特表 2023-526426 抵抗ヒーターのための受動的及び能動的な較正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-21

(54)【発明の名称】抵抗ヒーターのための受動的及び能動的な較正方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/00 20060101AFI20230614BHJP

【ＦＩ】

H05B3/00 310D

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022570531

(86)(22)【出願日】2021-05-19

(85)【翻訳文提出日】2023-01-05

(86)【国際出願番号】 US2021033227

(87)【国際公開番号】W WO2021236812

(87)【国際公開日】2021-11-25

(31)【優先権主張番号】63/027,285

(32)【優先日】2020-05-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】502137880

【氏名又は名称】ワトロー エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100083895

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100175983

【弁理士】

【氏名又は名称】海老 裕介

(72)【発明者】

【氏名】ブリートロウ， スタントン， エイチ．

(72)【発明者】

【氏名】フィリップス， ブリットニー

(72)【発明者】

【氏名】プタシエンスキー， ケヴィン

【テーマコード（参考）】

3K058

【Ｆターム（参考）】

3K058AA41

3K058CA03

3K058CA04

3K058CA69

3K058CB24

(57)【要約】

ヒーターに第１の温度設定点にまで電力供給することを含む、ヒーターを較正する方法。ヒーターは、変化する抵抗温度係数を有する抵抗加熱要素を備える。方法はさらに、ヒーターが第１の温度設定点から第１の温度設定点よりも低い第２の温度設定点にまで冷却されているときに、抵抗加熱素子の複数の抵抗測定値及び参照部材の複数の参照温度測定値を同時に取得することと、複数の抵抗測定値を複数の参照温度測定値と関連付ける抵抗－温度較正テーブルを生成することと、を含む。
【選択図】 図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒーターを較正する方法であって、
ある抵抗温度係数を有する抵抗加熱素子を備えていて等温環境中にあるヒーターに、第１の温度設定点にまで電力を供給することと、
前記ヒーターが第１の温度設定点から第２の温度設定点にまで受動的に冷却されているときに、前記抵抗加熱素子の複数の抵抗測定値及び参照部材の複数の参照温度測定値を同時に取得することと、
前記複数の抵抗測定値を前記複数の参照温度測定値と関連付ける抵抗－温度較正テーブルを生成することと、
を含む方法。

【請求項2】

前記ヒーターが前記第１の温度設定点にあるときに、前記ヒーターを受動的に冷却するために、前記ヒーターへの電力供給を停止することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記参照部材が前記ヒーターの外表面である、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記ヒーターの前記表面の前記複数の参照温度測定値が赤外線カメラによって取得される、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記複数の参照温度測定値が熱電対付きウェハーによって取得され、前記参照部材が前記熱電対付きウェハーである、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記複数の抵抗測定値のうちの１つの抵抗測定値を取得するために、電流と電圧とのうちの少なくとも一方を前記複数の参照温度と同時に測定することと、前記測定された電流と電圧とのうちの少なくとも一方に基づいて前記抵抗測定値を求めることと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

ヒーターを較正する方法であって、
変化する抵抗温度係数を有する抵抗加熱素子を備えていて指定された環境中にあるヒーターに、第１の温度設定点にまで電力を供給することと、
前記ヒーターが第１の温度設定点から前記第１の温度設定点よりも低い第２の温度設定点にまで受動的に冷却されているときに、前記抵抗加熱素子の複数の抵抗測定値及び参照部材の複数の参照温度測定値を同時に取得することと、
前記複数の抵抗測定値を前記複数の参照温度測定値と関連付ける抵抗－温度較正テーブルを生成することと、
を含む方法。

【請求項8】

前記指定された環境が等温環境である、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記指定された環境が、その中でワークピースを加熱するように前記ヒーターが動作可能である動作環境である、請求項７に記載された方法。

【請求項10】

前記ヒーターが前記第１の温度設定点にあるときに、前記ヒーターを受動的に冷却するために、前記ヒーターへの電力供給を停止することをさらに含む、請求項７に記載の方法。

【請求項11】

前記参照部材が前記ヒーターの外表面である、請求項７に記載の方法。

【請求項12】

前記ヒーターの前記表面の前記複数の参照温度測定値が赤外線カメラによって取得される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記複数の参照温度測定値が熱電対付きウェハーによって取得され、前記参照部材が前記熱電対付きウェハーである、請求項７に記載の方法。

【請求項14】

前記複数の抵抗測定値のうちの１つの抵抗測定値を取得するために、電流と電圧とのうちの少なくとも一方を前記複数の参照温度と同時に測定することと、前記測定された電流と電圧とのうちの少なくとも一方に基づいて前記抵抗測定値を求めることと、をさらに含む、請求項７に記載の方法。

