專利名稱：冷卻改進(jìn)的快速熱處理燈頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實施例大致涉及半導(dǎo)體處理領(lǐng)域，明確地說，涉及改善處理腔室中熱移除速率和熱傳送效率的改進(jìn)燈頭。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體組件特征結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸持續(xù)縮小，熱預(yù)算上需要更嚴(yán)厲的限制。舉例來說，需要快速熱處理(RTP)均勻地傳送短時間高溫度脈沖至正在處理的基材。適合執(zhí)行上述RTP處理的設(shè)備的一個實例是描述在頒發(fā)給Joseph M.Ranish且受讓于AppliedMaterials, Inc.的美國專利6，805, 466。上述專利的設(shè)備中，冷卻劑通道配置為鄰近燈頭熱源從而讓冷卻劑流過其中而促進(jìn)燈頭熱源快速冷卻。雖然上述設(shè)備比已有技術(shù)有所改善，但可進(jìn)一步改善以促進(jìn)更有效的熱移除，藉此促進(jìn)設(shè)備更長的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
在此提供燈頭和設(shè)備的實施例。一些實施例中，用于半導(dǎo)體處理的燈頭可包括:整體件(monolithic member),具有多個冷卻劑通道和多個燈通道及多個反射腔,其中各個燈通道設(shè)置以容納燈，而各個反射腔經(jīng)構(gòu)形以作為反射器或接收燈的可替換式反射器，且其中多個冷卻劑通道配置鄰近多個燈通道；及至少一個熱傳送件，自整體件延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道。一些實施例中，用于熱處理中的設(shè)備可包括:處理腔室，具有基材支撐件；及燈頭，經(jīng)配置以提供能量至基材支撐件，燈頭包括:整體件，具有多個冷卻劑通道和多個燈通道及多個反射腔，其中各個燈通道設(shè)以容納燈，而各個反射腔經(jīng)構(gòu)形以作為反射器或接收燈的可替換式反射器，且其中多個冷卻劑通道配置鄰近多個燈通道；及至少一個熱傳送件，自整體件延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道。


為了更詳細(xì)地了解本發(fā)明的上述特征，可參照實施例(一些表示在附圖中)來理解本發(fā)明的上面簡短概述的特定描述。然而，需注意附圖僅表示本發(fā)明的典型實施例，因此不被視為它的范圍的限制因素，因為本發(fā)明可允許其它等效實施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的設(shè)備的示意性側(cè)視圖。圖2A-B描繪根據(jù)本發(fā)明一些實施例的燈頭的部分剖面?zhèn)纫晥D。圖3A-B描繪根據(jù)本發(fā)明一些實施例的示范性冷卻劑通道構(gòu)造。圖4A-B描繪根據(jù)本發(fā)明一些實施例的示范性冷卻劑通道構(gòu)造。圖5A-C描繪根據(jù)本發(fā)明一些實施例的示范性冷卻劑鰭板構(gòu)造。
為了清晰緣故，已經(jīng)簡化圖示且未按照比例繪制。為了促進(jìn)理解，盡可能應(yīng)用相同的組件符號來標(biāo)示圖中相同的組件。可想到一個實施例的一些組件可有利地并入其它實施例。
具體實施例方式本文提供冷卻效率改進(jìn)的燈頭以及利用改進(jìn)的燈頭處理基材的設(shè)備的實施例。一些實施例中，燈頭包括:整體件，具有配置在其中的多個冷卻劑通道。至少一個熱傳送件自整體件延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道。配置在各個冷卻劑通道中的至少一個熱傳送件可有利地在快速熱處理(RTP)過程中促進(jìn)整體件的快速冷卻，且可進(jìn)一步限制冷卻劑通道中的周期性疲勞斷裂。一些實施例中，燈頭配置在設(shè)備中，所述設(shè)備包括處理腔室，所述處理腔室具有基材支撐件以支撐配置在其中的基材，其中燈頭配置在相對支撐件的位置以在處理過程中促進(jìn)加熱基材。