(57)【要約】  本発明は、マルチゾーンペデスタルヒータを製造するためのシステム、方法、および装置を提供する。マルチゾーンペデスタルヒータは、ヒータプレートを備え、ヒータプレートは、第１のゾーンであって、第１の加熱素子、および第１のゾーンの温度を感知するための第１の熱電対を備え、ヒータプレートの中心に配設される、第１のゾーンと、第２のゾーンであって、第２の加熱素子、および第２のゾーンの温度を感知するための第１の埋設された熱電対を備え、第１の埋設された熱電対が、ヒータプレートの中心から第２のゾーンまで延在する第１の長手方向片を備え、第１の長手方向片が、ヒータプレート内に完全に収容される、第２のゾーンとを備える。多数のさらなる態様が開示される。
2014511572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバ用のマルチゾーンペデスタルヒータであって、
ヒータプレート
を備え、前記ヒータプレートは、
第１の加熱素子、および該第１のゾーンの温度を感知するための第１の熱電対を備える第１のゾーンと、前記第１のゾーンは前記ヒータプレートの中心に配設され、
第２の加熱素子、および該第２のゾーンの温度を感知するための第１の埋設された熱電対を備える第２のゾーンと、前記第１の埋設された熱電対が、前記ヒータプレートの中心から前記第２のゾーンまで延在する第１の長手方向片を備え、前記第１の長手方向片が、前記ヒータプレート内に完全に収容され、
を備える、マルチゾーンペデスタルヒータ。
【請求項２】
前記ヒータプレートが第３のゾーンをさらに備え、
前記第３のゾーンが、第３の加熱素子、および前記第３のゾーンの温度を感知するための第２の埋設された熱電対を備え、前記第２の埋設された熱電対が、前記ヒータプレートの中心から前記第３のゾーンまで延在する第２の長手方向片を備え、前記第２の長手方向片が、前記ヒータプレート内に完全に収容される、請求項１に記載のマルチゾーンペデスタルヒータ。
【請求項３】
前記第１の長手方向片が、２つの異なる長手方向材料片を備え、前記材料が、半導体処理に影響を及ぼすのに十分なヒータプレート温度変化を表す電圧信号を生成するのに十分なゼーベック係数差を有する、請求項１に記載のマルチゾーンペデスタルヒータ。
【請求項４】
前記第１の長手方向片が、２つの異なる長手方向材料片を備え、前記材料が、前記加熱プレートを形成するために使用される焼結プロセス温度を上回る融点を有する、請求項１に記載のマルチゾーンペデスタルヒータ。
【請求項５】
前記第１の長手方向片が、２つの異なる長手方向材料片を備え、前記材料が、前記ヒータプレートの熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率を有する、請求項１に記載のマルチゾーンペデスタルヒータ。
【請求項６】
前記第１の長手方向片が、２つの異なる長手方向材料片を備え、前記材料が、タングステン−５％レニウム合金（Ｗ５Ｒｅ）およびタングステン−２６％レニウム合金（Ｗ２６Ｒｅ）を含む、請求項１に記載のマルチゾーンペデスタルヒータ。
【請求項７】
前記第１の長手方向片が、２つの異なる長手方向材料片を備え、
前記材料が、半導体処理に影響を及ぼすのに十分なヒータプレート温度変化を表す電圧信号を生成するのに十分なゼーベック係数差を有し、
前記材料が、前記加熱プレートを形成するために使用される焼結プロセス温度を上回る融点を有し、
前記材料が、前記ヒータプレートの熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率を有する、請求項１に記載のマルチゾーンペデスタルヒータ。
【請求項８】
半導体処理チャンバ内において有用なペデスタルヒータ用のマルチゾーンヒータプレートであって、
第１の加熱素子、および該第１のゾーンの温度を感知するための第１の熱電対を備える第１のゾーンと、前記第１のゾーンは前記ヒータプレートの中心に配設され、
第２の加熱素子、および該第２のゾーンの温度を感知するための第１の埋設された熱電対を備える第２のゾーンと、前記第１の埋設された熱電対が、前記ヒータプレートの中心から前記第２のゾーンまで延在する第１の長手方向片を備え、前記第１の長手方向片が、前記ヒータプレート内に完全に収容され、
を備える、マルチゾーンヒータプレート。
【請求項９】
