TWI645473B - 便於進入的燈頭 - Google Patents

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TWI645473B
TWI645473B TW103137234A TW103137234A TWI645473B TW I645473 B TWI645473 B TW I645473B TW 103137234 A TW103137234 A TW 103137234A TW 103137234 A TW103137234 A TW 103137234A TW I645473 B TWI645473 B TW I645473B
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拉尼許喬瑟夫Ｍ
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應用材料股份有限公司
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Abstract

本文所描述之實施例大體而言係關於一種用於熱處理腔室中的燈頭組件之改良功率分配組件。在一個實施例中，燈頭組件包括用於半導體基板之熱處理的複數個燈及具有複數個開口的功率分配組件，該功率分配組件向複數個燈提供功率且各個開口經定大小以允許燈從中通過。

Description

便於進入的燈頭
本揭示案之實施例大體而言係關於一種加熱基板的設備，且更特定而言係關於一種具有含燈故障偵測器之改良燈頭系統的設備。
習知橫向流動腔室可具有上圓頂、下圓頂、安置於上圓頂與下圓頂之間的基板支撐件及安置於下圓頂下方且緊靠下圓頂的燈頭。一定數目之燈位於燈頭中且面向基板支撐件之背側。將燈頭中所含有的燈分成多個徑向對稱區域。各個區域含有多個燈，且將該等燈分成對，將各燈對連接至功率驅動器。在處理期間，來自燈的熱輻射經由下圓頂輻射至安置於基板支撐件上的旋轉基板上。以此方式，將基板加熱至所需處理溫度。
當燈發生故障及需要替換時，必須手動降低整個燈頭以便自燈頭之頂部的容器中擷取故障燈。由於緊靠下圓頂安置燈頭，在此受限空間內拆卸整個燈頭以替換故障燈需要額外手動操作及時間，此導致更長的更換時間且因此更慢的製程產量。另外，由於燈故障或不良效能所造成的燈強度變 化可大大折損所需加熱溫度分佈控制及導致不可接受的製程結果。若燈絲之一斷開，則習知燈故障偵測系統不可偵測出一對燈中的何者具有斷路燈絲，因為故障偵測方法量測兩個串聯燈的電流。因此，若指示該燈對的故障狀態，需要檢查兩個燈是否有故障。又，對於給定對的燈常常在燈頭內間隔某一距離以在基板處理期間燈之一發生故障情況下最小化對輻射均勻性的影響。若只有故障燈不得不位於燈陣列內，則可顯著節省時間，使得橫向流動腔室的停機時間減少。
因此，該項技術中需要一種改良設備，該設備能夠實現快速燈替換、便於燈頭維護及燈故障偵測。
本文所描述之實施例大體而言係關於一種用於熱處理腔室中的燈頭組件之改良功率分配組件。在一個實施例中，提供一種燈頭組件。燈頭組件包括用於半導體基板之熱處理的複數個燈及具有複數個開口的功率分配組件，該功率分配組件向複數個燈提供功率且各個開口經定大小以允許燈從中通過。
在另一實施例中，提供一種處理腔室。處理腔室包括：腔室主體，具有上圓頂及與上圓頂相對的下圓頂；基板支撐件，安置於腔室主體內；燈頭組件，鄰接於下圓頂安置，其中燈頭組件具有複數個燈；及功率分配組件，經耦接至燈頭組件以向複數個燈提供功率，其中功率分配組件具有複數個開口，各個開口經定大小以允許燈從中通過。
在又一實施例中，處理腔室包括：燈頭組件，具有 複數個燈用於半導體基板之熱處理，其中複數個燈之各者具有電接點端子；功率分配組件，經耦接至燈頭組件，其中功率分配組件向複數個燈提供功率且具有複數個開口，各個開口經定大小以允許燈從中通過；電壓資料獲取(voltage data acquisition；DAQ)模組，經配置以在沿由複數個燈中的串聯燈之群組形成的電路路徑之不同取樣位置處取樣電壓訊號；及控制器，經配置以自電壓DAQ模組接收取樣電壓訊號之數位值，該控制器基於跨至少兩個燈的壓降(由取樣電壓訊號所決定)偵測燈之一或更多者中的故障。
100‧‧‧處理腔室
101‧‧‧腔室主體
102‧‧‧上圓頂
104‧‧‧下圓頂
106‧‧‧基板支撐件
108‧‧‧基板
109‧‧‧支撐平板
110‧‧‧升舉銷
111‧‧‧間隙
112‧‧‧致動器
114‧‧‧開口
116‧‧‧製程氣體區域
118‧‧‧淨化氣體區域
120‧‧‧平面
122‧‧‧淨化氣體源
124‧‧‧淨化氣體入口
126‧‧‧流動路徑
127‧‧‧軸
128‧‧‧淨化氣體出口
129‧‧‧空腔
130‧‧‧排氣泵
132‧‧‧製程氣體供應源
134‧‧‧製程氣體入口
136‧‧‧流動路徑
138‧‧‧製程氣體出口
139‧‧‧可選圓形遮罩
140‧‧‧真空泵
141‧‧‧燈泡
142‧‧‧燈
143‧‧‧可選反射器
145‧‧‧燈頭組件
147‧‧‧功率分配組件
149‧‧‧通道
150‧‧‧聚光組件
188‧‧‧中央部分
190‧‧‧底部
200‧‧‧燈頭組件
202‧‧‧燈
204A‧‧‧燈配接器
204B‧‧‧燈配接器
204C‧‧‧燈配接器
204D‧‧‧燈配接器
204E‧‧‧燈配接器
204F‧‧‧燈配接器
204G‧‧‧燈配接器
204H‧‧‧燈配接器
204I‧‧‧燈配接器
204J‧‧‧燈配接器
206‧‧‧功率分配組件
207‧‧‧容器
208‧‧‧中央開口
210‧‧‧開口
222‧‧‧燈
250‧‧‧燈頭組件
252‧‧‧燈
254A‧‧‧燈配接器
254B‧‧‧燈配接器
254D‧‧‧燈配接器
254E‧‧‧燈配接器
254F‧‧‧燈配接器
254H‧‧‧燈配接器
254I‧‧‧燈配接器
254J‧‧‧燈配接器
300‧‧‧燈頭組件
302‧‧‧功率分配組件
304A‧‧‧電路系統板
304B‧‧‧電路系統板
304C‧‧‧電路系統板
304D‧‧‧電路系統板
304E‧‧‧電路系統板
306‧‧‧燈
307‧‧‧容器
308A‧‧‧燈配接器
308B‧‧‧燈配接器
308C‧‧‧燈配接器
308D‧‧‧燈配接器
308E‧‧‧燈配接器
308F‧‧‧燈配接器
308I‧‧‧燈配接器
308J‧‧‧燈配接器
310‧‧‧中央開口
312‧‧‧開口
402‧‧‧燈頭
404‧‧‧電源端子
406‧‧‧接地端子
407‧‧‧背側
408‧‧‧螺釘
410‧‧‧中央開口
412‧‧‧鑽孔
414‧‧‧導線
416‧‧‧導線
430‧‧‧底部
458‧‧‧功率分配組件
460‧‧‧電氣支撐件
462‧‧‧電氣支撐件
464‧‧‧連接部分
466‧‧‧連接部分
468‧‧‧金屬部分
470‧‧‧金屬部分
472‧‧‧電氣連接器
474‧‧‧電氣連接器
476‧‧‧插座
478‧‧‧插座
480‧‧‧背側
482‧‧‧開口
500‧‧‧功率分配組件
502‧‧‧開口
504‧‧‧燈
506‧‧‧燈配接器
508‧‧‧電接點元件
508a‧‧‧頂點
510‧‧‧電接點元件
510a‧‧‧頂點
512‧‧‧電源端子
514‧‧‧接地端子
516‧‧‧底部
517‧‧‧內部圓周表面
518‧‧‧固持特徵
520‧‧‧導電V形凹槽
522‧‧‧V形彈簧部分
524‧‧‧V形彈簧部分
600‧‧‧功率分配組件
602‧‧‧開口
604‧‧‧燈
606‧‧‧燈配接器
608‧‧‧電接點元件
610‧‧‧電接點元件
612‧‧‧半徑彎管
614‧‧‧半徑彎管
616‧‧‧導電容器
617‧‧‧內部圓周表面
618‧‧‧遠端
620‧‧‧遠端
622‧‧‧電源端子
624‧‧‧接地端子
626‧‧‧固持特徵
636‧‧‧底部
638‧‧‧功率分配組件
639‧‧‧開口
640‧‧‧燈配接器
641‧‧‧底部
642‧‧‧電接點元件
642a‧‧‧第一端部
642b‧‧‧第二端部
644‧‧‧電接點元件
644a‧‧‧第一端部
644b‧‧‧第二端部
646‧‧‧背側
648‧‧‧接地端子
650‧‧‧電源端子
652‧‧‧固持特徵
670‧‧‧燈配接器
672‧‧‧電接點元件
674‧‧‧電接點元件
676‧‧‧接地端子
676a‧‧‧開口端
678‧‧‧電源端子
678a‧‧‧開口端
680‧‧‧底部
682‧‧‧功率分配組件
684‧‧‧固持特徵
700‧‧‧功率分配組件
702‧‧‧開口
704‧‧‧燈
706‧‧‧燈配接器
707‧‧‧延長部分
708‧‧‧凸出塊
709‧‧‧外表面
710‧‧‧凸出塊
712‧‧‧電源端子
714‧‧‧接地端子
716‧‧‧底部
717‧‧‧內部圓周表面
718‧‧‧固持特徵
720‧‧‧L形端子凹槽
730‧‧‧導電容器
802‧‧‧燈
802a‧‧‧燈
802b‧‧‧燈
802c‧‧‧燈
802e‧‧‧燈
802f‧‧‧燈
802g‧‧‧燈
802h‧‧‧燈
804‧‧‧功率分配組件
804a‧‧‧圓形區域
804b‧‧‧圓形區域
804c‧‧‧圓形區域
807‧‧‧中央開口
840‧‧‧連接線
841‧‧‧連接器
842‧‧‧連接線
843‧‧‧連接器
844‧‧‧連接線
845‧‧‧連接器
846‧‧‧連接線
847‧‧‧連接器
850‧‧‧共用接地軌道
852‧‧‧第一功率軌道
854‧‧‧第二功率軌道
880‧‧‧共用功率軌道
882‧‧‧共用接地軌道
902‧‧‧支撐板
903‧‧‧燈故障偵測系統
906a‧‧‧電接點元件
906b‧‧‧電接點元件
908‧‧‧緊固件
910‧‧‧緊固件
912‧‧‧插座
914‧‧‧插座
916‧‧‧安裝孔
918‧‧‧安裝孔
920‧‧‧導電跡線
922‧‧‧導電墊
924‧‧‧導電墊
926‧‧‧管道
928‧‧‧管道
930‧‧‧通道
