发明名称 动态调整RF产生器至转换器之瞬间共振频率之方法与系统、转换器RF源及RF产生器SYSTEM AND METHOD OF DYNAMICALLY ADJUSTING A RF GENERATOR TO AN INSTANTANEOUS RESONANT FREQUENCY OF A TRANSDUCER, A TRANSDUCER RF SOURCE AND AN RF GENERATOR
摘要 一种基板之清洗系统与方法,其包含一百万赫兹超音波容室,该容室包含一转换器与一基板。该转换器系被配向至该基板。一可变距离d使该转换器与该基板分离。该系统亦包含一动态可调整RF产生器,其具有连接至该转换器之一输出。该动态可调整RF产生器可藉由一振荡器输出电压与一RF产生器输出电压之一相位之一相位比较而受到控制。该动态可调整RF产生器亦可藉由监视一输出信号之一峰值电压并控制该RF产生器以将该峰值电压维持在一预定电压范围之内而受到控制。该动态可调整RF产生器亦可藉由动态控制一可变DC电源电压而受到控制。
申请公布号 TWI292985 申请公布日期 2008.01.21
申请号 TW092137672 申请日期 2003.12.31
申请人 兰姆研究公司 发明人 约翰 柏依;安卓斯 库提;麦可G. R. 史密斯;汤玛士W. 安得森;威廉 尤;罗伯特 诺普
分类号 H03L7/00(2006.01);B08B3/12(2006.01);H01L21/00(2006.01) 主分类号 H03L7/00(2006.01)
代理机构 代理人 许峻荣 新竹市民族路37号10楼
主权项 1.一种动态调整RF产生器至转换器之瞬间共振频率 之方法,包含以下步骤: 从一振荡器将一RF输入信号输入至该RF产生器; 测量该RF输入信号之一输入电压之一第一相位; 测量自该RF产生器输出并连接至一转换器输入之 该RF信号之一电压之一第二相位,其中施加该RF信 号至该转换器输入,且其中该转换器系被配向至一 基板俾使该转换器朝向该基板放射一声能,其中该 声能具有该RF信号之频率; 当该第一相位不等于该第二相位时,产生一频率控 制信号;以及 将该频率控制信号施加至该振荡器之一频率控制 输入。 2.如申请专利范围第1项所述之动态调整RF产生器 至转换器之瞬间共振频率之方法,其中将该频率控 制信号施加至该振荡器之该频率控制输入之步骤 包括结合该频率控制信号与一设定点控制信号。 3.如申请专利范围第1项所述之动态调整RF产生器 至转换器之瞬间共振频率之方法,其中当该第一相 位不等于该第二相位时,产生该频率控制信号之步 骤包括: 如果该第一相位落后该第二相位,则该频率控制信 号降低该振荡器之频率; 如果该第一相位领先该第二相位,则该频率控制信 号增加该振荡器之频率;以及 如果该第一相位系等于该第二相位,则该频率控制 信号不改变该振荡器之频率。 4.如申请专利范围第1项所述之动态调整RF产生器 至转换器之瞬间共振频率之方法,其中测量该第一 相位与该第二相位,且在该RF输入信号之每个周期 产生该频率控制信号。 5.一种转换器RF源,包含: 一振荡器,具有一频率控制输入与一RF信号输出; 一RF产生器,具有连接至该振荡器之该RF信号输出 之一输入以及连接至该转换器之一RF产生器输出, 其中将自该RF产生器输出之一信号施加至该转换 器输入,且其中该转换器系被配向至一基板俾使该 转换器朝向该基板放射一声能,其中该声能具有该 RF信号之频率;与 一电压相位侦测器,该电压相位侦测器包含:一第 一相位输入,连接至该振荡器之该RF信号输出;一第 二相位输入,连接至该RF产生器输出,其中该第二相 位输入将一反射信号耦合至该电压相位侦测器,该 反射信号相当于自该转换器RF源反射进入该转换 器的能量;以及一频率控制信号输出,连接至该振 荡器频率控制输入。 