JP6905549B2 - 熱システム - Google Patents

Description

本開示は、熱システム及びそれらに関係する制御に関するものであり、より厳密には、半導体加工で使用するためのチャック又はサセプタの様な用途での熱損失及び／又は他の変動を補償するために動作中に精密な温度プロファイルを加熱目的物へ送達することのできる熱システムに関する。

この項の記述は本開示に関係のある背景情報を提供しているにすぎず先行技術を構成しているわけではない。

半導体加工の技術分野では、例えば、基板（又はウェーハ）を保持して加工中の基板に均一な温度プロファイルを提供するのにチャック又はサセプタが使用されている。図１を参照すると、静電チャックのための支持部組立体１０が描かれており、当該支持部組立体は、埋込み電極１４を有する静電チャック１２と、典型的にはシリコン接着剤である接着層１８によって静電チャック１２へ貼り合わされているヒータープレート又は目的物１６と、を含んでいる。ヒータープレート又は目的物１６にはヒーター２０が固着されており、ヒーター２０は一例としてエッチング箔ヒーターである。このヒーター組立体は、先と同じく典型的にはシリコン接着剤である接着層２４によって冷却プレート２２へ貼り合わされている。静電チャック１２上に基板２６が配置され、電極１４は基板２６を所定位置に保持する静電力が生成されるように電圧源（図示されていない）へ接続されている。無線周波数（ＲＦ）又はマイクロ波の電源（図示されていない）が、支持部組立体１０を取り囲んでいるプラズマ反応器チャンバ内で静電チャック１２へ連結されていることもある。ヒーター２０は、こうして、プラズマ強化膜蒸着やエッチングを含む様々なチャンバ内プラズマ半導体加工工程中に基板２６上の温度を維持するために必要な熱を提供する。

基板２６の加工の全ての段階において、総加工時間を短縮しながら、エッチングされる基板２６内の加工のばらつきを低減するために静電チャック１２の温度プロファイルを厳密に制御することが重要である。他にも用途はあるが中でも特に半導体加工の技術分野では、基板上の温度均一性を向上させるための改善された装置及び方法が継続して求められている。

熱システムは、各加熱抵抗回路が第１終端及び第２終端を有する加熱抵抗回路のアレイと、第１終端及び第２終端のそれぞれにおいて加熱抵抗回路のアレイに接続された複数のノードと、加熱抵抗回路のアレイに電力を提供するための複数の電源ワイヤと、各加熱抵抗回路の温度を検知するための複数の信号ワイヤとを備える。複数のノードのそれぞれは、複数の電源ワイヤのうちのいずれかの電源ワイヤと複数の信号ワイヤのうちのいずれかの信号ワイヤに接続されている。

熱システムは、各加熱抵抗回路が第１終端及び第２終端を有する加熱抵抗回路のアレイと、第１終端及び第２終端のそれぞれにおいて加熱抵抗回路のアレイに接続された複数のノードと、加熱抵抗回路のアレイに電力を提供するための複数の電源ワイヤと、各加熱抵抗回路の温度を検知するための複数の信号ワイヤと、複数の電源ワイヤ及び複数の信号ワイヤに接続された制御システムと、を備える。複数のノードのそれぞれが、複数の電源ワイヤのうちのいずれかの電源ワイヤと、複数の信号ワイヤのうちのいずれかの信号ワイヤとに接続されている。制御システムは、選択的に電源ワイヤを通して複数のノードに電力を供給して、信号ワイヤを通して加熱抵抗回路の温度を検知するようにされている。

ここに提供されている説明から適用可能性の更なる分野が明らかになるであろう。説明及び具体例は例示目的のためだけであり本開示の範囲を限定しようとするものではないことを理解されたい。

本開示が十分に理解されるようにするため、これより添付図面を参照しながら一例として与えられているその様々な形態を説明してゆく。

先行技術の静電チャックの立面側面図である。 チューニング層を有していて本開示の１つの形態の原理により構築されているヒーターの部分側面図である。 チューニング層又はチューニングヒーターを有していて本開示の原理により構築されているヒーターの別の形態の分解側面図である。 本開示の原理による或るヒーターの斜視分解図であり、例示としての、ベースヒーター用の４つのゾーン及びチューニングヒーター用の１８のゾーンを示す図である。 補足的なチューニング層を有していて本開示の原理により構築されている高精細度ヒーターシステムの別の形態の側面図である。 本開示の原理による、４つのノードを有する熱システムを示す模式図である。 本開示の原理による、３つのノードを有する熱システムを示す模式図である。 本開示の原理による、制御システムへ接続された図２の熱システムを示す模式図である。 本開示の原理による、制御システムへ接続された図３の熱システムを示す模式図である。 本開示の原理による、３つのノードと、１つ又はそれ以上の関心のある領域での温度を検知するための補助的な検知ワイヤと、を有する熱システムを示す模式図である。 熱アレイを制御する方法を示すフローチャートである。 本開示の原理による、図３、図４、及び図７の熱システムを制御するための制御システムを示す模式図である。

