相移遮罩、LED基板及其他非半導體處理相 關基板)及包含固態、氣態及液態工件之工件。
選擇及描述文中所描述之例示性實施例以便對本發明之原理及實際應用作出最好的解釋，且使熟悉此項技術者能夠針對具有各種修改之各種實施例而將本發明理解為適合於預期的特定用途。文中所描述之特定實施例絕不意欲限制本發明之範疇，此係由於在不脫離本發明之範疇及意圖之情況下，可在多種變動及環境中實踐本發明。由此本發明不意欲受限制於所展示之實施例，但是符合與文中所描述之原理及特徵一致之最廣泛的範疇。
圖式中之流程圖及方塊圖繪示根據本發明之各種實施例之系統、方法及電腦程式產品之可能的實施方案之架構、功能及操作。在這點上，流程圖或方塊圖中之各方塊可表示包括用於實施指定邏輯功能之一或多個可執行指令之一模組、一片段或編碼之一部分。亦應注意，在一些替代實施方案中，區塊中指出的功能可不按圖式中指出的順序發生。例如，連續展示之兩個區塊根據涉及的功能可實際上實質上同時執行，或有時候可按顛倒的順序執行區塊。亦應注意，執行指定功能或起作用之專用的基於硬體之系統，或專用硬體與電腦指令之組合可實施方塊圖及/或流程圖之各區塊，及方塊圖及/或流程圖中之區塊之組合。
文中所用之術語僅用於描述特定實施例之目的且不意欲限制本發明。除非內容脈絡另有清楚地指示，否則如文中所用，單數形式「一」、「一個」、「該」意欲亦包含複數形式，應進一步理解，當術語「包括(comprises/comprising)」在此說明書中使用時，其指定所闡述之特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但是不排除一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其等之群組的存在或添加。
如熟悉此項技術者將瞭解到，可將本發明體現為一方法、系統 或電腦程式產品。據此，本發明可採取一完全硬體實施例、一完全軟體實施例(包含韌體、常駐軟體、微編碼等)或組合軟體及硬體態樣之一實施例之形式，在文中通常將其全部稱為一「電路」或「模組」。此外，本發明可採取具有嵌於媒體中之電腦可用程式碼之一電腦可用儲存媒體上之一電腦程式產品的形式。
與此申請案相關之技術熟練者將瞭解可對所描述之實施例作出其他及進一步的添加、刪除、替代及修改。

Claims (19)

  1. 一種高動態範圍及低雜訊閃光燈控制系統，其包括：一高電壓電源；數位控制電子器件，其用於控制該高電壓電源之一作用時間循環(duty cycle)、頻率及脈衝寬度；至少一個動態可切換電容器，其電連接至該高電壓電源；一隔離切換器，其電連接至該至少一個動態可切換電容器及該數位控制電子器件，其中該數位控制電子器件識別該動態可切換電容器之一未充電狀態且將一切換信號發送至該隔離切換器以用於電切換該隔離切換器，從而在該動態可切換電容器之該未充電狀態期間隔離該動態可切換電容器；電流感測組件，其電連接至該至少一個動態可切換電容器以用於監控該至少一個動態可切換電容器之一充電電流及一放電電流之至少一者，該電流感測組件進一步電連接至該數位控制電子器件以用於經由該至少一個動態可切換電容器之經監控一充電電流及一放電電流之至少一者而提供一回饋控制信號；一觸發元件，其受控於該數位控制電子器件；及一閃光燈燈泡，其電連接至該高電壓電源以用於供給一光學(optical)信號。
  2. 如請求項1之閃光燈控制系統，其中該數位控制電子器件控制該閃光燈燈泡之一再充電速率、一能量位準設定及多重脈衝施加。
  3. 如請求項1之閃光燈控制系統，其進一步包含：該隔離切換器電耦合至該動態可切換電容器藉此當放電時僅充電循環電流被切換至經隔離之動態可切換電容器。
  4. 如請求項1之閃光燈控制系統，其進一步包含：一第二動態可切換電容器，其電連接至該高電壓電源；及一第二隔離切換器。
  5. 如請求項4之閃光燈控制系統，其進一步包含：該第二隔離切換器電連接至該第二動態可切換電容器，其中該數位控制電子器件識別該第二動態可切換電容器之一未充電狀態且將一第二切換信號發送至該第二隔離切換器以用於電切換該第二隔離切換器，從而在該第二動態可切換電容器之該未充電狀態期間隔離該第二動態可切換電容器。
  6. 如請求項1之閃光燈控制系統，其進一步包含：經定位接近該閃光燈燈泡之一均質化(homogenizing)元件，其用於藉由在時間及光譜兩者上減小該光學信號之變動係數來調整該光學信號。
  7. 如請求項6之閃光燈控制系統，其中該均質化元件係從以下之群組中選擇：預定氣隙、擴散均質化元件、成像元件、非成像元件及光導管均質化元件。
  8. 如請求項7之閃光燈控制系統，其中該經調整的光學信號之變動係數係0.25%或更小。
  9. 如請求項1之閃光燈控制系統，其進一步包含：一多通道分配器，其包含用於接收該光學信號之一輸入及用於輸出個別數目之輸出光學信號之複數個輸出。
  10. 如請求項9之閃光燈控制系統，其進一步包含：經定位接近該閃光燈燈泡之一均質化元件，其用於藉由在時間及光譜兩者上減小該光學信號之變動係數來調整該光學信號，且用於輸出個別數目之輸出經調整光學信號。
  11. 如請求項10之閃光燈控制系統，其中該均質化元件係從以下之 群組中選擇：預定氣隙、擴散均質化元件、成像元件、非成像元件及光導管均質化元件。
  12. 如請求項11之閃光燈控制系統，其中該經調整的光學信號之變動係數係0.25%或更小。
  13. 如請求項1之閃光燈控制系統，其進一步包含：經定位接近該閃光燈燈泡之一光譜平整濾波器，其用於藉由減小該光學信號之光譜強度變動來調整該光學信號。
  14. 如請求項2之閃光燈控制系統，其進一步包含：一光譜遮罩，其用於遮罩在一第一預定閃光倍增器或能量處獲取之一第一光譜中之第一波長值。
  15. 如請求項14之閃光燈控制系統，其進一步包含：一光譜接續器，其用於將該經遮罩第一波長值之該第一光譜及使用該光譜遮罩在一第二預定閃光倍增器或能量處獲取之一第二光譜相結合以建構一高動態範圍光譜信號。
  16. 如請求項1之閃光燈控制系統，其包含：一處理腔；一工件(workpiece)，其設置於該處理腔內；照明光學器件，其用於將一光學信號引導至該工件用於訊問(interrogate)該工件；收集光學器件，其用於接收從該工件反射之一光學信號；一光纖總成；一光分析器，其包含一光學感測器，該光學感測器光學地耦合至該光纖總成用於接收該經反射之光學信號；及一量測控制系統，其電連接至該光分析器及一工具控制系統。