第３のゾーンをさらに備え、前記第３のゾーンが、第３の加熱素子、および前記第３のゾーンの温度を感知するための第２の埋設された熱電対を備え、前記第２の埋設された熱電対が、前記ヒータプレートの中心から前記第３のゾーンまで延在する第２の長手方向片を備え、前記第２の長手方向片が、前記ヒータプレート内に完全に収容される、請求項８に記載のマルチゾーンヒータプレート。
【請求項１０】
前記第１の長手方向片が、２つの異なる長手方向材料片を備え、前記材料が、半導体処理に影響を及ぼすのに十分なヒータプレート温度変化を表す電圧信号を生成するのに十分なゼーベック係数差を有する、請求項８に記載のマルチゾーンヒータプレート。
【請求項１１】
前記第１の長手方向片が、２つの異なる長手方向材料片を備え、前記材料が、前記加熱プレートを形成するために使用される焼結プロセス温度を上回る融点を有する、請求項８に記載のマルチゾーンヒータプレート。
【請求項１２】
前記第１の長手方向片が、２つの異なる長手方向材料片を備え、前記材料が、前記ヒータプレートの熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率を有する、請求項８に記載のマルチゾーンヒータプレート。
【請求項１３】
前記第１の長手方向片が、２つの異なる長手方向材料片を備え、前記材料が、タングステン−５％レニウム合金（Ｗ５Ｒｅ）およびタングステン−２６％レニウム合金（Ｗ２６Ｒｅ）を含む、請求項８に記載のマルチゾーンヒータプレート。
【請求項１４】
前記第１の長手方向片が、２つの異なる長手方向材料片を備え、
前記材料が、半導体処理に影響を及ぼすのに十分なヒータプレート温度変化を表す電圧信号を生成するのに十分なゼーベック係数差を有し、
前記材料が、前記加熱プレートを形成するために使用される焼結プロセス温度を上回る融点を有し、
前記材料が、前記ヒータプレートの熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率を有する、請求項８に記載のマルチゾーンヒータプレート。
【請求項１５】
処理チャンバ用のマルチゾーンペデスタルヒータを製造する方法であって、
ヒータプレートを形成すること
を含み、前記ヒータプレートが、
第１の加熱素子、および該第１のゾーンの温度を感知するための第１の熱電対を備え第１のゾーンと、前記第１のゾーンは前記ヒータプレートの中心に配設され、
第２の加熱素子、および該第２のゾーンの温度を感知するための第１の埋設された熱電対を備える第２のゾーンと、前記第１の埋設された熱電対が、前記ヒータプレートの中心から前記第２のゾーンまで延在する第１の長手方向片を備え、前記第１の長手方向片が、前記ヒータプレート内に完全に収容され、
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年２月２３日出願の米国特許出願第１３／０３３，５９２号に基づく優先権を主張するものであり、当該米国特許出願の全体が、ここに、あらゆる目的で参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、電子デバイス処理チャンバ用のサセプタペデスタルに関し、より詳細にはサセプタペデスタルに埋設されたマルチゾーンヒータ用の方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ペデスタルヒータは、処理中の基板に対する温度制御を可能にし、真空排気されたチャンバ内における基板の位置を調節するための可動ステージとして使用される。図１は、従来のシングルゾーンペデスタルヒータアセンブリの概略図を示す。ステンレス鋼もしくはアルミニウムなどの金属または窒化アルミニウムなどのセラミックのいずれかから作製される従来のペデスタルヒータ１００は、熱源として使用される加熱素子１０４が備えられる水平プレート１０２と、このプレート１０２の底部中心に対して装着される垂直シャフト１０６とを備える。かかるシングルゾーンペデスタルヒータ１００の温度は、通常は、プレート１０２と接触状態にある熱電対１０８により測定および制御される。シャフト１０６は、ヒータプレート１０２に対する支持を与え、処理チャンバ１１０内におけるヒータプレート１０２の昇降を可能にする。また、シャフト１０６は、加熱素子１０４および熱電対１０８の端子が真空チャンバ１１０の外部で接続を行うための経路としての役割を果たす。半導体プロセスは、通常は、ペデスタルヒータ１００の温度均一性または温度プロファイルに対して非常に影響を受けやすい。理想的な温度均一性または温度プロファイルは、温度設定点、チャンバ圧力、ガス流量、等々のいくつかの条件下における加熱素子１０４の慎重な設計により実現され得る。しかし、半導体プロセス中の実際の条件は、設計条件からしばしば逸脱し、その結果、理想的な均一な温度プロファイルを維持することが不可能となる。換言すれば、シングルゾーンヒータは、均一な温度プロファイルを維持する十分な調節性を有さない。したがって、より均一な温度プロファイルを維持することを可能にするペデスタルヒータ用の改良された方法および装置が必要である。