【請求項15】

抵抗加熱素子を備えるヒーターを制御するための制御システムであって、
調節可能である出力電圧を前記ヒーターに提供するようにされた電力変換器と、
前記ヒーターに印加される前記出力電圧を決定するようにされた制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記ヒーターを制御するための複数の制御プログラムを保存するようにされたメモリであって、前記複数の制御プログラムが較正プロセスを含んでいる、メモリと、
前記複数の制御プログラムを実行するようにされたプロセッサと、を備え、
前記較正プロセスが、前記ヒーターが指定された環境中にある状態で、
前記ヒーターを第１の温度設定点にまで加熱するために前記ヒーターへの電力供給を開始することと、
前記ヒーターが前記第１の温度設定点から第２の温度設定点にまで受動的に冷却されているときに、前記抵抗加熱素子の複数の抵抗測定値及び参照部材の複数の参照温度測定値を同時に取得することと、
前記複数の抵抗測定値を前記複数の参照温度測定値と関連付ける抵抗－温度較正テーブルを生成することと、
を行なうための命令を含む、制御システム。

【請求項16】

前記較正プロセスが、前記ヒーターが前記第１の温度設定点であるときに、前記ヒーターを受動的に冷却するために前記ヒーターへの電力供給を停止するための命令をさらに含む、請求項１５に記載の制御システム。

【請求項17】

前記参照部材が前記ヒーターの外表面である、請求項１５に記載の制御システム。

【請求項18】

前記第２の温度設定点が前記第１の温度設定点よりも低い、請求項１５に記載の制御システム。

【請求項19】

前記指定された環境が等温環境である、請求項１５に記載の制御システム。

【請求項20】

前記複数の抵抗測定値のうちの１つの抵抗測定値を取得するために、前記較正プロセスが、電流と電圧とのうちの少なくとも一方を前記複数の参照温度測定値と同時に測定し、電流と電圧とのうちの前記少なくとも一方に基づいて前記抵抗測定値を求めるための命令をさらに含む、請求項１５に記載の制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

相互参照
本願は、２０２０年５月１９日に出願された米国仮特許出願第６３／０２７，２８５号の優先権及び利益を主張する。上記出願の開示は参照によりここに包含される。

【0002】

本開示は、抵抗ヒーターを較正することに関する。

【背景技術】

【0003】

この項の記載は、単に本開示に関連する背景情報を提供するものであり、必ずしも従来技術を構成しない。

【0004】

半導体加工のためのペデスタルヒーターは、通常、加熱プレートを備え、この加熱プレートは、基板、及び基板に設けられて１つ又は複数の加熱ゾーンを画定する１つ又は複数の抵抗加熱素子を有する。いくつかの用途では、抵抗加熱素子は、４本のリード線（例えば、加熱素子用の２本と別体の温度センサー用の２本）ではなく２本だけのリード線を備えてヒーターとして及び温度センサーとして機能する。そのような抵抗加熱素子においては、抵抗材料が抵抗温度係数（ＴＣＲ）を画定し、抵抗加熱素子の温度をＴＣＲ及び加熱素子の抵抗測定値に基づいて求めることができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

マルチゾーンヒーターなどのペデスタルヒーターは、抵抗加熱素子の抵抗値に基づいて抵抗加熱素子の温度を求める制御システムによって制御されるようにできる。マルチゾーンヒーターを制御するために、制御システムは、電圧測定値及び／又は電流測定値に基づいて抵抗値を計算し、その計算した抵抗値に基づいて各ゾーンの温度を求める。抵抗値を温度に関連付けるテーブルなどの事前に規定された抵抗－温度データを使用することができるが、たとえ抵抗加熱素子が同じ材料から作られていたとしても、ヒーターは相互に異なるように動作するかもしれない。これは、例えば、製造上のばらつき、材料バッチのばらつき、ヒーターの経過年数、サイクルの数、及び／又は他の要因によって生じ、これは計算された温度に不正確さを生じさせる。例えばマルチゾーン用途での二線式抵抗ヒーターの使用に関連したこれらの及び他の問題が、本開示によって対処される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この項は、本発明の概括的な要約を提供し、その全範囲またはそのすべての特徴の包括的な開示を行うものではない。

【0007】

一形態においては、本開示は、変化する抵抗温度係数を有する抵抗加熱素子を備えていて等温環境中にあるヒーターに、第１の温度設定点にまで電力を供給することを含む方法に関する。方法はさらに、前記ヒーターが第１の温度設定点から前記第1の温度設定点よりも低い第２の温度設定点にまで受動的に冷却されているときに、前記抵抗加熱素子の複数の抵抗測定値及び参照部材の複数の参照温度測定値を同時に取得することと、前記複数の抵抗測定値を前記複数の参照温度測定値と関連付ける抵抗－温度較正テーブルを生成することと、を含む。

【0008】

別の形態においては、方法は、前記ヒーターが前記第１の温度設定点にあるときに、前記ヒーターを受動的に冷却するために、前記ヒーターへの電力供給を停止することをさらに含む。