下面描述中，術(shù)語基材意指廣泛地覆蓋在熱處理腔室中處理的任何對象，且在處理過程中測量基材的溫度。舉例來說，術(shù)語基材可包括半導(dǎo)體晶片、平板顯示器、玻璃板或玻璃盤、塑料工件等等。圖1描繪根據(jù)本發(fā)明一些實施例的快速熱處理系統(tǒng)(RTP)。RTP系統(tǒng)可包括:處理腔室100，具有燈頭200以處理基材106。舉例來說，一些實施例中，基材106可為圓盤形八英寸(200mm)或十二英寸(300mm)直徑的硅基材?；?06裝設(shè)在腔室100中且位于基材支撐件108上，并藉由燈頭200加熱，燈頭200配置在相對基材支撐件108的位置。燈頭200產(chǎn)生輻射112，輻射112朝向基材106的前側(cè)?；蛘?未示出)，燈頭200可設(shè)置以加熱基材106的背側(cè)，例如藉由設(shè)置在基材106下方或藉由引導(dǎo)輻射至基材106的背側(cè)。輻射通過水冷式石英窗組件114進(jìn)入處理腔室100。基材106下方是反射器102，反射器102裝設(shè)在水冷式不銹鋼基部116上?；?16包括循環(huán)回路146，冷卻劑可經(jīng)由循環(huán)回路146循環(huán)以冷卻反射器102。一些實施例中，反射器102由鋁制成且具有高度反射表面涂層120。溫度可能高于23°C的水可循環(huán)通過基部116以保持反射器102的溫度充分地低于加熱的基材106的溫度?；蛘?，可在相同溫度或不同溫度下提供其它冷卻劑。舉例來說，防凍劑或其它熱傳送流體可循環(huán)穿過基部116和/或基部116可耦接至冷卻器(未示出)?；?06的下側(cè)或背側(cè)109和反射器102的頂部形成反射腔118。反射腔118提高基材106的有效發(fā)射率。一些實施例中，基材106和反射器102之間的間隔可約為0.3英寸(7.6mm)，藉此形成寬高比約27的反射腔118。設(shè)計用于八英寸硅晶片的處理系統(tǒng)中，基材106和反射器102之間的距離約3-9mm。腔118的寬高比應(yīng)大于約20:1。若間隔做的太大，由于形成的虛擬黑體腔的緣故，發(fā)射率提高效應(yīng)將會減少。若間隔太小(例如，小于約3_)，那么基材106至反射器102的熱傳導(dǎo)將會增加，從而會將大的熱負(fù)載加在加熱的基材106上，因為熱損失到反射板的主要機制是通過氣體傳導(dǎo)。熱負(fù)載取決于處理過程中的處理氣體類型和腔室壓力。藉由多個溫度探針(諸如152a、152b和152c)測量基材106的局部區(qū)域的溫度。各個溫度探針包括穿過管道124的藍(lán)寶石光導(dǎo)管126，所述管道124自基部116的背側(cè)延伸穿過反射器102的頂部。一些實施例中，藍(lán)寶石光導(dǎo)管126的直徑約0.125英寸而管道124則稍微大一點。藍(lán)寶石光導(dǎo)管126配置在管道124中，以致藍(lán)寶石光導(dǎo)管126最上端與反射器102的上表面齊平或稍微低點。光導(dǎo)管126的另一端耦接至撓性光纖，所述撓性光纖自反射腔118傳送取樣光線至高溫計128。高溫計128連接至溫度控制器150，溫度控制器150響應(yīng)測量溫度而控制供應(yīng)至燈頭200的功率。一些實施例中，例如用于200mm晶片，燈頭200可利用187個燈光以將高度準(zhǔn)直輻射自鎢-鹵素?zé)魝魉椭撂幚砬皇?00。一些實施例中，例如用于300mm晶片，燈頭200可利用409個燈光。本文公開的燈光的數(shù)目和配置是示范性的，且可適當(dāng)?shù)貞?yīng)用其它數(shù)目和配置?？蓪舴殖啥鄠€區(qū)域?？山逵煽刂破鱾€別地調(diào)整所述區(qū)域以允許基材106的不同區(qū)域的輻射加熱受到控制。上述的控制系統(tǒng)描述在受讓于本發(fā)明的受讓人的美國專利5，755，511，在此將所述美國專利的全部內(nèi)容以參考方式并入。如上所示，描述的實施例利用分散在反射器102上的測量方法或溫度探針以便測量基材106的不同半徑處的溫度。舉例來說，熱處理過程中，以約90RPM旋轉(zhuǎn)基材106。因此，各個探針實際上取樣基材106上對應(yīng)的環(huán)狀區(qū)域的溫度分布。