本申請是申請日為2014年8月22日申請的申請?zhí)枮?01480052653.2，并且發(fā)明名稱為“l(fā)ed陣列的線性高裝填密度”的發(fā)明專利申請的分案申請。

本公開內(nèi)容的實施方式大體涉及半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，且更具體而言，涉及在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中使用的固態(tài)光源。

背景技術(shù)：

涉及基板(諸如半導(dǎo)體晶片及其他材料)熱處理的數(shù)種應(yīng)用涉及快速加熱及冷卻基板的處理步驟。這種處理的實例包括快速熱處理(rtp)、物理氣相沉積(pvd)處理和類似者，這些處理用于許多半導(dǎo)體制造處理。

在半導(dǎo)體制造處理期間，來自燈的熱能輻射進(jìn)入處理腔室中且輻射在處理腔室中的半導(dǎo)體基板上。以此方式，將基板加熱至所需的處理溫度。通常，傳統(tǒng)的燈(鎢鹵素?zé)?、水銀蒸氣、弧放電)或電加熱元件的使用已經(jīng)是用來將能量傳遞至基板以摻雜退火、膜沉積或膜修飾(modification)的主導(dǎo)方式。這些處理經(jīng)常基于熱且通常需要范圍從200℃至1600℃的高處理溫度，高處理溫度可能造成不利地影響裝置性能的顯著熱預(yù)算問題。此外，傳統(tǒng)燈的使用具有就操作壽命、材料和能量使用而言相關(guān)的高維持成本。傳統(tǒng)燈發(fā)射廣波長頻譜的輻射，廣波長頻譜的輻射可能對于某些儀器為有害的和/或造成在目標(biāo)基板/膜中來自不需要的波長的非預(yù)期的響應(yīng)。

取代傳統(tǒng)燈或除了傳統(tǒng)燈之外，可使用固態(tài)光源陣列，舉例而言，發(fā)光二極管(led)，用于各種半導(dǎo)體制造處理以解決某些前述問題。為了達(dá)到能與rtp所需的強(qiáng)度相比得上、在1x10⁶w/m²量級的目標(biāo)輻照度級(irradiancelevel)，將需要使用高裝填(packing)密度的led。然而，電性標(biāo)準(zhǔn)要求具有不同電壓的導(dǎo)體之間的最小間隔需求以避免在電路板上漏電和故障(breakdown)。這限制led用于高電壓操作的配置，由于led無法間隔太緊密。

因此，在本領(lǐng)域中需要提供用于半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中的改進(jìn)的高密度固態(tài)光源陣列。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容的實施方式提供較高裝填密度的固態(tài)光源。在一個實施方式中，設(shè)備包括支撐基板、設(shè)置于支撐基板的頂表面上的第一多個固態(tài)光源和設(shè)置于支撐基板的頂表面上的第二多個固態(tài)光源，其中第一多個固態(tài)光源與第二多個固態(tài)光源對準(zhǔn)且彼此電隔離，且第一多個固態(tài)光源與第二多個固態(tài)光源物理接觸。

在另一個實施方式中，設(shè)備包括支撐基板、設(shè)置于支撐基板的第一表面上的第一多個固態(tài)光源和設(shè)置于支撐基板的第一表面上的第二多個固態(tài)光源，其中第一多個固態(tài)光源與第二多個固態(tài)光源彼此電隔離，且第一多個固態(tài)光源與第二多個固態(tài)光源對準(zhǔn)且以約0.001mm至約1mm的距離彼此分隔開。

在又一個實施方式中，提供用于提供能量至處理腔室的設(shè)備。所述設(shè)備包括支撐基板和至少20串固態(tài)光源串，這些固態(tài)光源串彼此平行設(shè)置于支撐基板的第一表面上，其中各固態(tài)光源串為直線配置且具有以串聯(lián)方式電性耦合的至少20個發(fā)光元件，且其中各固態(tài)光源串與最鄰近的固態(tài)光源串彼此電隔離且以約0.001mm至約1mm的距離彼此分隔開。

附圖說明

以上簡要概述且如以下更詳細(xì)討論的本公開內(nèi)容的實施方式可參照附圖中描繪的本公開內(nèi)容的說明性實施方式而理解。然而，應(yīng)注意到，附圖僅描繪本公開內(nèi)容的典型實施方式且因此不應(yīng)被視為限制本公開內(nèi)容的范圍，因為本公開內(nèi)容可允許其他同等有效的實施方式。

圖1為根據(jù)本公開內(nèi)容的某些實施方式的半導(dǎo)體基板處理腔室的示意性截面圖。

圖2a為根據(jù)本公開內(nèi)容的某些實施方式的固態(tài)光源的示意性俯視圖，所述固態(tài)光源包括多個led陣列。

圖2b為圖2a的“圖2b”區(qū)域的放大視圖。

圖3a為圖2b的“圖3a”區(qū)域的放大視圖，圖示led陣列的示例性實施方式。

圖3b為根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的led串的示例性配置。

圖4為根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的led陣列配置的示意性俯視圖。

圖5為根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的led陣列的示意性俯視圖。

為了便于理解，盡可能使用了相同的參考標(biāo)記來標(biāo)示各圖中共有的相同元件。附圖并未按比例繪制且可能為了清楚起見而簡化。本文預(yù)期一個實施方式的元件和特征結(jié)構(gòu)可有益地并入其他實施方式中，而無需進(jìn)一步詳述。

