(57)【要約】      （修正有）【課題】チャック又はサセプタ用途の熱損失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できる熱システムを提供する。【解決手段】熱システム２００は、熱要素を含んでいる。各熱要素の各は、独立して制御可能であり抵抗１０４ａ〜１０４ｄと電流制限装置１０６ａ〜１０６ｄを画定している。熱要素は、第１の並列熱要素のサブセット１０２ａ、１０２ｃと、第２の並列熱要素のサブセット１０２ｂ、１０２ｄと、を有している。熱システムは更に、熱要素に接続されている電源ライン１０８、１１０、１１２を有している。電源ライン１０８が並列熱要素のサブセット１０２ａ、１０２ｃに接続され、電源ライン１１０が並列熱要素のサブセット１０２ｂ、１０２ｄに接続され、電源ライン１１２は第１及び第２の並列熱要素のサブセットに接続された共通電源ラインである。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の熱要素であって、前記熱要素の各々が独立して制御可能であり、前記熱要素の各々が抵抗と電流制限装置を画定しており、当該複数の熱要素が、少なくとも１つの第１の並列熱要素のサブセット、及び少なくとも１つの第２の並列熱要素のサブセットを備え、所与の並列熱要素のサブセットにおける前記電流制限装置が互いに反対の極性を有している、複数の熱要素と、
前記複数の熱要素に接続された複数の電源ラインであって、当該複数の電源ラインのうちの第１の電源ラインが前記第１の並列熱要素のサブセットの熱要素に接続され、第２の電源ラインが前記第２の並列熱要素のサブセットの熱要素に接続され、第３の電源ラインが前記第１及び第２の並列熱要素のサブセットに接続された共通電源ラインであり、前記複数の熱要素における各抵抗が前記電流制限装置を介して前記共通電源ラインに接続されるようにされた、複数の電源ラインと、
を備える、熱システム。
【請求項２】
選択された熱要素に電流を供給することにより前記熱要素を選択的に操作する制御システムを更に備える、請求項１に記載の熱システム。
【請求項３】
前記制御システムが、前記第１、第２、及び第３の電源ラインに電力又は接地を印加して前記熱要素を選択的にアクティブにするようにされた、請求項２に記載の熱システム。
【請求項４】
前記制御システムが、前記複数の熱要素のうちの１つだけを通る電流を供給するようにされた、請求項２に記載の熱システム。
【請求項５】
前記抵抗と前記電流制限装置が直列に接続されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱システム。
【請求項６】
前記複数の電源ラインのそれぞれがノードを画定している、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱システム。
【請求項７】
前記電流制限装置が、ダイオード、シリコン制御整流器、及びシリコン制御スイッチ、から成る群より選択された、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱システム。
【請求項８】
前記抵抗が、積層加熱要素、エッチング箔要素、及び巻線要素、から成る群より選択された加熱要素である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の熱システム。
【請求項９】
複数の熱システムであって、各熱システムが独立して制御可能である、複数の熱システムを備え、前記複数の熱システムのそれぞれが、
４つの熱要素であって、前記熱要素の各々が独立して制御可能であり、前記熱要素の各々が抵抗と電流制限装置を画定しており、当該４つの熱要素が第１の並列熱要素のサブセット及び第２の並列熱要素のサブセットを備え、所与の並列熱要素のサブセットにおける前記電流制限装置が互いに反対の極性を有している、４つの熱要素と、
前記熱要素に電力を提供するための３つの電源ラインであって、当該３つの電源ラインのうちの第１の電源ラインが前記第１の並列熱要素のサブセットの前記熱要素のみに接続され、第２の電源ラインが前記第２の並列熱要素のサブセットの前記熱要素のみに接続され、第３の電源ラインが前記第１及び第２の並列熱要素のサブセットに接続された共通電源ラインであり、前記４つの熱要素の各抵抗が前記電流制限装置を介して前記共通電源ラインに接続されようにされた、複数の電源ラインと、
を備える、複数の熱システム。
【請求項１０】
選択した熱要素に電流を供給することにより前記熱要素を選択的に操作する制御システムを更に備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記制御システムが、前記第１、第２、及び第３の電源ラインに電力又は接地を印加して前記熱要素を選択的にアクティブにするようにされた、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記制御システムが、前記４つの熱要素のうちの１つだけを通る電流を供給するようにされた、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記抵抗と前記電流制限装置が直列に接続されている、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記抵抗が、積層加熱要素、エッチング箔要素、及び巻線要素、から成る群より選択された加熱要素である、請求項９乃至１３のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱システム及びそれに関係する制御に関するものであり、より詳細には、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
半導体加工の技術では、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。
【０００４】