932‧‧‧通道
968‧‧‧電接點元件
980a‧‧‧懸臂
980b‧‧‧懸臂
982a‧‧‧微探針
982b‧‧‧微探針
984a‧‧‧導電電極
984b‧‧‧導電電極
986‧‧‧導電墊
988‧‧‧導電墊
990‧‧‧管道
992‧‧‧管道
1100‧‧‧電源
1104‧‧‧中央處理單元
1105‧‧‧記憶體
1106‧‧‧支援電路
1108‧‧‧資料獲取裝置
1110‧‧‧控制器
1150‧‧‧資料獲取裝置
1152‧‧‧控制器
1154‧‧‧電源
1160‧‧‧點
1162‧‧‧點
1164‧‧‧點
1170‧‧‧LFD板
1172‧‧‧PD板
1174‧‧‧PD板
1176‧‧‧LFD板
1178‧‧‧單個連接器
1180‧‧‧濾波器電路
1190‧‧‧輸入/輸出電路系統
1192‧‧‧資料輸出
1194‧‧‧資料輸入
1196‧‧‧通訊通道
1198‧‧‧直流/直流轉換器
1200‧‧‧直流功率輸入
1210‧‧‧處理器
1300‧‧‧放大器
1310‧‧‧處理器
1410‧‧‧溫度平穩段
1420‧‧‧溫度遞增
因此，為了可詳細理解本揭示案之上文所敍述的特徵，可參考實施例更具體描述上文簡要概述之本揭示案，一些實施例圖示於隨附圖式中。然而，應注意，隨附圖式僅圖示出本揭示案之典型實施例，且因此該等圖式不欲視為本揭示案範疇之限制，因為本揭示案可允許其他同等有效之實施例。
第1圖係熱處理腔室之示意性剖視圖。
第2A圖係根據本揭示案之一個實施例具有功率分配組件及不同高度下的燈配接器之燈頭組件之示意性剖視圖。
第2B圖係根據本揭示案之另一實施例具有功率分配組件及不同高度下的燈之燈頭組件之示意性剖視圖。
第3圖係根據本揭示案之又一實施例具有以階梯方式配置的多環型功率分配組件之燈頭組件之示意性剖視圖。
第4A圖係根據本揭示案之一個實施例具有功率分配組件的燈頭組件的一部分之示意性剖視圖，該功率分配組件具有經配置以允許燈從中通過的開口。
第4B圖係第4A圖之功率分配組件之示意性仰視圖。
第4C圖係根據本揭示案之一些替代實施例具有功率分配組件的燈頭組件的一部分之放大示意性剖視圖，該功率分配組件具有經配置以允許燈從中通過的開口。
第4D圖係第4C圖之功率分配組件之示意性仰視圖。
第5圖至第7圖係根據本揭示案之實施例具有連接特徵之功率分配組件的一部分之示意性剖視圖。
第8A圖圖示功率分配組件之示意性仰視圖，該圖圖示可應用於第2A圖至第3圖之實施例的燈及功率軌道之示例性排列。
第8B圖及第8C圖係圖示向燈供電之各種途徑的功率分配組件的一部分之示意性仰視圖。
第9A圖描繪根據本揭示案之實施例具有耦接至功率分配組件的支撐板之第2A圖之燈頭組件的一部分之放大示意性剖視圖。
第9B圖係第9A圖之支撐板之放大示意性剖視圖，該圖圖示穿過支撐板用於燈故障偵測的示例性電接點元件。
第9C圖圖示根據本揭示案之另一實施例的示例性電接點元件。
第10圖圖示與一個燈對電氣連通的燈故障偵測系統。
第11A圖至第11F圖係描繪燈操作的示意圖。
第12圖係燈故障偵測器之另一實施例之方塊圖。
第13A圖至第13E圖係描繪燈操作的示意圖。
第14圖係燈故障偵測設備之一個實施例之示意性描繪。
第15A圖係先前技術之燈故障偵測設備之示意圖。
第15B圖係燈故障偵測設備之另一實施例之示意圖。
第16圖係燈故障偵測器板的一實施例之示意性表示。
第17圖描繪燈故障偵測系統之另一實施例。
第18圖圖示快速熱處理(rapid thermal processing；RTP)系統的典型時間與溫度關係曲線。
為了促進理解，在可能的情況下，相同元件符號已用於代表諸圖共有之相同元件。應設想，一個實施例之元件及特徵可有益地併入其他實施例，而無需贅述。
本文所描述之實施例大體而言係關於一種用於熱處理腔室中的燈頭組件之改良功率分配組件。熱處理腔室大體上包括上圓頂、下圓頂、安置於上圓頂與下圓頂之間的基板支撐件及安置於下圓頂下方且緊靠下圓頂的燈頭組件。在燈頭組件中的各別燈容器內安置複數個燈以經由光學透明下圓 頂向安置於基板支撐件上的基板提供輻射能。燈頭組件與功率分配組件電氣連通，經由該功率分配組件將功率供應給各個燈。功率分配組件可為單個平坦電路系統板或由根據下圓頂之角度以階梯方式配置的多個同心環型電路系統板組成。功率分配組件具有複數個開口，各個開口經定大小以允許燈從中通過，以便快速燈替換及便於燈頭組件維護。
示例性熱處理腔室
第1圖係熱處理腔室100之示意性剖視圖。處理腔室100可用於處理一或更多個基板，包括在基板之上表面上沉積材料。處理腔室100包括大體上界定處理腔室100之內部區域的腔室主體101、上圓頂102及下圓頂104。上圓頂102可由諸如不銹鋼、鋁、石英或經塗佈金屬或陶瓷之材料形成，而下圓頂104可由諸如石英之光學透明材料形成。將下圓頂104耦接至腔室主體101或係腔室主體101的整體部分。在上圓頂102與下圓頂104之間的處理腔室100內安置適用於在上面支撐基板108的基板支撐件106。將基板支撐件106耦接至支撐平板109及在中間形成間隙111。可配置上圓頂102及下圓頂104之厚度及曲度以提供更平坦的幾何形狀以獲得處理腔室100中的均勻流動均勻性。舉例而言，上圓頂102之中央部分188可形成相對於界定基板支撐件106之基板接收表面的水平面約8°至約22°之角度。類似地，下圓頂104之底部190可相對於界定基板支撐件106之基板接收表面的水平面成約8°至約22°之角度。
支撐平板109可由諸如石英之光學透明材料形成， 以允許來自燈142的輻射能衝擊及加熱基板支撐件106，達到所需處理溫度。基板支撐件106由碳化矽或塗佈有碳化矽的石墨形成以自燈142吸收輻射能及將輻射能傳輸至基板108。將基板支撐件106圖示於升高處理位置中，但可藉由致動器112垂直致動至處理位置下方的裝載位置以允許升舉銷110接觸下圓頂104及自基板支撐件106抬升基板108。機器人移送刀片(未圖示)可隨後進入處理腔室100以嚙合基板108及經由諸如狹縫閥之開口114自處理腔室100移除該基板。基板支撐件106亦適用於藉由致動器112在處理期間被旋轉以促進基板108之均勻處理。
當基板支撐件106位於處理位置中時，該基板支撐件將處理腔室100之內部容積分為製程氣體區域116及淨化氣體區域118。製程氣體區域116包括當基板支撐件106位於處理位置中時位於上圓頂102與基板支撐件106之平面120之間的內部腔室容積。淨化氣體區域118包括位於下圓頂104與平面120之間的內部腔室容積。
經由腔室主體101之側壁中所形成的製程氣體入口134將自製程氣體供應源132供應的製程氣體引入到製程氣體區域116中。製程氣體沿流動路徑136橫向流動跨越基板108之上表面。製程氣體經由位於處理腔室100之側面上且與製程氣體入口134相對的製程氣體出口138排出製程氣體區域116。藉由耦接的真空泵140促進經由製程氣體出口138移除製程氣體。將製程氣體入口134與製程氣體出口138彼此對準且在大致相同高度上安置以能夠實現跨基板108的大體平坦均勻氣體流。
經由腔室主體101之側壁內所形成的淨化氣體入口124將自淨化氣體源122供應的淨化氣體引入到淨化氣體區域118中。淨化氣體沿流動路徑126橫向流動跨越支撐件106之背表面，及經由位於處理腔室100的側面上與淨化氣體入口124相對之淨化氣體出口128自淨化氣體區域118排放。耦接至淨化氣體出口128的排氣泵130促進自淨化氣體區域118移除淨化氣體。咸信淨化氣體之流動將防止或實質上避免製程氣體流進入淨化氣體區域118中，或將減小進入淨化氣體區域118的製程氣體之擴散。
鄰接於下圓頂104且在下圓頂下方安置複數個燈142以在製程氣體在基板上方傳遞時加熱基板108，以促進基板108之上表面上的材料之沉積。在一個實施例中，可與下圓頂104間隔大致1mm至約40mm安置燈142。燈包括由可選反射器143圍繞的燈泡141。將各個燈142耦接至功率分配組件147，經由該功率分配組件將功率供應給各個燈142。在基板支撐件106之軸127周圍以增加半徑的環形群組排列燈142。軸127由石英形成且含有中空部分或空腔129，此中空部分或空腔減小基板108之中心附近的輻射能之橫向位移，從而促進基板108之均勻照射。
燈142適用於將基板加熱至預定溫度以促進製程氣體熱分解至基板108之表面上。在一個實例中，沉積於基板上的材料可為III族、IV族及/或V族材料或可為包括III族、IV族及/或V族摻雜物的材料。舉例而言，沉積材料可包括砷 化鎵、氮化鎵或氮化鋁鎵。燈可適用於將基板加熱至約攝氏300度至約攝氏1200度之範圍內(諸如約攝氏300度至約攝氏950度)的一溫度。可視情況在下圓頂104上方且與下圓頂接觸安置聚光組件150以可控地將輻射能自燈142導向至基板支撐件106，從而在基板108上產生更加均勻的沉積。基板108上的均勻沉積產生更高品質的基板及更有效製造的裝置。
在燈頭組件145內安置一或更多個燈142，該燈頭組件可在處理期間或處理後藉由引入到位於燈142之間的通道149的冷卻液冷卻。部分因為燈頭組件145緊靠下圓頂104，故燈頭組件145傳導性冷卻下圓頂104。燈頭組件145亦冷卻燈壁及反射器143壁。
儘管第1圖圖示處理腔室之一個實施例，但亦涵蓋額外實施例且可將該等額外實施例應用於本揭示案所論述之各種實施例中。舉例而言，在一些實施例中，應設想，基板支撐件106可由諸如石英之光學透明材料形成，以允許直接加熱基板108。在一些實施例中，應設想，可在基板支撐件106周圍安置可選圓形遮罩139及將該遮罩耦接至腔室主體101之側壁。在一些實施例中，製程氣體供應源132可適用於供應多種類型製程氣體，例如III族前驅物氣體及V族前驅物氣體。可經由同一製程氣體入口134或經由不同製程氣體入口134將多種製程氣體引入到腔室中。另外，亦應設想，可調節氣體入口124、134或氣體出口128、138之大小、寬度及/或數目以進一步促進材料在基板108上之均勻沉積，此調 節包括使用淋噴頭。在一些實施例中，應設想，燈頭組件145並未與下圓頂104接觸。在一些實施例中，亦可在上圓頂102上方及鄰接於該上圓頂安置燈頭組件145。在一些實施例中，基板支撐件106可為具有從中通過的中央開口的環形環或邊緣環，且可適用於支撐基板108之圓周。