【発明の概要】
【０００４】
いくつかの実施形態においては、本発明は、処理チャンバ用の埋設されたマルチゾーンペデスタルヒータを提供する。このマルチゾーンペデスタルヒータは、ヒータプレートを備え、ヒータプレートは、第１のゾーンであって、第１の加熱素子、および第１のゾーンの温度を感知するための第１の熱電対を備え、ヒータプレートの中心に配設される、第１のゾーンと、第２のゾーンであって、第２の加熱素子、および第２のゾーンの温度を感知するための第１の埋設された熱電対を備え、第１の埋設された熱電対が、ヒータプレートの中心から第２のゾーンまで延在する第１の長手方向片を備え、第１の長手方向片が、ヒータプレート内に完全に収容される、第２のゾーンとを備える。
【０００５】
いくつかの他の実施形態においては、本発明は、半導体処理チャンバにおいて有用なペデスタルヒータ用のマルチゾーンヒータプレートを提供する。このヒータプレートは、第１のゾーンであって、第１の加熱素子、および第１のゾーンの温度を感知するための第１の熱電対を備え、ヒータプレートの中心に配設される、第１のゾーンと、第２のゾーンであって、第２の加熱素子、および第２のゾーンの温度を感知するための第１の埋設された熱電対を備え、第１の埋設された熱電対が、ヒータプレートの中心から第２のゾーンまで延在する第１の長手方向片を備え、第１の長手方向片が、ヒータプレート内に完全に収容される、第２のゾーンとを備える。
【０００６】
さらに他の実施形態においては、本発明は、処理チャンバ用のマルチゾーンペデスタルヒータを製造する方法を提供する。この方法は、ヒータプレートを形成することを含み、このヒータプレートは、第１のゾーンであって、第１の加熱素子、および第１のゾーンの温度を感知するための第１の熱電対を備え、ヒータプレートの中心に配設される、第１のゾーンと、第２のゾーンであって、第２の加熱素子、および第２のゾーンの温度を感知するための第１の埋設された熱電対を備え、第１の埋設された熱電対が、ヒータプレートの中心から第２のゾーンまで延在する第１の長手方向片を備え、第１の長手方向片が、ヒータプレート内に完全に収容される、第２のゾーンとを備える。
【０００７】
本発明の特徴は、以下の図面と組み合わせて考慮される以下の詳細な説明からより明確に理解することが可能である。これらの図面においては、同一の参照数字は、全体にわたり同一の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】先行技術による処理チャンバ内の従来のシングルゾーンペデスタルヒータアセンブリの概略図である。
【図２】先行技術による処理チャンバ内の従来のデュアルゾーンペデスタルヒータアセンブリの概略図である。
【図３】本発明の実施形態によるマルチゾーンヒータプレートの反転概略図である。
【図４】本発明の実施形態によるマルチゾーンヒータペデスタルアセンブリの反転概略図である。
【図５】本発明の実施形態による処理チャンバ内のマルチゾーンヒータペデスタルアセンブリの概略図である。
【図６】本発明による処理チャンバ用のマルチゾーンペデスタルヒータアセンブリを作製する方法の例示的実施形態を示す流れ図である。
【図７】本発明の代替的な実施形態による処理チャンバ内のマルチゾーンペデスタルヒータアセンブリの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、基板処理チャンバ用の改良されたペデスタルヒータアセンブリのための方法および装置を提供する。部分的には、図１に示す従来のペデスタルヒータに関連して上述した調節性の問題が、異なる速度で、または図２に示すようなプレート１０２の個別の区域Ａ、Ｂへと、加熱力を供給するために２つの加熱素子１０４、１１２がヒータプレート１０２内に埋設されたデュアルゾーンペデスタルヒータ２００を使用することにより、解消され得る。より具体的には、素子１０４が内方ゾーンＡを形成し、加熱素子１１２が外方ゾーンＢを形成する、加熱素子レイアウトを有するデュアルゾーンヒータ２００が図示される。このヒータの温度均一性または温度プロファイルは、２つの異なるゾーンに対して送られるパワーの比に基づき調節可能である。