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。
【発明の概要】
【０００５】
熱システムは複数の熱要素を含んでいる。熱要素の各々は抵抗と電流制限装置を画定している。複数の熱要素は、少なくとも１つの第１の並列熱要素のサブセットと、少なくとも１つの第２の並列熱要素のサブセットと、を有している。システムは、更に、複数の熱要素へ接続されている複数の電源ラインを有している。電源ラインは、並列セットとして接続されている複数の熱要素のサブセットへ電力を提供するために対として構成されている。電源ラインの各対はサブセット内の隣接する熱要素の並列セットと共通電源ラインを共用している。加えて、サブセット内の隣接する熱要素の並列セットの電流制限装置の各々は逆である。第１の並列熱要素のサブセットと第２の並列熱要素のサブセットは共通電源ラインを共用している。
【０００６】
ヒーターシステムが、加熱目的物と、加熱目的物へ固着されているヒーターと、を含んでいる。ヒーターは複数の熱要素を有している。熱要素の各々は抵抗と電流制限装置を画定している。複数の熱要素は、少なくとも１つの第１の並列熱要素のサブセットと、少なくとも１つの第２の並列熱要素のサブセットと、を有している。システムは、更に、複数の熱要素へ接続されている複数の電源ラインを有している。電源ラインは、並列セットとして接続されている複数の熱要素のサブセットへ電力を提供するために対として構成されている。電源ラインの各対はサブセット内の隣接する熱要素の並列セットと共通の電源ラインを共用している。加えて、サブセット内の隣接する熱要素の並列セットの電流制限装置の各々は逆である。第１の並列熱要素のサブセットと第２の並列熱要素のサブセットは共通電源ラインを共用している。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】先行技術の静電チャックの立面側面図である。
【図２Ａ】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。
【図２Ｂ】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。
【図２Ｃ】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。
【図２Ｄ】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。
【図３】本開示の原理による熱システムを示す模式図である
【図４】２４の熱要素を有している６つの熱システムを示す模式図である。
【図５】制御システムを有している、本開示の原理による熱システムを示す模式図である。
【図６】熱システムを制御する方法を示すフローチャートである。
【図７】本開示の原理による、図３、図４、及び図５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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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の又は対応する部分及び特徴を指すものと理解されたい。
【００１２】
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。
【００１３】
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９，１２３，７５６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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、複数の熱要素１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、及び１０２ｄを含んでいる。熱要素１０２ａ−１０２ｄは、熱を生成することのできる多数の種々の要素のうちのどれにすることもできる。例えば、熱要素１０２ａ−１０２ｄは、積層加熱要素、エッチング箔要素、又は巻線要素とすることができる。
【００２６】
熱要素１０２ａ−１０２ｄの各々は、抵抗と電流制限装置を画定している。より具体的には、熱要素１０２ａは抵抗１０４ａと電流制限装置１０６ａを有している。熱要素１０２ｂは抵抗１０４ｂと電流制限装置１０６ｂを有している。同様に、熱要素１０２ｃは抵抗１０４ｃと電流制限装置１０６ｃを有している。最後に、熱要素１０２ｄは抵抗１０４ｄと電流制限装置１０６ｄを有している。電流制限装置１０６ａ−１０６ｄは、ダイオード、シリコン制御整流器、又はシリコン制御スイッチであってもよい。
【００２７】
そういうものとして、熱要素１０２ａ−１０２ｄの各々は、各抵抗１０４ａ−１０４ｄが各電流制限装置１０６ａ−１０６ｄとそれぞれ直列接続されている。また、熱要素１０２ａと１０２ｃは互いへ並列式に接続されている。加えて、熱要素１０２ｂと１０２ｄもまた並列式に接続されている。そういうものとして、熱要素１０２ａと１０２ｃは第１の並列熱要素のサブセットを形成し、熱要素１０２ｂと１０２ｄは第２の並列熱要素のサブセットを形成しているわけである。
【００２８】
熱システム１００は、更に、第１ノード１０９を有する第１電源ライン１０８と、第２ノード１１１を有する第２電源ライン１１０と、を含んでいる。第１電源ライン１０８は抵抗１０４ａ及び１０４ｃへ接続されており、第２電源ライン１１０は抵抗１０４ｂ及び１０４ｄへ接続されている。そいうものとして、電源ライン１０８と１１０は、並列セットとして接続されている複数の熱要素１０２ａ−１０２ｄのサブセットへ電力を提供するために対として構成されている。
【００２９】