示例性燈頭組件
第2A圖係根據本揭示案之一個實施例之燈頭組件200之示意性剖視圖。燈頭組件200可用於代替如第1圖所示之燈頭組件145。大體而言，在基板支撐件106之軸127周圍以最佳所需方式於下圓頂104下方且緊靠下圓頂安置燈頭組件200，為清晰起見部分地圖示該等元件。燈頭組件200包括：複數個燈202，安置於各別燈容器207內；及功率分配組件206，經配置以向燈202提供功率。將燈202之各者附接於各別燈配接器204A-204J，該等配接器耦接至功率分配組件206。燈配接器204A-204J與功率分配組件206電氣連通，該功率分配組件經設計以所需途徑控制對一或更多個燈202的功率分配，如下文將關於第5圖至第7圖所論述。應注意，如本揭示案中所使用，術語「燈配接器」可指示視情況含有保險絲以防止燈故障期間燈內電弧及潛在爆炸的配接器。在燈配接器未含有保險絲的情況下，燈可為簡單密封管類型，在電路中含有保險絲。
在一個實施例中，功率分配組件206可為單個平坦電路系統板，諸如印刷電路板(printed circuit board；PCB)，該板具有增加直徑的多個同心圓區域。多個同心圓區域圍繞經 提供以容納基板支撐件106之軸127的中央開口208。各個圓形區域實質上對應於沿功率分配組件206之相同半徑安置且對準以形成圓的燈配接器。在一個實施例中，同心圓區域之各者經配置沿功率分配組件206之圓周以實質徑向對稱方式(以大致半徑)容納複數個燈202。因此，功率分配組件206具有多個環之燈202，及各個同心環之燈202表示加熱「區域」。各個圓形區域中的燈202之數目可沿功率分配組件206之半徑而變化。舉例而言，燈202之數目可沿自功率分配組件206之中心至週邊的徑向方向逐漸增加，以使得外半徑中的燈202之數目比功率分配組件206之內半徑中的燈數目相對更大。在一些實施例中，燈202可具有非對稱方位排列。舉例而言，燈202可在某些區域中缺失或在一些區域中間隔增加以允許基板傳輸或冷卻通道。
為了保持燈202與下圓頂104之間的恆定距離，燈配接器204A-204J經配置以根據下圓頂104之角度具有不同高度。舉例而言，燈配接器204A-204J之高度可自基板支撐件106之軸127在徑向向外方向上或自功率分配組件206之中心至週邊的徑向方向逐漸增加。燈與下圓頂之間的恆定距離確保跨基板的均勻加熱分佈。在一個實施例中，燈202可與下圓頂104間隔大致1mm至約40mm。在使得燈配接器204A-204J沿功率分配組件206之徑向方向處於不同高度的情況下，燈202可沿下圓頂104維持相同的大致大小與形狀。
或者，可允許燈與下圓頂之間的距離中的一些或全部隨與腔室或圓頂中心的距離增加而增加，增加的距離用於反射器、中空或實心光導管或其他光學元件。在此情況中，燈或燈配接器可具有相同長度；或在若可提供較高校準的熱輻射則至少最外部區域本將有用的一些情況中，可具有較短長度之集合。
第2B圖係根據本揭示案之另一實施例之燈頭組件250之示意性剖視圖。第2B圖所示之燈頭組件250與第2A圖所示之燈頭組件200實質相似，不同之處在於使得燈配接器254A-254J處於均勻大小，同時燈202經配置以根據下圓頂104之角度具有不同高度以在燈202與下圓頂104之間提供恆定距離。隨著圓形區域之半徑增加，各個燈202之高度可增加。亦即，燈202之高度在自基板支撐件106之軸127的徑向向外方向上逐漸增加。在一些替代實施例中，在未使用燈配接器254A-254J情況下，燈202可根據下圓頂104之角度具有不同高度。
在第2A圖或者第2B圖所示之實施例中，功率分配組件206具有複數個開口210，該等開口經定大小以允許燈202及燈配接器(若使用)從中通過。開口210之位置大體上對應於功率分配組件206之各個圓形區域中的燈202。因此，以徑向對稱方式或沿功率分配組件206之圓周的大致半徑排列開口210。因為開口210位於燈頭組件200、250之底部，操作者可自功率分配組件206之側面到達每一個別燈202(如箭頭「A」所指示)以便容易、快速地替換燈而無需移動或降低整個燈頭組件，此與具有底部加熱配置的習知橫向流動腔室形成比較，在習知橫向流動腔室中必須降低整個燈頭組件 以自燈頭組件之頂側擷取燈。
第3圖係根據本揭示案之一個實施例具有以階梯方式配置的功率分配組件302之燈頭組件300之示意性剖視圖。燈頭組件300可用於代替如第1圖所示之燈頭組件145。大體而言，在基板支撐件106之軸127周圍以最佳所需方式於下圓頂104下方且緊靠下圓頂安置燈頭組件300，為清晰起見部分地圖示該等元件。燈頭組件300具有安置於各別容器307中的複數個燈306。功率分配組件302由根據下圓頂104之角度的不同高度處所配置的多個同心環型電路系統板304A-304E組成。舉例而言，多個同心環型電路系統板304A-304E之高度可自基板支撐件106之軸127在徑向向外方向上逐漸增加，與下圓頂104之角度一致。因此，當從頂部俯視時，功率分配組件302具有多個環之燈306，及各個同心環之燈306表示加熱「區域」。由於多個同心環型電路系統板304A-304E經配置根據下圓頂104之角度具有不同高度，可保持燈306與下圓頂104間隔恆定距離以確保跨基板的均勻加熱分佈。在使得電路系統板304A-304E根據下圓頂104之角度處於不同高度的情況下，燈306可沿下圓頂104維持相同的大致大小與形狀。
可藉由具有適宜熱特性以在燈頭中的溫度下工作的環氧化物或其他材料將多個同心環型電路系統板304A-304E剛性耦接至彼此。在一些情況中，電路系統板可包括不銹鋼以增強結構之剛性。亦涵蓋能夠以階梯方式耦接電路系統板304A-304E且同時自電源向各個電路系統板304A-304E上的 燈306傳送功率的任何其他適宜途徑。
同心環型電路系統板304A-304E之各者在燈頭組件300之不同半徑處大體圍繞中央開口310(經提供以容納基板支撐件106之軸127)。舉例而言，最接近於軸127的電路系統板304A緊接於向外橫向或進一步遠離軸127的電路系統板304B且由電路系統板304B圍繞。各個電路系統板304A-304E經配置以沿電路系統板之圓周容納複數個燈306。各個電路系統板304A-304E可為印刷電路板(PCB)，該印刷電路板經設計以所需途徑控制對板上所提供之一或更多個燈306的功率分配，如下文關於第5圖至第7圖將論述。可將燈306視情況附接於各別燈配接器308A-308J，該等燈配接器與電路系統板304A-304E電氣連通。
同心環型電路系統板304A-304E之各者具有複數個開口312，該等開口經定大小以允許燈306及燈配接器308A-308J(若使用)從中通過。開口312之位置大體上對應於各個環型電路系統板304A-304E中的燈306。因此，沿各個環型電路系統板304A-304E之圓周以徑向對稱方式或大致半徑安置開口312。因為開口312位於燈頭組件300之底部，操作者可自電路系統板304A-304E之側面到達每一個別燈306(如箭頭「A」所指示)以便容易、快速地替換燈而無需移動或降低整個燈頭組件，此與具有底部加熱配置的習知橫向流動腔室形成比較，在習知橫向流動腔室中必須降低整個燈頭組件以自燈頭組件之頂側擷取燈。
應設想，儘管上文圖示及描述功率分配組件以向燈提供功率，但功率分配組件不應受限於本文所論述之具有孔的「板」或平面幾何形狀。實情為，功率分配組件可為任何適宜電氣組件結構(諸如具有電氣連接器的軌道區段)之形式，該結構能夠向以與下圓頂之角度一致的方式排列的燈提供功率及能夠處理燈的不同功率需求。因此，可隔離功率分配組件或電氣組件結構中的電氣跡線，但無處於相同平面內之約束。舉例而言，PCB可適用於較低電流輸送(小於約7安培)。對於較高功率/電流及較少燈，軌道系統可為功率輸送的更好配置。另外，亦應設想，若調整頂部加熱途徑(亦即，將燈安置於基板上方以自處理腔室之頂部加熱)，則燈、配接器及/或功率分配組件可具有不同高度/配置。在此情況中，可以與第2A圖至第2B圖及第3圖所論述相似的方式配置燈、配接器及/或功率分配組件，使得該等元件符合上圓頂102之形狀。
第4A圖係根據本揭示案之一些實施例的第2A圖之燈頭組件200的一部分之放大示意性剖視圖。應設想，本文所描述之實施例亦適用於相對於第2B圖及第3圖所論述之實施例。如上文所論述，功率分配組件206具有開口210，該開口經定大小以允許燈202及視情況燈配接器(若使用，該燈配接器附接於該燈)(例如燈配接器204E)從中通過。將燈202及燈配接器204E兩者皆安置於燈頭402內，該燈頭經安置於下圓頂104下方且緊靠該下圓頂。
在使用燈配接器的一個實施例中，將燈配接器204E電氣耦接至電接點端子，該電接點端子可包括電源端子404 及接地或返回端子406，以將功率自電源經由導線414、416供應至燈202。應注意，通常將本文所描述之接地端子連接至電源接地端子及在必要時接地端子可充當功率電流的返迴路徑。因此，貫穿本揭示案可互換使用接地及返回端子。可經由緊固手段將電源端子404及接地端子406可移除地附接於功率分配組件206之背側407。電源端子404及接地端子406可為適用於緊固燈202或燈配接器204E(若使用)及向燈202或燈配接器204E(若使用)供應功率的任何類型接觸端子。在一個實例中，電源端子404及接地端子406為O形環類型端子(如第4B圖最佳所見)。O形環類型端子可具有中央開口410以允許螺釘408將電源端子404及接地端子406緊固至功率分配組件206中的對應鑽孔412。第4B圖係第4A圖之示意性仰視圖，該圖圖示根據本揭示案之一個實例在開口210之兩個相對側上排列的電源端子404及接地端子406。經由耦接至燈配接器204E之底部430的導線414、416將電源端子404及接地端子406之各者電氣連接至燈202(或若使用的燈配接器)。