具體實施方式

本公開內(nèi)容的實施方式提供較高裝填密度的固態(tài)光源。本發(fā)明的固態(tài)光源可有利地提供設(shè)置于處理腔室中的基板及其他部件的改進(jìn)的加熱。在以下的描述中，術(shù)語基板旨在廣泛地涵蓋在腔室中被處理的任何物體，所述腔室諸如熱處理腔室、脫氣腔室、負(fù)載鎖定腔室等。術(shù)語基板可包括，舉例而言，半導(dǎo)體晶片、平板顯示器、玻璃板或盤(disc)、塑膠工件和類似者。在以下的描述中，固態(tài)點光源包括發(fā)光二極管(led)和激光。此外，雖然以下從led或led陣列角度描述，但是在本文所述的實施方式中可替換地使用激光和激光陣列或其他固態(tài)點光源。

示例性腔室硬件

圖1描繪根據(jù)本公開內(nèi)容的某些實施方式經(jīng)配置以執(zhí)行熱處理(諸如快速熱處理(rtp))且適合與本發(fā)明的用于加熱基板的led源一起使用的示例性處理腔室100的示意圖。處理腔室100可為具有基板支撐件且可選地具有反射板的任何類型的處理腔室，基板支撐件被配置成支撐基板(舉例而言，包括基板支撐環(huán)、將基板保持在多個位置處的基座、將基板保持在適當(dāng)位置處的空氣噴流(airjet)的處理腔室)，反射板位于沿基板的背側(cè)處。適合的處理腔室的實例包括處理腔室、plus處理腔室或處理腔室中的任一者，或任何其他能夠執(zhí)行熱處理(舉例而言，rtp)的處理腔室，以上皆可自加利福尼亞(california)州圣克拉拉(santaclara)的應(yīng)用材料公司(appliedmaterials,inc.)購得。根據(jù)本文提供的教導(dǎo)亦可使用和/或修改其他適合的處理腔室，包括那些能從其他制造商購得的處理腔室。舉例而言，可采用本發(fā)明的led源以如本文所述加熱基板的其他適合的處理腔室包括物理氣相沉積(pvd)腔室、化學(xué)氣相沉積(cvd)腔室、外延沉積腔室、蝕刻腔室、原子層沉積(ald)腔室等。

舉例而言，處理腔室100可適于執(zhí)行熱處理且說明性地包括腔室主體110、支撐系統(tǒng)130和控制器140，控制器140包括cpu142、存儲器144和支持電路146。圖1所描繪的處理腔室100僅為說明性的，且其他處理腔室(包括那些配置用于rtp以外的處理的處理腔室)可根據(jù)本文提供的教導(dǎo)進(jìn)行修改。

處理腔室100包括第一能量源139和第二能量源138，這些能量源的每一個皆可包括多個發(fā)光二極管(led)或以分區(qū)布置的一個或多個led陣列，其中各區(qū)led可分別地控制。在某些實施方式中，各能量源138、139可為傳統(tǒng)的燈加上繞燈頭的區(qū)域散落(strewn)的led，這些區(qū)域先前并非發(fā)光表面，從而增加熱源表面面積的使用。

在圖1中，第一能量源139圖示為在基板101上方用以加熱基板101的上表面，且第二能量源138圖示為靠近基板101的各側(cè)(舉例而言，第二能量源138可用以加熱與基板101接觸的邊緣環(huán)126)。或者，第二能量源可被配置成加熱基板101的背側(cè)，舉例而言，例如通過設(shè)置于基板101下方，或通過將輻射導(dǎo)向基板101的背側(cè)。各能量源138、139耦接至一個或更多個電源170，電源170可耦接至控制器140以分別控制各能量源138、139。通過多個溫度探針組件(temperatureprobeassembly)120測量基板101的局部區(qū)域處的溫度，溫度探針組件120穿過通孔，所述通孔從基底116的背側(cè)延伸至反射板102的頂部。然而，由于led的單色光性質(zhì)將不會導(dǎo)致高溫計干擾，在某些實施方式中，溫度測量可有利地經(jīng)由設(shè)置于腔室中任何地方的高溫計來獲得。應(yīng)預(yù)期，led可放置于將基板從一處移動至另一處的機(jī)械手上。