【0009】

さらに別の形態においては、前記参照部材が前記ヒーターの外表面である。

【0010】

一形態においては、前記ヒーターの前記表面の前記複数の参照温度測定値が赤外線カメラによって取得される。

【0011】

別の形態においては、前記複数の参照温度測定値が熱電対付きウェハーによって取得され、前記参照部材が前記熱電対付きウェハーである。

【0012】

さらに別の形態においては、前記複数の抵抗測定値のうちの１つの抵抗測定値を取得するために、電流と電圧とのうちの少なくとも一方を前記複数の参照温度と同時に測定することと、前記測定された電流と電圧とのうちの少なくとも一方に基づいて前記抵抗測定値を求めることと、をさらに含む。

【0013】

一形態においては、本開示は、変化する抵抗温度係数を有する抵抗加熱素子を備えていて指定された環境中にあるヒーターに、第１の温度設定点にまで電力を供給することを含む方法に関する。方法はさらに、前記ヒーターが第１の温度設定点から前記第１の温度設定点よりも低い第２の温度設定点にまで受動的に冷却されているときに、前記抵抗加熱素子の複数の抵抗測定値及び参照部材の複数の参照温度測定値を同時に取得することと、前記複数の抵抗測定値を前記複数の参照温度測定値と関連付ける抵抗－温度較正テーブルを生成することと、を含む。

【0014】

別の形態においては、前記ヒーターのための前記指定された環境が等温環境である。

【0015】

さらに別の形態においては、前記指定された環境が、その中でワークピースを加熱するように前記ヒーターが動作可能である動作環境である。

【0016】

一形態においては、方法は、前記ヒーターが前記第１の温度設定点にあるときに、前記ヒーターを受動的に冷却するために、前記ヒーターへの電力供給を停止することをさらに含む。

【0017】

別の形態においては、前記参照部材が前記ヒーターの外表面である。

【0018】

さらに別の形態においては、前記ヒーターの前記表面の前記複数の参照温度測定値が赤外線カメラによって取得される。

【0019】

一形態においては、前記複数の参照温度測定値が熱電対付きウェハーによって取得され、前記参照部材が前記熱電対付きウェハーである。

【0020】

別の形態においては、前記複数の抵抗測定値のうちの１つの抵抗測定値を取得するために、電流と電圧とのうちの少なくとも一方を前記複数の参照温度と同時に測定することと、前記測定された電流と電圧とのうちの少なくとも一方に基づいて前記抵抗測定値を求めることと、をさらに含む。

【0021】

また別の形態においては、本開示は、抵抗加熱素子を備えるヒーターを制御するための制御システムに関する。制御システムは、調節可能である出力電圧を前記ヒーターに提供するようにされた電力変換器と、前記ヒーターに印加される前記出力電圧を決定するようにされた制御部と、を備える。制御部は、前記ヒーターを制御するための複数の制御プログラムを保存するようにされたメモリであって、前記複数の制御プログラムが較正プロセスを含んでいる、メモリを備える。制御部はさらに、前記複数の制御プログラムを実行するようにされたプロセッサを備え、ヒーターは指定された環境中にある状態とされる。較正プロセスは、前記ヒーターを第１の温度設定点にまで加熱するために前記ヒーターへの電力供給を開始することと、前記ヒーターが前記第１の温度設定点から第２の温度設定点にまで受動的に冷却されているときに、前記抵抗加熱素子の複数の抵抗測定値及び参照部材の複数の参照温度測定値を同時に取得することと、前記複数の抵抗測定値を前記複数の参照温度測定値と関連付ける抵抗－温度較正テーブルを生成することと、を行なうための命令を含む。

【0022】

一形態においては、前記較正プロセスが、前記ヒーターが前記第１の温度設定点であるときに、前記ヒーターを受動的に冷却するために前記ヒーターへの電力供給を停止するための命令をさらに含む。

【0023】

別の形態においては、前記参照部材が前記ヒーターの外表面である。

【0024】

また別の形態においては、前記第２の温度設定点が前記第１の温度設定点よりも低い。

【0025】

さらに別の形態においては、前記指定された環境が等温環境である。

【0026】

別の形態においては、前記複数の抵抗測定値のうちの１つの抵抗測定値を取得するために、前記較正プロセスが、電流と電圧とのうちの少なくとも一方を前記複数の参照温度測定値と同時に測定し、電流と電圧とのうちの前記少なくとも一方に基づいて前記抵抗測定値を求めるための命令をさらに含む。

【0027】

適用可能な更なる分野はここに提示の記載から明らかにあるであろう。説明及び特定の例は、説明のみを目的とすることを意図しており本開示の範囲を制限することを意図していないことが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0028】

