集成加热器和传感器系统技术方案

本发明专利技术涉及热系统，包括：加热电阻器电路的阵列，所述加热电阻器电路中的每一个具有第一终端和第二终端；多个节点，所述多个节点在每个第一终端和第二终端连接到所述加热电阻器电路的阵列；多个电源线，所述多个电源线向所述加热电阻器电路的阵列提供电能；以及多个信号线，所述多个信号线感测所述加热电阻器电路中的每一个的温度；其中所述多个节点中的每一个连接到来自所述多个电源线中的电源线以及连接到来自所述多个信号线中的信号线；以及其中所述加热电阻器电路的数量大于或等于所述电源线的数量和所述信号线的数量。

Integrated heater and sensor system

【技术实现步骤摘要】
集成加热器和传感器系统相关申请本专利技术是申请日为2016年10月24日、申请号为201680063548.8、专利技术名称为“集成加热器和传感器系统”的专利申请的分案申请。本专利技术要求申请号为No.14/925,330、专利技术名称为“集成加热器和传感器系统”的美国专利申请的优先权，该专利申请日期为2015年10月28日，其全部内容通过引用合并于此。
本公开内容涉及加热器系统和相关控制，特别是能够在操作期间向加热目标传递精准加热分布的加热器系统，以便补偿热损失和/或其他偏差，在半导体加工应用中作为卡盘或基座使用。
技术介绍
本部分中的陈述内容仅仅提供关于本公开内容的背景信息并不构成现有技术。在半导体加工技术中，例如，使用卡盘或基座来保持衬底(或晶元)并在加工期间向衬底提供均匀温度分布。参见附图1，示出了用于静电卡盘的支撑组件10，该支撑组件包括具有嵌入电极14的静电卡盘12，以及通过粘合剂层18粘结至静电卡盘12的加热板或目标16，粘合剂层18典型为有机硅粘合剂。加热器20固定至加热板或目标16，作为实例，加热器可以为蚀刻箔加热器。这种加热器组件再次通过粘合剂层24粘结至冷却板22，其中粘合剂层典型为有机硅粘合剂。衬底26设置在静电卡盘12上，并且电极14连接至电压源(未示出)使得生成静电能，静电卡盘12将衬底16保持在适当的位置上。射频(RF)或微波电源(未示出)可以耦接至围绕支承组件10的等离子反应器腔室中的静电卡盘12。因此，加热器20在腔室内等离子半导体加工步骤期间提供所需热量来保持衬底26上的温度，加工步骤包括等离子增强膜沉积或蚀刻。在衬底26的全部加工阶段期间，严格控制静电卡盘12的温度分布是重要的以便减小衬底26正在蚀刻中的加工偏差，同时减少总加工时间。除了其他应用，用于改进衬底上的均匀性的改进装置和方法在半导体加工技术中是一直期望的。
技术实现思路
热阵列系统包括多个电阻器电路，每个电阻器电路具有第一终端和第二终端，其中多个电阻器电路限定了电阻器电路的数量Rn。热系统还包括多个节点，所述节点在每个第一终端和第二终端连接多个电阻器电路，其中多个节点限定了节点的数量Nn。多个电源线连接至多个节点中的每一个来向多个电阻器电路提供电能，其中多个电源线限定了电源线的数量Pn。多个信号线连接至多个节点中的每一个来感测多个电阻器电路中的每一个的温度，其中多个信号线限定了信号线的数量Sn。电源线的数量Pn和信号线的数量Sn等于节点的数量Nn，而电阻器电路的数量Rn大于或等于节点的数量Nn。加热器系统包括加热目标并且加热器固定至加热目标。加热器具有多个电阻器电路，并且每个电阻器电路具有第一终端和第二终端，多个电阻器电路限定了电阻器电路的数量Rn。加热器系统还具有多个节点，所述多个节点在每个第一终端和第二终端连接多个电阻器电路，其中多个节点限定了节点的数量Nn。多个电源线连接至多个节点中的每一个来向多个电阻器电路提供电能，其中多个电源线限定了电源线的数量Pn。多个信号线连接至多个节点中的每一个来感测多个电阻器电路中的每一个的温度，其中多个信号线限定了信号线的数量Sn。电源线的数量Pn和信号线的数量Sn等于节点的数量Nn，电阻器电路的数量Rn大于或等于节点的数量Nn。进一步应用领域将根据本文中的描述变得显而易见，应当理解的是描述和具体实例仅仅是用于说明的目的并不用于限定本公开内容的范围。附图说明为了本公开内容可以得到良好的理解，将参见附图，通过实例以多种形式进行描述，其中：附图1为现有技术中的静电卡盘的放大侧视图；附图2A为具有调谐层并且根据本公开内容的一种原理形式构造的加热器的部分侧视图；附图2B为另一种形式的并且根据本公开内容的原理构造的具有调谐层的加热器或调谐加热器的分解侧视图；附图2C为根据本公开内容构造的加热器的立体分解视图，其示出了用于基底加热器的四(4)个示例性区域和用于调谐加热器的十八(18)个区域；附图2D为具有补充调谐层并且根据本公开内容的原理构造的另一种形式的高分辨率(highdefinition)加热器系统的侧视图；附图3为描述了根据本公开内容的原理的具有四个节点的热系统的示意图；附图4为描述了根据本公开内容的原理的具有三个节点的热系统的示意图；附图5为描述了根据本公开内容的原理的附图2中的热系统连接至控制系统的示意图；附图6为描述了根据本公开内容的原理的附图3中的热系统连接至控制系统的示意图；附图7为描述了根据本公开内容的原理的具有三个节点和辅助感测线的热系统的示意图，辅助感测线用于感测一个或多个感兴趣的区域温度；附图8为描述了控制热阵列的方法的流程图；附图9为描述了用于控制根据本公开内容的原理的附图3、4和7中的热系统的控制系统的示意图。本文中描述的附图仅仅是用于说明目的并不以任何方式用于限定本公开内容的范围。具体实施方式以下说明书在本质上仅仅是示例性的并不用于限定本公开内容，应用或使用。例如，以下本公开内容中的形式针对在半导体加工中使用的卡盘，在以下情况下为静电卡盘。然而，应当理解的是本文中提供的加热器和系统可以用于多种应用并且并不限于半导体加工应用。应当理解的是通过附图，相应的附图标记指代相似或相应的部分和特征。参见附图2A，本公开内容的一种形式的加热器50包括基底加热器层52，基底加热器层具有嵌入在其中的至少一个加热器电路54。基底加热器层52具有形成的至少一个孔径56，通过(或经由)孔径用于将加热器电路54连接至电源(未示出)。基底加热器层52提供主加热，同时如所示的靠近加热器层52设置的调谐加热器层60用于对加热器50提供的热分布进行微调。调谐层60包括多个单独的嵌入其中的独立控制的加热元件62。至少一个通过调谐层形成的孔径64用于将多个单独的加热元件62连接至电源和控制器(未示出)。如进一步所示，布线层66设置在基底加热器层52和调谐层60之间并限定了一个内部空腔68。第一组电引线70通过加热层孔径56延伸，将加热器电路54连接至电源。除了基底加热器层52中的孔径55，第二组电引线72将多个加热元件62连接至电源并通过布线层66的内部空腔68延伸。应当理解的是布线层66是可选的，并且加热器55可以不与布线层66一起使用，而是仅仅具有基底加热器层52和调谐加热器层60。在另一种形式中，除了提供加热部分的微调，调谐层60可以选择性的用于测量卡盘12中的温度。这种形式提供了多个温度相关电阻电路的特定区域或考虑位置。这些温度传感器中的每一个能够经由多路复用开关布置单独读取以允许使用相对于所需信号线数量更多的传感器来测量每个单独的传感器，例如与本申请一同转让的美国专利申请No.US13/598,956中所示，其公开内容通过引用全部并入本文。温度感测反馈能够提供用于控制决策的必要信息，例如，控制后部冷却气体压力的特定区域来调节从衬底26至卡盘12的热通量。这种相同的反馈还能够用于替换或增加安装在基底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热系统，包括：/n加热电阻器电路的阵列，所述加热电阻器电路中的每一个具有第一终端和第二终端；/n多个节点，所述多个节点在每个第一终端和第二终端连接到所述加热电阻器电路的阵列；/n多个电源线，所述多个电源线向所述加热电阻器电路的阵列提供电能；以及/n多个信号线，所述多个信号线感测所述加热电阻器电路中的每一个的温度；/n其中所述多个节点中的每一个连接到来自所述多个电源线中的电源线以及连接到来自所述多个信号线中的信号线；以及/n其中所述加热电阻器电路的数量大于或等于所述电源线的数量和所述信号线的数量。/n