溫度探針組件120將取樣的光從反射腔118傳送至高溫計128。高溫計128連接至控制器140，控制器140響應(yīng)于測量的溫度控制供應(yīng)至各能量源138、139的功率。各能量源138、139可被劃分成多個區(qū)域。這些區(qū)域可單獨地通過控制器調(diào)整，以允許基板101的不同區(qū)域的受控制的輻射加熱。在其他實施方式中，各能量源138、139中的各光(led或傳統(tǒng)光源)可分別被控制，以促進(jìn)輻射加熱的更精細(xì)控制。

在某些實施方式中，可使用冷卻機(jī)構(gòu)以冷卻各能量源138、139。舉例而言，某些示例性的冷卻機(jī)構(gòu)可包括散熱片的使用，散熱片耦接至各能量源138、139的背側(cè)或生長(grown)于各能量源138、139的背側(cè)上(如以下所討論的)。在某些實施方式中，光源安裝于其上或生長于其上的基板本身可作為用于冷卻的散熱片。在其他實施方式中，各能量源138、139可通過在能量源周圍或鄰近循環(huán)的氣體或液體來冷卻。

腔室100中包括的基板支撐件124可包括處理配件125的部件，處理配件125的部件可適于與基板支撐件和/或處理腔室的各種實施方式一起運作。舉例而言，處理配件125可包括基板支撐件124的元件，例如邊緣環(huán)126和邊緣環(huán)支撐件127。

在處理期間，基板101設(shè)置于基板支撐件124上。各能量源138、139為輻射(舉例而言，熱)源且在操作中產(chǎn)生跨越基板101的預(yù)定的溫度分布。各能量源138、139可提供波長范圍從紫外波長至紅外波長(舉例而言，約100納米(nm)至約2000納米(nm))的能量。在某些實施方式中，各能量源138、139可提供微波波長范圍的能量。各能量源138、139提供由基板101所吸收的輻射。雖然由led源所產(chǎn)生的某些輻射可能被反射，但實質(zhì)上并未被反射的全部的輻射由被加熱的目標(biāo)部件所吸收。在本文所述的實施方式中，于加熱期間基板101可能弓起(bow)，舉例而言達(dá)到約5mm。因此，在某些實施方式中，能量源138、139應(yīng)放置于剛好足夠遠(yuǎn)處，以避免若基板101弓起時接觸，但仍足夠靠近以提供必要的均勻熱能量至目標(biāo)基板。在某些實施方式中，能量源138、139可成弓形或被塑形以補償目標(biāo)基板形變。

在上述的示例性處理腔室100中，能量源138、139可用于照射并加熱基板的表面以處理基板的靠近表面區(qū)域。led光源提供各種優(yōu)點，包括較高效率和更快速的響應(yīng)時間。脈沖寬度為可選擇的且范圍可從小于一毫秒至大于一秒。

在某些實施方式中，能量源138、139可與處理腔室一起使用以形成膜、處理摻雜劑、改變處理氣體(舉例而言，打破鍵合)和重排序基板本身。當(dāng)更高的輸出強(qiáng)度變得可行時，額外的高溫基板處理可從led加熱獲益。當(dāng)用于處理基板的靠近表面區(qū)域時，led提供優(yōu)點。led持續(xù)長時間且允許輸出強(qiáng)度的選擇與輸出照射的波長無關(guān)。led可由生長于基板上的氮化鎵、氮化鋁、上述的組合或其他iii-v族材料所組成，且led經(jīng)建構(gòu)為發(fā)射接近由有源區(qū)域(activeregion)中iii-v族材料的能帶隙(bandgap)所確定的一個或更多個波長的光。亦可使用熒光粉(phosphor)以將發(fā)射的波長轉(zhuǎn)換成較長的波長，從而降低發(fā)射的波長的能量。將理解，本文所述的且在其余附圖中所描繪的固態(tài)光源可采用熒光粉，用以增強(qiáng)吸收或增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)。

根據(jù)涉及的化學(xué)物，在氣體前驅(qū)物的存在下照射表面能夠增強(qiáng)通過熱或其他手段的化學(xué)反應(yīng)的速率。舉例而言，光可激發(fā)氣相分子、吸附分子或甚至電子激發(fā)基板以提升在表面上的化學(xué)反應(yīng)。led的波長可經(jīng)選擇以促進(jìn)所需的膜處理，舉例而言，通過選擇與分子電子躍遷共振的波長，以便提高反應(yīng)速率。波長亦可經(jīng)選擇以增強(qiáng)通過基板的輻射吸收，由此更有效地加熱基板。

在某些實施方式中，圖1中的各能量源138、139可包括一個led的大型陣列。然而，根據(jù)熱能和待加熱的面積，一個led的大型陣列可能需要比起在不損壞led及關(guān)聯(lián)的電路的情況下安全地提供的功率更多的功率。本發(fā)明人已觀察到，通過將led模塊化成為多個較小型led陣列，較小型led陣列可更容易被處理、制造和供電。此外，多個較小型led陣列亦可在假如led發(fā)生故障時有所幫助。舉例而言，在某些實施方式中，若一個led發(fā)生故障且成為開路時，則僅損失從所述小型led陣列所發(fā)射的熱。若使用一個大型led陣列，則一個led發(fā)生故障可能導(dǎo)致全部處理停止。在某些實施方式中，多個較小型led陣列的各者可具有不同波長的不同模塊。在某些實施方式中，各led陣列可被移除且由具有不同波長的另一個led陣列所取代。