本開示がよく理解されるように、その様々な形態が例を用いて添付図面を参照して説明される。

【0029】

【図1A】本開示にかかる、熱システムの機能ブロック図である。

【0030】

【図1B】図１Ａの熱システムの制御システムの機能ブロック図である。

【0031】

【図2A】抵抗加熱素子を有する例示的なヒーターの上面図である。

【0032】

【図2B】図２Ａのヒーターの代表的な部分断面図である。

【0033】

【図3】本開示にかかる、ツー・ゾーンペデスタルヒーターに対する抵抗温度オフセットを示すグラフである。

【0034】

【図4】本開示にかかる、パッシブ較正のセットアップを示す図である。

【0035】

【図5A】本開示にかかる、アクティブ較正試験のセットアップを示す図である。

【図5B】本開示にかかる、アクティブ較正試験のセットアップを示す図である。

【0036】

【図6】本開示にかかる、抵抗－温度較正プロセスのフローチャートである。

【0037】

ここで説明された図面は、説明目的のみのためのものであり、本開示の範囲を如何なるかたちでも限定することを意図していない。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下の説明は、実際上、単に例示であり、本開示、応用、又は使用を制限することを意図していない。図面を通して、対応する符号は同様な又は対応する部品及び特徴を示していることが理解されるべきである。

【0039】

本開示は、概して、ヒーターのための抵抗－温度（Ｒ－Ｔ）較正プロセスに関し、そのヒーターは、ヒーター及びセンサーとして動作可能である抵抗加熱素子を有するマルチゾーンヒーターであり得る。ここに説明されるＲ－Ｔ較正プロセスは、複数の抵抗測定値を複数の参照温度測定値と関連付けるＲ－Ｔオフセットデータを生成する。Ｒ－Ｔオフセットデータは、マルチゾーンヒーターの標準動作中に、抵抗加熱素子の抵抗測定値に基づいて抵抗加熱素子の温度を求めるために使用される。

【0040】

本開示の技術にかかるＲ－Ｔ較正プロセスを示すために、マルチゾーンヒーターと制御システムとを有する熱システムの例示的な構成がまず提供される。図１Ａ及び１Ｂに示すように、熱システム１００は、マルチゾーンペデスタルヒーター１０２と、ヒーター制御部１０６及び電力変換器システム１０８を有する制御システム１０４とを備える。一形態においては、ヒーター１０２は、加熱プレート１１０と、加熱プレート１１０の底面に配置されたサポートシャフト１１２とを備える。加熱プレート１１０は、基板１１１と、基板１１１の表面に埋め込まれるか又はそれに沿って配置された複数の抵抗加熱素子（図示しない）とを備える。例えば、そのようなヒーターは、同時係属中の、２０１８年１１月２０日に出願され、「経路層を有するマルチゾーンペデスタルヒーター（MULTI-ZONE PEDESTAL HEATER HAVING A ROUTING LAYER）」と題する、米国特許出願第１６／１９６，６９９号に説明されており、その出願は、本願と共に共通して所有されており、参照によりその全体がここに包含される。

【0041】

一形態においては、基板１１１は、セラミック又はアルミニウムから作られている。抵抗加熱素子は、ヒーター制御部１０６によって独立して制御され、図１Ａにおいて一点鎖線で示されているように複数の加熱ゾーン１１４を画定する。加熱ゾーンは、本開示の範囲内に留まりながら、異なる構成を取ることができ、また２つ以上の加熱ゾーンを備えることができることが、容易に理解される。例えば、図２Ａ及び２Ｂに示すように、ヒーター１０２は、誘電体層２０２、１つ又は複数の抵抗加熱線（すなわち、抵抗加熱素子）を画定する抵抗層２０４、及び基板２０８上に配置された保護層２０６を備える、ヒーター２００とすることができる。

【0042】

一形態においては、ヒーター１０２は、抵抗加熱素子が４本ではなく２本のリード線のみが加熱素子に動作可能に接続されている、ヒーターとして及び温度センサーとして機能する「二線式」ヒーターである。そのような二線式の能力は、例えば、本願と共有して譲渡された米国特許第７，１９６，２９５号に開示されており、参照によりその全体がここに包含される。通常、二線式システムにおいては、抵抗加熱素子は、抵抗加熱素子の平均温度が抵抗加熱素子の抵抗値の変化に基づいて求められるように、温度の変化と共に抵抗値が変化する材料によって既定される。一形態においては、抵抗加熱素子の抵抗値は、まず加熱素子に係る電圧及びそこを流れる電流を測定し、次にオームの法則を利用することによって、計算されて求められる。抵抗加熱素子は、比較的に高い抵抗温度係数（ＴＣＲ）の材料、負のＴＣＲ材料、すなわち換言すれば、非線形ＴＣＲを有する材料によって既定される。ヒーター１０２はペデスタルヒーターとして与えられているが、本開示は、とりわけ、静電チャック（ＥＳＣ）ヒーター、ノズルヒーター、又は流体ヒーターなどの他のタイプのヒーターにも適用可能であり、ここに示されて説明されているペデスタルヒーターに限定されるべきではない。