ここに説明されている図面は例示のみが目的であり本開示の範囲を如何様にも限定する意図はない。

次に続く説明は、本質的に例示にすぎず、本開示、適用、又は使用を限定しようとするものではない。例えば、本開示の以下の形態は、半導体加工で使用するためのチャック、一部の例では静電チャック、に向けられている。とはいえ、ここに提供されているヒーター及びシステムは様々な用途に採用することができ、半導体加工用途に限定されるものではないことを理解されたい。図面全体を通して対応する符号は同様又は対応する部分及び特徴を指すものと理解されたい。

図２Ａを参照して、本開示の１つの形態は、少なくとも１つのヒーター回路５４が埋め込まれているベースヒーター層５２を含んでいるヒーター５０である。ベースヒーター層５２は、ヒーター回路５４を電力供給部（図示されていない）へ接続するための貫通形成された少なくとも１つの開口５６（又はビア）を有している。ベースヒーター層５２は一次加熱を提供し、更に、図示ではヒーター層５２に近接して配置されているチューニングヒーター層６０がヒーター５０によって提供される熱分布の微細チューニングを提供する。チューニング層６０には、独立に制御される複数の個別加熱要素６２が埋め込まれている。少なくとも１つの開口６４が、複数の個別加熱要素６２を電力供給部及びコントローラ（図示されていない）へ接続するためにチューニング層６０を貫いて形成されている。更に示されている様に、ベースヒーター層５２とチューニング層６０との間にはルーティング層６６が配置されていて内部空洞６８を画定している。ヒーター層の開口５６を通って延びている電気リードの第１のセット７０がヒーター回路５４を電力供給部へ接続している。電気リードの第２のセット７２は、複数の加熱要素６２を電力供給部へ接続していて、ベースヒーター層５２の開口５５に加えてルーティング層６６の内部空洞６８を通って延びている。ルーティング層６６は随意であり、ヒーター５０は、ルーティング層６６無しで、ベースヒーター層５２とチューニングヒーター層６０のみを有するようにしても良いことを理解されたい。

別の形態では、チューニング層６０は熱分布の微細チューニングを提供するのではなく代わりにチャック１２の温度を測定するのに使用されてもよい。この形態は、温度依存性抵抗回路の複数の区域固有場所又は離散場所を提供する。本願との同一出願人による米国特許出願第１３／５９８，９５６号に示されているように多重切換配列を介してこれらの温度センサーの各々を個別に読み出すようにすれば、各個別センサーを測定するのに必要とされる信号ワイヤ数に対比して実質的により多くのセンサーを使用できるようになるものであり、前記米国特許の開示をここに参考文献としてそっくりそのまま援用する。温度検知フィードバックは、例えば基板２６からチャック１２への熱流束を調整するために特定の裏面ゾーンの冷却ガス圧力を制御する場合の、制御決定にとって必要な情報を提供することができる。この同じフィードバックは、更に、ベース加熱ゾーン５４の温度制御のために又は補助的な冷却流体熱交換器を介しての平衡板冷却流体温度（図示されていない）の温度制御のために、ベースヒーター５０付近に設置されている温度センサーを置換する又は増強するのに使用することができる。

１つの形態では、ベースヒーター層５０及びチューニングヒーター層６０は、概ね２５０℃より下である中温用途についてはポリイミド材料にヒーター回路５４及びチューニング層加熱要素６２を封入することで形成されている。また、ポリイミド材料は、熱伝導率を上げるために諸材料でドープされていてもよい。

他の形態では、ベースヒーター層５０及び／又はチューニングヒーター層６０は、積層プロセスによって形成されており、層は、厚膜、薄膜、溶射、又はゾルゲル、その他、と関連付けられるプロセスを使用して、或る材料を基板又は別の層へ塗布又は蓄積させることにより形成されている。

１つの形態では、ベース加熱回路５４はＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）から形成され、チューニング層加熱要素６２はニッケル材料である。更に別の形態では、チューニング層加熱要素６２は、それら要素が「二線式制御」と一般に呼称されるヒーター兼温度センサーとして機能するように十分な抵抗の温度係数を有する材料で形成されている。その様なヒーター及びそれらの材料は、本願との同一出願人による米国特許第７，１９６，２９５号及び同第８，３７８，２６６号に開示されており、それら特許の開示をここに参考文献としてそっくりそのまま援用する。

二線式制御の場合、本開示の様々な形態は層加熱要素６２に対する温度、電力、及び／又は熱インピーダンスに基づく制御を含んでおり、それは、熱インピーダンスチューニング層６０の個別要素の各々へ印加される電圧及び／又は電流を把握又は測定し、多重化及び分割により、１つ目の例ではこれらの要素の各々から出力される熱流束に対応する電気的パワー及び抵抗へ、また２つ目の例では要素温度に対する既知の関係に対応する電気的パワー及び抵抗へ、変換することを通じてなされる。これらを併せて使用し、各要素への熱インピーダンス負荷を計算して監視し、オペレータ又は制御システムが、限定するわけではないが使用又は保守、加工エラー、及び機材劣化に起因するチャンバ又はチャックの物理的変化から生じ得る区域固有の熱変化を検出して補償するようにすることができる。代わりに、熱インピーダンスチューニング層６０の個別に制御される加熱要素の各々に同じ又は異なる固有温度に対応する設定値抵抗を割り当て、そうして基板上の対応する区域由来の熱流束を修正し又は通門してベースヒーター層５２へ通し半導体加工中の基板温度を制御するようにしてもよい。

