用于晶片处理装备的多区域加热器控制
相关申请的交叉引用
1.本技术主张2021年2月4日提交的第17/167,904号美国专利申请的权益和优先权，所述专利申请题为“multi-zone heater control for wafer processing equipment(用于晶片处理装备的多区域加热器控制)”，其全部内容以引用方式整体并入本文。
技术领域
2.本公开总体上涉及用于控制晶片处理装备的基座中的加热元件的系统和方法。更具体而言，本公开论述了用于利用共享回流线和切换电压极性来控制多个加热区域的系统和方法。
背景技术：
3.在集成电路和其他电子器件的制造中，等离子体工艺通常用于各种材料层的沉积或蚀刻。等离子体增强化学气相沉积(pecvd)工艺是一种化学工艺，其中电磁能被施加到至少一种前驱物气体或前驱物蒸汽，以将前驱物转变成反应性等离子体。等离子体可在处理腔室内生成(即原位生成)，或者在远离处理腔室定位的远程等离子体生成器中产生。这种工艺广泛用于在基板上沉积材料，以产生高质量和高性能的半导体器件。
4.随着特征尺寸持续减小，晶体管结构变得日益复杂和具有挑战性。为了满足处理需求，先进处理控制技术用于控制成本并使基板和管芯产量最大化。通常，当等离子体在基板的整个表面区域上没有被均匀地控制时，基板的某些位置处的管芯遭受产量问题。在基板处理层面上，当控制基板温度时，需要改进工艺均匀性控制，以允许精细的、局部的工艺调谐以及跨整个基板的全局处理调谐。因此，需要允许在整个基板上进行精细、局部的工艺调谐和温度控制的方法和设备。
技术实现要素：
5.在一些实施例中，用于晶片处理腔室的多区域加热器控制系统可包括多个电源线，所述电源线被配置为向基座中的多个不同加热区域供应电压；由多个电源线共享的回流线；多个开关，其被配置为切换提供给多个电源线的电压的极性。
6.在一些实施例中，向晶片处理装备的多个区域中的多个加热器供电的方法可包括：使电压被供应给多个电源线，所述电源线被配置为向基座中的多个不同加热区域供应电压；使电流由多个电源线共享的回流线从多个不同加热区被接收；以及使提供给多个电源线的电压的极性切换。
7.在一些实施例中，用于晶片处理腔室的多区域加热器控制系统可包括三相电源的输入；三相整流器，其被配置为将来自三相电源的信号转换为dc信号；第一多个电源线，其被配置为向基座中的第一多个加热区域提供第一功率，其中所述第一功率可从所述dc信号导出；由所述第一多个电源线共享的第一回流线；第二多个电源线，其被配置为向所述基座中的第二多个加热区域提供第二功率，其中所述第二功率可从所述dc信号导出；以及由第
二多个电源线共享的第二回流线。
8.在任何实施例中，以下特征中的任一者和所有者均可在任何组合中实施，且不受限制。所述系统可包括多个dc夹持引线，所述引线被配置为向基座提供电压差，以在处理操作期间将基板固持至基座。所述系统也可包括向多个开关提供控制信号的控制电路，其中所述控制电路可使多个开关在不干扰dc夹持的频率下切换电压的极性。频率可在约50hz与约100hz之间。多个开关可包括第一开关和第二开关，其中第一开关可将多个电源线中的电源线连接到第一电压参考，而第二开关可将电源线连接到第二电压参考。多个开关可包括第三开关和第四开关，其中第三开关可将回流线连接到第二电压参考，而第四开关可将回流线连接到第一电压参考。多个加热区域可包括基座上的内部、中间和外部加热区域，所述区域被配置为使用大于1kw的功率。所述多个加热区域可包括围绕基座的周边定位的至少四个加热区域，所述至少四个加热区域被配置为使用小于250w的功率。所述系统可进一步包括测量与多个加热区域中的一者相关联的加热元件的电阻的电路，以及填充将加热元件中的温度与电路测量的电阻进行相关的表格的控制器。所述系统的方法/操作也可包括使提供给多个电源线的电压在负电压与正电压之间切换。所述系统的方法/操作也可包括对基座中的多个不同加热区域中的每一者进行工作循环，使得多个不同加热区域中一次仅有一个加热区域是活动的。所述系统的方法/操作也可包括对多个不同加热区域中的每一者进行工作循环，以提供时间间隔，在所述时间间隔期间，对多个电源线进行电阻测量，并且在所述时间间隔期间，多个不同加热区域中没有一个是活动的。所述系统的方法/操作也可包括对基座中的多个不同加热区域中的每一者进行工作循环，使得多个不同加热区域中一次仅有两个加热区域是活动的。所述系统也可包括一个或多个dc转换器，所述dc转换器可将dc信号转换成第一功率和第二功率；以及可以是一个或多个dc转换器的一部分的变压器，所述变压器可将三相整流器与第一多个电源线和第二多个电源线隔离。所述系统也可包括：接口，所述接口接收提供第一功率和第二功率的命令；控制器，其被配置为使提供至所述第一多个电源线的电压的极性切换；和/或控制器，其被配置为使提供给第一多个电源线中的每一者的第一功率进行工作循环。
附图说明
9.通过引用本说明书的剩余部分和附图，可进一步理解各种实施例的性质和优点，其中，在若干附图中，相同的附图标记用于指示相似的部件。在一些情况下，子标记与附图标记相关联，以表示多个相似部件中的一者。当引用附图标记而未说明已有的子标记时，旨在指示所有多个此种相似的部件。
10.图1示出了根据一些实施例的处理腔室100的横截面图。该图总体上正确，但存在描述问题。
11.图2a-图2b示出了根据一些实施例的具有布置在不同加热区域中的多个加热元件的基座。
12.图3示出了根据一些实施例的基座的加热器控制。
13.图4示出了根据一些实施例的用于组合不同加热元件的回流线的电路。
14.图5示出了根据一些实施例的加热器控制的一部分的示例电路图。
15.图6示出了根据一些实施例的切换电路，所述切换电路被配置为切换施加到加热
元件的dc电压的极性。
16.图7示出了根据一些实施例的共享回流导线的加热元件的切换电路的组合。
17.图8示出了根据一些实施例的用于控制多个高功率加热区域的时序图。
18.图9示出了根据一些实施例的用于测量加热元件电阻以确定瞬时温度的电路。
19.图10示出了根据一些实施例的具有多区域控制的加热器控制的系统图。
20.图11示出了根据一些实施例，图10中不同ac单元和温控模块如何以任意组合设置在机架单元中。