【0043】

制御システム１０４は、ヒーター１０２の動作を制御するようにされ、より具体的にはゾーン１１４のそれぞれへの電力を独立して制御するようにされている。一形態においては、制御システム１０４は、ゾーン１１４に端子１１５を介して電気的に接続されて、各ゾーン１１４が、電力を供給し温度を検出する２つの端子に接続されるようにされる。

【0044】

一形態においては、制御システム１０４は、とりわけ、ディスプレイ、キーボード、マウス、スピーカー、タッチスクリーンなどの１つ又は複数のユーザーインターフェースを有するコンピュータデバイス１１７に、（例えば、無線及び／又は有線接続で）通信接続されている。ユーザーは、コンピュータデバイス１１７を使用して、温度設定値、電力設定値などの入力又はコマンド、テストを実行するためのコマンド、又は制御システムによって保存されたプロセスを提供することができる。

【0045】

制御システム１０４は、電力変換器システム１０８に入力電圧（例えば、２４０Ｖ、２０８Ｖ）を供給する電源１１８に、付随的なインターロック１２０を介して、電気的に接続されている。インターロック１２０は、電源１１８と電力変換器システム１０８との間を流れる電力を制御し、また電力を電源１１８から遮断するための安全機構としてヒーター制御部１０６によって操作可能である。図１Ａには示されているが、制御システム１０４はインターロック１２０を含まなくても良い。

【0046】

電力変換器システム１０８は、入力電圧を調節して出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）をヒーター１０２に印加するように動作可能である。一形態においては、電力変換器システム１０８は、調節可能電力を所与のゾーン１１４（図中では１１４－１～１１４－Ｎ）の抵抗加熱素子に印加するように動作可能である複数の電力変換器１２２（図中では１２２－１～１２２－Ｎ）を備える。そのような電力変換器システムの一例が本願と共通して譲渡された米国特許第１０，６９０，７０５号に開示されており、参照によりその全体がここに包含される。この例では、各電力変換器が、ヒーター制御部によって操作可能であり、所与のゾーン１１４の１つ又は複数の加熱素子に対する入力電圧より小さいか又は等しい所望の出力電圧を発生させる降圧変換器を備える。したがって、電力変換器システムは、カスタマイズ可能な大きさの電力（すなわち、所望の電力）をヒーターの各ゾーンに供給するように動作可能である。

【0047】

二線式ヒーターを使用して、制御システム１０４は、抵抗加熱素子の電気的特性（すなわち、電圧及び／又は電流）を測定するためにセンサー回路１２４（すなわち、図１Ｂでは１２４－１～１２４－Ｎ）を備え、その電気的特性は、抵抗、温度、及び他の適した情報などのゾーンの性能特性を求めるために使用される。一形態においては、所与のセンサー回路１２４は、所与のゾーン１１４の加熱素子を通って流れる電流及び同加熱素子に印加された電圧をそれぞれ測定するための電流計１２６及び電圧計１２８を備える。各電流計１２６は電流を測定するためのシャント１３０を備え、各電圧計１２８は分圧器１３２を備え、分圧器１３２は抵抗器１３２－１～１３２－２によって表わされる。代替的に、電流計１２６は、シャント１３０に代えて、ＨＡＬセンサー又は変流器を用いて電流を測定することもできる。一形態においては、電流計１２６及び電圧計１２８は、加熱素子に印加されている電力にかかわらず電流と電圧を同時に測定する電力計測チップとして提供される。別の形態においては、電圧測定値及び／又は電流測定値は、米国特許第７，１９６，２９５号に説明されているように、ゼロクロッシングで取得される。

【0048】

ヒーター制御部１０６は、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、及びマイクロプロセッサによって実行されるコンピュータ可読命令を保存するためのメモリを備える。ヒーター制御部１０６は、１つ又は複数の制御プロセスを実行するようにされ、その制御プロセスにおいて、ヒーター制御部１０６は、入力電圧の１００％、入力電圧の９０％などの、ゾーンに印加される所望の電力を決定する。例示的な制御プロセスは、本願と共有して譲渡された米国特許第１０，６９０，７０５号及び米国特許第１０，９０８，１９５号に説明されており、参照によりその全体がここに包含される。一形態においては、制御プロセスは、抵抗加熱素子の温度及び／又はワークピースの温度に基づいて、抵抗加熱素子に印加される電力を調節する。

【0049】

精確な温度測定値を取得するために、ヒーター制御部１０６は、本開示のＲ－Ｔ較正プロセス１５０を実行して抵抗加熱素子の抵抗値とヒーター１０２の周りの参照エリアの温度（すなわち、参照温度）との間の相関関係を生成するように動作可能である。より具体的には、ヒーター１０２がワークピースを加熱している通常動作の間、ヒーター制御部１０６は、電流抵抗測定値及びＲ－Ｔオフセットデータに基づいて、ワークピースがその上に位置しているヒーター１０２の表面温度を求める。よって、別個のセンサーが不要になる。