用于旋轉(zhuǎn)基材106的基材支撐件108包括:支撐環(huán)或邊緣環(huán)134，圍繞基材的外周邊而接觸基材106，藉此讓基材106的整個下側(cè)暴露(除了圍繞外周邊的小環(huán)形區(qū)域以外)。支撐環(huán)134也稱為邊緣環(huán)134，且這兩個術(shù)語可在本說明書中交替應(yīng)用。一些實施例中，支撐環(huán)134的徑向?qū)挾燃s一英寸(2.5厘米(cm))。為了在處理過程中最小化發(fā)生在基材106邊緣的熱中斷，支撐環(huán)134由與基材106的材料(諸如，硅或碳化硅)相同或相似的材料所構(gòu)成。支撐環(huán)134坐落在可旋轉(zhuǎn)的管狀石英圓柱136上，管狀石英圓柱136以硅涂覆以讓管狀石英圓柱136在高溫計128的頻率范圍中為不透明的。石英圓柱136上的硅涂層作為擋板以阻斷可能污染強度測量的外在來源輻射。石英圓柱136的底部由環(huán)狀上軸承141所固持，環(huán)狀上軸承141坐落在多個球狀軸承137上，球狀軸承137接著固持在固定環(huán)狀下軸承道139中。一些實施例中，球狀軸承137由鋼制成并以氮化硅涂覆以減少操作過程中的微粒形成。上軸承141磁耦合至致動器(未示出)，所述致動器在熱處理過程中旋轉(zhuǎn)圓柱136、邊緣環(huán)134和基材106。安裝在腔室主體中的凈化環(huán)145圍繞石英圓柱136。一些實施例中，凈化環(huán)145具有內(nèi)環(huán)狀腔147，內(nèi)環(huán)狀腔147對上軸承141上方的區(qū)域開放。內(nèi)腔147通過通道149連接至氣體供應(yīng)器(未示出)。處理過程中，凈化氣體通過凈化環(huán)145流入腔室。一些實施例中，支撐環(huán)134的外半徑大于石英圓柱136的半徑，以致支撐環(huán)134延伸超出石英圓柱136。支撐環(huán)134超出圓柱136的環(huán)狀延展部分與位于支撐環(huán)134下方的凈化環(huán)145共同作為擋板，所述擋板避免雜散光進(jìn)入基材106的背側(cè)的反射腔118。為了進(jìn)一步減少雜散光反射進(jìn)入反射腔118的可能性，支撐環(huán)134和凈化環(huán)145還可用吸收加熱組件202產(chǎn)生的輻射的材料(諸如，黑色或灰色材料)加以涂覆。處理過程中，可通過進(jìn)氣口將處理氣體導(dǎo)入基材106和窗組件之間的空間。通過耦接至真空泵(未示出)的排氣口將氣體排出。燈頭200以圖1中的RTP腔室并以圖2中的放大圖進(jìn)行說明。燈頭200包括:整體件202，具有多個冷卻劑通道206和多個燈通道208及形成在其中的反射腔204，及至少一個熱傳送件211自整體件202延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道206。多個燈插座214耦接至整體件202，其中各個燈插座214適于符合燈212的基部，并且各個反射腔204經(jīng)過構(gòu)形以作為燈212的反射器。一些實施例中，反射腔204可經(jīng)過構(gòu)形以接收可替換式反射件(未示出)以作為燈212的反射器。一些實施例中，各個燈插座214可通過燈通道208耦接至各個反射腔204。整體件202可由具有高熱傳導(dǎo)系數(shù)的材料構(gòu)成。一些實施例中，材料可包括不銹鋼、銅或鋁中的至少一個。上述材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)可約為10-1000W/mK。一些實施例中，整體件由銅構(gòu)成，具有約400W/mK的熱傳導(dǎo)系數(shù)。一些實施例中，整體件202的外型可為實質(zhì)圓形。燈頭200的整體設(shè)計排除了對反射器套筒的需求，從而促進(jìn)更近的燈-至-燈間距。一些實施例中，燈-至-燈中線距離可由0.75英寸減少至0.63英寸，藉此促進(jìn)使用更多燈，此舉提聞了功率。各個反射腔204可進(jìn)一步包括以光反射材料涂覆的內(nèi)表面。光反射材料可包括任何適當(dāng)?shù)墓夥瓷洳牧?，諸如金或在金層的頂部上的介電性四分之一波長堆棧。多個反射腔204和燈212可用任何預(yù)定圖案配置在整體件202中。舉例來說，可如同美國專利5，155，336號所述那樣配置燈。如上所示，可改變燈的數(shù)目。