6.如申请专利范围第5项所述之转换器RF源,其中该 频率控制信号输出系经由一控制放大器而连接至 该振荡器频率控制输入。 7.如申请专利范围第6项所述之转换器RF源,其中该 控制放大器包含: 一第一输入,连接至该频率控制信号输出; 一第二输入,连接至一设定点控制信号;以及 一输出,连接至该振荡器频率控制输入。 8.如申请专利范围第5项所述之转换器RF源,其中该 转换器系被包含在一百万赫兹超音波清洗容室中 。 9.一种转换器RF源,包含: 一电压控制振荡器(VCO),具有一频率控制电压输入 与一输出; 一E类RF产生器,具有连接至该VCO输出之一输入以及 连接至具有一变化阻抗之该转换器之一RF产生器 输出,其中将自该RF产生器所输出的一信号施加至 该转换器,其中该转换器系被配向至一基板俾使该 转换器朝向该基板放射一声能,其中该声能具有自 该RF产生器所输出之该信号的频率;及 一电压相位侦测器,该电压相位侦测器包含:一第 一相位输入,连接至该VCO之该输出;一第二相位输 入,连接至该RF产生器输出,其中该第二相位输入将 一反射信号耦合至该电压相位侦测器,该反射信号 相当于自该转换器RF源反射进入该转换器的能量; 以及一电压控制信号输出,经由一控制放大器连接 至该VCO频率控制电压输入; 该控制放大器包含: 一第一输入,连接至该电压控制信号输出; 一第二输入,连接至一设定点控制信号;以及 一输出,连接至该VCO频率控制电压输入。 10.一种基板之清洗方法,包含以下步骤: 以一频率f将一RF信号施加至一转换器,该转换器系 被配向至该基板,以使该转换器以该频率f向该基 板放射一声能,其中该基板及该转换器系浸没于一 清洗溶液中; 相对于该转换器移动该基板;及 动态调整该RF信号以维持该基板与该转换器间之 该声能之一共振。 11.如申请专利范围第10项所述之基板之清洗方法, 其中动态调整该RF信号以维持该声能之该共振之 该步骤包括维持施加至该转换器之该RF信号之一 固定电压。 12.如申请专利范围第10项所述之基板之清洗方法, 其中一RF产生器将该RF信号施加至该转换器,而维 持施加至该转换器之该RF信号之一固定电压之该 步骤包含以下步骤: 测量该RF信号之一第一电压; 比较该第一电压与一期望设定点电压;以及 将一控制信号输入至一可变DC电源供应部,俾能调 整该可变DC电源供应部之一输出电压,该可变DC电 源供应部提供DC功率给该RF产生器。 13.如申请专利范围第10项所述之基板之清洗方法, 其中动态调整该RF信号以维持该声能之该共振之 该步骤包括动态调整施加至该转换器之该RF信号 之一频率f。 14.如申请专利范围第13项所述之基板之清洗方法, 其中该RF信号系由一RF产生器所施加,且动态调整 施加至该转换器之该RF信号之该频率f之该步骤包 含: 测量施加至该RF产生器之一电源电压; 测量横越过包含在该RF产生器中之一输出放大器 之一峰値电压; 当该峰値电压不等于该电源电压之一选择比率时, 产生一频率控制信号;以及 将该频率控制信号施加至产生该RF信号之一振荡 器之一频率控制输入。 15.如申请专利范围第13项所述之基板之清洗方法, 其中该RF信号系由一RF产生器所施加,且动态调整 施加至该转换器之该RF信号之该频率f之该步骤包 含以下步骤: 从一振荡器将一RF输入信号输入至该RF产生器,并 放大该RF产生器中之该RF信号; 测量该RF输入信号之一输入电压之一第一相位; 测量来自该RF产生器之该RF信号输出之一电压之一 第二相位; 当该第一相位不等于该第二相位时,产生一频率控 制信号;以及 将该频率控制信号施加至该振荡器之一频率控制 输入。 