示例性led陣列

圖2a圖示第一能量源139的示例性實施方式，第一能量源139包括設(shè)置于led基板202上的多個led陣列204，用于熱處理其他基板和/或加熱設(shè)置于處理腔室中的各種處理腔室部件。在某些實施方式中，第一能量源139可說明性地長度為介于100mm與480mm之間且寬度為介于100mm與480mm之間。本文預(yù)期，根據(jù)在任何具體應(yīng)用中所需或希望的，可使用各種尺寸的能量源139。在某些實施方式中，各led陣列204可為寬度約10mm至約40mm，且長度約30mm至約60mm。在一個實例中，led陣列204為寬度約20mm且長度約50mm；然而可使用其他尺寸的led陣列204。各led陣列204可含有介于約300個led至約800個led之間的led(或芯片(die))206。led206可以介于約0.2mm與約1mm之間間隔開。led陣列204可以介于約0.5mm與約4mm之間間隔開。

多個led陣列204的每一個皆包括多個led206。舉例而言，在某些實施方式中，多個led陣列204的至少一者可包括400個led，如圖2b所示。在led陣列204中，各led206可從一個或更多個暴露的表面發(fā)射光和熱能。在某些實施方式中，各led206的全部暴露的表面可發(fā)射光和熱能。在某些實施方式中，各led可為約0.5mm乘以約0.5mm的正方形且高度約0.3mm，然而可使用其他尺寸的led206。led206可發(fā)射在紫外(uv)(200nm至400nm)波長范圍、可見光(400nm至700nm)波長范圍或近紅外(700nm至1000nm)波長范圍的波長。在要求高強(qiáng)度輸出的某些實施方式中，led204的光學(xué)輸出在1w/mm²的量級或更高，1w/mm²對應(yīng)于具有足夠高裝填密度的1x10⁶w/m²的目標(biāo)輻照度。利用在給定面積上具有足夠高裝填密度的led206，led陣列204有利地提供達(dá)到快速熱處理的能力。此外，如其他不要求高功率的處理所需時，led亦可于較低強(qiáng)度下操作。led的可使用的波長的寬廣范圍有利地促使針對產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的波長專用性、高強(qiáng)度源。多波長能力可以單一led陣列204或跨越系統(tǒng)中的多個led陣列204來實現(xiàn)。

led206和led陣列204比起白熾燈具有更快速的開關(guān)(on-off)切換時間。在某些實施方式中，相對于白熾燈的數(shù)百毫秒，led具有微秒量級的開關(guān)切換時間。在某些實施方式中，led具有從約0.5納秒至約10納秒的導(dǎo)通(switch-on)時間，和從約0.5納秒至約10納秒的截止(switch-off)時間。較快速的開關(guān)切換時間促使較短的熱暴露。如上述小形狀因子(formfactor)led的使用使得可能于較低購置成本下設(shè)計保形高強(qiáng)度照明系統(tǒng)、具有較長操作壽命(至100k小時)且在uvled的情況下作為基于有毒水銀蒸氣燈的環(huán)境敏感替代方案。

在某些實施方式中，led陣列204可為具有不同波長的各個led芯片(chip)206，或led陣列204可為具有不同波長的led燈的集合。led可經(jīng)多路復(fù)用(multiplexed)/光柵化(rasterized)使得具有某些波長的某些led在同一時間啟動。舉例而言，在時間1t，僅有λ1的led啟動，在時間2t，僅有λ2的led啟動等。因此，在led陣列204中的led可被分組且可由控制器(舉例而言，控制器140)分別控制。

在某些實施方式中，各led206可各自安裝于led基板202上。各led206可經(jīng)由共晶接合(eutecticbonding)安裝至基板，包括無引線接合直接貼附led。為了將led直接貼附至基板，可首先將助焊劑(flux)設(shè)置于led將貼附的基板表面上。然后將led設(shè)置于此表面之上。然后以某些加熱輪廓(heatingprofile)來加熱led和所述表面。在助焊劑的幫助下，設(shè)置于led的底部上的一定量的焊料將熔化，且將led貼附至具有助焊劑的表面。在某些實施方式中，各led206可生長于led基板202上。led206可各自生長，以組/區(qū)段生長，或于相同時間全部一起生長。在某些實施方式中，led陣列204所安裝、生長或建構(gòu)的led基板202可為n型基板202，具有貼附至p型層的電極(亦即，電接觸端子214)，所述p型層沉積于所述基板的表面上。也可使用硅基板或藍(lán)寶石基板。基板可為足夠薄或具有高熱傳導(dǎo)的任何材料，使得基板能夠快速地散發(fā)來自led的熱同時亦提供led與系統(tǒng)的其余部分的電性隔離。在某些實施方式中，這可通過使用電性隔離材料或通過使用介電層來完成。led可生長于任何材料上，其中經(jīng)由但不限于直接沉積、施加緩沖層和/或任何類型的應(yīng)力松弛，可使基板的晶格結(jié)構(gòu)與led材料的晶格結(jié)構(gòu)匹配。在某些示例性的實施方式中，基板可為陶瓷或金屬。舉例而言，在某些實施方式中，銅基板可用于安裝led，然后銅基板共晶接合至較大的銅散熱片。在某些實施方式中，非基板材料/化學(xué)物的島(island)可生長于或包括于基板中以幫助促進(jìn)led生長。