一些實施例中，多個反射腔204可配置成平行列，其中相鄰列中的反射腔是交錯安排。各個燈插座214可通過各個燈通道208耦接至各個反射腔204。各個燈插座214和各個反射腔204可配置在各個燈通道208的相對端。各個燈通道208可按一定大小制作以接受燈212的按壓密封件(未示出)。或者，也可使用燈收縮密封件或者讓各個燈通道208容納各個燈基部。來自各個燈212的光線通過各個反射腔204而導(dǎo)向處理腔室100中的基材106。各個燈插座214適于接收燈插口或燈座216。各個燈座216具有可接收燈212的引線220的接口(未示出)。燈引線220通過接口電連接至線路組215的各個電線，線路組215的各個電線提供功率至燈212。當(dāng)燈212插入燈頭200時，燈插座214可支撐燈212。雖然其它實施例中，燈可具有基部(如圖2A-2B所示)，但是各個燈212除了按壓密封件210或收縮密封件210 (未不出)之外可不具有基部，這取決于應(yīng)用哪一種密封件。一些實施例中，各個燈引線220直接接合進(jìn)入各個燈座216以完成電路。外引線或燈密封件可包括特征結(jié)構(gòu)，以讓燈的完整機械保持部(例如，凹口)接合燈座216中的彈簧負(fù)載針。支撐板203可固定至整體件202的最上方表面以在各個燈插座214中固持各個燈座216。支撐板203可幫助限制整體件202的變形(或變彎)?？山逵森h(huán)氧化物或其它具有適當(dāng)熱性質(zhì)以在燈頭200中溫度下作用的材料來固定支撐板203。一些實施例中，支撐板203包括不銹鋼。燈頭250的替代構(gòu)造描繪在圖2B中。燈頭250包括:整體件202，具有多個冷卻劑通道206和多個燈通道208及形成在其中的反射腔204，以及至少一個熱傳送件211自整體件202延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道206。支撐板203可固定至整體件202的最上方表面，并且印刷電路板(PCB) 252可置于支撐板203上方。PCB252可設(shè)以提供功率至各個燈212。PCB252包括多個配置在各個燈通道208上的連結(jié)器254，且連結(jié)器254能夠在基部與各個燈212接合以提供功率至各個燈212。連結(jié)器254可包括電力線、接合燈212的燈引針的插座等等。各個連結(jié)器254可被撓性絕緣插座256環(huán)繞/覆蓋。舉例來說，插座256可隔離連結(jié)器254免于與PCB252發(fā)生短路。再者，舉例來說，插座256可形成氣密式密封件以將PCB252和連結(jié)器254從穿過反射腔204和燈通道208滲露的任何氣體隔離。配置與圖2B的燈頭250相似的燈頭的更詳細(xì)內(nèi)容可見于2002年2月26日核發(fā)標(biāo)題為“PowerDistribution Printed Circuit Board for a Semiconductor Processing System，，的美國專利6，350，964中，在此將所述美國專利以參考方式并入?；氐綀D2A，多個冷卻劑通道206形成在整體件202中且配置鄰近所述多個反射腔204。一些實施例中，冷卻劑通道206可配置在各個燈212的任何一側(cè)。各個冷卻劑通道206的尺寸適合最大化整體件與冷卻劑流體之間的熱傳送。一些實施例中，如圖1-2所示，各個冷卻劑通道206可為形成在整體件202的一側(cè)(例如，上側(cè))中的溝槽，且具有蓋221配置在各個溝槽上方。一些實施例中，蓋221可耦接至整體件202。舉例來說，蓋221可藉由膠黏、軟焊(soldering)、或以焊料或共熔合金中的至少一個硬焊(brazing)稱接至整體件202。蓋221、黏著劑、焊料或共熔合金可由與形成整體件的材料的熱膨脹系數(shù)實質(zhì)相符的材料構(gòu)成，藉此限制冷卻劑流體的滲露，滲露是由于不匹配的熱膨脹系數(shù)引起的蓋與整體件之間的密封件的周期性疲勞斷裂。燈頭200進(jìn)一步包括至少一個熱傳送件211。至少一個熱傳送件自整體件202延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道206。至少一個熱傳送件211可促進(jìn)改善整體件202與配置在其中且流過各個冷卻劑通道206的冷卻劑流體之間熱傳送。