21.图12示出了为晶片处理装备的多个加热区域中的多个加热元件供电的方法。
22.图13示出了示例性计算机系统，其中可实施各种实施例。
具体实施方式
23.图1示出了根据一些实施例的晶片处理腔室100的横截面图。如图所示，处理腔室100可以是适合于蚀刻基板154或执行其他晶片制造操作的蚀刻腔室。适于从本文描述的实施例受益的处理腔室的示例可包括蚀刻处理腔室和precision
tm
处理腔室，上述两者可从位于加利福尼亚州圣克拉拉的应用材料公司购得。可构想，其他处理腔室(包括来自其他制造商的处理腔室)也可适于从这些实施例受益。
24.处理腔室100可用于各种等离子体工艺。例如，处理腔室100可用于利用一种或多种蚀刻剂进行干式蚀刻。所述处理腔室可用于点燃来自前驱物c
xfy
(其中x和y表示已知化合物的值)、o2、nf3或其组合的等离子体。在另一示例中，处理腔室100可用于利用一种或多种前驱物进行等离子体增强化学气相沉积(pecvd)工艺。
25.处理腔室100可包括腔室主体102、盖组件106和基座104。盖组件106定位在腔室主体102的上端。基座104可设置在腔室主体102内部，并且盖组件106可耦接至腔室主体102，并将基座104包围在处理体积120中。腔室主体102可包括腔室主体102的侧壁中形成的传送口126，传送口126可包括狭缝阀。传送口126可选择性地打开和关闭，以允许基板处置机器人(未示出)进入处理体积120的内部以供基板传送。
26.可将电极108提供作为盖组件106的一部分。电极108也可充当具有多个开口118的气体分配板112，以允许处理气体进入处理体积120。处理气体可经由导管114供应到处理腔室100，且处理气体可在流过开口118之前进入气体混合区域116。电极108可耦接到电源，诸如rf生成器、dc功率、脉冲dc功率、脉冲rf等。隔离器110可接触电极108并将电极108与腔室主体102电隔离和热隔离。隔离器110可使用诸如氧化铝、氮化铝和/或其他陶瓷或金属氧化物的介电材料来构造。加热器119可耦接至气体分配板112。加热器119也可耦接到ac电源。
27.基座104可通过轴144耦接至升降机构，轴144延伸穿过腔室主体102的底表面。提升机构可通过波纹管柔性密封到腔室主体102，波纹管防止真空从轴144周围泄漏。升降机构可允许基座104在腔室主体102内在传送位置与多个处理位置之间垂直移动，以将基板154放置在电极108附近。
28.基座104可由金属或陶瓷材料制成。例如，可使用金属氧化物、氮化物或氧化物/氮化物混合物，诸如铝、氧化铝、氮化铝、氧化铝/氮化物混合物和/或其他类似材料。在典型的实施方式中，基座104中可包括一个或多个基座电极。例如，第一基座电极172和第二基座电极174可设置在基座104中。第一基座电极172和第二基座电极174可嵌入基座104内和/或耦
接到基座104的表面。第一基座电极172和第二基座电极174可以是板、穿孔板、网、金属丝网或任何其他分布式导电布置。尽管图1仅示出了两个基座电极，但是其他实施例可使用在基座104中具有不同几何形状和/或布置的两个以上的基座电极，如下文的详细描述。
29.一个或多个基座电极可配置为向处理体积120中的等离子体输送rf能量。例如，rf源160可设置在腔室主体102的外部，以向基座104中的一个或多个基座电极提供rf能量。rf能量可通过一个或多个基座电极转移到处理体积120中的气体，所述气体通过气体分配板112(也称为“喷头”)沉积以生成等离子体。等离子体可维持在基板154上方，以在基板154上沉积一层材料。为了在基板154上均匀地沉积材料，传送至等离子体的能量应所述在基板154的整个表面区域上保持均匀。
30.第一基座电极172和第二基座电极174可使用称为双极夹持的方法。双极夹持是在第一基座电极172与第二基座电极174之间施加dc电压差的方法。此种静电差用于将基板154固持至基座104。这可与单极夹持相反，单极夹持中仅使用单个基座电极，或者dc电压仅施加到单个基座电极。单极夹持仅在将能量施加到等离子体以完成电路时才有效。双极夹持使用两个单独的电路径，通向第一基座电极172和第二基座电极174中的每一者。在图1的示例中，第一dc电压源162被施加到第一基座电极172的第一电路径。第二dc电压源164被施加到第二基座电极174的第二电路径。一些实施例可包括一个或多个电容器166、168，以将dc电压源162、164彼此隔离和/或与电压源160隔离。在一些实施例中，电容器166、168中的每一者可相对较大，诸如50nf，以阻隔dc电压。
31.除一个或多个基座电极172、174外，一些实施例也可在基座104中包括一个或多个加热元件180。所述一个或多个加热元件180可包括具有相对低内阻的导线，当电流流经一个或多个加热元件180时，所述导线产生热。例如，一些加热元件可具有小于10欧姆的电阻，如2欧姆。可通过加热器控制182向一个或多个加热元件180供电。加热器控制182可在处理循环期间向一个或多个加热元件180提供电压/电流，以加热基座104。所述热量可被传递到基板154，以在处理期间使基板154进入预定的温度范围。
32.在一些实施例中，可在加热器控制182与一个或多个加热元件180之间包括rf滤波器183。rf滤波器可防止rf信号泄漏到ac网络中。rf滤波器183可包括多个电感器/电容器组合，所述多个电感器/电容器组合针对通向/来自加热器控制182的每个输入和/或输出引线。例如，rf滤波器183中的每个单独的rf滤波器可包括并联电容器(例如，约50nf)和串联电感器(例如，约6μh)，以滤除所述线路中每个线路上的rf信号。总体而言，一些实施例可包括来自基座104的共九个杆或引线，其中包括用于夹持的两根高压引线，和用于不同加热器区域的七根引线。在本文描述的七区域配置中，区域1-3可共享公共回杆，而区域4-7可共享公共回杆。