儘管圖示具有圓形頂部的螺栓，但可使用任何其他類型緊固件以增強操作者之便利性。舉例而言，在一些實施例中，可使用翼形螺栓(具有翼型頭的機器螺紋螺栓)以允許操作者在無工具情況下用手手動扭轉螺栓進入功率分配組件206中所形成的匹配部件中。在一些實施例中，緊固件可具有在一個端部(與螺釘之圓頭相對)處自緊固件之外表面向外及橫向延伸的部分耳環，使得緊固件可滑入鑽孔412中 及經扭轉以在鑽孔412中所形成的匹配凹口或切口中擰緊緊固件之部分耳環。在一些實施例中，O形環類型端子可具有掛鉤以防止緊固件從O形環類型端子之中央開口410中完全脫落。亦即，掛鉤保持緊固件可軸向旋轉，允許緊固件軸向替換，而無需與O形環類型端子分離。在一些實施例中，可藉由功率分配組件固持緊固件及可用C形端子或連接器替換燈上的O形環類型端子。因此，作為該等各個實施例之結果，實現了燈之便利且快速的裝配與拆卸。
在一些實施例中，為了在不依賴操作者擰緊緊固件的情況下改良產生良好電氣連接之確定性，可將燈或燈配接器(若使用)耦接至電氣支撐件及藉由電氣支撐件支撐，該電氣支撐件經配置以從底部與功率分配組件嚙合。第4C圖描繪根據本揭示案之一些替代實施例具有功率分配組件458的第2A圖之燈頭組件200的一部分的放大示意性剖視圖，該功率分配組件具有經配置以允許燈從中通過的開口482。第4D圖係第4C圖之功率分配組件之示意性仰視圖。第4C圖在結構上與第4A圖相似，不同之處在於藉由在燈配接器204E(耦接至燈202)之底部430之兩個相對側上的兩個電氣支撐件460、462固持底部430。電氣支撐件460、462充當電接點端子(亦即，電源端子及接地或返回端子)且各個電氣支撐件可具有連接部分464、466及金屬部分468、470，該等金屬部分耦接至燈配接器204E之底部430。在如圖所示之一個實例中，金屬部分468、470可具有自連接部分464、466向外延伸的桿形(第4D圖較佳所見)。連接部分464、466可具有 將插入功率分配組件458中所形成的對應插座476、478中的電氣連接器472、474。舉例而言，可將電氣連接器472、474構造為如第4C圖所示自連接部分464、466之頂表面向上延伸的插針，或該等電氣連接器可為單端或雙端固持的葉型連接器或常見於美國110-120V插頭的刀型連接器或圓柱形歐洲插頭等。
在操作中，一旦已移除故障燈，將附接有電氣支撐件460、462的燈配接器204E以及替換燈自功率分配組件458之背側480經由功率分配組件458之開口482回插。在完全插入燈配接器204E後，將電氣連接器472、474分別插入插座476、478中。或者，可配置電氣連接器472、474及燈配接器204E之長度以使得電氣支撐件460、462將燈配接器204E固持在適當位置處，此舉需要電氣連接器472、474完全或部分插入插座476、478中。電氣連接器472、474與功率分配組件458之插座476、478中所形成的電接點端子(諸如接地端子及電源端子(未圖示))分別電接觸，經由該電接觸將功率自電源供應給燈。作為確保所有電氣連接之適當安置的額外步驟，可用一或更多個保險板蓋住功率分配組件，該等保險板僅可當連接器被完全安置時安裝。舉例而言，一或更多個保險板可經配置以僅當電氣連接器472、474被完全安置於功率分配組件458中所形成的對應插座476、478內時(或如下文相對於第5圖及第6A圖至第6C圖將論述的當接觸導線被完全安置於導電容器內時)方可允許在功率分配組件上安裝該等保險板。可將開關及繼電器耦接至功率分配組件， 使得可不使燈電路通電，除非安裝了保險板。
在一些替代實施例中，可將燈202或燈配接器204A-204J(若使用)電氣耦接至電源，而無需使用上文所論述之O形環類型端子及緊固件或插入型電氣機構。實情為，可藉由搭扣配合或扭轉鎖定嚙合在功率分配組件206內提供電接點端子，以將燈202或燈配接器204A-204J電氣連接至電源。第5圖至第7圖係具有電氣連接特徵的功率分配組件的一部分之示意圖，該等電氣連接特徵可用於代替第4圖所示之緊固件及O形環類型端子，或應用於第2A圖至第2B圖及第3圖所示之功率分配組件中。
第5圖描繪具有開口502的功率分配組件500之示意性剖視圖，該開口經定大小以允許燈504及燈配接器506從中通過。燈配接器506可包括安置於燈配接器506之底部516上的電接點元件508、510用於與功率分配組件500中所形成的電接點端子(諸如接地端子514及電源端子512)產生電接觸，經由該電接觸將功率自電源供應給燈504。電接點元件508、510之各者可為自燈配接器506之底部516對稱且向外延伸的金屬接觸導線。在一個實施例中，將電接點元件508、510各個彎曲成實質V形彈簧部分522、524，其中V形彈簧部分522、524的頂點508a、510a背離彼此指向。兩個頂點508a、510a之間的徑向距離可比燈504及燈配接器506之直徑更大，且比開口502之直徑略大。開口502可具有形成於開口502之內部圓周表面517內的導電V形凹槽520。V形凹槽520具有對稱或不對稱橫截面，該橫截面實質上對應 於V形彈簧部分522、524以便經由V形凹槽516在電源端子512及接地端子514上分別建立接觸點。
在操作中，一旦已移除故障燈，將附接有燈504的燈配接器506以及替換燈插回功率分配組件500之開口502中。當最初接觸內部圓周表面517時向內壓縮V形彈簧部分522、524，及隨後在完全插入後向外回彈至自然狀態，從而在V形彈簧部分522、524與V形凹槽520之間建立搭扣配合嚙合。可在燈配接器506之底部516上提供固持特徵518以藉由用固持特徵518從開口502中拉出燈配接器506使得能夠實現燈配接器506自搭扣配合嚙合的容易釋放。應設想，V形彈簧部分或凹槽僅為出於說明目的之實例。電接點元件及其匹配凹槽可具有任何其他形狀或曲線以實現更好接觸及嚙合。
第6A圖描繪根據本揭示案之另一實施例之功率分配組件600之示意性剖視圖。第6A圖在概念上與第5圖相似，不同之處在於燈配接器606之電接點元件為普通保險絲夾之一般形式。類似地，功率分配組件600具有開口602，該開口經定大小以允許燈604及燈配接器606從中通過。燈配接器606具有自燈配接器606之底部636對稱且向外延伸的電接點元件608、610。電接點元件608、610可為普通保險絲夾之形式，亦即，兩個相對彈性金屬臂各個向外及隨後向內彎曲以形成半徑彎管612、614。半徑彎管612、614之間的徑向距離可比燈604及燈配接器606之直徑更大，且比開口602之直徑略大。半徑彎管612、614經配置以與功率分配組件600 中所形成的電接點端子(諸如接地端子624及電源端子622)產生電接觸，經由該電接觸將功率自電源供應給燈504。電接點元件608、610之各個遠端618、620可向外喇叭張開及延伸出功率分配組件600之底表面。開口602可具有開口602之內部圓周表面617中所形成的導電容器616。導電容器616具有對稱橫截面，該對稱橫截面實質上對應於半徑彎管612、614，以便經由導電容器616在電源端子622及接地端子624上分別建立接觸點。
在操作中，一旦已移除故障燈，將附接有燈604的燈配接器606以及替換燈插回功率分配組件600之開口602中。當最初接觸內部圓周表面617時向內壓縮電接點元件608、610之半徑彎管612、614，及隨後在完全插入後在導電容器616內向外回彈至自然狀態。因此，建立半徑彎管612、614與導電容器616之間的搭扣配合嚙合。類似地，燈配接器606可具有在底部636上所提供的固持特徵626，以藉由使用固持特徵626從開口602中拉出燈配接器606使得能夠實現燈配接器606自搭扣配合嚙合的容易釋放。
第6B圖描繪根據本揭示案之一替代實施例之功率分配組件638之示意性仰視圖。類似地，功率分配組件638具有開口639，該開口經定大小以允許燈(被燈配接器640遮擋)及燈配接器640從中通過。在此實施例中，經由安置於燈配接器640之底部641上的電接點元件642、644將燈配接器640電氣耦接至電源(未圖示)。電接點元件642、644可為自燈配接器640之底部641對稱且向外延伸的導線。電 接點元件642、644之各者具有附接於燈配接器640之底部641的第一端部642a、644a及向外徑向延伸所需距離的第二端部642b、644b，該距離足以與功率分配組件638之背側646上所形成的電接點端子嚙合。電接點端子可包括接地端子648及電源端子650，該等端子經配置以與電接點元件642、644之第二端部642b、644b形成電接觸。在一個實施例中，接地端子648及電源端子650可為普通保險絲夾之一般形式，亦即，兩個相對彈性金屬臂各個向外及隨後向內彎曲以形成半徑彎管(與第6A圖所示之半徑彎管612、614相似)。以接地端子648及電源端子650之開口端沿與底部641並行關係的方向指向的方式配置接地端子648及電源端子650。第二端部642b、644b大體上具有對稱橫截面，該對稱橫截面實質上對應於電接點端子之半徑彎管，以便在接地端子648及電源端子650上分別建立至少一接觸點。
在操作中，一旦已移除故障燈，將附接有燈的燈配接器640以及替換燈插回功率分配組件638之開口639中。在將燈完全插入開口639中後，順時針旋轉燈配接器640以用與第6A圖所描述相似的方式在半徑彎管內嚙合電接點元件642、644之第二端部642b、644b。類似地，燈配接器640可具有在底部641上所提供的固持特徵652，以使用固持特徵652逆時針旋轉燈配接器640使得能夠實現燈配接器640自搭扣配合嚙合的容易釋放。