圖2b為圖2a的“圖2b”區(qū)域的放大視圖，示出led陣列204的更多細(xì)節(jié)?？梢钥闯?，led基板202可具有設(shè)置于led基板202的頂表面(或封裝表面)上的多個電性接觸墊214，以將來自電源(未示出)的功率供應(yīng)給led陣列204。電性接觸墊214的每一個皆包括正極端子(共同設(shè)計為220)和負(fù)極端子(共同設(shè)計為222)。在此公開內(nèi)容中，負(fù)極端子可指接地端子或具有與正極端子不同的基準(zhǔn)電位的端子。正極端子和負(fù)極端子可以使得任何產(chǎn)生的寄生反轉(zhuǎn)(parasiticinversion)最小化或在不影響根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式所獲得的裝填密度的情況下通過適當(dāng)間隙來調(diào)整的方式布置。在某些實施方式中，正極端子220和負(fù)極端子222可被布置于各led陣列204的周圍區(qū)域處，位于led陣列204的直徑的相對側(cè)上。各電性接觸墊214可被配置成具有各種長度，以提供單一串或多串led206所需的功率。舉例而言，在圖3a所示的一個實施方式中，兩串或四串led206可共享一個共用電性接觸墊214。

雖然電性接觸墊214圖示為設(shè)置于led基板202的頂表面上，某些或全部的電性接觸墊214可設(shè)置于led基板202的背表面(亦即，與led基板的封裝表面相對且平行的非封裝表面)上，以提供更多頂表面上的空間給led206。在這種情況下，于各led陣列204的周圍區(qū)域處，一個或更多個接觸孔(未示出)可形成穿過led基板202，使得單一串或多串led206經(jīng)由接觸孔電性連接至在led基板202的背表面上的電性接觸墊。

在某些實施方式中，電性接觸墊214可接觸在led基板202上的接觸端子，這些接觸端子耦合至電源，以將功率提供給多個led陣列204。某些實施方式可具有直接連接至led端子且不經(jīng)由基板的電觸點。在其他實施方式中，在led基板202的表面下方的內(nèi)部線可連接全部的led且然后將全部的連接帶至遠(yuǎn)離led的表面端子。

返回參照圖2a，各led陣列204可任選地包括設(shè)置于led陣列204的一側(cè)或更多側(cè)上的反射體208。在某些實施方式中，led陣列204中的某些或全部led206可包括設(shè)置于led206的一側(cè)或更多側(cè)上的反射體210。反射體208、210被配置成將從led發(fā)射的光和熱能反射朝向所需目標(biāo)(舉例而言，晶片基板或其他處理腔室部件等)。在激光的情況下，反射體208、210可將光導(dǎo)向偏離激光光束的軸以加熱晶片基板或所需的處理腔室部件。反射體208、210可呈傾斜以沿所需的方向反射輻射的led光。在某些實施方式中，反射體表面從led基板202表面的傾斜角度介于從led在光能量所需朝向的方向上延伸的軸(舉例而言，對于led的平面陣列，所述軸可為垂直于平面陣列)約45度至55度之間，然而，可使用基于兩個鄰近led206或led陣列204之間可用的空間使反射體的角度和所需長度最大化的任何角度。在其他實施方式中，反射體208、210的表面可垂直于led基板202的表面。另外，在其他實施方式中，不是反射體的表面，而是led206的表面可傾斜，或除了反射體的表面之外，led206的表面亦可傾斜。在某些實施方式中，反射體208、210的高度為至少與led206的高度相同，但可按照需要比led206更高或更低。關(guān)于反射體的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可參見共同擁有的、申請于2012年10月17日的美國臨時專利申請第61/714,963號，不影響本公開內(nèi)容的范圍的情況下，通過引用將所述申請作為一個整體結(jié)合在此。