33.为基板154提供受控温度分布存在许多技术问题。当使用单个加热元件时，基板154的温度分布可能不均匀。例如，基板154中心中的温度可能高于基板154周边处的温度。在另一示例中，温度分布可类似于“m”形，其中基板154的中心和周边具有较低的温度，而基板154中间与基板154的周边之间则具有较高的温度。现代基板工艺正在开始要求更严格的温度控制，这通常可受益于整个基板154上的均匀温度分布。其他工艺可受益于可程序化的温度分布，所述温度分布根据预定的温度分布降温/升温，所述预定的温度分布可在工艺执行时得到实时监测和调整。
34.为严格控制基板154上的温度分布，可在基座104中使用多个加热元件。然而，引入多个加热元件也引入了额外的技术问题。由于与加热元件的导线相关的低电阻，每个额外的加热元件可增加加热器控制182的电流需求。此不仅增大了向加热元件供电所需的电流，还增大了流经加热器控制182内部电路的电流。例如，rf滤波器可包括在加热器控制182中使用的电感器，以防止来自rf源160的rf信号干扰加热器控制182。随着经过电感器的电流增大，电感器中产生的热量也可成比例地增加。这可导致滤波器的内部电路系统的损坏和/或可在控制处理腔室100的电子器件中产生过多的热量。
35.本文所述的实施例透过提供加热器控制182来解决这些和其他技术问题，所述加热器控制182可高效地向基座104中的多个不同加热元件供电。所述实施例可被配置为向高功率加热元件以及低功率加热元件供电，所述低功率加热元件可用于微调整个基板154上的温度分布。所述加热器控制182可共享回流线，以使来自基座104的引线数量最小化。加热器控制182也可对各种加热元件进行工作循环，以使流经共享回流线的电流保持可接受的水平。一些实施例也可切换加热元件的极性，使得加热元件上的电压差不会干扰基板154的dc双极夹持。
36.图2a-图2b示出了根据一些实施例的具有布置到不同加热区域中的多个加热元件的基座104。在所述示例中，多个加热元件可包括七个单独且不同的加热元件。注意，此种布置和加热元件的数量仅作为示例提供，并且不意味着限制。本文描述的加热器控制可与任何数量的加热元件一起使用。此外，加热控制可与加热元件类型的不同布置兼容。如下所述，加热器控制可包括可互换地与高功率加热元件和低功率加热元件兼容的引线。
37.在该示例中，基座104可包括多个高功率加热元件，所述多个高功率加热元件布置在基座104上的同心圆区域中。中心或内部加热元件210可具有碟形或圆形形状，并位于基座104的中心。中间加热元件212可具有环形形状，并可围绕内部加热元件210同心定位。外部加热元件214也可具有环形形状，并且可围绕中间加热元件212同心定位。这些加热元件210、212、214可被配置成从加热器控制接收电流，使得这些加热元件可产生千瓦范围内的热量。所述加热元件210、212、214可用于设定基板的主要温度。例如，为了将基板加热到约300℃到约800℃的温度，处理腔室可依靠这些具有较高功率范围的加热元件210、212、214来提供用于将基板加热到所述温度范围的主要热量。
38.该示例也可包括多个围绕基座104周边布置的低功率加热元件。基座104的周边可被分成多个象限，且加热元件可被定位和定型为覆盖象限中的每个象限。例如，加热元件220、加热元件222、加热元件224和加热元件226可围绕周边布置。这些加热元件可布置成直径与外部加热元件214相似的环。在基座104的横截面图中，这些低功率加热元件220、222、224、226可放置在高功率加热元件210、212、214的顶部，或反之亦然。低功率加热元件220、222、224、226可用于微调基座104特定区域中的温度分布。应注意，低功率加热元件220、222、224、226的特定几何形状和布置仅作为示例提供，并且不意味着限制。低功率加热元件220、222、224、226可使用小于100w的功率，诸如约10w与约40w之间的功率。其他实施例可包括更多或更少的低功率加热元件，所述元件可位于基座104的中间、内部和/或外部区域中的任何区域。
39.图3示出了根据一些实施例的用于晶片处理腔室的多区域加热器控制系统。加热器控制可包括多个引线303，所述引线电耦接到如上所述的基座104中的多个加热元件。加
热元件中的每个加热元件可模型化为导线，所述导线具有在基座104中产生热量的内阻。因此，基本实施方式可针对加热元件中的每个加热元件使用电源和回流线。在上述使用七个不同加热元件的示例中，这将导致14个进/出基座104的不同引线来单独用于加热元件，连同至少另外两个用于dc夹持电压的引线。
40.图4示出了根据一些实施例的用于组合不同加热元件的回流线的电路。在该示例中，基座104的内部、中间和外部区段中的高功率加热元件可在电路图中模型化为电阻402。电阻402可通过多个电源线404连接到加热器控制300。为了单独控制加热区域中的每一者，电阻402中的每一者可单独与电源线404中的一者相关联。例如，电源线404-1可用于向内部加热元件的电阻402-1输送电流，电源线404-2可用于向中间加热元件的电阻402-2输送电流，而电源线404-3可用于向外部加热元件的电阻402-3输送电流。
41.尽管电阻402中的每一者可与电源线404中的各个导线相关联，但这些电阻402中的每一者也可与共享回流线406相关联。共享回流线通过将电引线数量最小化来改善处理腔室，所述电引线需要路由经过基座104并从基座104中的其他rf/dc信号过滤。然而，当多个加热区域共享同一回流线406时，这可增加路由经过回流线406的瞬时电流。如下所述，所述电流可通过电感器和其他电路元件过滤，以移除可能存在于基座104中的rf信号。过量的电流可使电感器和其他电路元件过热，并损坏或劣化处理腔室的操作。下文关于图8描述通过共享回流线406减小瞬时电流的j9九游会真人的解决方案。
42.返回图3，多个引线303可组合成两组：用于高功率加热元件的三根电源线和一根共享回流线的一组；以及用于低功率加热元件的四根电源线和一根共享回流线的另一组，这将加热器的导线总数减少至九根导线。可提供rf滤波器302来过滤基座104中可能存在的rf信号。如上所述，基座104也可包括多个金属丝网，其向处理腔室中的等离子体提供rf功率。为了防止rf信号沿引线303向下行进并进入加热器控制300，rf滤波器302可被配置为移除基座104的频率范围内的rf信号。rf滤波器302也可被配置为移除低频信号，并为施加到加热元件的dc电压提供稳定低电阻。例如，rf滤波器302可移除基座104中发现的常见频率，诸如13.56mhz、27mhz、40mhz等。