１つの形態では、ベースヒーター５０は、例えばシリコン接着剤また更には感圧性接着剤を使用することによってチャック５１へ貼り合わされている。従って、ヒーター層５２は一次加熱を提供し、チューニング層６０は加熱プロファイルを微細チューニングし又は調節して均一の又は所望の温度プロファイルがチャック５１へ、ひいては基板（図示されていない）へ提供されるようにする。

本開示の別の形態では、チューニング層加熱要素６２の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、歪み負荷に曝されたときのチューニング層加熱要素６２の温度感受性を改善するためにチューニング加熱層基板６０のＣＴＥに整合されている。二線式制御向けの多くの適した材料は、温度と歪みの両方に対する抵抗の感受性を含め、抵抗器温度装置（ＲＴＤｓ：Ｒｅｓｉｓｔｏｒ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ）と同様の特性を示す。チューニング層加熱要素６２のＣＴＥをチューニングヒーター層基板６０に整合させることは、実際の加熱要素への歪みを低減する。そして、動作温度が上昇すると歪みレベルは上昇する傾向があることから、ＣＴＥ整合はより大きな要因となる。１つの形態では、チューニング層加熱要素６２は大凡１５ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有する高純度ニッケル−鉄合金であり、それを封入するポリイミド材料は大凡１６ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有している。この形態では、チューニングヒーター層６０を他の層へ貼り合わせる材料は、チューニングヒーター層６０をチャック１２の他の部材から物理的に結合解除する弾性特性を示す。本開示の範囲内に留まる限り、同等のＣＴＥを有する他の材料を採用することもできるものと理解されたい。

これより図２Ｂ−図２Ｄを参照すると、ベースヒーター層とチューニング層（以上に図２Ａの中で概説）の両方を有するヒーターの１つの例示としての形態が描かれていて、全体を符号８０で表されている。ヒーター８０は、ベースプレート又は目的物８２（冷却板とも呼称される）を含んでおり、当該プレートは１つの形態では厚さ大凡１６ｍｍのアルミニウム板である。ベースヒーター８４が、１つの形態では示されている様にエラストマー系ボンド層８６を使用して、ベースプレート又は目的物８２へ固着されている。エラストマー系ボンドは米国特許第６，０７３，５７７号に開示されているものであってもよく、前記特許をここに参考文献としてそっくりそのまま援用する。基板８８がベースヒーター８４の上に配置されており、本開示の１つの形態によれば、それは厚さ大凡１ｍｍのアルミニウム材料である。基板８８は、必要量のパワーをベースヒーター８４から放散させる熱伝導率を有するように設計されている。ベースヒーター８４は比較的高いパワーを有しているので、必要量の熱伝導率が無ければ、このベースヒーター８４は隣接する構成要素上に（抵抗回路トレースからの）「ウィットネス」マークを残してしまい、それによりヒーターシステム全体の性能が低下することになる。

チューニングヒーター９０が、以上に述べられている様に、基板８８の上に配置されていてエラストマー系ボンド層９４を使用してチャック９２へ固着されている。チャック９２は、１つの形態では、大凡２．５ｍｍの厚さを有する酸化アルミニウム材料である。ここに述べられている材料及び寸法は単に例示であり、よって本開示はここに述べられている特定の形態に限定されないということを理解されたい。加えて、チューニングヒーター９０はベースヒーター８４より低いパワーを有しており、以上に述べられている様に基板８８は「ウィットネス」マークがチューニングヒーター９０に付くことのないようベースヒーター８４からパワーを放散させる機能を果たす。

ベースヒーター８４及びチューニングヒーター９０は図２Ｃに更に詳細に示されており、当該図では、例示としての４つのゾーンがベースヒーター８４用として１８のゾーンがチューニングヒーター９０用として示されている。１つの形態では、ヒーター８０は、４５０ｍｍのチャックサイズとの使用に適合されているが、ヒーター８０は、熱分布を高度に特注仕様化するその能力に因り、より大きい又はより小さいチャックサイズと共に採用することもできる。加えて、高精細度ヒーター８０は、ここに描かれている積重／平面構成ではなく、チャックの周囲の周りに又はチャックを横断する既定場所に採用することもできる。また更に、高精細度ヒーター８０は、半導体加工設備内の他にもある構成要素の中で特にプロセスキット、チャンバ壁、蓋、ガスライン、及びシャワーヘッドに採用することができる。更に理解しておくべきこととして、ここに描かれ説明されているヒーター及び制御システムは幾つもの数の用途に採用することができ、よって例示としての半導体ヒーターチャック用途は本開示の範囲を限定するものと解釈されてはならない。