加えて、システム１００は、共通ノード１１３を有する共通電源ライン１１２を更に含んでいる。共通電源ライン１１２は電流制限装置１０６ａ−１０６ｄへ接続されている。そういうものとして、サブセット内の隣接する並列セットでは電流制限装置１０６ａ−１０６ｄの各々は逆である。すなわち、電流制限装置１０６ａと１０６ｃは互いに逆であり、電流制限装置１０６ｂと１０６ｄは互いに逆である。
【００３０】
電源信号又は接地信号の何れかを電源ワイヤ１０８、１１０、及び１１２へ選択的に提供することによって、電流が熱要素１０２ａ−１０２ｄの各々を通って伝送され、それにより電流が熱要素１０２ａ−１０２ｄ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１０９、１１１、及び１１３の電源ライン１０８、１１０、及び１１２へそれぞれ提供される電源（ＰＷＲ）信号又は接地（ＧＮＤ）信号の各組合せを例示している。表に示されている様に、熱要素１０２ａ−１０２ｄ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。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
上表に示されている様に、熱システム１００は、ノード１０９、１１１、及び１１３の各々へ電力が印加されるか又は接地が印加されるかに依存して、熱システム１００が熱要素１０２ａ−１０２ｄの少なくとも１つを通して電流を提供するように構成されるか又は熱要素１０２ａ−１０２ｄのうちの１つだけを通して電流を提供するように構成される、というようになっている。また、表中に見られる様に、３つのワイヤを使用して４つの異なる熱要素を選択的にアクティブにすることができる。一例として、アレイが６つの熱システム１００を含んでいたとする、つまり合計で２４の熱要素を有していたとすると、それら２４の各熱要素の各々を選択的に制御するには１８のワイヤが必要ということになる。そういうものとして、熱システム１００は、独立的、順次的を許容しながらヒーターのアレイのワイヤ数の削減を可能にする。加えて、熱システム１００は、ワイヤを電圧源へ接続することによって全てのラインが低インピーダンスに留まれるようにする。
【００３３】
図４を参照すると、熱システムのアレイが示されている。ここでは、アレイは６つの別々の熱システム１１００、２１００、３１００、４１００、５１００、及び６１００を含んでいる。熱システム１１００、２１００、３１００、４１００、５１００、及び６１００の各々は、これまでに説明されている構成要素から成っていて、同様の符号で表されている。
【００３４】
本例では、熱システム１１００は３つのワイヤ１１０８、１１１０、及び１１１２を有し、ワイヤはそれぞれノード１１０９、１１１１、及び１１１３を有している。同様に、熱アレイシステム２１００、３１００、４１００、５１００、及び６１００もまた、それぞれが３つのワイヤを有し、各ワイヤがノードを有し、合計ワイヤ数は１８に上る。上述の様に、本図では同様の構成要素を指すのに同様の符号が用いられている。
【００３５】
同じく、熱アレイシステム１１００は熱要素１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、及び１１０２ｄを有している。同様に熱アレイシステム２１００、３１００、４１００、５１００、及び６１００もまたそれぞれが４つの熱要素を有している。合計で、熱システムのアレイは２４の熱要素を保有している。
【００３６】
２４の熱要素を制御することが、先述の１８のワイヤを利用することによって成し遂げられる。よって、これは、独立的で順次的な制御を可能にしながら、しかもマトリクストポグラフィー又はメトカーフトポグラフィーを実装すること無しに、ヒーターのアレイのワイヤ数を削減する。このアレイは、更に、ワイヤを電圧源へ付着させることによって全てのラインを低インピーダンスに留めることができるという追加の益を有している。このアレイは、外部温度センサーからのフィードバック制御下に走らせることもできるし、又はヒーター電圧をヒーター電流で除算した比に基づくフィードバックからの抵抗ベース温度制御として走らせることもできる。その場合、ダイオードはシステムから較正することのでき得る電圧エラーを表す。
【００３７】
図５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。ここでは、熱システム２００は、以上に説明されている熱要素１０２ａ−１０２ｄ並びに電源ライン１０８、１１０、及び１１２を含んでいる。これまでに説明されている要素を指すのに同様の符号が用いられている。ここでは、熱システム２００は制御システム２１０を含んでいる。制御システム２１０は、明細書に説明されている多数の異なる方法の何れか１つを遂行するようにプロセッサ２１２を構成するための命令を格納しているメモリ２１４と通信しているプロセッサ２１２を含むことができる。プロセッサ２１２は、２つ以上のプロセッサであってもよいものと理解されたい。また、メモリ２１４は、図示の様にプロセッサ２１２から分離されていてもよいし、単数又は複数のプロセッサ内に一体化されていてもよい。
【００３８】
制御システム２１０は、並列セットとして接続されている複数の熱要素１０２ａ−１０２ｄのサブセットへ電力を提供するように構成されていてもよい。制御システム２１０は、更に、上表に記載されている様に電圧を電源ライン１０８、１１０、及び１１２へ選択的に印加することによって、複数の熱要素１０２ａ−１０２ｂの少なくとも１つのための電流を提供するように構成されてもよい。
【００３９】