與以上針對圖2a和圖2b的描述一致的示例性led陣列配置在以下針對圖3a和圖4作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖3a為圖2b的“圖3a”區(qū)域的放大視圖，示出led陣列的示例性實施方式，其中l(wèi)ed206被布置成平行線性或直線。為了清楚起見，圖3a所示的實施方式在各led串中包括九個led206。本文預(yù)期任何數(shù)量的led可放置于串中，只要電源能供應(yīng)led串所需的電壓。一般而言，多個led206以先前所討論的方式電性地且機(jī)械地耦合至led基板202的頂表面(或封裝表面)，且多個led206在led基板202的封裝表面(或在某些實施方式中為背表面)上的電性接觸墊214的正極端子220與負(fù)極(或接地)端子222之間以串聯(lián)方式電性連接。第一led串300所連接的正極端子可具有與第二led串302所連接的正極端子相同或不同的電位。類似地，第一led串300所連接的負(fù)極端子可具有與第二led串302所連接的負(fù)極端子相同或不同的電位。本文所述的負(fù)極端子可指接地端子或具有與正極端子的基準(zhǔn)電位不同的基準(zhǔn)電位的端子。

在某些實施方式中，多個led206可以直線配置來布置且在正極端子220與負(fù)極端子222之間以串聯(lián)方式電性耦合。在一個實例中，多個led206以在正極端子220與負(fù)極端子222之間彼此互相平行的多條直線來布置。在圖3a所示的實例中，led206以第一led串300和與第一led串300平行的第二led串302來布置。在某些實施方式中，第一led串300與第二led串302彼此電隔離。

在第一led串300中的各led單元303可包括led部分206和金屬墊306。當(dāng)led206以串聯(lián)連接時，在第一led串300中的第一led206(以“l(fā)1”標(biāo)記)的陰極電極(未示出)連接至在第一led串300中的第二led206(以“l(fā)2”標(biāo)記)的陽極電極(未示出)，且第二led206(l2)的陰極電極(未示出)連接至第三led206(以“l(fā)3”標(biāo)記)的陽極電極(未示出)等等。在第二led串302中的led206以相同的方式連接。各led單元303可經(jīng)由金屬墊306連接至另一個led單元303。舉例而言，使用介電分隔物330，各金屬墊306可與鄰近的金屬墊306電性分隔開。以串聯(lián)連接的led單元303的第一端可包括電源線接觸墊，所述電源線接觸墊作為正極端子220，經(jīng)配置以接收來自電源(未示出)的功率以供電給led單元303。以串聯(lián)連接的led單元303的第二端可包括接地線接觸墊，所述接地線接觸墊作為負(fù)極(或接地)端子222，以完成電路且將led串300接地。類似的配置應(yīng)用于第二led串302。在某些實施方式中，電性接觸墊(亦即，正極端子和負(fù)極端子)可如先前所討論的設(shè)置于led基板202的背表面上。雖然圖示且討論了金屬墊，但led單元可經(jīng)由線接合或與金屬墊電性等效的任何其他適合的連接方式來連接。

在某些實施方式中，各led206長度可為約0.25mm至約15mm且寬度可為約0.25mm至約15mm。第一led串300與第二led串302可彼此分隔開約0.001mm至約1mm的距離320，舉例而言，約0.2mm至約0.4mm。此距離受限于組裝板的機(jī)器的拾取和放置(pick-and-place)技術(shù)。在某些實施方式中，在同一led串300或302中的led之間的距離322可為約0.01mm至約0.4mm，舉例而言，約0.03mm至約0.06mm。由于第一led串300與第二led串302彼此電隔離開，距離320可為0mm(亦即，第一led串300與第二led串302物理接觸)，而對于裝置的操作無任何不利影響。在不局限于任何特定理論的情況下，在某些實施方式中，由于兩個鄰近的led串之間的零電壓差，距離320可為0mm?？筛鶕?jù)pcb產(chǎn)業(yè)所需求的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則來減小或增大距離320，以使第一led串300與第二led串302之間的漏電流最小化。針對一對平行導(dǎo)電體其中一個導(dǎo)電體以40伏特供電且另一個導(dǎo)電體以0伏特供電的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則可能需要以約0.0254mm分隔開，按照導(dǎo)電體材料和施加至這些導(dǎo)電體的電壓可成比例地增大或減小所述分隔距離。舉例而言，展現(xiàn)500伏特差的一對平行銅導(dǎo)電體可能需要以約0.3175mm分隔開，以避免跨越導(dǎo)電體的漏電流。