熱傳送件211可包括與整體件202相同或不同的材料。熱傳送件211可包括適當(dāng)材料，所述適當(dāng)材料兼容且可結(jié)合至形成整體件202的材料且與處理兼容(例如，抵抗電偶腐蝕)。熱傳送件211可包括具有高熱傳導(dǎo)系數(shù)的適當(dāng)材料。一些實施例中，至少一個熱傳送件211可包括不銹鋼、銅或鋁中的至少一個。一些實施例中，構(gòu)成至少一個熱傳送件211的材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)介于約10-1000W/mK之間。雖然描繪在圖1-2的是延伸約各個冷卻劑通道206的高度的一半，但各個熱傳送件211可延伸出其它距離，諸如較小距離和較大距離，包括高達(dá)各個冷卻劑通道206的整個高度。熱傳送件211可與整體件202 —體形成(例如，機械加工進(jìn)入整體件202)，或如圖1-2所示，熱傳送件211可為分隔部件，在各個冷卻劑通道206的基部附著至整體件202。一些實施例中，如圖1-2所示，熱傳送件211在各個冷卻劑通道206的基部具有較寬的橫剖面以促進(jìn)穩(wěn)健的耦連、穩(wěn)定性的改進(jìn)和/或整體件202與熱傳送件211之間熱傳導(dǎo)的改進(jìn)。在熱傳送件211是分隔部件的實施例中，可以適當(dāng)方式將熱傳送件211耦接至各個冷卻劑通道206基部，諸如通過膠黏、焊接、超音波焊接、爆炸焊接、硬焊、干擾適配(interference fitting)等等。一些實施例中，熱傳送件211可藉由采用焊料、共熔合金等的硬焊而耦接至各個冷卻劑通道206的基部。一些實施例中，熱傳送件211可耦接至各個冷卻劑通道206的基部，利用共熔箔以促進(jìn)耦接不具有或具有很少空氣裂縫存在其間，藉此提高整體件202與熱傳送件211之間的穩(wěn)健熱耦接。一些實施例中，熱傳送件211可利用黏著劑耦接至各個冷卻劑通道206的基部。構(gòu)成整體件202、焊料或共熔合金、以及至少一個熱傳送件211的材料可具有實質(zhì)相似的熱膨脹系數(shù)，以致通過硬焊而形成在熱傳送件211與冷卻劑通道206的基部間的接合處可抵抗接合處快速加熱和冷卻造成的周期性疲勞斷裂。在熱傳送件211延伸冷卻劑通道206整個高度的實施例中，熱傳送件211可具有與上述的基部相似的橫剖面且可藉由相似方法附著至蓋211。熱傳送件211可與冷卻劑通道206的側(cè)壁有所間隔，或與相同冷卻劑通道206中的其它熱傳送件211間隔適當(dāng)距離，所述距離是任何能維持熱傳送流體適當(dāng)流動在其間的適當(dāng)距離。一些實施例中，熱傳送件211可與冷卻劑通道206的側(cè)壁間隔約1mm。當(dāng)然，間隔可根據(jù)冷卻劑通道的尺寸、以及配置在其中的熱傳送件的尺寸和數(shù)目而有所改變。熱傳送件211可延伸冷卻劑通道206長度的一段距離，所述距離是至少足以鄰近燈212配置的距離。熱傳送件211的縱向輪廓(例如，沿著冷卻劑通道206的長度)可以是筆直的、有角的、波浪的等等。舉例來說，如圖3A所示，熱傳送件211可進(jìn)一步包括至少一個鰭板(fin)，具有直線輪廓(例如，鰭板301)、正弦曲線輪廓(例如，鰭板303)或其它適當(dāng)輪廓。一些實施例中，非直線輪廓(例如，正弦曲線輪廓)可促進(jìn)改善鰭板的表面與流過冷卻劑通道206的冷卻劑流體之間的熱傳送，例如，藉由最小化鄰近鰭板表面的冷卻劑流體的邊界層，并藉此改進(jìn)其間的熱傳送。一些實施例中，如圖3A-B所示，至少一個熱傳送件211可包括多個鰭板301 (如圖3A所示)或多個鰭板303 (如圖3B所示)。一些實施例中，多個鰭板301或303包括兩個縱軸實質(zhì)平行于冷卻劑通道206的縱軸的鰭板。一些實施例中，多個中的各個鰭板實質(zhì)平行于多個中的相鄰鰭板。舉例來說，鰭板301 (303)被視為實質(zhì)平行于相鄰鰭板301 (303)。雖然圖中示出兩個鰭板，但可提供任何適當(dāng)數(shù)目的鰭板，且各個鰭板之間的間隔可用來促進(jìn)改善各個鰭板與熱傳送流體之間的熱傳送。此處公開的熱傳送件的輪廓是示范的，且具有其它幾何圖案仍可提供本文所公開的優(yōu)點。雖然以鰭板或類似鰭的結(jié)構(gòu)示出，至少一個熱傳送件211仍可具有多種其它外形。