16.一种清洗系统,包含: 一清洗容室,包含一转换器与一基板,该转换器系 被配向至该基板,一可变距离d使该转换器与该基 板分离; 一动态可调整RF产生器,具有连接至该转换器之一 输出,其中将自该RF产生器输出之一信号施加至该 转换器,且其中该转换器朝向该基板放射一声能, 其中该声能具有自该RF产生器所输出之该信号的 频率;以及 一反馈电路,连接至该可调整RF产生器之一控制输 入俾以调整该可调整RF产生器的一输出而维持该 转换器外部之该声能的一共振; 其中该动态可调整RF产生器包含: 一可变DC电源供应部,具有一控制输入以及连接至 该RF产生器之一DC输出;而 该反馈电路包含: 一第一比较器,包含: 一第一输入,连接至一设定点控制信号; 一第二输入,连接至该RF产生器之RF输出;以及 一控制信号输出,连接至该可调整RF产生器之该控 制输入,该控制输入包含在该可变DC电源供应部上 之一电压控制输入。 17.如申请专利范围第16项所述之清洗系统,其中该 基板可被旋转,且其中当该基板被旋转时,该距离d 改变了来自该RF产生器之一RF信号输出之大约1/2波 长。 18.如申请专利范围第16项所述之清洗系统,其中: 该动态可调整RF产生器包含: 一振荡器,具有一控制信号输入与一RF信号输出; 一输出放大器,连接至该振荡器输出;以及 一负载网路,连接在该输出放大器之一输出与该RF 产生器之该输出之间;而 该反馈电路,包含: 一峰値电压侦测器,其连接横越过该输出放大器; 以及 一第二比较器,包含: 一第三输入,连接至该可变DC电源供应部之一输出; 一第四输入,连接至该峰値电压侦测器之一输出; 以及 一第二比较器输出,连接至该可调整RF产生器之该 控制输入,该控制输入包含该振荡器控制信号输入 。 19.如申请专利范围第16项所述之清洗系统,其中: 该动态可调整RF产生器包含: 一振荡器,具有一频率控制输入与一RF信号输出;以 及 一RF产生器输入,连接至该振荡器RF信号输出;而该 反馈电路包含: 一电压相位侦测器,包含: 一第一相位输入,连接至该振荡器之该RF信号输出; 一第二相位输入,连接至该RF产生器输出;以及 一频率控制信号输出,连接至该可调整RF产生器之 该控制输入,该控制输入包含该振荡器频率控制电 压输入。 20.一种清洗系统,其包含: 一清洗容室,包含一转换器与一基板,该转换器系 被配向至该基板,一可变距离d使该转换器与该基 板分离; 一动态可调整RF产生器,具有连接至该转换器之一 输出其中将自该RF产生器输出之一信号施加至该 转换器,且其中该转换器朝向该基板放射一声能, 其中该声能具有自该RF产生器所输出之该信号的 频率;以及 一反馈电路,连接至该可调整RF产生器之一控制输 入俾以调整该可调整RF产生器的一输出而维持该 转换器外部之该声能的一共振,其中: 该动态可调整RF产生器包含: 一供应电压源; 一振荡器,具有一控制信号输入与一RF信号输出; 一输出放大器,连接至该振荡器输出; 一负载网路,连接在该输出放大器之一输出与该RF 产生器之该输出之间;而 该反馈电路包含: 一峰値电压侦测器,连接横越过该输出放大器;以 及 一比较器电路,包含: 一第一输入,连接至该供应电压源; 一第二输入,连接至该峰値电压侦测器之一输出; 以及 一比较器输出,连接至该可调整RF产生器之该控制 输入,该控制输入包含该振荡器控制信号输入。 21.