控制热阵列的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种系统和方法。在一个方面，本系统和方法可以计算多个模式的各个模式的时间周期。本系统和方法可以通过相应时间周期的每个模式索引以根据所述模式将电力提供给多个热元件。在另一个方面，本系统和方法可以通过多个模式的每个模式顺序地索引，并将电力施加到索引模式，同时测量索引模式的热元件的电气特性。

Systems and methods for controlling thermal arrays

The present invention provides a system and method. In one aspect, the system and method can calculate the time period of each mode of multiple patterns. The system and method can be indexed by each mode of the corresponding time cycle to provide power to multiple thermal components according to the mode described. In another aspect, the system and method can be indexed indexed by each mode in multiple modes, and applied to the index mode, while measuring the electrical characteristics of the hot elements of index mode.

【技术实现步骤摘要】
控制热阵列的系统和方法本申请是专利技术名称为“控制热阵列的系统和方法”、申请号为“201280052551.1”、申请日为“2012年08月30日”的申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2011年8月30日提交的序列号为61/528,939和2012年4月19日提交的序列号为61/635,310的临时申请的优先权，其全部内容以引用方式并入本文。本申请还涉及与本申请同时提交且共同转让的名称为“高清晰度加热器和操作方法(HighDefinitionHeaterandMethodofOperation)”、“加热器的高清晰度并行控制系统(HighDefinitionParallelControlSystemsforHeaters)”、“热阵列系统(ThermalArraySystem)”、“热阵列系统(ThermalArraySystem)”、“热阵列系统(ThermalArraySystem)”和“控制热阵列的系统和方法(SystemandMethodforControllingAThermalArray)”的共同待决申请，其全部内容以引用方式并入本文。
技术介绍
本申请大体涉及控制热阵列的系统和方法。
技术实现思路
在克服相关技术的缺点以及其它限制中，本申请提供了控制热阵列的系统和方法。在一个方面，本系统和方法可以计算多个模式的各个模式的时间周期。本系统和方法可以通过相应时间周期的每个模式索引以根据模式将电力提供给多个热元件。在另一个方面，本系统和方法可以顺序通过多个模式的每个模式索引，并将电力施加到索引模式，同时测量索引模式的热元件的电气特性。在参照附属于本说明书并且构成其一部分的附图和权利要求阅读以下说明后，对本领域的技术人员而言，本申请的其他目的、特征和优点将变得显而易见。附图说明图1a是根据本专利技术的一种形式的原理构造出的具有调谐层的加热器的局部侧视图；图1b是根据本专利技术的原理构造的具有调谐层或调谐器的另一种形式的加热器的分解侧视图；图1c是一种加热器的透视分解图，根据本专利技术的原理，绘示了基底加热器的示例性四个(4)区域和调谐加热器的十八个(18)区域；图1d是根据本专利技术的原理构造的具有补充调谐层的另一种形式的高清晰度加热器系统的侧视图；图2是双向热阵列的示意图；图3a是多并联的热阵列的示意图；图3b是多并联且双向热阵列的示意图；图4是多并联且双向热阵列的另一个示意图；图5是具有可寻址开关的热阵列的示意图；图6A是绘示一种控制热阵列的方法的流程图；图6B是绘示6A的控制方法的时序图；图7A是绘示热阵列的另一种控制方法的流程图；图7B是所述方法的一个例子所用的四节点拓扑；图8是绘示一种用于测量热阵列的节点的电气特性的方法的流程图；图9a是绘示一种用于校准热阵列的方法的流程图；图9b是绘示一种用于计算热阵列的目标设定点的方法的流程图；图10是一种控制器系统的一种实施方案的示意图。具体实施方式以下说明本质上仅仅是示例性的，并非用于限制本
技术实现思路
、应用或用途。例如，本专利技术的下列形式涉及半导体加工中使用的卡盘，并且在某些情况下，是静电卡盘。然而，应当理解的是，本文所提供的加热器和系统可用于各种应用，并且不限于半导体加工应用。参照图1a，本专利技术的一种形式是加热器50，其包括其中嵌入了至少一个加热器电路54的基底加热器层52。基底加热器层52中形成至少一个孔56(或导通孔)，用于将加热器电路54连接到电源(图未示)。基底加热器层52提供初级加热，而调谐加热器层60被配置成邻近加热器层52，如图所示，用于微调加热器50所提供的热分布。调谐层60包括嵌入其中的多个单独的加热元件62，其是独立控制的。至少一个孔64穿过调谐层60而形成，用于将所述多个单独的加热元件62连接到电源和控制器(图未示)。如进一步所示，路由层66配置在基底加热器层52和调谐层60之间，并限定内腔68。第一组电引线70将加热器电路54连接到电源，其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连接到电源，且除了基底加热器层52中的孔55之外，还延伸穿过路由层66的内腔68。应该理解的是，路由层66是可选的，且可在没有路由层66而只有基底加热器层52和调谐加热器层60的情况下使用加热器50。在另一种形式中，可以可选地使用调谐层60来测量卡盘12中的温度，而不是提供热分布的微调。这种形式用于温度依赖性电阻电路的多个特定区域位置或离散的位置。这些温度传感器中的每一种可经由多路切换装置单独读取，其示例性形式在下文中更详细地说明，允许使用相对于测量每一个单独的传感器所需的信号线数目更多的传感器。温度传感反馈可为控制决策提供必要的信息，例如，以控制背面冷却气压的特定区域以调节从衬底26到卡盘12的热通量。也可使用相同的反馈来取代或增加安装在基底加热器50附近的温度传感器，以经由辅助冷却液热交换器来控制基底加热区域54的温度或平衡板冷却流体温度(图未示)。在一种形式中，基底加热器层50和调谐加热器层60由封闭加热器电路54和调谐层加热元件62以聚酰亚胺材料形成，聚酰亚胺材料用于中温应用，一般在250℃以下。而且，聚酰亚胺材料可与材料掺杂，以增加热导率。在其他形式中，基底加热器层50和/或调谐加热器层60由分层工艺形成，其中所述层通过使用与厚膜、薄膜、热喷涂或溶胶凝胶等相关联的方法在衬底上或另一层上涂敷或积聚材料而形成。在一种形式中，基底加热电路54由因科镍合金()形成，且调谐层加热元件62是镍材料。在又一种形式中，调谐层加热元件62由具有足够的电阻温度系数的材料形成，使得所述元件同时起加热器和温度传感器的作用，通常称作“双线控制”。这样的加热器及其材料在第7,196,295号美国专利和序列号为11/475,534的共同待决美国专利申请中公开，其与本申请共同转让，且其全部公开内容以引用方式并入本文。在双线控制下，本专利技术的各种形式包括通过了解或测量施加给热阻抗调谐层60中的单独元件中的每一个，通过乘法和除法转换成电功率和电阻，在第一种情况下相等地对应于这些元件中的每一个的热通量输出，且在第二种情况下相等地对应于与元件温度的已知关系的电压和/或电流，基于温度、功率和/或热阻抗控制层加热元件62。可使用这些一起来计算并监测每一个元件上的热阻抗负载，以允许操作员或控制系统检测并补偿特定区域的热变化，所述热变化可能是因使用或维护、处理误差和设备降级导致室中或卡盘中发生物理变化而起，但并不限于此。可选地，在半导体加工过程中可为热阻抗调谐层60中的单独受控的加热元件中的每一个分配对应于相同或不同特定温度的设定点电阻，然后修改或闸控源自衬底上的对应区域直到基底加热器层52的热通量，以控制衬底温度。在一种形式中，基底加热器50接合到卡盘51上，例如，通过使用有机硅粘合剂或甚至压敏粘合剂。因此，加热器层52提供初级加热，而调谐层60微调或调整加热分布曲线，使得均匀的或所需的温度曲线被提供给卡盘51，且因此提供给衬底(图未示)。在本专利技术的另一种形式中，调谐层加热元件62的热膨胀系数(CTE)与调谐加热层衬底60的CTE匹配，以改良调谐层加热元件62在承受应力负载时的热敏性。许多适用于双线控制的材料展现出与电阻温度装置(RTD)相似的特性，包括对温度和应变的电阻敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热系统包括：多个热元件；控制系统，其具有多个电力节点，其中热元件连接到多个电力节点，控制系统经配置以基于温度设定点计算热元件的目标设定点，并且对于每一个热元件，控制系统经配置以(a)提供电源，回路以及开路条件中的一个给热元件，(b)通过测量连接到热元件的电力节点两端的电气特性来感测热元件的电气特性，以及(c)基于所感测的电气特性来确定热元件是否超过了热元件的目标设定点。