【0050】

再び図１Ａを参照して、Ｒ－Ｔ較正プロセスにために、熱システム１００には参照エリアの温度を測定するための１つ又は複数の別個の参照センサー１５２が設けられている。参照センサー１５２は、赤外線カメラ、熱電対付き（ＴＣ）ウェハー、１つ又は複数の熱電対、抵抗－温度検出器、及び／又は温度を測定するための他の適したセンサーとすることができる。例えば、一形態においては、参照センサー１５２は、ヒーター１０２の上に配置されてヒーター１０２の表面温度を測定する赤外線カメラであり、ヒーター１０２の表面が参照エリアで、表面温度が参照温度である。別の例においては、参照センサーは、ウェハーと温度を測定するためにウェハーに沿って分布した複数のＴＣとを有するＴＣウェハーとすることができる。較正の間、ＴＣウェハーは、ヒーター１０２上に配置されて様々な方法を用いて表面に固定され、その方法としては、これらに限定されるわけではないが、ヒーター１０２及びＴＣウェハーを有するチャンバを加圧すること、ＴＣウェハーをヒーター１０２に接着すること、又は重力によることがある。ＴＣウェハーの各ＴＣは、制御システム１０４に与えられた温度を測定する。ＴＣウェハーの表面がヒーター１０２に接触している状態では、参照エリアはヒーター１０２の表面として提供され、参照温度はヒーターの表面に沿った温度である。

【0051】

Ｒ－Ｔ較正プロセスにために、制御システム１０４は、ヒーター１０２を加熱するようにされ、より具体的には、ヒーター１０２の表面を第１の温度設定点（Ｔ_ｓｐ１）にまで加熱するようにされている。表面が一定の温度プロファイルを有するようになると、制御システム１０４は、ヒーターへの電力供給を停止し、また参照温度が第１の温度設定点よりも小さい第２の温度設定点（Ｔ_ｓｐ２）に等しくなるまで参照温度及び各ゾーンに対する抵抗加熱素子の抵抗値を同時に測定する。抵抗測定のために、制御システム１０４は、電圧測定値及び電流測定値をセンサー回路から取得して、抵抗加熱素子の抵抗値を求める。一形態においては、参照温度測定値及び抵抗測定値は、参照センサー及びセンサー回路の処理速度に基づいて、連続的に測定される。別の形態においては、参照温度測定値及び抵抗測定値は、（例えば、とりわけ、５分ごと、１０分ごと、の時間間隔で）定期的に測定される。温度オフセットデータを求めるために如何なる数の測定値が取得されてもよく、ここに説明された例に限定されないことが容易に理解されるべきである。

【0052】

制御システム１０４は、参照温度測定値を抵抗加熱素子の抵抗測定値と相関させて、Ｒ－Ｔオフセットデータを取得する。参照センサーのタイプ及び／又は数に基づいて、制御システム１０４は、参照センサーからの生測定値を処理して、参照温度測定値を取得する。例えば、ＩＲカメラに関して、ＩＲカメラによって提供された熱画像は、１つ又は複数の抵抗加熱素子によって既定された複数の加熱ゾーンによって加熱されたヒーターの表面全体にわたる表面温度を提供する。したがって、所与の加熱素子に関して、制御システム１０４は、所与の抵抗加熱素子によって加熱されたそれぞれのエリアに対して、所与の抵抗加熱素子の抵抗値を参照温度測定値と相関させる。ウェハーの特定のエリアに提供されたＴＣからの温度測定値がそのエリアを加熱している抵抗加熱素子と関連付けられるようにして、同様な相関関係がＴＣウェハーに対しても完了する。

【0053】

制御システム１０４は、Ｒ－Ｔオフセットデータを生成して保存し、抵抗加熱素子の抵抗測定値に基づいて参照温度を求めるためにＲ－Ｔオフセットデータを使用する。一形態においては、Ｒ－Ｔオフセットデータは、数あるフォーマットの中でもとりわけ、テーブル、チャート、及び／又はアルゴリズムとして提供されるようにできる。Ｒ－Ｔオフセットデータは、単に抵抗値及び温度測定値として提供されるようにでき、又は、ＴＣＲｖｓ温度などの抵抗及び／又は温度に依存するパラメータとすることができる。例えば、図３は、ツー・ゾーンペデスタルヒーターに対するＲ－Ｔオフセットを捕らえたグラフを表わしている。具体的には、グラフは、それぞれがゾーン１（Ｚ１）及びゾーン２（Ｚ２）を有するペデスタルＡ～Ｄに対するデータ（ＴＣＲｖｓ温度）を提供している。