【技术特征摘要】
20151028 US 14/925,3301.一种热系统，包括：
加热电阻器电路的阵列，所述加热电阻器电路中的每一个具有第一终端和第二终端；
多个节点，所述多个节点在每个第一终端和第二终端连接到所述加热电阻器电路的阵列；
多个电源线，所述多个电源线向所述加热电阻器电路的阵列提供电能；以及
多个信号线，所述多个信号线感测所述加热电阻器电路中的每一个的温度；
其中所述多个节点中的每一个连接到来自所述多个电源线中的电源线以及连接到来自所述多个信号线中的信号线；以及
其中所述加热电阻器电路的数量大于或等于所述电源线的数量和所述信号线的数量。


2.根据权利要求1所述的热系统，还包括连接到所述多个电源线的控制系统，以及所述控制系统被配置为通过所述电源线向所述加热电阻器电路中的至少一个提供电能。


3.根据权利要求2所述的热系统，其中所述控制系统被配置为通过所述电源线可选择地将电源或接地信号提供至所述多个节点。


4.根据权利要求2所述的热系统，其中所述控制系统连接到所述多个信号线，以及被配置为通过所述信号线测量所述加热电阻器电路中的每一个的阻抗，以及基于所测量的阻抗来计算所述加热电阻器电路中的每一个的温度。


5.根据权利要求1所述的热系统，其中所述加热电阻器电路的数量为六个，以及电源线和信号线的数量为四个。


6.根据权利要求1所述的热系统，其中所述加热电阻器电路的数量为三个，以及电源线和信号线的数量为三个。


7.根据权利要求1所述的热系统，还包括第一辅助信号线，所述第一辅助信号线在所述加热电阻器电路的第一终端和第二终端之间的位置连接至所述加热电阻器电路以感测所述第一辅助信号线和所述信号线之间的所述加热电阻器电路部分的温度。


8.根据权利要求7所述的热系统，还包括第二辅助信号线，所述第二辅助信号线在所述加热电阻器电路的第一终端和第二终端之间的第二位置连接至所述加热电阻器电路以感测所述第一辅助信号线和所述第二辅助线之间的加热电阻器电路部分的温度。


9.根据权利要求1所述的热系统，还包括：
固定至加热目标的加热器；以及
靠近所述加热器设置的至少一个调谐层，
其中所述加热器和所述至少一个调谐层包括所述多个加热电阻器电路中的至少一个加热电阻器电路。


10.一种热系统，包括：
加热电阻器电路的阵列，所述加热电阻器电路中的每一个具有第一终端和第二终端；
多个节点，所述多个节点在每个第一终端和第二终端连接到所述加热电阻器电路的阵列；
多个电源线，...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅各布·林德利，卡尔·斯汪森，
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