次に図６を参照すると、熱システムを制御するための方法３００が提供されている。方法３００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ために利用でき、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３１０にて始まる。ブロック３１２で、コントローラはアレイの各熱要素についての設定値を計算する。例えば、各熱要素について抵抗設定値を設定し、当該熱要素についての測定された抵抗を、当該熱要素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３１４で、各熱要素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、特定の熱要素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、熱要素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熱要素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、測定目的で絶えずパワー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、各熱要素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。
【００４０】
更に理解しておくべきこととして、方法３００は、１つ又はそれ以上の熱要素の温度を求めるために外部温度センサーを利用することもできる。したがって、外部温度センサーからのフィードバック制御、又はヒーター電圧をヒーター電流で除算した比に基づくフィードバックからの抵抗ベース温度制御を利用することができる。抵抗ベース温度制御を利用する場合には、ダイオードはシステムから較正することのでき得る電圧エラーを表す。
【００４１】
ブロック３１６で、コントローラは、現在の熱要素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。現在の熱要素についての時間ウィンドウの終点に達していたら、方法はライン３２０に従いブロック３２２へ至る。ブロック３２２で、コントローラは、アレイ内の次の熱要素へインクリメントしブロック３１６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３１８に従いブロック３２４へ至る。ブロック３２４で、コントローラは、同時に、熱要素へ電力供給すると共に熱要素の電気特性を測定することができる。ブロック３２６で、コントローラは、熱要素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、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３２８に沿ってブロック３２２へ進む。ブロック３２２で、抵抗回路は次の熱要素へインクリメントされ、プロセスはブロック３１６へ進む。熱要素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３３０に従いブロック３１６へ至りプロセスが続行する。
【００４２】
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かは、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７に示されている。コンピュータシステム４００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４１０を含んでいる。命令は、メモリ４１２又は記憶装置４１４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４１８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４１６を含んでいてもよい。加えて、プロセッサ４１０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４２０と通信することもできる。ネットワークコントローラ４２０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。
【００４３】
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証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。
【符号の説明】
【００４４】
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、２００、１１００、２１００、３１００、４１００、５１００、６１００  熱システム
１０２ａ−１０２ｄ、１１０２ａ−１１０２ｄ、２１０２ａ−２１０２ｄ、３１０２ａ−３１０２ｄ、４１０２ａ−４１０２ｄ、５１０２ａ−５１０２ｄ、６１０２ａ−６１０２ｄ  熱要素
１０４ａ−１０４ｄ、１１０４ａ−１１０４ｄ、２１０４ａ−２１０４ｄ、３１０４ａ−３１０４ｄ、４１０４ａ−４１０４ｄ、５１０４ａ−５１０４ｄ、６１０４ａ−６１０４ｄ  抵抗
１０６ａ−１０６ｄ、１１０６ａ−１１０６ｄ、２１０６ａ−２１０６ｄ、３１０６ａ−３１０６ｄ、４１０６ａ−４１０６ｄ、５１０６ａ−５１０６ｄ、６１０６ａ−６１０６ｄ  電流制限装置
１０８、１１０、１１２、１１０８、１１１０、１１１２、２１０８、２１１０、２１１２、３１０８、３１１０、３１１２、４１０８、４１１０、４１１２、５１０８、５１１０、５１１２、６１０８、６１１０、６１１２  電源ライン
１０９、１１１、１１３、１１０９、１１１１、１１１３、２１０９、２１１１、２１１３、３１０９、３１１１、３１１３、４１０９、４１１１、４１１３、５１０９、５１１１、５１１３、６１０９、６１１１、６１１３  ノード
２１０  制御システム
２１２  プロセッサ
４１４  メモリ
４００  コンピュータシステム
４１０  プロセッサ
３１２  メモリ
４１４  記憶装置
４１６  ディスプレイコントローラ
４１８  ディスプレイ装置
４２０  ネットワークコントローラ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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