用于加热器的热动态响应感测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种加热器系统，其包括加热器组件、成像装置以及控制系统。该加热器组件包括多个加热区域。成像装置获取该加热器组件的图像。该控制系统基于热图像来确定多个加热区域中的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于加热器的热动态响应感测系统
本专利技术涉及加热器系统，并且具体地涉及这样的加热器系统，其能在操作期间将精确温度分布输送至加热对象，以在例如用在半导体加工的卡盘或基座应用中补偿热损失和/或其它变化。
技术介绍
此部分的陈述仅提供与本专利技术相关的背景信息，可以不构成现有技术。例如在半导体加工的领域中，卡盘或基座用于在加工期间保持基底(或晶片)并且为基底提供均匀的温度分布。参照图1，示出了用于静电吸盘的支承组件10，其包括具有嵌入式电极14的静电吸盘12和通过粘合层18粘结于静电吸盘12的加热板16，该粘合剂层通常是硅酮粘合剂。加热器20固定于加热板16，借助示例，该加热器可以是蚀刻箔加热器。此种加热器组件再次通过通常是硅酮粘合剂的粘合层24粘结至冷却板22。基底26设置在静电吸盘12上，并且电极14连接于电压源(未示出)，以使得产生静电力，这将基底26保持就位。射频(RF)或微波电源(未示出)可在围绕支承组件10的等离子反应器腔室内偶联于静电吸盘12。因此，加热器20提供所需的热量以在各种腔室内等离子体半导体加工步骤期间、包括等离子体增强膜沉积或蚀刻期间维持基底26上的温度。在基底26的所有加工阶段期间，严格地控制静电吸盘12的温度分布，以减小正在被蚀刻的基底26内的加工变化，同时缩短总体的加工时间。
技术实现思路
在本专利技术的一种形式中，加热器系统包括加热器组件，该加热器组件包括多个加热区域。加热器系统具有获取加热器组件的图像的成像装置。控制系统基于来自成像装置的图像来确定多个加热区域内的变化。在本专利技术的另一种形式中，加热器系统包括具有多个加热元件的加热器组件。加热器系统具有提供刺激的控制器，从而对加热器组件的期望温度造成干扰。控制系统与控制器通信，基于关于控制器的信息来控制加热器组件，以维持加热器组件上的期望温度分布。仍然在另一种形式中，加热器系统包括限定内部壁的处理室。加热器组件设置在内部壁上，并且加热器组件限定加热表面。加热表面包括多个加热区域和多个加热元件。控制系统与加热器组件通信，用以监测加热表面和腔室的内部壁的温度分布。控制系统监测加热元件的电阻，以确定多个加热区域的温度分布。进一步的适用范围将从这里所提供的描述中变得显而易见。应理解的是，说明书和特定示例的目的仅仅在于说明并不在于限制本专利技术的范围。附图说明为了更佳地理解本专利技术，现将参照附图来描述借助示例给出的本专利技术各种形式，附图中：图1是现有技术静电吸盘的俯视侧视图；图2是加热器的部分侧视图，该加热器具有调谐层并且根据本专利技术的一种形式的原理来构造；图3是图1的加热器的另一种形式的分解侧视图，该加热器具有调谐层或调谐加热器并且根据本专利技术的原理来构造；图4是根据本专利技术原理的图3所示加热器的分解立体图，示出了用于基部加热器的示例性四个(4)区域和用于调谐加热器的十八个(18)区域；图5是高清晰度加热器系统的另一种形式的侧视图，该高清晰度加热器系统具有补充调谐层并且根据本专利技术的原理来构造；图6是根据本专利技术的另一种形式彼此偏离的交替调谐层的分解立体图；图7是根据本专利技术的一种形式嵌入到加热器卡盘组件的层中的控制装置的立体图；图8是根据本专利技术原理构造的具有可独立控制的加热器元件的加热器系统的立体图；图9是沿着图8的剖线9-9的剖视图，示出了根据本专利技术原理构造的加热器系统的通孔；图10是沿着图8的剖线10-10的部分剖视图，示出了根据本专利技术原理构造的加热器系统的上基部；图11是沿着图8的剖线11-11的部分剖视图，示出了根据本专利技术原理构造的加热器系统的下基部；图12是图11的俯视图，示出了根据本专利技术原理构造的下基部的锥形腔内的元件；图13是另一种形式的高清晰度加热器系统的剖视图，该高清晰度加热器系统具有基部构件，该基部构件具有用于双相流体的流体通道并且根据本专利技术的教导来构造；图14是根据本专利技术的另一种形式构造的多个支承元件的立体图；图15是根据本专利技术的教导的支承元件的剖视图；图16是根据本专利技术的教导的支承元件的放大平面图；图17是根据本专利技术教导构造的散热器的立体图；图18是加热器系统的示意图，该加热器系统具有加热器组件和闭环式控制系统并且根据本专利技术的原理来构造；图19是加热器系统的示意图，该加热器系统包括加热器组件和闭环式控制系统并且根据本专利技术的原理来构造；图20是加热器系统的示意图，该加热器系统包括加热器组件和闭环式控制系统并且根据本专利技术的原理来构造；图21是根据本专利技术的原理控制加热器组件的方法的流程图；图22是根据本专利技术的原理控制加热器组件的方法的流程图；图23A和23B是根据本专利技术的原理校准加热器组件的方法的流程图；以及图24是加热器系统的示意图，该加热器系统包括加热器组件和控制系统并且根据本专利技术的原理来构造。