43.加热器控制300可连接至电源304，诸如208vac三相电源。其他电源电压也可与加热器控制300兼容。来自电源304的三相功率可通过ac单元306，ac单元306包括一个或多个断路器和/或接触器，以将加热器控制300与来自电源304的功率对接。在通过ac单元306之后，可使用三相整流器308对三相功率进行整流。功率因子校正电路310可用于将提供给电路的实际功率最大化。功率因子校正电路310的输出可用于产生具有电流隔离的dc总线电压。隔离的dc整流器312(例如，dc-dc转换器、降压转换器、升压转换器等)可用于产生具有良好负载和线路调节的稳定dc电压。稳定的dc电压随后可被提供给h桥功率级314。h桥功率级314可包括多个开关，所述开关控制dc功率何时被提供给延伸到基座104中的多个引线303中的每一者。开关可从连接到串行接口316的串行通信模块318接收命令。控制计算机或处理器可通过串行接口316提供命令，所述串行接口316控制向基座104中的加热元件供电的时序。可使用任何串行通信协议，诸如ethercat连接。计算机系统、本地微处理器、本地状态机逻辑或串行通信模块在本文中可被称为控制器或控制电路，其被配置为向下文描述的切换电路提供控制信号。开关的时序和操作将在下文更详细地描述。此外，可提供电压和/或电流传感器来执行加热元件中的每一者的精确电阻测量，如下所述。这种精确的电阻测
量可用于测量加热元件中的温度，校准加热元件，和/或监测加热元件随时间推移的操作。
44.图5示出了根据一些实施例的加热器控制300的一部分的示例电路图。三相电压源502可产生相对于彼此相移120
°
的三个电压波形520、522、524。整流器504可使用三对二极管来实施，并可产生具有约255v与294v之间的平均电压的整流电压530，如图5中所示。整流电压可在通过变压器508之前先通过功率因子校正电路560。变压器508可递增或递降dc电压。这确保了从电路的其余部分没有dc泄漏进入整流器504。如上所述，滤波器510可被配置为移除rf信号。变压器508可以是dc/dc转换器(例如，降压转换器、升压转换器等)的一部分，从而通过使用dc/dc转换器的高切换频率来提供电流隔离并降低容量/额定值，所述dc/dc转换器可以在数百khz(100’sof khz)下进行操作。在该实施例中，变压器508被示为与dc/dc转换器分离，而其他实施例(未示出)则可将变压器508合并到dc/dc转换器中。
45.图6示出了根据一些实施例的切换电路，其被配置为切换施加到加热元件的dc电压的极性。多个开关可使用低导通电阻mosfet或其他类似的功率开关来实施。如上所述，一些处理腔室可使用双极夹持，这依赖于施加在整个基座104上的电压差来将基板154固持到基座104。然而，当多个加热元件嵌入基座104中，且dc电压被施加到这些各个加热元件时，所述额外的电压可干扰用于双极夹持的电压差。
46.为了克服向基座104中的不同加热区域施加加热电压所导致的问题，图6中所示的切换电路可周期性地反转施加到不同加热区域的电压的极性。在该示例中，针对单个加热元件604示出了单个切换电路。从图5中的电路接收的电压可用于产生高电压参考606和低电压参考608(例如， vbus和-vbus、vdd和接地、正电压和负电压等)。为了施加具有第一极性的电压，可从控制器(诸如微控制器、微处理器或其他控制逻辑)接收控制信号，以相应地切换多个开关。
47.例如，为了在电源线630与加热元件604的回流线632之间施加正电压，控制器可提供信号610、616以接通开关620、626。控制器也可提供信号612、614来断开开关622、624。这产生了从高电压参考606经过开关620、经过电源线630、经过加热元件604、经过回流线632、经过开关626到低电压参考608的第一电路路径。为了切换施加到加热元件604的电压的极性，控制器可提供信号610、616来断开开关620、626。控制器也可提供信号612、614来接通开关622、624。这产生了从低电压参考608经过开关622、经过电源线630、经过加热元件604、经过回流线632、经过开关624到高电压参考606的第二电路路径。
48.控制器可提供这些交替信号610、612、614、616，以预定频率控制上述开关620、622、624、626。例如，在约50hz与约100hz之间的频率可用于切换施加到加热元件的电压的极性。已经发现所述频率范围足够大，使得在基座104中不同位置施加到各种加热元件的电压不会干扰双极夹持。例如，一些实施例已经使用了约50hz与约60hz之间的频率。
49.图7示出了根据一些实施例的共享回流线的加热元件的切换电路的组合。在一些实施例中，当使用专用回流线时，可针对各个加热元件中的每一者重复图7中所示的切换电路。当使用共享回流线时，可针对每个单独的加热元件复制切换电路的左侧，而切换电路的右侧可在共享回流线的加热元件中的每一者之间共享。
50.例如，开关620、622、624、626可按上文对加热元件604所述来操作。对于与加热元件604共享回流线的加热元件704，开关720、722可由信号710、712控制。为了在加热元件704上施加正电压，可接通开关720，同时接通开关722可在加热元件704上施加具有反转极性的
电压。加热元件704的回流线732可连接到节点702，加热元件604的回流线632共享所述节点702。这允许单独控制加热元件704的时序，同时与加热元件604共享回流线。注意，可针对共享同一回流线的每个加热元件复制加热元件704的电路。
51.在一些实施例中，可针对每个加热元件复制图6的电路，同时仍共享回流线。例如，在回流线离开基座104之后，回流线可连接到每个单独的切换电路。可任意组合使用任一选项而没有任何限制。