舉例來說，參照圖4-5在下文描述至少一個熱傳送件211的替代性非限制實施例。如圖4A所示，至少一個熱傳送件可包括配置在各個冷卻劑通道206中的多個固體對象400。固體對象400可為所示的球形或可具有任何其它外形(規(guī)則或不規(guī)則的)。固體對象400可進(jìn)一步為相同尺寸或不同尺寸。各個對象400可抵靠鄰近對象和/或冷卻劑通道206的壁擠壓或結(jié)合以促進(jìn)冷卻劑通道206與對象400之間穩(wěn)健的熱傳送。冷卻劑流體可在形成在對象400間的縫隙空間402之間流過冷卻劑通道206?；蛘?，如圖4B所示，至少一個熱傳送件可為多個沿著冷卻劑通道206延伸以在其中流動冷卻劑流體的管404。多個管404可擠壓在一起、硬焊在一起或以其它方式結(jié)合以得到良好的熱接觸。管404可實質(zhì)平行于且對齊冷卻劑通道206的縱軸。也可如所示的以有條理的圖案來堆棧管404以最大化管彼此之間以及管與冷卻劑通道206的壁之間的接觸面積?？蓱?yīng)用任何在冷卻劑通道206與流過管404的冷卻劑流體之間提供足夠熱傳送的適當(dāng)堆棧圖案和管結(jié)構(gòu)。一些實施例中，各個管404之間的縫隙空間406可填充改善相鄰管404之間的熱接觸的適當(dāng)材料，例如用于將管404硬焊或接合在一起的材料。在至少一個熱傳送件211是鰭板或類似鰭狀物構(gòu)件(諸如，圖2A-B和圖3A_B所示)的實施例中，可將特征結(jié)構(gòu)添加至各個構(gòu)件以保持相鄰熱傳送件間以及(選擇性地)熱傳送件與冷卻劑通道206的側(cè)壁間的間隙。上述特征結(jié)構(gòu)可包括凹部、凸塊、黏合外形、構(gòu)件中的彎曲等等。舉例來說，如圖5A所示，一些實施例中，相鄰的熱傳送件(諸如，500、502)由一片式結(jié)構(gòu)所形成，以致橫梁504形成在熱傳送件500、502之間。一些實施例中，如圖5B所示，相鄰的熱傳送件(諸如，506、508)個別地形成，包括一或更多個水平組件510、512分隔相鄰的熱傳送件。雖然示出為水平組件形成在各個熱傳送件506、508上，但可單獨地提供水平組件在相鄰的熱傳送件之間。一些實施例中，如圖5C所示，一或更多個相鄰的熱傳送件(諸如，514、516)可包括一或更多個特征結(jié)構(gòu)(諸如，518、520)配置在熱傳送件的垂直部分以促進(jìn)熱傳送件之間的分隔。上述特征結(jié)構(gòu)可為形成在熱傳送件中的凹部或突出部，或是可結(jié)合至熱傳送件以形成突出部的分隔部件。如圖5C所示，上述相鄰熱傳送件514,516上的特征結(jié)構(gòu)518、520可彼此相對以促進(jìn)相鄰熱傳送件的分隔?？蓾M意地應(yīng)用熱傳送件和分隔特征結(jié)構(gòu)的其它幾何形狀和構(gòu)造以維持相鄰熱傳送件之間(以及選擇性地，熱傳送件與冷卻劑通道的側(cè)壁之間)所希望的間隔。一些實施例中，冷卻劑通道206和/或至少一個熱傳送件211可涂覆或覆蓋能幫助限制冷卻劑通道206和/或至少一個熱傳送件211的侵蝕和/或腐蝕的材料。上述材料可包括聚合物涂層、無電鍍沉積鎳、靜力液擠壓進(jìn)入或硬焊進(jìn)入冷卻劑通道206中的不銹鋼層、具有冷卻劑通道形成在附近的薄不銹鋼管道、類鉆石的碳涂層等等。操作中，且參照圖1和圖2A-B，熱傳送流體通過入口 154進(jìn)入整體件202且最終進(jìn)入冷卻劑通道206，并通過出口 156離開。一些實施例中，熱傳送流體可含有很少或不含有溶解的氧或氧化劑，藉此限制冷卻劑通道206和/或包含在其中的至少一個熱傳送件211的侵蝕和/或腐蝕。一些實施例中，熱傳送流體含有小于約0.1ppm氧當(dāng)量的氧化劑?？山逵烧婵粘龤?、煮沸、膜過濾和氮氣注入來取得降低溶解氧的水。一些實施例中，熱傳送流體可包括還原劑，諸如丹寧酸(tannis)、肼、氫醌/五倍子酚-系衍生物、羥胺衍生物、抗壞血酸衍生物以及其它鍋爐水處理工業(yè)中熟知的材料。熱傳送流體可為封閉式循環(huán)的一部分，其中離開出口 156的熱傳送流體經(jīng)冷卻并再度引導(dǎo)至入口 154。或者，可持續(xù)將新的熱傳送流體或與循環(huán)的熱傳送流體混合運送至入口 154。入口 154和出口 156通過多個冷卻劑通道206而彼此耦接。此外，如圖3所示，各個冷卻劑通道206包括入口 302 (耦接至圖1所示的入口 154)和出口 304 (耦接至圖1所示的出口 156)。