第6C圖描繪根據本揭示案之另一替代實施例之功率分配組件682之底部680之透視圖。第6C圖在概念上與第 6B圖相似，不同之處在於以開口端676a、678a自功率分配組件682之底部680面朝下的方式配置接地端子676及電源端子678，該等端子可為普通保險絲夾之一般形式。因此，當將燈完全插入功率分配組件682中所形成的開口686時，可使用固持特徵684僅僅向上推動燈配接器670之電接點元件672、674在接地端子676及電源端子678之半徑彎管內分別嚙合燈配接器670之電接點元件672、674。
第7圖描繪根據本揭示案之另一實施例之功率分配組件700之示意性剖視圖。第7圖在概念上與第5圖相似，不同之處在於燈配接器706之電接點元件與功率分配組件700內所提供的電接點端子扭轉鎖定嚙合。功率分配組件700具有開口702，該開口經定大小以允許燈704及燈配接器706從中通過。燈配接器706可具有自底部716向外延伸的延長部分707。延長部分707具有兩個凸出塊708、710，該等凸出塊充當燈配接器706之電接點元件，自延長部分707之外表面709徑向且向外延伸。功率分配組件700可具有在功率分配組件700之內部圓周表面717上所提供的「L形」端子凹槽720。L形端子凹槽720之較短的腿形成導電容器730，該導電容器經配置以接收凸出塊708、710。導電容器730與功率分配組件700中所形成的電接點端子(諸如電源端子712及接地端子714)電氣連通，經由該等端子將功率自電源供應給燈704。儘管論述L形端子凹槽用於扭轉鎖定嚙合，但涵蓋適用於產生扭轉鎖定嚙合的其他形狀/類型之端子特徵，包括螺紋。
在操作中，一旦已移除故障燈，將附接有燈704的燈配接器706以及替換燈插回功率分配組件700之開口702中。L形端子凹槽720允許與延長部分707之凸出塊708、710的扭轉鎖定及解鎖操作，此操作藉由在完全插入後使燈配接器706(繞長軸「A」)轉動約四分之一圈，從而建立凸出塊708、710與功率分配組件700中所形成的電接點端子之間的電氣連接。可在延長部分707之底部722上提供與第5圖及第6A圖至第6C圖所示之固持特徵相似的固持特徵718，以使用固持特徵718扭轉及從開口702中拉出燈配接器706使得能夠實現燈配接器706自扭轉鎖定嚙合的容易釋放。
應理解，第5圖至第7圖所論述之實施例僅為說明性且可由適合併入燈或燈配接器(若使用)的任何電氣連接/鎖定特徵替代，只要在經由功率分配組件之開口完全插入燈頭中後可將該燈或燈配接器緊固及電氣連接至功率分配組件內所提供的電接點端子即可。此外，電氣連接特徵及燈(或燈配接器)固持/定位特徵不必相同。前文所示之一些電氣連接特徵可用於定位及另外的特徵用於電氣連接。
另外，此揭示案中所論述之燈配接器可經修改以允許容易、快速替換燈元件，此舉係藉由使燈元件與配接器可移除地嚙合使得可個別替換燈元件及/或配接器。本文所描述之燈元件大體上包括含有燈絲的透光密封管及耦接至透光密封管的壓封件(press seal)。當燈泡發生故障時，不替換整個燈組件，而是僅替換含有故障燈泡的燈組件之燈元件。因此，可重複使用燈配接器。使燈配接器及燈元件自彼此可移 除及在燈組件中可互換減少了一旦購買配接器後的燈替換成本。
燈元件可經配置提供充足剛性以應對將燈組件插入PCB結構中的壓力。燈配接器可視情況提供保險絲，該保險絲可自配接器之側面或底部替換。燈配接器亦可提供用於接收燈元件之一部分的容器。容器可經產生輪廓及經塗覆，以幫助以受控方式將熱輻射導向至目標。配接器可提供導熱特徵及冷卻路徑以促進自燈元件至外部世界的熱移送。因此，可在足夠低的溫度下操作燈以容許長久的燈使用壽命。在2013年12月19日提交申請之標題為「ADAPTER FOR REPLACEABLE LAMP」之美國專利申請案第61/918,451號(代理人案號：021279)中進一步描述各種示例性燈配接器之細節，上述申請案將出於所有目的以引用之方式全部併入本文。
第8A圖圖示功率分配組件之示意性仰視圖，該圖圖示可應用於第2A圖至第3圖之實施例的燈及功率軌道之示例性排列，不論功率分配組件係具有多個同心圓區域的單個平坦電路系統板還是係以階梯方式配置之多個同心環型電路系統板。應注意，為了清晰起見，第8A圖至第8C圖已省略開口(用於燈或燈配接器通過)。
在第8A圖所示之實施例中，功率分配組件804係具有自中央開口807增加直徑之多個同心圓區域804a、804b、804c的單個平坦電路系統板，該中央開口經提供以容納基板支撐件之軸。應注意，涵蓋更多或更少數目之同心圓區域。 沿功率分配組件之圓周以規律間隔將各個圓形區域804a-804c中的燈802(由圓圈表示)間隔分離。可將燈802分組為多個區域，該等區域可以徑向對稱方式安置。在如圖所示之一個實例中，將燈802分組為四個象限(象限A-D)，象限A與象限C相對及象限B與象限D相對。可個別控制各個象限A-D以允許針對不同製程需要受控輻射加熱基板或製程腔室之不同區域。舉例而言，向象限B(位於交叉流動製程腔室中的氣體噴射側)中的燈所提供之功率訊號可比向象限A、C及D中的燈所提供之功率訊號更高，以增強氣體噴射側上的氣體前驅物之活性。
在一些實施例中，如第8B圖所示，可在圓形區域804a、804b中串聯排列燈802及該等燈共享共用接地軌道850，且圓形區域804a及804b中的燈802之各者例如可分別由第一功率軌道852及第二功率軌道854供電。亦即，可將個別燈802之電接點元件之各者電氣連接至各別電源端子及接地端子(以上文相對於第4A圖至第7圖所論述之方式)，該等端子分別與第一功率軌道852及共用接地軌道850以及第二功率軌道854及共用接地軌道850電氣連通。在一些情況中，可使圓形區域804a、804b中的燈802方位偏移(區域經個別控制)，以補償由狹縫閥位置或氣體入口/出口等引發的不均勻電氣特性所造成的熱損失之任何腔室不對稱性，或補償由泵位置引發的泵送不對稱性。在此情況中，可使用一或多個單獨區域功率軌道沿相同/不同圓形區域向位於不同象限中的燈單獨供電。
在一些實施例中，共用功率軌道及接地軌道之一或更多個集合可用於向相同圓形區域804a-804c之不同象限中串聯排列的燈802供電。在第8C圖所示之一個實例中，可經由連接器841及連接線840將象限A之圓形區域804c中的燈802a串聯連接至象限C中圓形區域804c中的燈802h(與燈802a相對安置)，可經由連接器843及連接線842將象限A中圓形區域804c中的燈802b串聯連接至象限C中圓形區域804c中的燈802g(與燈802b相對安置)，可經由連接器845及連接線844將象限A中圓形區域804c中的燈802c連接至象限C中圓形區域804c中的燈802f(與燈802c相對安置)，及可經由連接器847及連接線846將象限A中圓形區域804c中的燈802d連接至象限C中圓形區域804c中的燈802e(與燈802d相對安置)。在一些實施例中，可將象限A中圓形區域804c中的燈802a-802d之各者及象限C中圓形區域804c中的燈802e-802h之各者連接至共用接地軌道882及由共用功率軌道880供電。亦即，可將個別燈之電接點元件之各者電氣連接至各別電源端子及接地端子(以上文相對於第4A圖至第7圖所論述之方式)，該等端子與共用功率軌道880及共用接地軌道882分別電氣連通。如圖所示，可在不同象限A及C中安置共用接地軌道及共用功率軌道，或可在相同象限或兩個鄰接象限中安置該等軌道。在一些情況中，可使圓形區域804c中的燈802a-802h方位偏移(受個別區域控制)，以補償由狹縫閥位置或氣體入口/出口等引發的不均勻電氣特性所造成的熱損失之腔室不對稱性，或補償由泵位置引發的 泵送不對稱性。在此情況中，可使用一或更多個單獨區域功率軌道沿相同/不同圓形區域向位於不同象限中的燈單獨供電。應設想，燈可需要或可不需要方位偏移，此取決於腔室設計及/或製程方案。
儘管與共用接地軌道882相對安置共用功率軌道880，但可在相同象限或在任何兩個鄰接象限中安置共用功率及接地軌道。或者，各個象限或區域可具有自身功率軌道及接地軌道，使得各個區域或象限中的所有燈由共用功率軌道及接地軌道供電。
第8A圖至第8C圖所論述之實施例之概念同等適用於以徑向對稱方式分成2個區域、3個區域、6個區域、8個區域、12個區域或以上的燈。在任何情況中，應設想，可獨立控制向各個區域或象限中的一或更多個燈所提供的功率訊號以允許跨基板的方位溫度控制，或藉由向彼區域或鄰接區域中的其他燈增加功率補償特定區域中燈故障情況下製程腔室內的對稱性。
示例性燈故障偵測系統
上文描述揭示了一種藉由在燈頭組件的功率分配組件中提供開口來快速替換燈而無需移動整個燈頭組件的途徑。為了進一步減少腔室停機時間，具有改良燈故障偵測系統將有用，該改良燈故障偵測系統可快速辨識哪個燈已故障及辨識故障類型，如發明背景中所論述。下文將描述燈故障偵測系統之若干實施例及可與上文關於第2A圖至第8C圖所論述之各種燈頭組件結合的對應方法。本發明方法使用電壓 量測及具有允許辨識哪個燈已發生故障及故障類型之優勢。利用此方法的系統比先前技術偵測系統更簡單、更可靠及更精確。下文論述燈故障偵測系統之細節。
第9A圖描繪根據本揭示案之實施例具有耦接至功率分配組件的支撐板902之第2A圖之燈頭組件200的一部分之放大示意性剖視圖。支撐板902具有經由電接點元件906a、906b連接至功率分配組件458的燈故障偵測系統903。燈故障偵測系統903經配置以在複數個燈中辨識故障燈及提供故障類型之辨識。第9B圖係第9A圖之支撐板902之放大示意性剖視圖，該圖圖示穿過支撐板902用於燈故障偵測的示例性電接點元件906a、906b。為了便於說明，第9A圖之論述將基於第4C圖，不同之處在於第9A圖進一步包括支撐板902及燈故障偵測系統903。應注意，可將本文所描述之支撐板902及燈故障偵測系統903耦接至上文關於第2A圖、第2B圖及第3圖所論述之功率分配組件之各個實施例，其中將功率分配組件構造為耦接至不同高度之燈配接器(第2A圖)或具有不同高度之燈(第2B圖)的單個平坦電路系統板或根據製程腔室之下圓頂之角度以階梯方式(第3圖)構造為多個同心環型電路系統板，以提供燈與下圓頂之間的恆定距離。