  17. 如請求項10之閃光燈控制系統，其包含： 一處理腔；一工件，其設置於該處理腔內；一光纖總成；照明光學器件，其用於將該等輸出經調整光學信號之至少一者引導至該工件用於訊問(interrogate)該工件；收集光學器件，其用於接收從該工件反射之該等輸出經調整光學信號之該至少一者；一光分析器，其包含一光學感測器，該光學感測器光學地耦合至該光纖總成用於接收該經反射之該等輸出經調整光學信號之至少一者；及一量測控制系統，其電連接至該光分析器及一工具控制系統。
  18. 一種在一閃光燈控制系統中用於增加動態範圍及降低雜訊之方法，其包含：從一高電壓電源提供一高電壓；為至少一動態可切換電容器提供一主動放電電容器值及組態，該至少一動態可切換電容器電連接至該高電壓電源；基於該主動放電電容器值及組態為該至少一動態可切換電容器判定一電源驅動頻率、脈衝寬度及作用時間循環；識別該至少一動態可切換電容器之一未充電狀態且將一切換信號發送至一隔離切換器以用於電切換該隔離切換器，從而在該至少一動態可切換電容器之該未充電狀態期間隔離該至少一動態可切換電容器；基於該電源驅動頻率、脈衝寬度及作用時間循環藉由數位控制電子器件在該高電壓電源處產生複數個電流脈衝；在連接在該高電壓電源及一閃光燈燈泡之間之該至少一動態 可切換電容器處從該高電壓電源接收該複數個電流脈衝以充電該至少一動態可切換電容器；藉由電連接至該至少一動態可切換電容器之一電流感測組件來監測該至少一動態可切換電容器之充電電流及放電電流之至少一者，該電流感測組件進一步電連接至該數位控制電子器件；及經由該至少一動態可切換電容器之該經監測之充電電流及放電電流中至少一者來提供回饋控制信號至該數位控制電子器件。
  19. 如請求項18之方法，其包含：基於來自該電流感測組件之該回饋控制信號來判定該至少一動態可切換電容器之一第二電源驅動頻率、脈衝寬度及作用時間循環。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109238152A (zh) * 2018-08-31 2019-01-18 玻尔兹曼（广州）科技有限公司 在线白光干涉测厚仪
CN109151288B (zh) * 2018-10-30 2021-01-08 维沃移动通信（杭州）有限公司 补光模组及终端设备
US20230109008A1 (en) * 2021-10-05 2023-04-06 Kla Corporation Spectroscopic Reflectometry And Ellipsometry Measurements With Electroreflectance Modulation
KR20230092176A (ko) 2021-12-17 2023-06-26 삼성전자주식회사 플라즈마 공정 챔버의 화학종을 진단하는 진단 장치, 그것을 포함하는 화학종 진단 시스템 및 그것의 동작 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4270079A (en) * 1978-06-14 1981-05-26 Canon Kabushiki Kaisha Flash device
US5034662A (en) * 1986-12-23 1991-07-23 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for controlling the charging of a main capacitor of a flash unit
US5432410A (en) * 1991-03-19 1995-07-11 Olympus Optical Co., Ltd. Electronic flashing device having a specific type of main capacitor sensing circuit
US8451628B2 (en) * 2010-04-01 2013-05-28 Analog Devices, Inc. Switching converter systems with isolating digital feedback loops
TW201352067A (zh) * 2012-06-08 2013-12-16 Altek Corp 閃燈充電保護電路及其控制方法
TWI435658B (zh) * 2010-10-15 2014-04-21 Altek Corp 數位式閃光燈充電電路

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3780344A (en) 1971-09-07 1973-12-18 Gte Sylvania Inc Charge regulating circuit for flash lamp storage capacitor
US3978465A (en) * 1974-10-25 1976-08-31 Esb Incorporated Line isolation monitor
US3993917A (en) * 1975-05-29 1976-11-23 International Business Machines Corporation Parameter independent FET sense amplifier
CN1046049A (zh) * 1989-03-28 1990-10-10 蔡小舒 能连续闪光的电子闪光装置
US5255277A (en) * 1991-09-30 1993-10-19 Whittaker Ordnance, Inc. Electronic pulse width controller for flashlamp pumped lasers
US5476044A (en) * 1994-10-14 1995-12-19 The Ensign-Bickford Company Electronic safe/arm device
US6456511B1 (en) * 2000-02-17 2002-09-24 Tyco Electronics Corporation Start-up circuit for flyback converter having secondary pulse width modulation
US6975193B2 (en) * 2003-03-25 2005-12-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Microelectromechanical isolating circuit