本開示は、更に、ベースヒーター８４及びチューニングヒーター９０は加熱機能に限定されないものと考えている。「ベース機能層」及び「チューニング層」としてそれぞれ呼称されているこれらの部材の１つ又はそれ以上は、本開示の範囲に留まる限り、代わりに温度センサー層又は他の機能部材とすることもできるものと理解されたい。

図２Ｄに示されている様に、二次的なチューニング層ヒーター９９をチャック９２の上面に含むことにより二重チューニング性能を提供することができる。本開示の範囲内に留まる限り、二次的なチューニング層は加熱層ではなく代わりに温度検知層として使用することもできる。従って、如何なる数のチューニング層ヒーターが採用されてもよく、ここに示され説明されているものに限定されるものではない。更に理解されるべきこととして、以下に述べられている熱アレイは、本開示の範囲内に留まる限り、積層型か他の構成かを問わず単一のヒーター又は複数のヒーターと共に採用することができる。

図３を参照すると、図２Ａ−図２Ｄに説明されている様な熱アレイシステムで使用するための熱システム１００が示されている。熱システム１００は、６つの抵抗回路１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２を含んでいる。加えて、熱システム１００は、４つのノード１１４、１１６、１１８、及び１２０を含んでいる。抵抗回路１０２、１０４、１０６、１１０、及び１１２の各々は、抵抗性加熱要素を有していてもよい。抵抗性加熱要素は、積層加熱要素、エッチング箔要素、又は巻線要素から成る群より選択することができる。

６つの抵抗回路１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２の各々は、抵抗回路１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２の各々の互いに反対側の端の２つの終端を有している。より具体的には、抵抗回路１０２は終端１２２及び１２４を有している。抵抗回路１０４は終端１２６及び１２８を有している。抵抗回路１０６は終端１３０及び１３２を有している。抵抗回路１０８は終端１３４及び１３６を有している。抵抗回路１１０は終端１３８及び１４０を有している。最後に、抵抗回路１１２は終端１４２及び１４４を有している。

この実施例では、抵抗回路１０２の終端１２４、抵抗回路１１０の終端１３８、及び抵抗回路１０４の終端１２８は、ノード１１４へ接続されている。抵抗回路１０２の終端１２２、抵抗回路１１２の終端１４４、及び抵抗回路１０８の終端１３６は、ノード１２２へ接続されている。抵抗回路１０６の終端１３２、抵抗回路１１０の終端１４０、及び抵抗回路１０８の終端１３４は、ノード１１８へ接続されている。最後に、抵抗回路１０２の終端１２２、抵抗回路１１２の終端１４４、及び抵抗回路１０８の終端１３６は、ノード１２０へ接続されている。

ノード１１４、１１６、１１８、及び１２０の各々は、それから突き出る２つのワイヤを有している。ワイヤのうち一方はノードへ電圧を提供する電源用ワイヤであり、また他方のワイヤは抵抗回路１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２を横断する抵抗を指し示す信号を受信するための信号ワイヤである。回路１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２を横断する抵抗を、抵抗回路の各々の温度を求めるのに使用することができる。信号ワイヤは白金材料で作ることができる。

ここでは、ノード１１４は、それから突き出る電源ワイヤ１４６及び信号ワイヤ１４８を有している。ノード１１６は、それから突き出る電源ワイヤ１５０及び信号ワイヤ１５２を有している。ノード１１８は、それから突き出る電源ワイヤ１５４及び信号ワイヤ１５６を有している。最後に、ノード１２６は、それから突き出る電源ワイヤ１５８及び信号ワイヤ１６０を有している。これらのワイヤは全てこの説明の後段で記述されている制御システムへ接続されていてもよい。

電源信号又は接地信号の何れかを電源ワイヤ１４６、１５０、１５４、及び１５８へ選択的に提供することによって、電流が抵抗回路１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２の各々を通って伝送され、それにより電流が抵抗回路１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２を通過するときに熱を発生させることができる。

下表は、ノード１１４、１１６、１１８、及び１２０の電源ライン１４６、１５０、１５４、及び１５８へそれぞれ提供される電源信号（ＰＷＲ）又は接地信号（ＧＮＤ）の各組合せを例示している。表に示されている様に、加熱回路が熱アレイシステムの加熱を提供する場合の制御については柔軟性がある。

図４を参照すると、熱システム２００の別の実施例が示されている。熱システム２００は、抵抗回路２０２、２０４、及び２０６を含んでいる。前の様に抵抗回路の各々は抵抗回路の両端に位置する２つの終端を有している。より具体的には、抵抗回路２０２は終端２０８及び２１０を有し、抵抗回路２０４は終端２１２及び２１４を有し、更に抵抗回路２０６は終端２１６及び２１８を有している。