52.图8示出了根据一些实施例的用于控制多个高功率加热区域的时序图。尽管共享回流线减少了路由穿过基座104的引线数量，但当多个加热元件同时操作时，也可增大路由穿过回流线的瞬时电流。为了解决该问题，本文描述的实施例可使用加热器控制，所述加热器控制使共享回流线的加热元件进行工作循环。这种工作循环可使在共享回流线的情况下同时活动的加热元件的数量最小化，从而使路由经过共享回流线的瞬时功率最小化。
53.图示出了三个高功率加热区域中的每一者的控制信号。这些控制信号不应与图6和图7中用于控制各个开关的控制信号相混淆。相反，这些控制信号指示电压何时被施加到加热元件。在施加电压的每个时间间隔期间，电压极性可在所述时间间隔期间以预定频率(例如，50hz)切换。当加热区域的控制信号与共享回流线的控制信号相同时，加热元件将被关闭。当加热区域的控制信号与共享回流线不同时，对应的加热元件将接通。
54.当信号802、804、806、808中的所有都相同时，将不接通加热元件中的任何一者。在低功率模式810期间，加热元件中的一者可一次接通工作循环的约25％。例如，当公共返回信号802为低且内部加热区域信号804为高时，内部加热区域将是活动的。当公共返回信号802切换到高时，内部加热区域将是非活动的，并且中间加热区域可以是活动的，以此类推。
55.该低功率模式810可将循环周期分为四个时间间隔。前三个时间间隔可大致相等，且这些间隔可被分配给三个加热区域中的每一者。第四时间间隔可比其他三个时间间隔更长/更短，并且可用于测量下述加热元件的电阻。在不需要测量的循环期间，工作循环可改为分成三个近似相等的时间间隔，分配给三个加热区域中的每一者。或者，一些实施例可向各个加热区域分配更长/更短的间隔，以改变温度曲线。例如，内部加热区域可被分配更长的工作循环，以相对于基座的周边增加基座中心中的温度。
56.在中等功率模式812下，可允许多个加热区域在其操作工作循环中重叠。如图8中所示，两个加热区域可同时为活动的。可在间隔822之前完成经过不同加热区域的两个完整循环，在间隔822中，加热区域中的每一者被关闭以进行电阻测量。注意，在测量期间，可关闭共享回流线的所有区域，以确保这些电源线上的测量是准确的。类似地，全功率模式814可同时启动所有的加热区域。当需要测量间隔824时，可关闭加热区域中的所有。
57.在处理腔室操作期间，控制器可响应于基座中测得的温度，在低功率、中等功率与全功率之间改变操作模式。例如，控制器可从低功率模式810切换到全功率模式814，从而初始地加热基座104。除了改变各个加热区域的工作循环之外，一些实施例可施加不均等的功率816，这允许各个加热区域使用不同的工作循环，并根据需要重叠这些加热区域操作时间。这允许向各个加热区域提供更多的功率，而不缩短另一加热区域的操作间隔。
58.图9示出了根据一些实施例，用于测量加热元件电阻以确定加热元件瞬时温度的电路。如上所述，可管控各个加热元件的工作循环，使得测量间隔是可用的，在所述测量间隔期间，针对共享回流线没有加热区域是活动的。在此期间，可测量各个加热元件中的每一
者以确定其电阻。图9中所示的该传感器可位于rf滤波器旁边的每条电源线，以消除额外互连的任何增加电阻。所述测量电路可放置在公共回杆上，且所述电路可顺序地测量共享所述公共回杆的每个加热元件。例如，测量一根杆上的所有加热元件所需的近似时间可小于10ms。若存在一根以上的杆，则可在每根杆上同时进行测量。在其他实施例中，图9中的电路可连接到电源线中的每一者，所述电源线连接到各种加热元件。
59.可断开任何相关联的二极管网桥，以将电路与ac电源隔离。可从图9中的恒定电流源电路提供校准后的电流。可在加热元件中的每一者的引线上测量所得电压。可使用高精度分流器906(例如0.1欧姆)，使得可测量加热元件中的电阻。加热元件的电阻可随着温度而变化。大体上，温度与电阻之间的线性关系可存在于加热元件中，且测量的电阻可用于计算加热元件中的精确温度。例如，典型的关系可表现出0.5欧姆/100℃的斜率。因此，每次测量期间记录的电压/电流可用于计算电阻，该电阻随后可用于计算温度。
60.温度采样可少于约10ms。采样间隔可在约100毫秒与约500ms之间。等待太长时间来对电阻/温度进行采样可允许基座中的温度过度漂移，而过于频繁地采样可能会不必要地减少加热元件被激励的时间。测得的电阻可用于填充控制器中校准温度计算的表格。这允许控制器自校准多个加热元件的操作。注意，这消除了测量期间的主动加热，否则所述主动加热会导致温度偏移。若在主动加热期间发生电阻测量，则加热元件的温度可能高于加热器的温度。相反，这种方法在加热元件关闭时测量电阻，从而提高了测量的准确度。
61.图10示出了根据一些实施例的具有多区域控制的加热器控制系统图。加热器控制可包括ac单元1002，所述ac单元1002包括多个单独的电源接口1004、1006。这些电源接口1004、1006中的每一者可包括断路器、接触器和/或用于连接到三相电源的其他接口电路系统。ac单元1002可向多个温控单元提供三相功率。温控单元中的每一者可如图3中所示的温控单元301所示地组织。通信接口1014可通过例如ethercat端口接收用于控制温控单元1012、1016、1018、1020中的每一者的串行命令1010。
62.温控单元1012、1016、1018、1020中的每一者均可连接至多个电源线和共享回流线，用于控制具有相似功率要求的多个区域。例如，温控单元1012和温控单元1016皆可在高功率配置中为内部、中间和外部加热元件1022、1024提供输出。类似地，温控单元1018和温控单元1020皆可为四个低功率加热元件1026、1028提供输出，所述四个低功率加热元件1026、1028可围绕不同基座的周边布置，如图2中所示。
63.图10中的系统可用于控制多个基座中的多个区域。暂时返回图5，变压器508递增/递降从三相整流器504接收的dc信号，以将电源线与三相电压源502隔离。在通过变压器508之后，一个或多个dc转换器可将从三相整流器504接收的dc信号导出或转换成一个或多个不同的功率水平。变压器508可以是上述dc/dc转换器的经并入部分。例如，高功率水平可提供电压/电流，以向高功率加热元件供应大于1kw的功率。低功率水平可提供电压/电流，以向低功率加热元件供应小于100w的功率。因此，相同的加热系统可包括连接到第一多个电源线以向高功率加热元件1022供电的第一温控单元1012，以及连接到第二多个电源线以向低功率加热元件1026供电的第二温控单元1018。同一串行通信接口1014可提供命令来控制所述两个温控单元1012、1018。