在一個實施例中，可經由兩個或更多個緊固件(圖示兩個緊固件908、910)將支撐板902耦接至功率分配組件458。緊固件908、910可為任何適宜連接途徑，諸如與功率分配組件458嚙合的螺栓。可將緊固件908、910分別插入功率分配組件458中所形成之對應插座912、914中。具體而言， 配置支撐板902使得經由支撐板902中的各別安裝孔916、918插入與插座912、914對準的緊固件908、910。因此，藉由支撐板902支撐及緊固燈配接器204E。支撐板902及關聯電路系統之安裝亦保證(針對電氣連接器之所選集合)所安裝的燈全部被適當完全連接。
在將緊固件908、910完全插入插座912、914中後，電接點元件906a、906b之端部或尖部與耦接至燈配接器204E之底部430的金屬部分468、470實體接觸，以允許在接觸區域內量測燈電壓。隨後將燈電壓量測的值經由導電跡線920發送至位於燈故障偵測系統903中的資料獲取裝置(未圖示)。如下文將更詳細地論述，配置資料獲取裝置以沿由至少兩個串聯燈形成的電路路徑取樣電壓訊號。資料獲取裝置可包括將類比電壓輸入轉換成數位值的任何適宜電路系統，將該等數位值發送至燈故障偵測系統903中的控制器(未圖示)，在該控制器中量測跨各個燈的壓降以決定燈是否處於故障狀態及故障狀態類型。應理解，儘管與耦接至燈配接器204E之底部430的金屬部分468、470關聯執行本文所論述之電壓量測，但可在電氣支撐件460、462或本揭示案之各個實施例中所論述的與燈(在有或沒有燈配接器之情況下)電氣連通的任何其他導電組件之任何適宜位置處進行電壓量測，只要可直接地或間接地執行燈之電壓量測即可。應設想，亦可在與燈或耦接至燈的燈配接器(諸如燈插針或功率導線)關聯的任何電氣組件中進行電壓量測。
支撐板902可由具有所需機械強度、電氣特性及理 想低導熱性的任何適宜材料製成。此類材料可包括但不限於環氧基材料或樹脂基材料。亦可使用具有小於約0.8W/(K-m)之導熱性的其他適宜剛性、電氣絕緣及隔熱材料且該等材料仍屬於本揭示案之範疇內。在替代實施例中，支撐板902可為印刷電路板(PCB)，該印刷電路板包括作為一體結構之燈故障偵測系統903之電路系統。下文關於第10圖至第18圖進一步論述燈故障偵測系統903之細節。
在一個實施例中，如第9B圖所示，電接點元件906a、906b可為彈簧推動插針。支撐板902可具有通道930、932，該等通道經定大小以允許電接點元件906a、906b通過。可在各別導電墊922、924上安置電接點元件906a、906b，該等導電墊經由導電跡線920與燈故障偵測系統903內的資料獲取裝置電氣連通。可將電接點元件906a、906b之各者軸向約束在安裝於導電墊922、924上的管道926、928內。管道926、928促進電接點元件906a、906b與金屬部分468、470分別對準。如上文在第4C圖中所論述，金屬部分468、470將燈配接器204E固持在適當位置中以允許將電氣連接器472、474插入插座476、478中。電氣連接器472、474與功率分配組件458之插座476、478中所形成的電接點端子(諸如接地端子及電源端子(未圖示))分別產生電接觸，經由該電接觸將功率自電源供應給燈。電接點元件906a、906b使用下文關於第10圖至第18圖所論述之方法量測金屬部分468、470之電壓以辨識燈是否已發生故障及故障類型。
或者，電接點元件906a、906b可為任何其他適宜接 觸手段，該手段能夠與燈配接器204E之金屬部分468、470建立溫和電接觸。舉例而言，第9C圖圖示根據本揭示案之另一實施例的示例性電接點元件968。第9C圖與第9B圖實質相同，不同之處在於正用電接點元件968替換電接點元件906a、906b以便電壓量測。電接點元件968大體上包括懸臂980a、980b，各個懸臂具有懸臂980a、980b之遠端處所形成的微探針982a、982b。微探針982a、982b所在的末端可遠離支撐板902向上彎曲。在一些情況中，懸臂980a、980b可凹入以允許平坦支撐區域。微探針982a、982b可具有頂部為尖部及底部為大基座的錐形。尖部係用於接觸及使用下文關於第10圖至第18圖所論述之方法量測金屬部分468、470之電壓，以辨識燈是否已發生故障及故障類型。
懸臂980a、980b可由Cu、Al、AlCu合金或任何其他適宜材料形成。微探針982a、982b可由Cr或Ni形成，或由與懸臂980a、980b相同的材料形成。將懸臂980a、980b之各者耦接至安裝於導電墊986、988上的各別導電電極984a、984b，該等導電墊經由導電跡線920與燈故障偵測系統903內的資料獲取裝置電氣連通。類似地，可將導電電極984a、984b之各者軸向約束在安裝於導電墊986、988上的管道990、992內。管道990、992緊固導電電極984a、984b及促進微探針982a、982b與金屬部分468、470分別對準。應注意，管道990、992為可選及可並非必需。涵蓋其他類型電接點元件，只要該等元件出於電壓量測目的可適當接觸燈插針或功率導線即可。
現將更詳細地論述燈故障偵測系統903之各種實施例。如上文所論述，燈頭可含有數百個鹵鎢燈，該等燈被分成多個徑向對稱區域，及各個區域由驅動器單獨供電，使得可針對各個區域調節燈功率。在各個區域內為多個燈，及通常將該等燈分成對，各燈對連接至驅動器。如上文在第8A圖至第8C圖中所論述，各對中的兩個燈可為串聯。
第10圖圖示與一個燈對電氣連通的燈故障偵測系統。儘管僅圖示一個燈對，但可與相同電源並聯多個燈對，及相同故障偵測系統及方法可用於各個燈對，只要所使用之電路系統將允許量測跨各個燈對中各個燈的壓降即可。回看第10圖，兩個燈L1及L2與電源1100串聯。在此實例中，電源為交流電，但亦可為直流電供應。在本實例中，電源為交流電及可包括任何適宜電路系統，諸如矽控整流(silicon controlled rectifier；SCR)驅動器。
資料獲取裝置(DAQ)1108係用於在點A、B及C處進行電壓量測。如此前所論及，可在電氣支撐件460、462或本揭示案之各個實施例中所論述的與燈(在有或沒有燈配接器的情況下)電氣連通的任何其他導電組件之任何適宜位置處進行電壓量測，只要可直接地或間接地執行燈之電壓量測即可。資料獲取裝置1108可包括任何適宜電路系統，諸如多工器(multiplexer；MUX)及類比數位轉換器(analog-to-digital converter；ADC)。ADC將類比電壓輸入V'A、V'B及V'C轉換成數位值VA、VB及VC，該等數位值經發送至控制器1110，在該控制器中決定跨各個燈的壓降。在此實例中，跨燈L1的 壓降為VA-VC=VL1，及跨燈L2的壓降為VC-VB=VL2。控制器1110將壓降值VL1及VL2應用於條件集合中以決定是否有任一燈處於故障狀態。此過程可針對區域中的各個燈對重複，及針對燈陣列之各個區域重複。
控制器1110可包括任何適宜組件，諸如中央處理單元(central processing unit；CPU)1104、記憶體1105及支援電路(I/O)1106。CPU 1104可為可控制及/或監視燈操作的任何形式之電腦處理器。記憶體1105可具有任何類型以使得在記憶體1105內可編碼及儲存軟體指令及資料以便由CPU 1104執行。支援電路1106可包括例如電源、輸入/輸出電路系統、類比數位轉換器及類似者。
第11A圖至第11F圖圖示如何使用跨各個燈的壓降來決定燈是否處於故障狀態及故障狀態類型。V1及V2分別表示燈L1及L2的所量測數位壓降值。在由第11A圖至第11F圖表示的各個電路中，將交流電電壓V'應用於燈對，且對應數位電壓為V。相位øA及øB指示電源為三相交流電，及跨該等兩個相位之線間電壓連接燈對。
在第11A圖至第11F圖所描述之燈故障偵測方法中，將燈假定為處於三種狀態之一：開路狀態；閉路或正常狀態；或局部短路狀態。開路狀態指示內部燈電路為斷開且沒有電流可流動穿過燈。在白熾燈情況中，斷裂燈絲將引發開路燈狀態。閉路狀態意指內部燈電路為閉合且在正常燈操作的情況下電流可流動穿過燈。對於局部短路的燈，燈電阻低於正常值，且此情況將引發跨燈之壓降的下降，但壓降將 仍保持非零。完全短路燈將表示極限情況，其中燈電阻變成零，且跨燈之壓降亦將變成零。然而，出於兩種原因使得完全短路燈之狀態並未包括在此方法之本實施例中。第一，最常見的燈故障模式為開路或局部短路狀態，且完全短路燈不太可能。通常，短路燈具有足夠電阻來產生非零及可量測壓降。第二，若燈為完全短路，串聯的兩個燈之電阻的總體下降通常會產生電流量值，該電流量值會使剩餘良好的燈超負荷及引發燈變成開路狀態。因此，對於本實施例，跨燈之零壓降隱含無電流流動穿過燈之意，而非燈為完全短路。
第11A圖圖示燈L1及L2兩者皆處於正常操作狀態的狀態。跨L1的電壓具有非零值V1及跨L2的電壓具有非零值V2。可將兩個燈正常操作之條件表示如下：若VL1≠0且VL2≠0且|VL1-VL2|<α，則L1及L2為正常。此處，α表示電壓差閾值，該值係用於界定正常燈操作之狀態。通常基於所使用燈類型及所容許變化的經驗選擇此閾值。在快速熱處理(RTP)情況中，容許閾值可為小於跨各個燈之平均電壓的5%。或者，若VL1≠0且VL2≠0且|VL1-VL2|>α，則L1及L2並未處於正常操作狀態，及可針對燈對界定故障狀態。