在各種實施方式中，裝填效率(或填充因子)可為led基板202的整體表面面積的約60％至約100％。在一個實例中，每平方厘米的led基板可具有約118個led。

使在各led陣列204中的led206以直線的平行串來布置是有利的，因為若兩個鄰近的led串(舉例而言，第一led串300和第二led串302)兩者皆以相同的電壓供電時則在這些led串之間具有零電壓差。若在第一led串300和第二led串302中有九個led206且各led206具有3伏特的恒定電壓降，則第一led串300和第二led串302將分別需要27伏特。因此，在第一led串300中的第一led206(“l(fā)1”)處的陰極電極與在第二led串302中的第一led206(以“r1”標(biāo)記)處的陰極電極將處于27伏特的相同電壓額定值(voltagerating)下，而在第一led串300中的第二led206(“l(fā)2”)處的陽極電極與在第二led串302中的第二led206(以“r2”標(biāo)記)處的陽極電極將處于24伏特的相同電壓額定值下。類似地，在第一led串300中的第八led206(以“l(fā)8”標(biāo)記)處的陽極電極與在第二led串302中的第八led206(以“r8”標(biāo)記)處的陽極電極將處于6伏特的相同電壓額定值下，而在第一led串300中的第九led206(以“l(fā)9”標(biāo)記)處的陰極電極與在第二led串302中的第九led206(以“r9”標(biāo)記)處的陰極電極將處于3伏特的相同電壓額定值下。由于在各led串中的電壓降為相等的，在兩個鄰近的平行l(wèi)ed串300、302之間將具有零電位差。因此，第一led串300和第二led串302可恰好以如上提及的pcb產(chǎn)業(yè)所需的最小間隔(在此例中，最小間隔為技術(shù)上在第一led串300與第二led串302之間為0mm距離)彼此相鄰放置。因此，led206可盡可能地緊密裝填以獲得led陣列204的高裝填密度，由于跨越兩個最鄰近的led串的零電壓差，而無漏電流問題。

在某些實施方式中，led陣列可具有每led串不相等數(shù)量的二極管。雖然在圖2和圖3a中l(wèi)ed串圖示為線性陣列(舉例而言，直線)配置，但是本發(fā)明的構(gòu)思可應(yīng)用于針對任何所需的輻照度具有不同配置的led串，只要電源能供應(yīng)led串所需的電壓，且兩鄰近的led串之間的電壓差不會導(dǎo)致電弧故障(arcingfault)。舉例而言，led串可以如上針對圖2a至圖2b和圖3a所討論的方式以曲線、環(huán)形或蛇形線(serpentine)配置來布置在led基板202的頂表面(或封裝表面)上，雖然這樣的布置的裝填密度可能不如直線配置那樣高。

圖3b圖示根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的led串的示例性布置。在此實施方式中，與圖3a所示的led串300、302類似的多個led串在led基板202的頂表面(或封裝表面)上以多個直徑增加的同心環(huán)來布置。舉例而言，八個led串360a、360b、362a、362b、364a、364b和366a、366b可以兩個同心環(huán)356、358來布置，且四個led串布置于各環(huán)中，如圖3b所示。在外環(huán)356中的led串360a、360b、362a、362b比起布置于內(nèi)環(huán)358中的led串364a、364b、366a、366b具有更多個led。在某些實施方式中，在外環(huán)356中的led串360a、360b、362a、362b可與布置于內(nèi)環(huán)358中的led串364a、364b、366a、366b物理接觸。在這種情況下，外環(huán)356中的led串360a、360b、362a、362b可與內(nèi)環(huán)358中的led串364a、364b、366a、366b電隔離。在某些實施方式中，外環(huán)356中的led串360a、360b、362a、362b可與布置于內(nèi)環(huán)358中的led串364a、364b、366a、366b分隔開約0.001mm至約1mm的距離。在某些實施方式中，led串360a和led串360b的每一個可在各自的正極端子368、369與各自的負(fù)極端子(未示出，舉例而言，接地端子或具有與正極端子不同的基準(zhǔn)電位的端子)之間以串聯(lián)方式電性連接?；蛘?，led串360a和led串360b可在各自的正極端子368、369與圖示的共用端子370之間以串聯(lián)方式電性連接。類似地，led串364a和led串364b的每一個可在各自的正極端子372、374與各自的負(fù)極端子(未示出，舉例而言，接地端子或具有與正極端子不同的基準(zhǔn)電位的端子)之間以串聯(lián)方式電性連接?；蛘?，led串364a和led串364b可在各自的正極端子372、374與圖示的共用端子376之間以串聯(lián)方式電性連接。

類似的功率管理可應(yīng)用于led串362a、362b和366a、366b。舉例而言，led串362a和led串362b的每一個可在各自的正極端子368、369與各自的負(fù)極端子(未示出，舉例而言，接地端子或具有與正極端子不同的基準(zhǔn)電位的端子)之間以串聯(lián)方式電性連接?；蛘?，led串362a和led串362b可在各自的正極端子368、369與圖示的共用端子378之間以串聯(lián)方式電性連接。led串366a和led串366b的每一個可在各自的正極端子372、374與各自的負(fù)極端子(未示出，舉例而言，接地端子或具有與正極端子不同的基準(zhǔn)電位的端子)之間以串聯(lián)方式電性連接?；蛘?，led串366a和led串366b可在各自的正極端子372、374與圖示的共用端子380之間以串聯(lián)方式電性連接。