64.图11示出了根据一些实施例，图10中的不同ac单元和温控模块如何以任意组合设置在机架单元中。架1可包括多个ac单元1102和一个ethercat端口1104。架2和架3可包括任
意组合的不同高功率和低功率温控模块。模块可根据需要以即插即用的方式插入不同的架位置。例如，模块可在制造时插入，或者在安装后升级或维修加热器时插入。
65.图12示出了为晶片处理装备的多个加热区域中的多个加热元件供电的方法。所述方法可由控制单元执行，所述控制单元产生控制上文图6和图7中所示的切换电路的开关的信号。所述方法也可由下文在图13中描述的计算装置来执行，所述计算装置可提供这些信号或对应的命令，使得开关操作并向加热器提供/切换电压极性。所述方法的部分也可部分地由图3中描述的各种电路元件来执行。
66.所述方法可包括向多个电源线提供电压，所述多个电源线被配置为向基座中的多个不同加热区域供电(1202)。供应电压可包括向电源线中的每一者供应极性(例如，正极性)电压。加热元件中消耗的功率可以是所施加的电压和加热元件的内阻的函数。功率可进行工作循环，如上文图8中所描述。功率可作为高功率信号(例如，大于1kw)和/或低功率信号(小于100w)来提供。不同加热区域可包括高功率内部、中间和外部区域，以及低功率周边区域，如图2中所示。在一些实施例中，所述方法也可包括向内切断多个电源线中的所有的功率，以测量电源线中的每一者的电阻。计算机系统可通过ethercat连接产生命令来使这些功率信号被发送，所述命令被转换成操作上述晶体管闸的控制信号。控制逻辑可额外地或替代地透过产生类似的控制信号来发送这些功率信号。
67.所述方法可额外包括使电流通过由多个电源线共享的回流线从多个不同加热区域被接收(1204)。共享的回流线可如上文图4以及图7中的图6所述来实施。所述方法可进一步包括使提供给多个电源线的电压的极性切换(1206)。如上所述，所述极性切换的频率可在约50hz与约100hz之间。切换极性可由图7中的图6中所示的开关来管控。
68.应理解，图12中所示的特定步骤提供了根据各种实施例向晶片处理装备的多个加热区域中的多个加热元件供电的特定方法。根据替代实施例，也可执行其他步骤序列。例如，替代实施例可以不同的次序执行上述步骤。此外，图12中所示的各个步骤可包括多个子步骤，所述子步骤可以适合于各个步骤的各种顺序来执行。此外，根据特定的应用，可增加或移除额外的步骤。许多变更、修改和更改也落入本公开的范畴内。
69.本文所述的方法中的每一者都可通过计算机系统实施。这些方法的每个步骤可由计算机系统自动执行，和/或可提供有涉及用户的输入/输出。例如，用户可为方法中的每个步骤提供输入，且这些输入中的每一者可响应于请求此种输入的特定输出，其中所述输出由计算机系统产生。可响应于对应的请求输出来接收每个输入。此外，可从用户处接收输入、从作为数据流的另一计算机系统接收输入、从存储器位置检取输入、通过网络检取输入、从网络服务请求输入等。同样，输出可作为数据流提供给用户、提供给另一计算机系统、保存在存储器位置、通过网络发送、提供给网络服务等。简而言之，本文描述的方法的每个步骤可由计算机系统执行，并且可涉及任何数量的输入、输出和/或向计算机系统和来自的请求，所述输入、输出和/或请求可涉及或不涉及用户。这些不涉及用户的步骤可由计算机系统自动执行，无需人工干预。因此，根据本公开将理解，本文描述的每个方法的每个步骤可被更改以包括向用户和来自用户的输入和输出，或者可由计算机系统自动完成而无需人工干预，其中任何确定都由处理器做出。此外，本文描述的方法中的每一者的一些实施例可作为存储在有形非暂态存储介质上的一组指令来实施，以形成有形的软件产品。
70.图13示出了示例性计算机系统1300，其中可实施各种实施例。系统1300可用于实
施上述计算机系统中的任一者。如图所示，计算机系统1300包括经由总线子系统1302与多个周边子系统通信的处理单元1304。这些周边子系统可包括处理加速单元1306、i/o子系统1308、存储子系统1318和通信子系统1324。存储子系统1318包括有形的计算机可读存储介质1322和系统存储器1310。
71.总线子系统1302提供了用于让计算机系统1300的各种部件和子系统按预期相互通信的机制。尽管总线子系统1302被示意性地示为单条总线，但是总线子系统的替代实施例可利用多条总线。总线子系统1302可以是数种类型的总线结构中的任一者，包括存储器总线或存储器控制器、周边总线和使用各种总线体系结构中的任何一者的本地总线。例如，此种体系结构可包括工业标准体系结构(isa)总线、微通道体系结构mca总线、增强型isa(eisa)总线、视频电子标准联盟(vesa)本地总线和周边组件互连(pci)总线，上述各者可作为按照ieee p1386.1标准制造的mezzanine总线来实施。
72.可作为一个或多个集成电路(例如，常规微处理器或微控制器)实施的处理单元1304控制计算机系统1300的操作。处理单元1304中可包括一个或多个处理器。这些处理器可包括单核或多核处理器。在某些实施例中，处理单元1304可作为一个或多个独立的处理单元1332和/或1334实施，每个处理单元中包括单核或多核处理器。在其他实施例中，处理单元1304也可作为四核处理单元来实施，所述四核处理单元通过将两个双核处理器合并到单个芯片中而形成。
73.在各种实施例中，处理单元1304可响应于程序代码执行各种程序，并且可维持多个同时执行的程序或工艺。在任何给定时间，要执行的程序代码中的一些或所有可驻留在(多个)处理器1304和/或存储子系统1318中。通过适当的程序化，(多个)处理器1304可提供上述各种功能。计算机系统1300可额外包括处理加速单元1306，其可包括数字信号处理器(dsp)、专用处理器等。