一种清洗系统,其包含: 一清洗容室,包含一转换器与一基板,该转换器系 被配向至该基板,一可变距离d使该转换器与该基 板分离; 一动态可调整RF产生器,具有连接至该转换器之一 输出,其中将自该RF产生器输出之一信号施加至该 转换器,且其中该转换器朝向该基板放射一声能, 其中该声能具有自该RF产生器所输出之该信号的 频率;以及 一反馈电路,连接至该可调整RF产生器之一控制输 入俾以调整该可调整RF产生器的一输出而维持该 转换器外部之该声能的一共振,其中: 该动态可调整RF产生器包含: 一振荡器,具有一频率控制输入与一RF信号输出; 一RF产生器输入,连接至该振荡器RF信号输出;而 该反馈电路包含: 一电压相位侦测器,包含: 一第一相位输入,连接至该振荡器之该RF信号输出; 一第二相位输入,连接至该RF产生器输出;以及 一频率控制信号输出,连接至该可调整RF产生器之 该控制输入,该控制输入包含该振荡器频率控制电 压输入。 22.一种动态调整RF产生器至转换器之瞬间共振频 率之方法,包含以下步骤: 从一振荡器提供一RF输入信号给该RF产生器之一输 入,其中将自该RF产生器输出之一信号施加至一转 换器输入,其中该转换器系配向至一基板俾使该转 换器朝向该基板放射一声能,其中该声能具有自该 RF产生器所输出之该信号的频率; 测量施加至该RF产生器之一电源电压; 测量该RF产生器中之一峰値电压; 当该峰値电压不等于该电源电压之一选择比率时, 产生一频率控制信号;以及 将该频率控制信号施加至该振荡器之一频率控制 输入。 23.如申请专利范围第22项所述之动态调整RF产生器 至转换器之瞬间共振频率之方法,其中测量该峰値 电压之该步骤包括测量横越过包含在该RF产生器 中之一输出放大器之该峰値电压。 24.如申请专利范围第22项所述之动态调整RF产生器 至转换器之瞬间共振频率之方法,其中该峰値电压 与该电源电压之该选择比率系等于大约3比1以及 大约6比1之间的一范围。 25.一种RF产生器,包含: 一供应电压源; 一振荡器,具有一控制信号输入与一RF信号输出; 一输出放大器,具有连接至该振荡器输出的一输入 ; 一负载网路,连接在该输出放大器之一输出与该RF 产生器之一输出之间,其中将自该RF产生器所输出 的一信号施加至一转换器输入,其中该转换器系配 向至一基板俾使该转换器朝向该基板放射一声能, 其中该声能具有自该RF产生器所输出之该信号的 频率; 一峰値电压侦测器,连接横越过于该输出放大器之 该输出与一参考电压导轨之间;以及 一比较器电路,该包含:一第一输入,连接至该供应 电压源;一第二输入,连接至该峰値电压侦测器之 一输出;与一比较器输出,连接至该振荡器控制信 号输入。 26.如申请专利范围第25项所述之RF产生器,其中当 一电源电压不等于由该峰値电压侦测器输出之一 峰値电压之一选择比率时,一控制信号系从该比较 器输出被输出。 27.一种RF产生器,包含: 一供应电压源; 一电压控制振荡器(VCO),具有一控制电压输入与一 输出; 一输出放大器,连接至该VCO输出; 一E类负载网路,连接在该输出放大器之一输出与 该RF产生器之一输出之间; 一峰値电压侦测器,连接横越过该输出放大器;及 一比较器电路,该比较器电路包含:一第一输入,连 接至该供应电压源;一第二输入,连接至该峰値电 压侦测器之一输出;一比较器输出,连接至该VCO控 制电压输入,当一电源电压不等于由该峰値电压侦 测器输出之一峰値电压之大约3.6比1之比率时,一 控制电压系从该比较器输出被输出;与 一转换器,连接至该RF产生器输出,其中将自该RF产 生器所输出之一信号施加至一转换器输入,其中该 转换器系被配向至一基板俾使该转换器朝向该基 板放射声能,其中该声能具有自该RF产生器所输出 之该信号的频率。 28.