一方面的集成熱穩(wěn)定的小信號(hào)RF電路。
[0048]圖9使用現(xiàn)有技術(shù)配置來(lái)將正向功率測(cè)量結(jié)果(9B、9D)分別放入虛設(shè)負(fù)載(9A)和短路(9C)中進(jìn)行比較。
[0049]圖10使用本發(fā)明的配置來(lái)將正向功率測(cè)量結(jié)果(10B、10D)分別放入虛設(shè)負(fù)載(10A)和短路(10C)中進(jìn)行比較。
[0050]圖11示出使用11B中示出的配置、具有或不具有衰減和放大的晶體檢波器輸出ΙΙΑο
[0051]圖12示出現(xiàn)有技術(shù)自動(dòng)校平過(guò)程。
[0052]圖13示出根據(jù)本發(fā)明的一方面的自動(dòng)校平過(guò)程。
[0053]圖14比較使用本發(fā)明(14B)以及使用現(xiàn)有技術(shù)(14A)下頻帶上的功率輸出。
[0054]圖15示出寬帶微波加熱系統(tǒng)中所使用類(lèi)型的高功率放大器的典型增益漂移。
[0055]圖16示出根據(jù)本方面的一方面的自動(dòng)正向功率調(diào)整架構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0056]本發(fā)明提供了用于需要均勻性和高度工藝穩(wěn)定性的高價(jià)值或關(guān)鍵材料(如半導(dǎo)體晶片)的處理的新穎且改進(jìn)的微波處理技術(shù)。
[0057]快速處理方法涉及使用變頻微波(VFM)加熱，為至少在以下美國(guó)專(zhuān)利中教示的眾所周知工藝:5, 321，222、5，721，286、5，961，871、5，521，360 和 5，738，915，這些專(zhuān)利以引用的方式以全文并入本文。例如，法西(Fathi)等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，738，915教示用于聚合物膜在半導(dǎo)體晶片上的快速固化的VFM的使用。應(yīng)當(dāng)注意，雖然可以將單個(gè)或固定頻率用于半導(dǎo)體的微波加熱，但是它們大體產(chǎn)生不均勻的加熱，并且當(dāng)涉及到金屬膜時(shí)，這些膜產(chǎn)生的電弧放電變?yōu)閲?yán)重問(wèn)題。然而，與VFM —起使用的帶寬上的連續(xù)掃頻(如前述引用所教示)降低電弧放電以及后續(xù)損壞的可能性。具有集成電路的許多種類(lèi)的晶片已暴露于VFM，并且已經(jīng)證明，不對(duì)電路以及它們的功能造成損壞。與其他退火爐相比，使用VFM提供更快速的處理。另外工藝監(jiān)測(cè)技術(shù)是由法西等人在美國(guó)專(zhuān)利5，648，038中教示，該專(zhuān)利的整個(gè)公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。
[0058]在開(kāi)發(fā)用于半導(dǎo)體處理的VFM系統(tǒng)中，綜合調(diào)查表明，出于若干原因，現(xiàn)有控制策略無(wú)法維持所需水平的精確度。申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)，小信號(hào)部件的、具體來(lái)說(shuō)是YIG振蕩器11和電壓受控的衰減器12的顯著的增益靈敏度(輸出變化)隨環(huán)境操作溫度而變化。另外，在通電后來(lái)自自加熱的YIG振蕩器輸出的穩(wěn)定性具有可測(cè)量的影響。圖3示出典型YIG振蕩器功率輸出隨時(shí)間的變化，該圖示出通過(guò)器件的自加熱而減少功率，并且接著示出次級(jí)熱源被施加至基板時(shí)的顯著改變。申請(qǐng)人還發(fā)現(xiàn)，如TWTA的高功率部件的增益將會(huì)漂移，或者說(shuō)是隨時(shí)間和溫度發(fā)生不可預(yù)測(cè)到的變化，如圖15所示。此外，這些部件的極高增益、實(shí)體大小和功耗使這些部件無(wú)法使用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行穩(wěn)定。除了較大部件之外，其他高功率部件(包括隔離器和許多小信號(hào)傳輸線(xiàn)部件)的增益漂移難以定量。
[0059]申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)測(cè)量部件的振幅輸出的相對(duì)于局部操作環(huán)境溫度的顯著退化。圖4示出隨局部操作環(huán)境溫度增加對(duì)用于測(cè)量在定向耦合器上的RF輸出的晶體檢波器19所造成的影響。申請(qǐng)人還發(fā)現(xiàn)，該晶體檢波器輸出隨測(cè)量到的功率水平增加而飽和(增益浮動(dòng))，如圖11所述。這繼而會(huì)提供更差的信號(hào)分辨率并且失去控制準(zhǔn)確度。另外，該晶體檢波器提供低電平DC信號(hào)，通常小于參照局部接地的1VDC。晶體檢波器位置與控制系統(tǒng)位置之間的接地電位的變化引起測(cè)量結(jié)果以及因此功率控制的準(zhǔn)確性發(fā)生顯著誤差。