システム２００は、ノード２２０、２２２、及び２２４を含んでいる。ノード２２０へは抵抗回路２０２及び２０６の終端２０８及び２１８がそれぞれ接続されている。ノード２２２へは抵抗回路２０２及び２０４の終端２１０及び２１２がそれぞれ接続されている。最後に、ノード２２４へは抵抗回路２０４及び２０６の終端２１４及び２１６がそれぞれ接続されている。図３に説明されている実施例と同様に、ノード２２０、２２２、及び２２４の各々は、それから突き出る２つのワイヤを有していて、それらワイヤは制御システムへ接続されていてもよい。より具体的には、ノード２２０は、それから突き出る電源ワイヤ２２６及び信号ワイヤ２２８を有している。ノード２２２は、それから突き出る電源ワイヤ２３０及び信号ワイヤ２３２を有している。最後に、ノード２２４は、それから突き出る電源ワイヤ２３４及び信号ワイヤ２３６を有している。

そういうものとして、制御システムは、電源ワイヤ２２６、２３０、及び２３４の各々へ電源信号又は接地信号を選択的な方式で提供することができる。同様に、制御システムは、ノード２２０、２２２、及び２２４の間の抵抗を信号ワイヤ２２８、２３２、２３６の使用により選択的に測定することによって、抵抗回路２０２、２０４、及び／又は２０６の何れかの間の抵抗を測定することもできるだろう。前に言及されている様に、抵抗回路２０２、２０４、及び２０６を横断する抵抗を測定することは、抵抗回路２０２、２０４、及び／又は２０６の温度を求めるうえで有用である。

下表は、ノード２２０、２２２、２２４への電源ライン２２６、２３０、２３４へそれぞれ提供される電源信号（ＰＷＲ）又は接地信号（ＧＮＤ）の各組合せを例示している。表に示されている様に、加熱回路が熱アレイシステムの加熱を提供する場合の制御については柔軟性がある。

ノードと抵抗回路の多数の異なる組合せの何れの１つを利用することもできるものと理解されたい。前に言及されている様に、図３及び図４に示された実施例は、単なる２種類の実施例であり、多数の異なる構成の何れの１つが如何なる数の異なるノード及び／又は抵抗回路を伴って存在していてもよい。

概して、複数の抵抗回路は抵抗回路数Ｒｎを定義している。複数のノードはノード数Ｎｎを定義している。複数の電源ワイヤが複数の抵抗回路へ電力を提供するように複数のノードの各々へ接続されており、複数の電源ワイヤは電源ワイヤ数Ｐｎを定義している。複数の信号ワイヤが複数の抵抗回路の各々の温度を検知するように複数のノードの各々へ接続されている。複数の信号ワイヤは信号ワイヤ数Ｓｎを定義している。電源ワイヤ数Ｐｎ及び信号ワイヤ数Ｓｎはノード数Ｎｎに等しく、抵抗回路数Ｒｎはノード数Ｎｎより大きいか又はノード数Ｎｎに等しい。

図５を参照すると、図３の熱システム１００が制御システム３００へ連結されて示されている。より具体的には、制御システム３００は、メモリ３０４と通信しているプロセッサ３０２を有している。メモリ３０４は、多数の異なる機能の何れか１つを実行するようにプロセッサ３０２を設定する命令を格納することができる。

これらの機能は、熱システム１００の電源ライン１４６、１５０、１５４、及び／又は１５８へ電力を提供すること、又は信号ライン１４８、１５２、１５６、及び／又は１６０の測定を行うこと、を含んでいてもよい。制御システムは、更に、信号ワイヤへ接続されている検知要素を含んでいてもよく、その場合、検知要素は熱電対又は抵抗温度検出器である。

この実施例では、電源ライン１４６、１５０、１５４、及び１５８、並びに信号ライン１４８、１５２、１５６、及び１６０は、制御システム３００へ直接接続されており、従って電源信号又は測定信号を受信するために制御システム３００のプロセッサ３０２と通信している。言うまでもなく、プロセッサ３０２を設定する命令はプロセッサ内に又は遠隔の記憶場所に記憶されていてもよく、必ずしもメモリ３０４に記憶されている必要はないものと理解されたい。

図６を参照すると、図４の熱システム２００が制御システム４００へ接続されて示されている。制御システム３００の様に、制御システム４００は、プロセッサ４０２、及びプロセッサ４０２と通信しているメモリ４０４を含んでいる。メモリ４０４は、熱システム２００の電源ライン２２６、２３０、及び２３４へ電力を提供することを含む多数の異なる機能の何れか１つを実行するようにプロセッサを設定するための命令を格納することができる。加えて、命令は、熱システム２００の信号ワイヤ２２８、２３２、及び２３６を横断して測定を実行するようにプロセッサを設定することもできる。言うまでもなく、プロセッサ４０２を設定する命令はプロセッサ内に又は遠隔の記憶場所に記憶されていてもよく、必ずしもメモリ４０４に記憶される必要はないものと理解されたい。