74.i/o子系统1308可包括用户接口输入设备和用户接口输出设备。用户接口输入设备可包括键盘、诸如鼠标或轨迹球之类的指向设备、并入显示器中的触摸板或触控屏幕、滚轮、点拨轮、拨号盘、按钮、开关、小键盘、具有语音命令识别系统的音频输入设备、麦克风和其他类型的输入设备。用户接口输入设备可包括例如运动感测和/或手势识别设备，诸如微软运动传感器，其使用户能够通过使用手势和口述命令的自然用户接口来控制输入设备(诸如微软360游戏控制器)并与之交互。用户接口输入设备也可包括眼动识别设备，诸如谷歌眨眼检测器，其检测来自用户的眼睛活动(例如，在拍照和/或进行菜单选择时“眨眼”),并将眼动作为输入转换到输入设备(例如，谷歌)。此外，用户接口输入设备可包括语音识别感测设备，其使用户能够通过语音命令与语音识别系统(例如，导航)进行交互。
75.用户接口输入设备也可包括但不限于三维(3d)鼠标、操纵杆或指向杆、游戏手柄和绘图平板，以及音频/视觉设备，诸如扬声器、数字相机、数字摄像机、可携带式媒体播放器、网站摄像头、图像扫描仪、指纹扫描仪、条形码读取器、3d扫描仪、3d打印机、激光测距仪和眼神跟踪设备。此外，用户接口输入设备可包括例如医学成像输入设备，诸如计算机断层扫描、磁共振成像、位置发射断层扫描、医学超声设备。用户接口输入设备也可包括例如音频输入设备，诸如midi键盘、数字乐器等。
76.用户接口输出设备可包括显示子系统、指示灯或非视觉显示器，诸如音频输出设备等。显示子系统可以是阴极射线管(crt)、诸如使用液晶显示器(lcd)或等离子体显示器之类的平板设备、投影设备、触控屏幕等。一般而言，术语“输出设备”的使用旨在包括用于从计算机系统1300向用户或其他计算机输出信息的所有可能类型的设备和机制。例如，用户接口输出设备可包括但不限于以视觉方式传达文本、图形和音频/视频信息的各种显示装备，诸如监测器、打印机、扬声器、耳机、汽车导航系统、绘图仪、语音输出设备和调制解调器。
77.计算机系统1300可包括存储子系统1318，存储子系统1318包括软件元件，示出为当前为位于系统存储器1310内。系统存储器1310可存储可在处理单元1304上加载和执行的程序指令，以及在这些程序执行期间产生的数据。
78.取决于计算机系统1300的配置和类型，系统存储器1310可以是易失性存储器(诸如随机存取存储器(ram))和/或非易失性存储器(诸如只读存储器(rom)、闪存等)。ram通常包含处理单元1304可立即存取和/或正在操作和执行的数据和/或程序模块。在一些实施方式中，系统存储器1310可包括多种不同类型的存储器，诸如静态随机存取存储器(sram)或动态随机存取存储器(dram)。在一些实施方式中，基本输入/输出系统(bios)通常可存储在rom中，所述基本输入/输出系统包含诸如在启动时有助于在计算机系统1300内的元件之间传输信息的基本例程。作为示例而非限制，系统存储器1310也示出了应用程序1312(其可包括客户端应用、网站浏览器、中间层级应用、关系数据库管理系统(rdbms)等)、程序数据1314和操作系统1316。举例而言，操作系统1316可包括各种版本的微软苹果和/或linux操作系统、各种市售或类unix操作系统(包括但不限于各种gnu/linux操作系统、谷歌os等)和/或移动操作系统(诸如ios、phone、os、黑莓10os和os操作系统)。
79.存储子系统1318也可提供有形的计算机可读存储介质，用于存储提供一些实施例功能的基本程序化和数据构造。当由处理器执行时提供上述功能的软件(程序、代码模块、指令)可存储在存储子系统1318中。这些软件模块或指令可由处理单元1304执行。存储子系统1318也可提供用于存储根据一些实施例所使用的数据的存储库。
80.存储子系统1300也可包括可进一步连接至计算机可读存储介质1322的计算机可读存储介质读取器1320。计算机可读存储介质1322可共同且可选地与系统存储器1310组合，全方位表示远程、本地、固定和/或可移除式存储设备，以及用于暂时和/或更永久地包含、存储、传输和检取计算机可读信息的存储介质。
81.包含代码或代码部分的计算机可读存储介质1322也可包括任何合适的介质，包括存储介质和通信介质，诸如但不限于以任何方法或技术实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质，用于存储和/或传输信息。这可包括有形的计算机可读存储介质，诸如ram、rom、电可擦除可编程rom(eeprom)、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光学存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备，或其他有形的计算机可读介质。这也可包括无形的计算机可读介质，诸如数据信号、数据传输或可用于传输所期望的信息并可由计算系统1300存取的任何其他介质。
82.作为示例，计算机可读存储介质1322可包括对不可移除、非易失性磁介质进行读
写的硬盘驱动器，对可移除、非易失性磁盘进行读写的磁盘驱动器，以及对可移除、非易失性光盘(诸如cd rom、dvd和盘或其他光学介质)进行读写的光盘驱动器。计算机可读存储介质1322可包括但不限于驱动器、闪存卡、通用串行总线(usb)闪存驱动器、安全数字(sd)卡、dvd盘、数字录像带等。计算机可读存储介质1322也可包括基于非易失性存储器的固态驱动器(ssd)(诸如基于闪存的ssd、企业闪存驱动器、固态rom等)、基于易失性存储器的ssd(诸如固态ram、动态ram、静态ram、基于dram的ssd、磁阻ram(mram)ssd)，以及使用基于dram和闪存的ssd的组合的混合ssd。磁盘驱动器及其相关联的计算机可读介质可为计算机系统1300提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的非易失性存储。