[0060]申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)，通常用來(lái)測(cè)量波導(dǎo)功率的高功率測(cè)量器件(如定向耦合器16)的正向功率端口對(duì)于反射功率是高度敏感的。在發(fā)射到閉合腔室18中時(shí)，無(wú)法消除反射功率。此外，反射功率是發(fā)射頻率以及工藝腔室裝載的函數(shù)。這意味著，正向功率信號(hào)在發(fā)射頻率上缺乏了保真度。
[0061]申請(qǐng)人已確定，用于生成隨頻率變化的均勻微波輸出功率的現(xiàn)有技術(shù)校準(zhǔn)技術(shù)不足夠精確或不同執(zhí)行之間一致。使用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)校準(zhǔn)準(zhǔn)確性來(lái)做出的進(jìn)一步的提高被確定要花費(fèi)成指數(shù)增長(zhǎng)的更長(zhǎng)時(shí)間來(lái)完成。
[0062]如以下實(shí)例將示出，申請(qǐng)人將發(fā)現(xiàn)，硬件和軟件特征的新穎組合不僅大大提供工藝的均勻性，還提供了預(yù)期外的協(xié)同效應(yīng)，這會(huì)允許系統(tǒng)在除了傳統(tǒng)閉環(huán)工藝控制模式外還在所需開(kāi)環(huán)工藝控制模式下操作。
[0063]申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)并證明了以下三個(gè)主要類(lèi)別的新穎性:
[0064]第一:振幅穩(wěn)定性，包括:1.小信號(hào)增益隨溫度的穩(wěn)定性，以及2.相對(duì)于通過(guò)唯一自動(dòng)功率調(diào)節(jié)算法而進(jìn)行的漂移的總體大信號(hào)穩(wěn)定性。
[0065]第二:測(cè)量完整性，包括:3.與反射功率的定向耦合器分離，4.隨溫度的晶體檢波器穩(wěn)定性，5.用于改進(jìn)晶體檢波器的敏感性范圍的晶體檢波器輸出的固定衰減偏移，6.用于移除微波功率測(cè)量控制系統(tǒng)中的DC偏移的接地隔離，以及7.用于進(jìn)一步地增加晶體檢波器敏感性的放大以獲得準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)果。
[0066]第三:頻率均勻性，包括:8.提供精確的功率分辨率、自行識(shí)別出高功率飽和驅(qū)動(dòng)水平并提供有用診斷歷史文件的高級(jí)自動(dòng)校平例程。一個(gè)意料外的益處在于發(fā)現(xiàn)了提供既更快速且又準(zhǔn)確多的自行校準(zhǔn)(自動(dòng)校平)操作的算法。
[0067]申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)，所有的三個(gè)類(lèi)別的屬性是互連的并且當(dāng)前必須存在，以便獲得對(duì)寬帶微波電源的高質(zhì)量的控制。已經(jīng)清楚的是，對(duì)功率的精確控制無(wú)法在無(wú)穩(wěn)定源和高保真度測(cè)量的情況下完成。此外，對(duì)掃頻寬帶系統(tǒng)的振幅對(duì)頻率的精確控制無(wú)法在無(wú)這些相同控制的情況下完成。改進(jìn)裝置在圖5中示出，并且將在以下實(shí)例中進(jìn)一步解釋。
[0068]該高級(jí)控制的令人驚訝且出乎意料的結(jié)果:1.提高準(zhǔn)確性，以及2.高批次控制重復(fù)性，如圖6所示。這些能力是開(kāi)環(huán)工藝控制所需的。此外，這些能力使寬帶微波適應(yīng)性擴(kuò)展至由于可接近性、噪聲或工藝測(cè)量的其他限制而使得反饋信號(hào)并不可靠的應(yīng)用。
[0069]實(shí)例
[0070]小信號(hào)鏈:小信號(hào)RF電路10的各種部件在圖1中示出。選定微波頻率是由電壓受控的YIG振蕩器(VC0)11(例如，Teledyne 1062MNAS1062C-DA)生成；應(yīng)當(dāng)理解，可以使用任何合適VC0，包括固態(tài)器件(例如，RFMD型RFVC1802)。
[0071]初始功率水平控制利用電壓受控的衰減器(VCA)12(例如，Pulsar微波型AAT-24-479/5SL或Anaren PIN 二極管衰減器型61527)完成。任選部件可以包括固定衰減器(例如，因梅特公司(Inmet Corporat1n)零件編號(hào)12A-30)和RF帶通濾波器13 (例如，Lark濾波器零件編號(hào)4B6250-H800-6AA)。前述部件中的每個(gè)將會(huì)具有如圖3中的YIG振蕩器案例所示的某些特征溫度系數(shù)。這可通過(guò)兩種方法的任一種進(jìn)行處理:1.每個(gè)部件的熱行為可作為變量而映射且并入控制系統(tǒng)中；或者2.特定部件可預(yù)期加熱至高于任何期望環(huán)境溫度但低于該部件的操作上限(通常30°至50° )的溫度。選項(xiàng)2有時(shí)稱(chēng)為“火爐加熱(ovenizing) ”，并且偶爾用于精確測(cè)量設(shè)備，例如以便消除在晶體振蕩器(例如，參見(jiàn)1998年6月23日授予俄塔莫(Uurtamo)的美國(guó)專(zhuān)利5，770，977)中的頻率漂移，但是就申請(qǐng)人所了解的，所述方法從未用于微波功率系統(tǒng)來(lái)解決振幅穩(wěn)定性或其他類(lèi)型的溫度相關(guān)的物理