熱傳送流體通過入口 302進(jìn)入各個冷卻劑通道206并通過出口 304離開各個冷卻劑通道。在多個燈212的各個側(cè)邊上的冷卻劑通道206的入口 302和出口 304可分別聚集在入口室和出口室(未示出)，入口室和出口室耦接至燈頭的入口 154和出口 156以促進(jìn)熱傳送流體流動在其間。冷卻劑通道206可配置成平行流動構(gòu)造，以便用控制方式讓熱傳送流體進(jìn)入各個入口 302和離開各個出口 304，藉此促進(jìn)整體件202中的均勻熱傳送。舉例來說，可藉由各自的開口或耦接至一或更多個冷卻劑通道的流動控制器(未示出)來控制各個冷卻劑通道206中的流動。熱傳送流體的流速可為任何適當(dāng)?shù)牧魉?，以用于控制熱傳送?11 (諸如，鰭板301,303)的表面與流過冷卻劑通道206的熱傳送流體之間的熱傳送。一些實施例中，流速是每秒約2至約3米。一些實施例中，流速促進(jìn)層流方式，層流方式可促進(jìn)各個冷卻劑通道之間較小的壓力落差，因此流過其間的能量需求便較低，并可最小化由紊流引起的至少一個熱傳送件211(諸如，鰭板301、303)的侵蝕和腐蝕。因此，層流方式促進(jìn)改善至少一個熱傳送件211(諸如，鰭板301、303)的表面與熱傳送流體之間的溫度梯度，藉此改善其間的熱傳送，同時最小化紊流和最小化穿過冷卻劑通道的壓力落差。根據(jù)配置在其中的至少一個熱傳送件211的構(gòu)造可以調(diào)整流速以促進(jìn)通過各個冷卻劑通道206的層流。舉例來說，可根據(jù)包括下列的因素來調(diào)整流速:熱傳送件211的數(shù)目、各個熱傳送件211之間的間隔、各個熱傳送件211的輪廓等等?！嵤├?，層流是在具有正弦曲線輪廓的熱傳送件211 (例如，鰭板303)的實施例中值得注意的。舉例來說，熱傳送流體可包括例如氧的雜質(zhì)，雜質(zhì)可通過例如熱傳送流體的正弦曲線輪廓的彎曲附近的紊流而與熱傳送件211反應(yīng)。舉例來說，這種反應(yīng)可能會在熱傳送件211的表面上形成金屬氧化物，這可能不期望地促進(jìn)下列中至少一個:減少熱傳送件211的表面與熱傳送流體之間的熱傳送，或由于金屬氧化物形成和移除使材料損失而造成的熱傳送件211的侵蝕。因此，本文已經(jīng)提供處理基材的燈頭和設(shè)備的實施例。燈頭包括:整體件，具有配置在其中的多個冷卻劑通道以及自整體件延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道的至少一個熱傳送件。配置在各個冷卻劑通道的至少一個熱傳送件可有利地促進(jìn)快速熱處理(RTP)過程中整體件的快速冷卻，并可限制冷卻劑通道中的周期性疲勞斷裂。雖然上述是針對本發(fā)明的實施例，但可在不悖離本發(fā)明的基本范圍下設(shè)計出本發(fā)明的其它和更多實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于熱處理中的燈頭，包括: 整體件，具有多個冷卻劑通道和多個燈通道及多個反射腔，其中各個燈通道設(shè)置以容納燈，并且各個反射腔經(jīng)構(gòu)形以作為反射器或用以接收所述燈的可替換式反射器，且其中所述多個冷卻劑通道是配置鄰近所述多個燈通道；及 至少一個熱傳送件，自所述整體件延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道，其中所述至少一個熱傳送件延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道高達(dá)各個冷卻劑通道的整個高度。
2.如權(quán)利要求1所述的燈頭，其中所述至少一個熱傳送件是一體成形在所述整體件中。
3.如權(quán)利要求1所述的燈頭，其中所述至少一個熱傳送件延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道到各個冷卻劑通道的整個高度。
4.如權(quán)利要求1所述的燈頭，其中各個冷卻劑通道還包括: 溝槽，形成在所述整體件的一側(cè)中 '及 蓋，配置在各個溝槽上方，以使所述蓋與所述溝槽一起形成所述冷卻劑通道。
5.如權(quán)利要求4所述的燈頭，還包括支撐板，配置在所述整體件和各個蓋上方。