在第11B圖中，燈L1為開路狀態及燈L2為閉路及正常狀態。此情形將產生所示之電壓量測。跨L2的電壓將為零，因為不再存在完整電路以允許電流流動穿過燈。但是由於L2並非開路，跨L1所量測之電壓現將具有值V，該V係正常應用於燈對的電壓。可將此條件表示為：若VL1≠0且VL2=0，則L1為開路及L2為閉路。存在燈L1的故障狀態， 及可將訊號發送至顯示器螢幕以辨識L1及L2對中的哪個燈已發生故障。應注意，VL1=V本應該用於代替上文若-則陳述中的VL1≠0，但VL1≠0簡化了該陳述，而不改變L1為開路的結論。另外，可將該若-則陳述進一步縮短為：若VL2=0，則L1為開路。此陳述並未指示L2之狀態，但當L1為開路時總為真。
第11C圖圖示燈L2處於開路狀態及燈L1處於閉路狀態的情況，該情況與上文所描述之情形相似。可將此條件表示為：若VL1=0且VL2≠0，則L2為開路及L1為閉路。另外，可將若-則陳述進一步縮短為：若VL1=0，則L2為開路。
在第11D圖中，燈L1及L2兩者皆處於開路狀態。對於諸如第11D圖所示之一些實施例，可在開路事件中設計燈故障偵測系統以提供零電壓示數。在此情況中，當兩個燈皆為開路時，跨各個燈L1及L2所示之電壓為零。可將開路狀態中的兩個燈之條件表示為：若VL1=0且VL2=0，則L1及L2為開路。在其他實施例中，可設計燈故障偵測系統以當兩個燈皆為開路時指示已偵測到開路，而非提供零電壓示數。
對於燈對可能存在另一故障狀態。在第11E圖中，燈L1具有局部內部短路，及燈L2為正常。在此情況中，燈L1與L2皆不處於開路狀態及各個燈將具有非零壓降。應可瞭解，燈L1中的局部短路將減小燈電阻至正常值以下，且此將引發跨燈L1之壓降的下降。此觀察表明，一個燈中的局部內部短路將增加各個燈的壓降之間的差，使得該差超過技術者原本預期用於正常燈操作的值。此狀態可由電壓VL2與VL1 的差與電壓差閾值相比較的條件式表示。若此差超過閾值，則對於燈L1辨識不可接受的局部短路條件及存在故障狀態。可將此條件式表示為：若VL1≠0且VL2≠0且(VL2-VL1)>Δ，則燈L1具有局部短路。電壓差閾值Δ之選擇將取決於燈強度之可容許變化，但可小於跨各個燈之平均電壓的8%以便應用於RTP。另外，可將若-則陳述進一步縮短為：若(VL2-VL1)>Δ，則燈L1具有局部短路。若VL1=0或者VL2=0，則燈為開路及將偵測到故障狀態。
第11F圖圖示燈L2具有局部短路及燈L1為正常的情況。關於先前故障狀態，此處應用相似推理。可將條件式表示為：若VL1≠0且VL2≠0且(VL1-VL2)>Δ，則燈L2具有局部短路。在上文情況中所使用之相同閾值Δ可應用於此處，及可將若-則陳述進一步縮短為：若(VL1-VL2)>Δ，則燈L2具有局部短路。
第12圖係存在串聯的三個燈時的燈故障偵測系統之另一實施例。然而，應將瞭解，可以三個以上燈之方式使用本實施例，只要存在充足電壓供應來操作系統之燈即可。燈頭含有數百個鹵鎢燈，該等燈被分成多個徑向對稱區域，及各個區域由SCR驅動器單獨供電，使得可針對各個區域調節燈功率。在各個區域內為多個燈，及將該等燈分成(在此實例中)三個燈之群組，將各個燈群組連接至SCR驅動器。各個群組中的三個燈為串聯。
第12圖圖示與燈故障偵測系統電氣連通的一個燈群組。燈L1、L2及L3與電源1154串聯。如前所述，電源為 交流電，但亦可為直流電供應。在此實例中，電源為交流電及表示矽控整流(SCR)驅動器。將資料獲取裝置(DAQ)1150連接至如圖所示之電路以在點A、B、C及D處進行電壓量測。如此前所論及，可在電氣支撐件460、462或本揭示案之各個實施例中所論述的與燈(在有或沒有燈配接器之情況下)電氣連通的任何其他導電組件之任何適宜位置處進行電壓量測，只要可直接地或間接地執行燈之電壓量測即可。ADC將串聯的所有燈的類比電壓輸入V'A、V'B,V'C及V'D轉換成數位值VA、VB、VC及VD。將該等值發送至控制器1152，在該控制器中決定跨各個燈的壓降。在此實例中，跨燈L1的壓降為VA-VC=VL1，跨燈L2的壓降為VC-VD=VL2，及跨燈L3的壓降為VD-VB=VL3。
控制器1152將壓降值VL1、VL2及VL3應用於條件集合中以決定燈是否處於故障狀態。此過程可對於區域中的各個燈群組重複，及對於燈陣列之各個區域重複。
第13A圖至第13E圖圖示如何使用跨各個燈的壓降來決定燈是否處於故障狀態及故障狀態類型。V1、V2及V3分別表示燈L1、L2及L3的所量測數位壓降值。在由第13A圖至第13E圖表示的各個電路中，將交流電電壓V'施加於燈群組，且對應數位電壓為V。相位øA及øB指示電源為三相交流電，及跨該等兩個相位之線間電壓連接燈串。如前文針對兩個燈的情況所論及，且出於相似原因，跨燈之零壓降隱含無電流流動穿過燈之意，而非燈為完全短路。
第13A圖圖示所有燈處於正常操作狀態的狀態。跨 L1的電壓具有非零值V1，跨L2的電壓具有非零值V2，及跨L3的電壓具有非零值V3。可將所有燈正常操作之條件表示如下：若串聯中的各個燈具有非零電壓值，且鄰接燈對之間的電壓差之量值小於或等於某閾值，則所有燈為正常。舉例而言，若|VL1-VL2|≦α及|VL2-VL3|≦α，則燈L1、L2及L3為正常。在其他實施例中，故障偵測方法亦可包括非鄰接燈對之間的電壓差之量值。舉例而言，若|VL1-VL3|≦α，則燈L1及L3為正常。如在兩個燈的情況中，α表示電壓差閾值，該值係用於界定正常燈操作之狀態。通常基於所使用燈類型及可容許變化的經驗選擇此閾值。在RTP情況中，可容許閾值可為小於跨各個燈之平均電壓的5%。若串聯中的兩個鄰接燈具有非零電壓值，且此對的電壓差之量值大於此閾值，則該等燈並不處於正常操作狀態，及可針對燈對界定故障狀態。舉例而言，若|VL1-VL2|>α，則燈L1及L2並不處於正常操作狀態及可針對燈對界定故障狀態。
在第13B圖中，燈L2處於開路狀態及所有其他燈處於閉路狀態。開路狀態指示內部燈電路為開路且沒有電流可流動穿過燈。跨L1及L3的電壓為零，因為不再存在完整電路以允許電流流動穿過燈。但是由於除L2外的所有燈為閉路，跨L2所量測之電壓現將具有值V，該V係施加於三燈串聯的電壓。此條件可推廣至串聯的三個或更多個燈，及表示為：若除具有非零電壓的一個燈外的所有燈電壓為零，則具有非零電壓的燈為開路，具有壓降V，及串聯中的所有其他燈為閉路。存在開路燈的故障狀態，及可將訊號發送至顯示 器螢幕以辨識串聯中的哪個燈已發生故障。
在第13C圖中，所有燈處於開路狀態。如此前所論及，對於一些實施例，可在開路事件中設計DAQ以提供零電壓示數，如第13C圖及第13D圖所示。在此情況中，當所有燈為開路時，跨各個燈的電壓為零，及僅可在跨燈串實行電壓量測情況下獲得非零電壓值，在此情況中該值將為V。在其他實施例中，可設計燈故障偵測系統以當所有燈皆為開路時指示已偵測到開路，而非提供零電壓示數。在第13D圖中，僅兩個燈L1及L2為開路。當串聯由三個或更多個燈組成且超過一個燈為開路時，僅使用跨個別燈的壓降可使資訊不足以決定哪個燈為開路及哪個燈並非開路。此情況中的條件式變成：對於串聯的三個或更多個燈，若跨串聯之各個燈的壓降為零，則兩個或更多個燈處於開路狀態。
對於燈串可能存在另一故障狀態。第13E圖圖示燈L2具有局部內部短路及所有其他燈為正常的情況。在此情況中，所有燈皆不處於開路狀態，及各個燈將具有非零壓降。應可瞭解，燈L2中的局部短路將減小燈電阻至正常值以下，且此將引發跨燈L2之壓降的下降。此觀察表明，一個燈中的局部內部短路將增加各個燈的壓降之間的差，使得該差超過技術者原本預期用於正常燈操作的值。此狀態可由電壓VL1與VL2的差與閾值相比較的條件式表示。若此差超過閾值，則對於燈L2辨識不可接受的局部短路條件及存在故障狀態。可將此條件式表示為：若所有燈電壓為非零，且(VL1-VL2)>Δ，則燈L2具有局部短路。應注意，在三個或更多個燈的情況中， 可使用其他鄰接燈測試燈L2是否具有短路。具體而言，若(VL3-VL2)>Δ，則L2亦將辨識為具有短路。可將相同方法應用於串聯中的任何燈以測試燈是否為短路。另外，可將若-則陳述進一步縮短為：若(VL1-VL2)>Δ，則燈L2具有局部短路。在其他實施例中，故障偵測方法亦可包括非鄰接燈對之間的電壓差之量值。舉例而言，若(VL1-VL3)>Δ，則燈L3具有局部短路。如前所述，閾值Δ之選擇將取決於燈強度之可容許變化，但可為小於跨各個燈之平均電壓的8%以便應用於RTP。
第14圖係用於針對串聯的兩個燈偵測燈故障之電子組件之示意性表示。可將SCR驅動器連接至功率分配板，該功率分配板在燈頭中含有所有燈。在此實例中，圖示僅單個對。將燈頭中的所有燈分成徑向對稱區域，及將各個區域連接至單獨SCR驅動器，使得可對各個區域調節功率。將各個區域分成燈對，及將各個對連接至故障偵測系統。此處圖示一個此燈對L1及L2。
功率分配板具有導線，該等導線經連接至各個燈之任一側上的點，使得可在燈之任一側上的點處進行電壓量測。V'1、V'2及V'3分別表示點1160、1162及1164處的類比電壓，及V1、V2及V3表示對應數位值。各個導線具有大約1百萬歐姆之安定電阻器。儘管本實施例圖示約1百萬歐姆之安定電阻器，但可使用其他電阻值。在此實施例中，安定電阻器包括在功率分配板中，但在其他實施例中可包括燈故障偵測(lamp failure detection；LFD)板中。
燈故障偵測(LFD)板包括DAQ模組及控制器模組。 控制器使用數位電壓值V1、V2及V3計算跨各個燈的壓降。跨L1的壓降為VL1=V1-V3；跨L2的壓降為VL2=V2-V3。隨後，控制器應用圖式中所示之條件式以決定是否存在燈故障狀態。若燈為開路或具有內部短路，則控制器將訊號發送至使用者介面裝置，該裝置將允許偵測到故障狀態及辨識出故障燈。在如第14圖所示之本實施例中，可設計燈故障偵測系統以在開路情況中提供零電壓示數。在其他實施例中，該系統可僅指示已偵測到開路，在此情況中如第14圖所示之所有燈開路的條件式可不再相關。