【技术特征摘要】
2011.08.30 US 61/528,939;2012.04.19 US 61/635,3101.一种热系统包括：多个热元件；控制系统，其具有多个电力节点，其中热元件连接到多个电力节点，控制系统经配置以基于温度设定点计算热元件的目标设定点，并且对于每一个热元件，控制系统经配置以(a)提供电源，回路以及开路条件中的一个给热元件，(b)通过测量连接到热元件的电力节点两端的电气特性来感测热元件的电气特性，以及(c)基于所感测的电气特性来确定热元件是否超过了热元件的目标设定点。2.根据权利要求1所述的系统，其中控制系统经配置以基于热元件的目标设定点确定用于给多个热元件的每一个热元件供电的时间窗口。3.根据权利要求2所述的系统，其中控制系统经配置以当超过目标设定点时，停止在时间窗口的剩余部分上给热元件供电。4.根据权利要求2所述的系统，其中控制系统经配置以当超过目标设定点时，停止给热元件供电并在预定义的时间延迟后移动到下一个时间窗口。5.根据权利要求1所述的系统，其中计算目标设定点包括测量热元件的基线电阻。6.根据权利要求5所述的系统，其中计算所述目标设定点包括计算：每一个热元件的基于基线电阻的目标电阻、温度变化，以及电阻温度系数TCR。7.根据权利要求1所述的系统，其中热元件是耗散元件。8.根据权利要求7所述的系统，其中热元件是电阻元件。9.根据权利要求8所述的系统，其中热元件是由具有温度依赖性电阻的导电材料构成。10.根据权利要求9所述的系统，其中控制系统经配置以测量连接到电阻元件的电力节点两端的电阻元件的电阻来计算电阻元件的温度。11.一种加热器，包括：基板；基底加热器，其固定到所述基板；衬底，其固定到所述基底加热器；调谐加热器，其固定到所述衬底，所述调谐加热器包括多个加热器元件；卡盘，其固定到所述调谐加热器；和控制系统，其具有多个电力节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·S·施密特，卡尔·T·斯汪森，约翰·F·莱姆克，
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