図７を参照すると、熱システム５００の別の実施例が示されている。ここでは、熱システム５００は図４の熱システム２００に類似している。但し、熱システム５００は、以降の段落に説明されている追加の補助的な信号ワイヤを含んでいる。熱システム２００の様に、熱システム５００は抵抗回路５０２、５０４、及び５０６を含んでいる。前の様に、抵抗回路の各々は、抵抗回路の両端に位置する２つの終端を有している。より具体的には、抵抗回路５０２は終端５０８及び５１０を有し、抵抗回路５０４は終端５１２及び５１４を有し、更に抵抗回路５０６は終端５１６及び５１８を有している。

システム５００はノード５２０、５２２、及び５２４を含んでいる。ノード５２０へは抵抗回路５０２及び５０６の終端５０８及び５１８がそれぞれ接続されている。ノード５２２へは抵抗回路５０２及び５０４の終端５１０及び５１２がそれぞれ接続されている。最後に、ノード５２４へは抵抗回路５０４及び５０６の終端５１４及び５１６がそれぞれ接続されている。図４に説明されている実施形態の様に、ノード５２０、５２２、及び５２４の各々は、それから突き出る２つのワイヤを有している。より具体的には、ノード５２０は、それから突き出る電源ワイヤ５２６及び信号ワイヤ５２８を有している。ノード５２２は、それから突き出る電源ワイヤ５３０及び信号ワイヤ５３２を有している。最後に、ノード５２４は、それから突き出る電源ワイヤ５３４及び信号ワイヤ５３６を有している。

そういうものとして、制御システムは、システム２００についての上表に示されている様に、電源ワイヤ５２６、５３０、及び５３４の各々へ電源信号又は接地信号を選択的な方式で提供することができる。同様に、制御システムは、ノード５２０、５２２、及び５２４の間の抵抗を信号ワイヤ５２８、５３２、５３６の使用により選択的に測定することによって、どの抵抗回路５０２、５０４、及び／又は５０６の間の抵抗を測定することもできるだろう。前に言及されている様に、抵抗回路５０２、５０４、及び５０６を横断する抵抗を測定することは、抵抗回路５０２、５０４、及び／又は５０６の温度を求めるうえで有用である。

また一方、システム５００は、更に、抵抗回路５０２へ接続されている補助的な信号ワイヤ５３８を含むことができる。補助的な信号ワイヤ５３８は、本明細書に説明されている制御システムへ接続することができ、そうすれば関心のある領域５４０の抵抗ひいては温度の測定が可能になるだろう。加えて、又は代わりに、１つ又はそれ以上の補助的な信号ワイヤは多数の異なる関心のある領域の何れか１つの温度を監視するように抵抗回路の何れかへ接続されていてもよい。例えば、システム５００は、更に、抵抗回路５０６へ接続されている補助的な信号ワイヤ５４２及び５４４を含んでいてもよい。これらの補助的な信号ワイヤ５４２及び５４４は制御システムへ接続されていてもよく、そうすればノード５２０と５２４の間にある関心のある領域５４６の温度の測定が可能になる。

そういうものとして、複数の関心のある領域の温度の監視を可能にするため、多数の異なる補助的なワイヤの何れか１つが抵抗回路へ接続されていてもよい。また、１つ又はそれ以上の補助的なワイヤの使用は、図３に示されている実施例の様な、ここに説明されている何れの実施例で利用されてもよい。

次に図８を参照すると、熱システムを制御するための方法６００が提供されている。方法６００は、説明されている熱アレイシステムの何れかを制御するのに利用でき、説明されている制御システムの何れかによって実行させることができる。方法は、ブロック６１０にて始まる。ブロック６１２で、コントローラはアレイの各抵抗回路についての設定値を計算する。例えば、各抵抗回路について抵抗設定値を設定し、当該抵抗回路についての測定された抵抗を、当該抵抗回路への電力提供を停止するためのトリガとして使用するようにしてもよい。ブロック６１４で、各抵抗回路についての時間ウィンドウが計算される。時間ウィンドウは、特定の抵抗回路に電力供給するのに割り当てられた時間としてもよい。但し、抵抗回路の抵抗が設定値より上になれば、コントローラは時間ウィンドウの残部について休止したままとなるか又は次の抵抗回路へ電力供給するべく次のウィンドウへ直行するようになっていてもよい。しかしながら、測定目的で絶えず電力がシステムへ提供され、それにより加熱要素が加熱用途にとって必要とされるものを超えてしまうことのないように、各抵抗回路については最小待ち時間を有しているのが望ましいであろう。

ブロック６１６で、コントローラは、現在の抵抗回路について時間ウィンドウの終点に達したかどうかを判定する。現在の抵抗回路についての時間ウィンドウの終点に達していたら、この方法はライン６２０に従いブロック６２２へ至る。ブロック６２２で、コントローラは、アレイ内の次の抵抗回路へインクリメントしブロック６１６へ進みそこでプロセスが続行する。時間ウィンドウの終点に達していなければ、方法はライン６１８に従いブロック６２４へ至る。ブロック６２４で、コントローラは、同時に、抵抗回路へ電力供給すると共に抵抗回路の電気特性を測定することができる。ブロック６２６で、コントローラは、抵抗回路が抵抗回路設定値を超過したかどうかを測定された特性に基づいて判定する。設定値を超過していれば、この方法は、時間ウィンドウが完了するまで待つか、又は幾らかの遅延の後にライン６２８に沿ってブロック６２２へ進む。ブロック６２２で、抵抗回路は次の抵抗回路へインクリメントされ、プロセスはブロック６１６へ進む。抵抗回路が測定された特性に基づいて設定値を超過していなければ、プロセスはライン６３０に従いブロック６１６に至りプロセスが続行する。