第15A圖係先前技術燈故障偵測設備之示意性視圖，及第15B圖係本揭示案之一實施例之視圖。兩個圖式之比較展示出LFD板與功率分配板之間連接方法的差異。圖示十五個區域，及各個區域含有SCR驅動器。儘管第15B圖圖示15個區域，但在本揭示案之其他實施例中可使用不同數目之區域。在先前技術實例中，將各個區域及關聯驅動器連接至燈故障偵測(LFD)板1170，並將LFD板連接至功率分配(power distribution；PD)板1172。LFD板1170至PD板1172之連接需要對准許多不同連接器，且此為耗時過程。又，此配置需要在可將任何功率輸送至PD板1172及該PD板中燈前存在LFD板1170。參看第15B圖，本實施例圖示不同連接配置。將各個區域中的SCR驅動器直接連接至PD板1174，使得可在無LFD板1176情況下操作PD板1174及該PD板中燈。單個連接器1178將允許PD板1174及LFD板1176被連接在一起，大大簡化了兩個板之連接。另外，由LFD板1176 接收的電壓訊號將因大約1百萬歐姆之安定電阻器而達到約5V及約0.1mA。濾波器電路1180可將訊號電壓限制為最大由LFD板可見的約5V。
在第16圖中，更詳細地圖示本揭示案之LFD板之一實施例之結構。多針連接器(諸如第9A圖及第9B圖所示之電氣連接器906a、906b)將允許LFD板連接至功率分配板。來自各個燈區域中的各個燈對之電壓訊號將輸入至多工器(MUX)中，該多工器將藉由處理器1210經由通訊通道1196按指示取樣該等訊號。ADC將類比訊號轉換成數位值，該等數位值將被發送至處理器1210。在本實施例中，將現場可程式化閘陣列(field programmable gate array；FPGA)用於處理器，但可使用其他處理器。FPGA可計算跨各個燈對之各個燈的壓降。將用燈故障條件式預程式化FPGA，及FPGA將應用該等條件式以決定燈是否為開路狀態或具有內部短路。將直流/直流轉換器1198圖示為LFD板的一部分。將藉由直流至直流轉換器逐步降低24V直流功率輸入1200以向LFD組件提供功率。輸入/輸出電路系統1190將允許與FPGA通訊，如由資料輸入DIN 1194及資料輸出DOUT 1192中所表示。
在本揭示案之前述實施例中，已考慮串聯的兩個或更多個燈。在一些應用中，跨電源連接僅一個燈可為理想或必需的。舉例而言，若燈頭中的燈之總數目為奇數，但燈對將用作各個故障偵測電路的基本串聯單元，則將剩餘單個燈不成對。使用跨各個燈的壓降之故障偵測方法不可用於單個燈的情況中，除非對偵測電路稍作修改或使用替代方法。以 下燈故障偵測方法處理此單個燈情況。
第17圖圖示在不可與一或更多個額外燈串聯置放燈的情況中可如何使用燈故障偵測方法。將兩個燈L1及L2並聯至電源，該電源諸如所示之SCR驅動器，此可代表燈頭中複數個徑向對稱區域中的一個區域。跨電源單獨連接各個燈。接近於功率分配板內的各個燈安置霍耳效應電流感測器。將電流輸出訊號IL1及IL2發送至LFD板及多工器(MUX)，該多工器可取樣訊號及將信號發送至ADC以將類比訊號轉換成數位。可隨後將數位訊號發送至處理器1310(諸如現場可程式化閘陣列(FPGA))，該處理器可將若-則陳述應用於電流訊號以決定燈L1或L2是否處於故障狀態。若-則陳述可僅僅為電流閾值β，該值與各個燈之電流訊號作比較。舉例而言，若IL1<β，則針對燈L1可存在故障狀態。由於電流輸出訊號可極弱，可在LFD板中包括一或更多個放大器1300以增強訊號，及可將燈故障若-則陳述應用於所放大的訊號。
第18圖圖示典型RTP時間與溫度關係曲線。溫度平穩段1410表示經通電但處於極低功率設置的燈，時間為恰在RTP循環之開始前。RTP循環開始由溫度遞增1420表示。可在此溫度平穩段1410處或在極緩慢溫度遞增期間應用針對開路燈的偵測方法。燈故障偵測設備可以足夠短的時間間隔針對開路狀態檢查燈頭之各個燈，以允許僅在各個RTP腔室的RTP循環之開始前應用偵測方法。可以可能每日一次或兩次的較小頻率間隔及當將對腔室產量不存在影響時執行對可為短路之燈的故障偵測。在其他實施例中，可在RTP系統之 排程維護期間執行燈故障偵測方法。
燈故障偵測方法亦可用於基於燈故障資訊調節用於基板處理的熱處理參數。在一個實施例中，可在基板處理期間針對對燈強度的變化及使用燈故障訊號實行以便補償故障燈之影響之對應燈功率調節最為敏感的彼等燈區域執行短路或開路燈狀態的偵測方法。在其他實施例中，可改變供給不同燈區域的功率，或在基板處理前、基板處理期間或基板處理後可改變不同製程參數以補償故障燈。
本揭示案之益處包括：藉由在功率分配組件中提供開口用於燈頭組件，使得容易、快速地替換燈，而無需移動整個燈頭組件。開口經定大小以允許燈從功率分配組件中通過。另外，本揭示案亦提供一種燈故障偵測方法，該方法藉由僅在各個RTP腔室的RTP循環之開始前的不同時間處僅針對開路燈檢查來避免減小RTP系統產量及最小化系統停機時間。僅針對開路燈檢查將比針對開路及短路燈檢查耗費更少時間，但開路燈將通常比僅局部短路的燈對輻射均勻性具有更大的影響。
儘管上文所述係針對本揭示案之實施例，但是可在不脫離本揭示案之基本範疇的情況下設計出本揭示案之其他及進一步實施例，且由以下申請專利範圍決定本揭示案之範疇。

Claims (17)

  1. 一種燈頭組件，該燈頭組件包含：用於發射輻射能的複數個燈；複數個燈配接器，其中該等複數個燈中之每一燈係附接至一各別的燈配接器；以及具有複數個開口的一功率分配組件，其中該功率分配組件可移除地耦接到該等複數個燈配接器，並且可操作地經由每一燈配接器向每一燈提供功率，且該等複數個開口中的每一開口經定大小以允許一個燈從中通過，且其中該等複數個燈配接器具有自該功率分配組件之一中心至該功率分配組件之一邊緣在一徑向向外方向上逐漸增加的高度。
  2. 如請求項1所述之燈頭組件，其中該功率分配組件係具有增加直徑之多個同心圓形區域的一單一平坦電路系統板，且每一圓形區域含有該等開口中的一或更多者。
  3. 如請求項1所述之燈頭組件，其中每一燈配接器具有與該開口內所形成之電接點端子電氣連通的電接點元件。
  4. 如請求項3所述之燈頭組件，其中該電接點元件包含自該燈配接器之一底部對稱且向外延伸的兩個接觸導線。
  5. 如請求項4所述之燈頭組件，其中該等電接點端子與該開口之一內部圓周表面中所形成之一導電容器電氣連通，且 該導電容器以一搭扣配合或扭轉鎖定嚙合接收該等接觸導線，以經由該等複數個燈配接器將該等複數個燈電氣連接至一電源。
  6. 一種燈頭組件，該燈頭組件包含：用於發射輻射能的複數個燈；複數個燈配接器，其中該等複數個燈中之每一燈係附接至一各別的燈配接器；以及一功率分配組件，該功率分配組件可移除地耦接到該等複數個燈配接器，其中該功率分配組件由不同高度處的多個同心環型電路系統板組成，且每一環型電路系統板含有該等開口中之一或更多者，且其中該功率分配組件可操作地經由每一燈配接器向每一燈提供功率，且該等複數個開口中的每一開口經定大小以允許一個燈從中通過。
  7. 如請求項6所述之燈頭組件，其中該等多個同心環型電路系統板之該高度自該功率分配組件之一中心至該功率分配組件之一邊緣在一徑向向外方向上逐漸增加。
  8. 一種製程腔室，該製程腔室包含：一腔室主體，具有一上圓頂及與該上圓頂相對的一下圓頂；一基板支撐件，安置於該腔室主體內； 一燈頭組件，鄰接於該下圓頂安置，其中該燈頭組件具有複數個燈與複數個燈配接器，其中每一燈係附接至一各別的燈配接器，而該等複數個燈配接器具有根據該下圓頂的一輪廓而選定的高度；以及一功率分配組件，經耦接至該燈頭組件以向該等複數個燈提供功率，其中該功率分配組件係具有增加直徑之多個同心圓形區域的一單一平坦電路系統板，其中該等多個同心圓形區域中之每一者圍繞該下圓頂中所形成的一中央開口，且每一圓形區域含有該等開口中的一或更多者，且其中該功率分配組件具有複數個開口，每一開口經定大小以允許一個燈從中通過。
  9. 如請求項8所述之製程腔室，其中每一燈配接器具有與該等複數個開口內所形成之電接點端子電氣連通的電接點元件。
  10. 如請求項9所述之製程腔室，其中該電接點元件包含自每一燈配接器之一底部對稱且向外延伸的兩個接觸導線。
  11. 如請求項10所述之製程腔室，其中該等電接點端子係與該等複數個開口中之每一開口之一內部圓周表面中所形成之導電容器電氣連通。
  12. 如請求項11所述之製程腔室，其中該等導電容器以一搭扣 配合或扭轉鎖定嚙合接收該等接觸導線，以經由該等複數個燈配接器將該等複數個燈電氣連接至一電源。
  13. 一種製程腔室，該製程腔室包含：一燈頭組件，具有用於發射輻射能的複數個燈，其中該等複數個燈中之每一者具有電接點端子；一功率分配組件，經耦接至該燈頭組件，其中該功率分配組件可操作以向該等複數個燈提供功率，且具有複數個開口，該等複數個開口中之每一開口經定大小以允許一個燈從中通過；一電壓資料獲取(DAQ)模組，用於在沿由該等複數個燈中的串聯燈之一群組形成的一電路路徑之不同取樣位置處取樣電壓訊號；以及一控制器，用於從該電壓DAQ模組接收所取樣的該等電壓訊號之數位值，該控制器基於跨該等燈之至少兩者的壓降以偵測該等串聯燈之一或更多者中的一故障，該等壓降由所取樣的該等電壓訊號所決定。
  14. 如請求項13所述之製程腔室，其中該電壓DAQ模組包含與該等複數個燈之每一者之該等電接點端子電氣連通的電接點元件，且該等複數個燈之每一者之該等電接點端子包括一電源端子及一接地端子。
  15. 如請求項13所述之製程腔室，其中該控制器適用於基於跨該等燈之一第二者的一零壓降以偵測該等燈之一第一者之一開路狀態。
  16. 如請求項13所述之製程腔室，其中該控制器適用於在跨該等燈的一第一者的該壓降比跨該等燈之一第二者的一壓降小一閾值量以上的情況下，偵測該等燈之該第一者之一局部短路。
  17. 如請求項13所述之製程腔室，其中該控制器適用於基於跨一或更多個燈之每一者的一零壓降以偵測該等燈之多者之一開路狀態。
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