雖然為了清楚起見在圖3b中僅圖示八個led串，應(yīng)理解，更少或更多個led串可設(shè)置于內(nèi)環(huán)358內(nèi)側(cè)和/或外環(huán)356外側(cè)。本文預(yù)期任何數(shù)量的led串。在各環(huán)中的led的數(shù)量可隨著led基板202或同心環(huán)的半徑變化。雖然希望相等的輻照度，但在某些實施方式中，led串可具有非對稱的布置。舉例而言，led串在某些區(qū)段中可能消失或在某些區(qū)域中具有增加的間隔，以提供光的方位角輻照度。針對熱應(yīng)用，當(dāng)半徑增加時可能需要較高的輻照度。可能有需要針對使用熱或不使用熱的化學(xué)活化的高通量uv(或光學(xué))的情形。若電壓增加太大時，則偶發(fā)的在區(qū)段之間較大半徑分隔可能為必要的。在這種情況下，可應(yīng)用軟件控制以避免大電壓差，伴隨減低的但可接受的均勻度。在某些實施方式中，針對所需的輻照度輪廓，可使用led串的線性和環(huán)形配置的組合。舉例而言，一個或更多個led串的線性布置可設(shè)置于如圖3b所示的內(nèi)環(huán)358內(nèi)側(cè)和/或外環(huán)356外側(cè)，或反之亦然。

圖4為根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的led陣列配置的示意性俯視圖。在此實施方式中，led陣列204a、204b的配置實質(zhì)上與如上討論的圖2b和圖3相同，不同之處在于兩個led陣列204a、204b被配置為共享共用負(fù)極(或接地)端子402。舉例而言，上面led陣列204a上的各led串中的第一led206的一端貼附至第一正極端子404，且上面led陣列204a上的各led串中的各led206的陰極電極電性連接至緊接在所述led206之后的led206的陽極電極(舉例而言，r1和r2)。因此，在各led串(以第一正極端子404開始)中的最后的led206具有貼附至共用負(fù)極端子402的一端。

類似地，下面led陣列204b上各led串中的第一led206的一端貼附至共用負(fù)極端子402，且下面led陣列204b上各led串中各led206的陰極電極電性連接至緊接在所述led206的led206的陽極電極。因此，在各led串(以共用負(fù)極端子402開始)中的最后的led206具有貼附至第二正極端子406的一端。以此布置方式，在各led陣列204a、204b中任何兩個最鄰近、平行的led串之間將具有零電壓差，因為在任何led串中的各led與所述led的在鄰近led串中最鄰近的led(在所述led的右邊或左邊任一者)處于相同的電壓額定值。使用由兩個鄰近的led陣列共享的共用接地端子，led陣列的裝填密度能大幅地增加且簡化電性布線。led陣列可以如圖4所示的重復(fù)圖案來放置非常大的面積，直到led基板202的頂表面(或封裝表面)以所需數(shù)量的led邏輯地填充，諸如圖2a中所示的實施方式，其中在led基板202的頂表面上提供九個led陣列204。本文預(yù)期，led陣列204的數(shù)量可根據(jù)led基板的表面面積而變化。

圖5為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施方式的led陣列500的示意性俯視圖。led陣列500為led陣列的一個示例性布置且可用來取代圖2a中所示的led陣列204，然而一般配置實質(zhì)上與圖2b、圖3和圖4所示的那些配置相同。圖5所示的led陣列具有60個led的22個led串，60個led以串聯(lián)方式電性耦合，總共1320個led形成于led基板502的頂表面上，產(chǎn)生寬度約20mm且長度約53mm的矩形形狀面板。在led陣列500內(nèi)的一個或更多個led串以直線配置來布置且被配置成電性連接至它們各自的電性接觸墊，諸如正極端子504和負(fù)極端子506，正極端子504和負(fù)極端子506布置于led陣列500的周圍區(qū)域處，位于led陣列500的直徑的相對側(cè)上。在一個實施方式中，各led508針對全強(qiáng)度(fullintensity)可能需要約3.2伏特或更多。全功率(fullpower)所需求的電壓為串聯(lián)的led的數(shù)量乘以所需的電壓，舉例而言，60乘以3.2v或在此實例中約192伏特。各led串與最鄰近的led串呈平行且彼此以約0mm至約1mm的距離分隔開。所需的電流可為7.7安培以傳送總共1478瓦的功率給led陣列500。led可于較高電壓下操作以達(dá)到較高強(qiáng)度。因此led陣列500使用約7.47x10⁵w/m²的功率密度。

本公開內(nèi)容的實施方式有利地提供較高裝填密度的固態(tài)光源，以提供在處理腔室中改進(jìn)的基板加熱。通過使led陣列(設(shè)置于led基板上)中的led以直線平行串布置，led可盡可能地緊密裝填且在以相同的電壓供電的兩個鄰近的led串之間具有最小距離，由于跨越兩個最鄰近的led串具有零電壓差，而無漏電流問題。因此，led陣列可以在led基板上可能的最高裝填密度來裝填。

雖然前述是針對本公開內(nèi)容的實施方式，但在不脫離本公開內(nèi)容的基本范圍的情況下，可設(shè)計出本公開內(nèi)容的其他和進(jìn)一步的實施方式。