説明されているコントローラ、制御システム、又はエンジンの何れも、１つ又はそれ以上のコンピュータシステムに実装することができる。１つの例示としてのシステムが図９に示されている。コンピュータシステム７００は、以上に論じられている方法に説明されている様な命令を実行するためのプロセッサ７１０を含んでいる。命令は、メモリ７１２又は記憶装置７１４例えばディスクドライブ、ＣＤ、又はＤＶＤの様なコンピュータ可読媒体に記憶させることができる。コンピュータは、命令に応えてディスプレイ装置７１８例えばコンピュータモニター上にテキスト表示又はグラフィカル表示を生成するディスプレイコントローラ７１６を含んでいてもよい。加えて、プロセッサ７１０は、データ又は命令を他のシステム例えば他の汎用コンピュータシステムへ通信するためにネットワークコントローラ７２０と通信することもできる。ネットワークコントローラ７２０は、イーサネット（登録商標）又は他の既知のプロトコルを介して通信し、処理を分散させることもできるし、又はローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、インターネット、又は他の一般に使用されるネットワークトポロジーを含む様々なネットワークトポロジーを介して情報への遠隔アクセスを提供することもできる。

当業者には容易に理解される様に、以上の説明は、本発明の原理の実施形の一例とすることを意図している。発明は付随の特許請求の範囲の中で定義されている本発明の精神から逸脱することなく修正、変形、及び変更の余地があるという点で、この説明は本発明の範囲又は適用を限定するものではない。

１０ 支持部組立体
１２ 静電チャック
１４ 埋込み電極
１６ ヒータープレート又は目的物
１８ 接着層
２０ ヒーター（先行技術）
２２ 冷却プレート
２４ 接着層
２６ 基板
５０ ヒーター
５１ チャック
５２ ベースヒーター層
５４ ヒーター回路
５５ ベースヒーター層の開口
５６ ヒーター層開口（又はビア）
６０ チューニングヒーター層
６２ 個別加熱要素
６４ チューニングヒーター層の開口
６６ ルーティング層
６８ ルーティング層の内部空洞
７０ 電気リードの第１のセット
７２ 電気リードの第２のセット
８０ ヒーター
８２ ベースプレート又は目的物
８４ ベースヒーター
８６ エラストマー系ボンド層
８８ 基板
９０ チューニングヒーター
９２ チャック
９４ エラストマー系ボンド層
９９ 二次的なチューニング層ヒーター
１００ 熱システム
１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２ 抵抗回路
１１４、１１６、１１８、１２０ ノード
１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１４２、１４４ 終端
１４６、１５０、１５４、１５８ 電源ワイヤ
１４８、１５２、１５６、１６０ 信号ワイヤ
２００ 熱システム
２０２、２０４、２０６ 抵抗回路
２０８、２１０、２１２、２１４、２１６、２１８ 終端
２２０、２２２、２２４ ノード
２２６、２３０、２３４ 電源ワイヤ
２２８、２３２、２３６ 信号ワイヤ
３００ 制御システム
３０２ プロセッサ
３０４ メモリ
４００ 制御システム
４０２ プロセッサ
４０４ メモリ
５００ 熱システム
５０２、５０４、５０６ 抵抗回路
５０８、５１０、５１２、５１４、５１６、５１８ 終端
５２０、５２２、５２４ ノード
５２６、５３０、５３４ 電源ワイヤ
５２８、５３２、５３６ 信号ワイヤ
５３８、５４２、５４４ 補助的な信号ワイヤ
５４０、５４６ 関心のある領域
７００ コンピュータシステム
７１０ プロセッサ
７１２ メモリ
７１４ 記憶装置
７１６ ディスプレイコントローラ
７１８ ディスプレイ装置
７２０ ネットワークコントローラ

Claims (16)