【0054】

本開示のＲ－Ｔ較正プロセスは、抵抗加熱素子の材料特性を取得するために様々な条件下で実行されて、その材料特性を例えばヒーター又は他の参照エリアの表面温度に相関させる。特に、Ｒ－Ｔ較正プロセスは、ヒーターが熱的に絶縁された状態で又は等温環境内でパッシブ較正として実行され、及び／又はヒーターが半導体加工チャンバなどのその動作環境内に提供された状態でアクティブ較正として実行されるようにできる。

【0055】

抵抗加熱素子を規定する特定の材料のための標準的なＲ－Ｔ曲線に代えて又はそれに加えて、パッシブ較正は、ヒーター内の抵抗加熱素子に対するカスタムＲ－Ｔ曲線を生成する。カスタムＲ－Ｔ曲線を取得するために、ヒーター１０２は、熱的に絶縁されて抵抗加熱素子からの熱損失を最小限にし、ヒーターの表面温度が抵抗加熱素子の温度と等しいか実質的に同じとなるようにする。

【0056】

例示的な構成において、図４はパッシブ較正のためのセットアップ５００を示しており、マルチゾーンヒーターが等温環境内に提供されている。具体的には、パッシブ較正のためのセットアップ５００は、複数の抵抗加熱素子を有するマルチゾーンヒーター５０４を収容する等温チャンバ５０２を備える。マルチゾーンヒーター５０４は、ヒーター１０２と同様である。ここで、等温チャンバ５０２は、ヒーターを熱的に絶縁して抵抗加熱素子とヒーター５０４の表面との間での熱損失を低減させるようにヒーター５０４を包み込む断熱材を備える。マルチゾーンヒーター５０４のための等温環境は、他の適した構成を採用することもでき、等温チャンバ５０２に限定されないことが理解されるべきである。

【0057】

パッシブ較正のためのセットアップ５００はさらに、ヒーター５０４への電力供給を制御するための制御システム１０４と同様な制御システム５０６を備える。ここで、参照センサーは、各加熱ゾーンに対して少なくとも１つの温度測定値が取得されるようにして、ヒーター５０４の表面温度を表面に沿った様々な位置で測定するように配置された複数のＴＣ５０８として提供される。

【0058】

この構成では、制御システム５０６は、本開示のＲ－Ｔ較正プロセスを実行して、抵抗加熱素子の抵抗値とゾーンのそれぞれでの表面温度とを測定する。操作者は、例えば、抵抗値及び温度を連続的に測定するか又は測定値を定期的に取得するように、測定の頻度を設定することができる。受信したデータに基づいて、制御システム５０６は、抵抗加熱素子の抵抗値をヒーター５０４の表面温度と関連付けるＲ－Ｔ曲線を生成し、その表面温度は抵抗加熱素子の温度を示している。一形態においては、制御システム５０６は、所与のゾーンでの抵抗加熱素子に対する抵抗測定値及び加熱ゾーンで取得された温度測定値を用いて、各加熱ゾーンに対するＲ－Ｔ曲線を提供する。例えば、図３は、内側ゾーン及び外側ゾーンをそれぞれが有する様々なツー・ゾーンヒーターに対する、パッシブ較正の間に生成されたＲ－Ｔ曲線を示している。

【0059】

アクティブ較正プロセスのために、Ｒ－Ｔ較正プロセスは、ヒーター１０２がワークピースを加熱しているときと同じ動作条件下におかれた状態で、Ｒ－Ｔオフセットデータを取得するように実行される。すなわち、アクティブ較正プロセスは、ヒーター１０２上での、よって抵抗加熱素子上での、動作条件が有する効果を捕らえる。具体的には、このＲ－Ｔオフセットデータは、例えば、抵抗加熱素子とヒーター１０２の表面との間、及びヒーター１０２の表面と外部環境との間の熱損失により、パッシブ較正プロセス中のＲ－Ｔオフセットデータとは異なるものになり得る。

【0060】

一例として、図５Ａ及び５Ｂには、アクティブ較正テストのためのセットアップ６００が示されており、ヒーター６０２は半導体ウェハーを加熱するように設計された半導体加工チャンバ６０４内に設けられている。ヒーター６０２は、ヒーター１０２と同様なマルチゾーンヒーターである。この例においては、半導体加工チャンバ６０４は、テストプロセスのためのものであり、実際の半導体加工チャンバを模倣している。一変形形態では、アクティブ較正プロセスは、実際の半導体チャンバ製造施設において実行されてもよい。

【0061】

アクティブ較正テストのためのセットアップ６００はさらに、ヒーター６０２への電力供給を制御するために、制御システム１０４と同様な制御システム６０６を備える。ここで、参照センサーは、ヒーター６０２の表面温度を測定するＴＣウェハー６０８として提供され、それは測定される参照エリアである。ＴＣウェハー６０８の代わりに、１つ又は複数のＴＣ又はＩＲカメラを、ヒーター１０２の表面温度を測定するために使用してもよい。制御システム６０６は、本開示のＲ－Ｔ較正プロセスを実行して、抵抗加熱素子の抵抗値とゾーンのそれぞれでの表面温度とを測定し、上述のようにＲ－Ｔオフセットデータを生成する。