一种维持固定输入电压给转换器之方法,包含以 下步骤: 从一RF产生器施加一RF信号至该转换器,其中将自 该RF产生器所输出之一信号施加至一转换器输入, 其中该转换器系被配向至一基板俾使该转换器朝 向该基板放射声能,其中该声能具有自该RF产生器 所输出之该信号的频率; 测量该RF信号之一第一电压; 比较该第一电压与一期望设定点电压;以及 将一控制信号输入至一可变DC电源供应部,俾能调 整该可变DC电源供应部之一输出电压,该可变DC电 源供应部提供该DC功率给该RF产生器。 29.如申请专利范围第28项所述之维持固定输入电 压给转换器之方法,其中该第一电压系为该转换器 之一阻抗之一函数,且其中该转换器之该阻抗随着 该转换器与一目标之间的一距离变化而改变。 30.如申请专利范围第28项所述之维持固定输入电 压给转换器之方法,其中比较该第一电压与该期望 设定点电压之该步骤包括决定一控制信号,且其中 该控制信号系大约等于该第一电压与该期望设定 点电压之间的一差异。 31.一种转换器RF源,包含: 一RF产生器,具有连接至该转换器之一输入之一RF 输出,其中将自该RF产生器所输出之一RF信号施加 至一转换器输入,其中该转换器系被配向至一基板 俾使该转换器朝向该基板放射声能,其中该声能具 有自该RF产生器所输出之该RF信号的频率; 一可变DC电源供应部,具有一控制输入与连接至该 RF产生器之一DC输出; 一比较器,该比较器包含:一第一输入,连接至一设 定点控制信号;一第二输入,连接至该RF产生器RF输 出;以及一控制信号输出,连接至该可变DC电源供应 部上之一电压控制输入。 32.一种转换器RF源,包含: 一E类RF产生器,具有连接至一百万赫兹超音波清洗 容室中之该百万赫兹超音波转换器之一输入之一 RF输出,其中将自该RF产生器所输出之一RF信号施加 至一转换器输入,其中该转换器系被配向至一基板 俾使该转换器朝向该基板放射声能,其中该声能具 有自该RF产生器所输出之该RF信号的频率; 一可变DC电源供应部,具有一控制输入与连接至该 RF产生器之一DC输出; 一比较器,该比较器包含:一第一输入,连接至一设 定点电压源;一第二输入,连接至该RF产生器RF输出; 以及一控制信号输出,连接至该可变DC电源供应部 上之一电压控制输入。 图式简单说明: 图1A系为典型的整批基板清洗系统之图。 图1B系为整批基板清洗系统之俯视图。 图1C系为习知技术之提供一个或多个转换器之RF供 应之概要图。 图1D系为典型的转换器18B。 图1E系为横越过转换器之能量分布图。 图2A与2B显示依据本发明之一个实施例之动态的单 一基板清洗系统。 图2C系为依据本发明之一个实施例之使用于例如 上述图2A与2B所说明的百万赫兹超音波清洗系统中 之自动调谐RF产生器系统之方法操作之流程图。 图3系为依据本发明之一个实施例之自动调谐RF产 生器系统之方块图。 图4系为依据本发明之一个实施例之自动调谐RF产 生器系统在RF产生器正将RF信号提供给转换器时之 方法操作之流程图。 图5A系为依据本发明之一个实施例之峰値Vds侦测 器之示意图。 图5B系为依据本发明之一个实施例之由峰値电压 侦测器所侦测之峰値电压(Vds)之波形图。 图6系为依据本发明之一个实施例之自动调谐RF产 生器系统之方块图。 图7系为依据本发明之一个实施例之自动调谐RF产 生器系统之方法操作之流程图。 图8A-8C显示依据本发明之一个实施例之三例在相 位P1与相位P2之间的关系。 图9系为依据本发明之一个实施例之自动调谐RF产 生器系统之方块图。 图10系为依据本发明之一个实施例之自动调谐RF产 生器系统之方法操作之流程图。 图11系为依据本发明之一个实施例之百万赫兹超 音波模组之图。 图12系为依据本发明之一个实施例之横越过转换 器之能量分布图。
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