83.通信子系统1324为其他计算机系统和网络提供接口。通信子系统1324用作从计算机系统1300接收数据和向其他系统发送数据的接口。例如，通信子系统1324可使计算机系统1300能够经由因特网连接到一个或多个设备。在一些实施例中，通信子系统1324可包括用于存取无线语音和/或数据网络(例如，使用蜂巢电话技术、诸如3g、4g或edge(增强型全球演进数据速率)、wifi(ieee 802.11系列标准或其他移动通信技术或其任意组合)、全球定位系统(gps)接收器组件和/或其他组件)的射频(rf)收发器组件。在一些实施例中，除了无线接口之外或者代替无线接口，通信子系统1324可提供有线网络连接(例如，以太网)。
84.在一些实施例中，通信子系统1324也可以可使用计算机系统1300的一个或多个用户的名义，接收结构化和/或非结构化数据馈送1326、事件流1328、事件更新1330等形式的输入通信。
85.举例而言，通信子系统1324可被配置为从社交网络和/或其他通信服务的用户处实时接收数据馈送1326，诸如馈送、更新、网站馈送，诸如丰富网站摘要(rss)馈送，和/或来自一个或多个第三方信息源的实时更新。
86.此外，通信子系统1324也可配置为接收连续数据流形式的数据，所述连续数据流可包括实时事件的事件流1328和/或事件更新1330，所述事件流1328和/或事件更新1330在本质上可以是连续的或无限的，没有明确的结束。产生连续数据的应用的示例可包括例如传感器数据应用、金融股票(ticker)、网络性能测量工具(例如，网络监测和流量管理应用)、点击流分析工具、汽车流量监测等。
87.通信子系统1324也可被配置为向一个或多个数据库输出结构化和/或非结构化数据馈送1326、事件流1328、事件更新1330等，所述一个或多个数据库可与耦接至计算机系统1300的一个或多个流数据源计算机通信。
88.计算机系统1300可以是各种类型中的一者，其中包括手持便携设备(例如，手机、平板计算机、pda)、可穿戴设备(例如，谷歌头戴式显示器)、pc、工作站、主机、信息亭、服务器机架或任何其他数据处理系统。
89.由于计算机和网络不断变化的特性，图中所示的计算机系统1300的描述仅作为特定示例。具有比图中所示系统更多或更少组件的许多其他配置是可能的。例如，也可使用定制的硬件，和/或特定的元件可在硬件、固件、软件(包括小程序)或其组合中实施。此外，可使用与其他计算设备的连接，诸如网络输入/输出设备。基于本文提供的公开内容和教导，实施各种实施例的其他方式和/或方法应该是显而易见的。
90.在本公开内容中，术语“约”可用于描述在所述值的-15％至 15％范围内出现的值。例如，约100nf的电容可落在85nf至115nf的范围内。
91.在前述说明中，出于解释目的，阐述了许多具体细节，以提供对各种实施例的全面理解。然而，将显而易见的是，一些实施例可在没有这些具体细节中的一些的情况下实施。在其他情况下，公知的结构和设备以框图形式示出。
92.前述说明仅提供示例性实施例，并且不旨在限制本发明的范围、适用性或配置。相反，各种实施例的前述描述将提供用于实施至少一个实施例的授权公开内容。应当理解，在不脱离所附权利要求中阐述的一些实施例的精神和范畴的情况下，可对元件的功能和布置进行各种改变。
93.前述说明中给出了具体细节，以提供对实施例的全面理解。然而，将会理解，可在没有这些具体细节的情况下实践所述实施例。例如，电路、系统、网络、工艺和其他组件可能已经以框图形式示出为组件，以便不在不必要的细节上模糊实施例。在其他情况下，公知的电路、工艺、算法、结构和技术可能已经被示出而没有不必要的细节，以避免混淆实施例。
94.此外，应注意，个别实施例可能已被描述为流程图表、流程图、数据流图、结构图或框图中所描绘的过程。尽管流程图表可能已经将操作描述为顺序过程，但是操作中的许多者可并行或同时执行。此外，可重新安排操作的顺序。当一个过程的操作完成时，所述过程终止，但是其中可能有图中没有包括的额外步骤。过程可对应于方法、函数、程序、子例程、子程序等。当过程对应于函数时，其终止可对应于所述函数返回到调用函数或主函数。
95.术语“计算机可读介质”包括但不限于可携带式或固定式存储设备、光学存储设备、无线信道和能够存储、包含或携带(多个)指令和/或数据的各种其他介质。代码段或机器可执行指令可表示程序、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类，或指令、数据结构或程序语句的任何组合。通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容，代码段可耦接到另一代码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可经由任何合适的方式传递、转发或传输，包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等。
96.此外，实施例可由硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任意组合实施。当在软件、固件、中间件或微代码中实施时，执行必要任务的程序代码或代码段可存储在机器可读介质中。(多个)处理器可执行必要的任务。
97.在前述说明书中，参照其特定实施例描述了特征，但应认识到，并非所有实施例均限于此。一些实施例的各种特征和方面可单独或联合使用。此外，在不脱离本说明书的更广泛的精神和范畴的情况下，实施例可用于本文描述的环境和应用之外的任何数量的环境和应用中。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的。
98.此外，出于说明目的，以特定顺序描述方法。应当理解，在替代实施例中，所述方法可以不同于所描述的顺序来执行。也应当理解，上述方法可由硬件组件来执行，或者可体现在机器可执行指令的序列中，所述指令可用于使机器(诸如通用或专用处理器或用指令程序化的逻辑电路)执行所述方法。这些机器可执行指令可存储在一个或多个机器可读介质上，诸如cd-rom或其他类型的光盘、软盘、rom、ram、eprom、eeprom、磁卡或光卡、闪存或其他类型的适于存储电子指令的机器可读介质。或者，所述方法可通过硬件与软件的组合来执行。