6.如權(quán)利要求4所述的燈頭，其中所述蓋藉由膠黏、軟焊、或以焊料或共熔合金的硬焊中的至少一種耦接至所述整體件。
7.如權(quán)利要求1所述的燈頭，其中所述整體件包括不銹鋼、銅或鋁中的至少一個。
8.如權(quán)利要求1所述的燈頭，其中各個冷卻劑通道還包括入口和出口，所述至少一個熱傳送件配置在所述入口和所述出口之間。
9.如權(quán)利要求1所述的燈頭，其中所述至少一個熱傳送件包括至少一個鰭板，所述至少一個鰭板具有直線或正弦曲線的縱向輪廓。
10.如權(quán)利要求1所述的燈頭，其中所述至少一個熱傳送件的縱軸實質(zhì)平行于所述冷卻劑通道的縱軸。
11.如權(quán)利要求1所述的燈頭，其中所述多個冷卻劑通道、所述至少一個熱傳送件或上述的組合由抗侵蝕和/或抗腐蝕的材料加以涂覆。
12.如權(quán)利要求11所述的燈頭，其中所述材料包括無電鍍沉積鎳、聚合物、類鉆石的碳或不銹鋼中的至少一種。
13.如權(quán)利要求1所述的燈頭，還包括: 熱傳送流體源，用以提供熱傳送流體至所述燈頭，其中所述熱傳送流體含有低于約0.1ppm氧當(dāng)量的氧化劑。
14.如權(quán)利要求13所述的燈頭，其中所述熱傳送流體還包括配置在其中的還原劑。
15.如權(quán)利要求14所述的 燈頭，其中所述還原劑包括丹寧酸、肼、氫醌/五倍子酚-系衍生物、羥胺衍生物或抗壞血酸衍生物中的至少一種。
16.如權(quán)利要求1所述的燈頭，還包括: 支撐板，耦接至所述整體件；及 印刷電路板，配置在鄰近所述支撐板并設(shè)置為耦接至多個燈，所述多個燈對應(yīng)形成在所述整體件中的多個燈通道。
17.一種用于熱處理中的燈頭，包括: 整體件，具有多個冷卻劑通道和多個燈通道及多個反射腔，其中各個燈通道設(shè)置以容納燈，并且各個反射腔經(jīng)構(gòu)形以作為反射器或用以接收所述燈的可替換式反射器，且其中所述多個冷卻劑通道是配置鄰近所述多個燈通道；及 至少一個熱傳送件，自所述整體件延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道，其中所述至少一個熱傳送件是一體成形在所述整體件中并且延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道到各個冷卻劑通道的整個高度。
18.一種用于熱處理中的設(shè)備，包括: 處理腔室，具有基材支撐件；及 燈頭，經(jīng)配置以提供能量至所述基材支撐件，所述燈頭包括: 整體件，具有多個冷卻劑通道和多個燈通道及多個反射腔，其中各個燈通道設(shè)置以容納燈，并且各個反射腔經(jīng)構(gòu)形以作為反射器或用以接收所述燈的可替換式反射器，且其中所述多個冷卻劑通道是配置鄰近所述多個燈通道；及 至少一個熱傳送件，自所述整體件延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道，其中所述至少一個熱傳送件延伸進(jìn)入各個冷卻 劑通道高達(dá)各個冷卻劑通道的整個高度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種冷卻改進(jìn)的快速熱處理燈頭。一種用于熱處理中的燈頭，包括整體件，具有多個冷卻劑通道和多個燈通道及多個反射腔，其中各個燈通道設(shè)置以容納燈，并且各個反射腔經(jīng)構(gòu)形以作為反射器或用以接收所述燈的可替換式反射器，且其中所述多個冷卻劑通道是配置鄰近所述多個燈通道；及至少一個熱傳送件，自所述整體件延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道，其中所述至少一個熱傳送件延伸進(jìn)入各個冷卻劑通道高達(dá)各個冷卻劑通道的整個高度。一些實施例中，燈頭可配置在設(shè)備中，所述設(shè)備包括具有基材支撐件的處理腔室，其中燈頭經(jīng)配置以提供能量至基材支撐件。
文檔編號F27D21/00GK103177990SQ201310055788
公開日2013年6月26日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者約瑟夫·M·拉內(nèi)什, 庫赫斯特·索瑞伯基, 凱達(dá)爾納什·桑格姆, 亞歷山大·勒納 申請人:應(yīng)用材料公司