这里描述的附图仅仅用于说明目的，并不意图以任何方式来限制本专利技术的范围。具体实施方式以下的描述在性质上仅是示例性的，并非限制本专利技术、应用或者使用。例如，本专利技术的以下形式涉及用在半导体加工中的卡盘，并且在一些情形中涉及静电吸盘。然而，应理解的是，这里提供的加热器和系统可用在各种应用中，并不限制于半导体加工应用。参照图2，本专利技术的一种形式是加热器50，该加热器包括调谐层60和提供主要加热的基部加热器层52，该调谐层60为由加热器50提供的热分布提供精细调谐。基部加热器层52包括嵌入在其中的至少一个加热器电路54，以及通过基部加热器层形成的至少一个孔56(或通孔)用以将加热器电路54连接于电源(未示出)。调谐层60如图所示设置在基部加热器层52附近并且包括嵌入在其中的多个单独的加热元件62，这些加热元件独立地受控。穿过调谐层60形成至少一个孔64，用以将多个单独的加热元件62连接于电源和控制器(未示出)。如进一步所示，布线层66设置在基部加热器层52和调谐层60之间并且限定内部空腔68。第一组电引线70将加热器电路54连接于电源，并且延伸穿过加热器层孔56。第二组电引线72将多个加热元件62连接于电源，并且延伸穿过布线层66的内部空腔68。应理解的是，布线层66是可选的，并且加热器50可在没有布线层66而是仅仅具有基部加热器层52和调谐加热器层60的情形下使用。在另一种形式中，调谐层60可以可选地用于测量卡盘12中的温度，而不是提供热分布的精细调谐。此种形式提供与温度相关电阻电路的多个区域特定或离散的位置。每个温度传感器的都能经由多路复用切换装置单独地读取，该多路复用切换装置的示例性形式在下文进行更详细地阐述，并且相比测量每个单独的传感器所需的信号线的数量，这允许能使用更多的传感器。温度感测反馈可为控制决策提供必要的信息，例如为了控制特定区域的背面冷却气体压力，从而调节从基底26至卡盘12的热通量。此种同一反馈也可用于更换或增加安装在基部加热器50附近的温度传感器，以经由辅助冷却流体热交换器来对基部加热区域54的温度控制或者平衡板冷却流体温度(未示出)。在一种形式中，基部加热器层52和调谐加热器层60通过通常低于250℃的中间温度应用的聚酰亚胺材料来封装加热器电路54和调谐层加热元件62来形成。此外，聚酰亚胺材料可能掺杂有材料以增大热导率。在其它形式中，基部加热器层52和/或调谐加热器层60通过分层过程来形成，其中，通过使用与厚膜、薄膜、热喷涂或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加热器系统，包括：加热器组件，所述加热器组件包括多个加热区域；成像装置，所述成像装置获取所述加热器组件的图像；以及控制系统，所述控制系统基于所述图像来确定所述多个加热区域中的变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.31 US 14/530,6701.一种加热器系统，包括：加热器组件，所述加热器组件包括多个加热区域；成像装置，所述成像装置获取所述加热器组件的图像；以及控制系统，所述控制系统基于所述图像来确定所述多个加热区域中的变化。2.根据权利要求1所述的加热器系统，其中，所述成像装置是获取所述加热器组件的热图像的红外照相机和摄像机中的一个。3.根据权利要求2所述的加热器系统，其中，所述热图像包括对应于所述加热器组件中的多个加热区域的多个像素。4.根据权利要求3所述的加热器系统，其中，所述多个像素表示所述多个加热区域的温度。5.根据权利要求4所述的加热器系统，其中，当至少一个像素所具有的颜色不同于相邻像素的颜色时，所述控制系统识别至少一个所述加热区域中的变化。6.根据权利要求5所述的加热器系统，其中，所述控制系统包括：映射单元，所述映射单元用于根据所述热图像确定经识别的所述加热区域的变化；计算单元，所述计算单元用于确定所述加热区域中的实际温度和期望温度之间的差异；以及加热器控制器，所述加热器控制器用于根据所述映射单元和所述计算单元不同地控制所述加热区域中的所述加热元件，以实现整个所述加热器组件上的期望温度分布。7.根据权利要求1所述的加热器系统，其中，所述加热器组件进一步包括多个加热元件，所述多个加热元件设置在所述多个加热区域中并且能独立地受控。8.根据权利要求7所述的加热器系统，其中，所述控制系统选择性地激活、停用或改变所述多个加热区域中的所述加热元件的功率以补偿所述变化。9.根据权利要求1所述的加热器系统，其中，所述成像装置是摄像机，当新负载放...

【专利技术属性】
技术研发人员：路易斯·P·辛德豪尔，
申请(专利权)人：沃特洛电气制造公司，
类型：发明
国别省市：美国,US