1. 加熱抵抗回路のアレイであって、各加熱抵抗回路が第１終端及び第２終端を有する、加熱抵抗回路のアレイと、
   前記第１終端及び第２終端のそれぞれにおいて前記加熱抵抗回路のアレイに接続された複数のノードと、
   前記加熱抵抗回路のアレイに電力を提供するための複数の電源ワイヤと、
   各加熱抵抗回路の温度を検知するための複数の信号ワイヤと、
   を備え、
   前記複数のノードのそれぞれが、前記複数の電源ワイヤのうちのいずれかの電源ワイヤと前記複数の信号ワイヤのうちのいずれかの信号ワイヤとに接続された、熱システム。
2. 前記複数の電源ワイヤに接続された制御システムであって、前記電源ワイヤを通して前記加熱抵抗回路のうちの少なくとも１つの加熱抵抗回路に電力を提供するようにされた制御システムをさらに備える、請求項１に記載の熱システム。
3. 前記制御システムが、前記電源ワイヤを通して、選択的に前記複数のノードに電源信号又は接地信号を加えるようにされた、請求項２に記載の熱システム。
4. 前記制御システムが、前記複数の信号ワイヤに接続されていて、前記信号ワイヤを通して各加熱抵抗回路の抵抗を測定し、測定された抵抗に基づいて各加熱抵抗回路の温度を計算するようにされた、請求項２又は３に記載の熱システム。
5. 前記加熱抵抗回路の前記第１終端と前記第２終端との間の位置で前記加熱抵抗回路に接続された第１の補助的な信号ワイヤであって、前記加熱抵抗回路の当該第１の補助的な信号ワイヤと前記信号ワイヤとの間の部分の温度を検知するための第１の補助的な信号ワイヤをさらに備える、請求項１乃至４の何れか一項に記載の熱システム。
6. 前記加熱抵抗回路の前記第１終端と前記第２終端との間の第２位置で前記加熱抵抗回路に接続された第２の補助的な信号ワイヤであって、前記加熱抵抗回路の前記第１の補助的な信号ワイヤと当該第２の補助的な信号ワイヤとの間の部分の温度を検知するための第２の補助的な信号ワイヤをさらに備える、請求項５に記載の熱システム。
7. 前記加熱抵抗回路の数が、前記電源ワイヤの数及び前記信号ワイヤの数よりも大きいか又は等しい、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱システム。
8. 加熱抵抗回路のアレイであって、各加熱抵抗回路が第１終端及び第２終端を有する、加熱抵抗回路のアレイと、
   前記第１終端及び前記第２終端のそれぞれにおいて前記加熱抵抗回路のアレイに接続された複数のノードと、
   前記加熱抵抗回路のアレイに電力を提供するための複数の電源ワイヤであって、前記複数のノードのそれぞれが当該複数の電源ワイヤのうちのいずれかの電源ワイヤに接続されている、複数の電源ワイヤと、
   各加熱抵抗回路の温度を検知するための複数の信号ワイヤであって、前記複数のノードのそれぞれが当該複数の信号ワイヤのうちのいずれかの信号ワイヤに接続されている、複数の信号ワイヤと、
   前記複数の電源ワイヤ及び前記複数の信号ワイヤに接続された制御システムであって、選択的に前記電源ワイヤを通して前記複数のノードに電力を供給して、前記信号ワイヤを通して前記加熱抵抗回路の温度を検知するようにされた制御システムと、
   を備える、熱システム。
9. 前記制御システムが、各加熱抵抗回路についての設定値を決定し、前記設定値に基づいて前記加熱抵抗回路への電力を制御するようにされた、請求項８に記載の熱システム。
10. 前記制御システムが、前記信号ワイヤを通して各加熱抵抗回路の抵抗を測定し、測定した抵抗に基づいて各加熱抵抗回路の温度を計算するようにされた、請求項８又は９に記載の熱システム。
11. 前記制御システムが、各加熱抵抗回路についての抵抗設定値を決定し、前記抵抗設定値に基づいて前記加熱抵抗回路への電力を制御するようにされた、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の熱システム。
12. 前記制御システムが各加熱抵抗回路についての時間ウィンドウを決定するようにされており、前記時間ウィンドウは前記加熱抵抗回路に電力供給するのに割り当てられた期間である、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の熱システム。
13. 前記加熱抵抗回路の前記第１終端と前記第２終端との間の位置で前記加熱抵抗回路に接続された第１の補助的な信号ワイヤであって、前記加熱抵抗回路の当該第１の補助的な信号ワイヤと前記信号ワイヤとの間の部分の温度を検知するための第１の補助的な信号ワイヤをさらに備える、請求項８乃至１２の何れか一項に記載の熱システム。
14. 前記加熱抵抗回路の前記第１終端と前記第２終端との間の第２位置で前記加熱抵抗回路に接続された第２の補助的な信号ワイヤであって、前記加熱抵抗回路の前記第１の補助的な信号ワイヤと当該第２の補助的な信号ワイヤとの間の部分の温度を検知するための第２の補助的な信号ワイヤをさらに備える、請求項１３に記載の熱システム。
15. 加熱目的物に固定されたヒーターと、
    前記ヒーターに近接して配置された少なくとも１つのチューニング層と、をさらに備え、
    前記ヒーターと前記少なくとも１つのチューニング層が、前記複数の加熱抵抗回路のうちの少なくとも１つの加熱抵抗回路を含む、請求項８乃至１４のいずれか一項に記載の熱システム。
16. 前記電源ワイヤの数及び前記信号ワイヤの数が前記ノードの数に等しく、前記加熱抵抗回路の数が前記ノードの数よりも大きいか又は等しい、請求項８乃至１５のいずれか一項に記載の熱システム。

Images