US7239194B2 (en) * 2004-03-25 2007-07-03 Integral Wave Technologies, Inc. Trench capacitor power supply system and method
US7190210B2 (en) * 2004-03-25 2007-03-13 Integral Wave Technologies, Inc. Switched-capacitor power supply system and method
US7795819B2 (en) * 2004-06-03 2010-09-14 Cyden Limited Discharge lamp controls
GB2414872B (en) 2004-06-03 2006-07-05 Cyden Ltd Flashlamp drive circuit
US8285149B2 (en) 2006-10-02 2012-10-09 Futurewei Technologies, Inc. Method and system for integrated DWDM transmitters
US20080180414A1 (en) * 2007-01-30 2008-07-31 Kai Ming Fung Method and apparatus for controlling light emitting diode
JP2008288480A (ja) 2007-05-21 2008-11-27 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
JP2008304407A (ja) 2007-06-11 2008-12-18 Techno System Kk 内径測定装置
JP5372430B2 (ja) 2008-08-11 2013-12-18 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置
US8896315B1 (en) * 2009-02-12 2014-11-25 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Battery cell balancing system and method
US8768887B2 (en) 2009-12-16 2014-07-01 Sap Ag Generating and binding notes to business objects
US8374012B2 (en) * 2010-06-10 2013-02-12 Carefusion 303, Inc. Phase-controlled uninterruptible power supply
JPWO2011162269A1 (ja) 2010-06-24 2013-08-22 日本電気株式会社 合分波器及び合分波方法
JP5953299B2 (ja) * 2010-06-28 2016-07-20 マックスウェル テクノロジーズ インコーポレイテッド 直列モジュールにおけるキャパシタ寿命の最大化
AU2012230061A1 (en) * 2011-03-14 2013-10-31 Globalsep Corporation Capacitive charging power source for electrolytic reactors
US20120326054A1 (en) * 2011-06-22 2012-12-27 Mark Anthony Meloni In Situ Photoluminescence Characterization System and Method
US9772226B2 (en) 2011-07-11 2017-09-26 Verity Instruments, Inc. Referenced and stabilized optical measurement system
DE102012204866A1 (de) * 2012-03-27 2013-10-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung eines elektrischen Systems
JP2014011303A (ja) 2012-06-29 2014-01-20 Sugawara Laboratories Inc フラッシュランプ瞬間加熱装置
JP2016517258A (ja) * 2013-03-15 2016-06-09 デザイン フラックス テクノロジーズ， エルエルシーＤｅｓｉｇｎ Ｆｌｕｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｌｌｃ 動的に再構成可能なエネルギー貯蔵装置を作り出す方法および装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4270079A (en) * 1978-06-14 1981-05-26 Canon Kabushiki Kaisha Flash device
US5034662A (en) * 1986-12-23 1991-07-23 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for controlling the charging of a main capacitor of a flash unit
US5432410A (en) * 1991-03-19 1995-07-11 Olympus Optical Co., Ltd. Electronic flashing device having a specific type of main capacitor sensing circuit
US8451628B2 (en) * 2010-04-01 2013-05-28 Analog Devices, Inc. Switching converter systems with isolating digital feedback loops
TWI435658B (zh) * 2010-10-15 2014-04-21 Altek Corp 數位式閃光燈充電電路
TW201352067A (zh) * 2012-06-08 2013-12-16 Altek Corp 閃燈充電保護電路及其控制方法

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