【0062】

図４、５Ａ、及び５Ｂの較正のためのセットアップには示されていないが、それぞれの制御システムは、参照センサー及び／又はヒーターなどの他のコンポーネントと通信接続されている。

【0063】

一形態においては、ヒーター（例として、ヒーター１０２など）は、パッシブ較正及びアクティブ較正を受けて、パッシブ較正での抵抗加熱素子の制御された抵抗測定値をアクティブ較正での制御されていない抵抗測定値に関連付けるＲ－Ｔオフセットデータを取得する。別の形態においては、ヒーターは、アクティブ較正は受けるが、パッシブ較正は受けないようにできる。

【0064】

図６に示すように、Ｒ－Ｔ較正プロセス７００が提供され、これは本開示の制御システムによって実行されるようにできる。参照センサーが所定位置にある状態で、制御システムは、７０２で加熱ゾーンに電力を印加して熱を発生させ、７０４で参照センサーから参照温度測定値を取得する。７０６で、制御システムは、取得した参照温度測定値が第１の温度設定点（Ｔ_ｓｐ１）と等しいかを判断する。すなわち、制御システムが、ヒーターの各加熱ゾーンに対する温度測定値を受信して、ヒーターの表面温度が一定である（すなわち、Ｔ_ｓｐ１である）かを判断する。もしそうであれば、制御システムは、７０８でヒーターへの電力供給を停止して、抵抗値と参照温度を同時に測定する。７１０で、制御システムは、参照温度が第２の温度設定点（Ｔ_ｓｐ２）と等しいかを判断する。もしそうであれば、制御システムは、７１２で測定を止めて参照温度を抵抗測定値に相関させてＲ－Ｔオフセットデータを取得する。

【0065】

Ｒ－Ｔ較正プロセス７００はＲ－Ｔ較正プロセスの単なる一例であり、他の適したルーチンを使用することもできることが理解されるべきである。

【0066】

別段の明示的な記載がなければ、機械的／熱的特性、組成割合、寸法及び／又は公差、又は他の特徴を指示する全ての数値は、本開示の範囲を説明するときの単語「約」又は「略」によって修正されるものとして理解されるであろう。この修正は、工業的実施、材料、製造、及び組立の公差、並びに性能試験を含む様々な理由に対して望ましい。

【0067】

ここでの使用において、Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つという表現は、非排他的論理ＯＲを用いた論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）を意味するものとして解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、及びＣの少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきではない。

【0068】

図面において、矢印によって示された矢印の方向は、概して、説明図にとって関心のある情報（データ又は命令）の流れを明示している。例えば、要素Ａ及び要素Ｂが様々な情報を交換したが要素Ａから要素Ｂに送られた情報が説明図に関連しているときには、矢印は要素Ａから要素Ｂに向けられる。この一方向矢印は、他の情報が要素Ｂから要素Ａに送られていないことを示唆するものではない。また、要素Ａから要素Ｂに送られる情報に対して、要素Ｂは、要素Ａにその情報の要求又はその情報の受信確認を送信することができる。

【0069】

本願において、用語「制御部」は用語「回路」と置換可能である。制御部は、次のものを意味するか、その一部であるか、又はそれを備えるものである：特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）；デジタル、アナログ、又はアナログ／デジタル混合のディスクリート回路；デジタル、アナログ、又はアナログ／デジタル混合の集積回路；組合せ論理回路；フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）；コードを実行する（共用の、専用の、又はグループの）プロセッサ回路；プロセッサ回路によって実行されるコードを保存する（共用の、専用の、又はグループの）メモリ回路；上記の機能をもたらす他の適したハードウェアコンポーネント；又はシステム・オン・チップなどの上記の幾つか又は全ての組合せ。

【0070】

用語「コード」は、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又はマイクロコードを含み、またプログラム、ルーチン、ファンクション、クラス、データ構造、及び／又はオブジェクトとも称されうる。用語「メモリ」は、用語「コンピュータ可読媒体」の一部である。用語「コンピュータ可読媒体」は、ここでの使用では、（搬送波のような）媒体を通って伝播する一時的な電気的又は電磁的信号を含まない。そのため、用語「コンピュータ可読媒体」は、有形で持続的であると見なされ得る。

【0071】

本開示の記載は、実際上、単なる例示であり、よって、本開示の要旨から逸脱しない変形形態は本開示の範囲内にあるとされることが意図されている。そのような変形形態は、本開示の精神及び範囲から逸脱したものとして見なされないものとする。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【国際調査報告】