【００１０】
しかし、半導体チャンバ１１０内のデュアルゾーンペデスタルヒータ２００の、特に高温で作動するデュアルゾーンペデスタルヒータ２００の温度を正確に制御することは、難しい。正確な温度制御は、ヒータ２００の各ゾーンＡ、Ｂにおける信頼性の高い温度測定が必要となる。デュアルゾーンペデスタルヒータ２００の内方ゾーンＡの温度は、シングルゾーンヒータ１００の温度測定と同様の方式でヒータ２００の底部中心上のシャフト１０６に従来の熱電対１０８を挿通することにより測定され得る。しかし、外方ゾーンＢの温度を測定するためには、この方法は有効ではない。なぜならば、シャフトが、熱膨張の問題によりゾーンＢの下方に結合できないからである。
【００１１】
光導波管またはパイロメータを利用する光学測定およびＴＣＲ（抵抗温度係数）ベース測定などの他の公知の温度測定技術は、非生産的特性評価については有用となり得るが、高温半導体製造プロセス環境においては適切または高信頼度で使用することができない場合がある。
【００１２】
光学温度測定方法の場合には、半導体プロセス（例えば堆積またはエッチング）が阻害されないように処理チャンバ１１０内にパイロメータまたは光導波管を配置することは、困難となる。さらに、測定すべき表面および／またはセンサ窓が半導体処理中に残留物により被覆される場合には、測定結果が変化する。最後に、光学センサおよび適切なコントローラは、高価であり、費用対効果が高くない場合がある。
【００１３】
ＴＣＲ測定方法に関しては、加熱素子抵抗が、温度の関数となるため、典型的には、加熱素子の初期特性評価が、ＴＣＲ曲線を決定するために必要となる。半導体プロセス中に、ヒータの温度が、補間を介してヒータ抵抗値に基づき算出され得る。しかし、ＴＣＲ方法は、加熱素子が温度変化に伴う検出可能な抵抗変化を呈しない場合には、実現不可能となる。その他方で、加熱素子のＴＣＲが測定可能であっても、ＴＣＲの特性評価は、ヒータにより左右されるものであり、多大な時間を要する。したがって、加熱素子の温度は、測定が困難であるため、実際には、ＴＣＲ曲線は、ヒータ表面またはウェーハなどの周囲の媒体における温度に対してヒータ抵抗を相関付けるものとなる。ヒータ抵抗とヒータ温度との間のこの間接的な関係により、ＴＣＲ測定方法の信頼性および精度がさらに低下する。
【００１４】
本発明は、マルチゾーンペデスタルヒータアセンブリの個別のゾーン内においてヒータプレートの温度を正確に測定するための改良された方法および装置を提供する。マルチゾーンペデスタルヒータアセンブリの各ゾーン内に埋設された熱電対を組み込むことにより、本発明は、ヒータプレート中にわたり均一な温度プロファイルを維持することを可能にする。各ゾーン内の熱電対により測定された温度情報に基づき、各ゾーンの加熱素子に対して供給される電力は、これらのゾーンの全てにわたって所望のヒータプレート温度プロファイルを維持するために調節され得る。
【００１５】
多数の材料が、その材料中において温度差が存在する場合に、その両端部間において電圧降下を示す。この特性は、ゼーベック効果として知られている。温度差（ΔＴ）に対する電圧降下（ΔＶ）の比は、ゼーベック係数と呼ばれ、ミクロンＶ／℃の単位において定量化され得る。ゼーベック係数は、材料自体により決定される。従来の熱電対は、接合点と接合点から典型的には比較的遠く離れた基準点との間の温度差を測定するために、材料のゼーベック効果を利用する。異なるゼーベック係数を有する２本の異なる材料が接合点にて結合され、基準点において（例えば接合点から対向側の端部において）これらの２つの材料間の電圧降下が測定される。測定された電圧降下は、接合点における温度に対応する。
【００１６】
熱電対を形成するために使用される２つの材料が、それぞれ異なるゼーベック係数を有することが望ましい。高感度熱電対を本発明によるヒータペデスタルにおいて使用するのに適合させるためには、可能な限り大きなゼーベック係数差を有する材料が、選択される。これにより、小さな温度差であっても、測定および記録され得る検出可能な電圧信号へと変換される。市販の熱電対は、約１０ミクロンＶ／℃（タイプＢ、タイプＲ、およびタイプＳ）から約７０ミクロンＶ／℃（タイプＥ）までの範囲に及ぶゼーベック係数差を有する。しかし、これらの熱電対は、ペデスタルヒータプレート内への埋設に、または高温用途における使用に適さない場合がある。
【００１７】
本発明によれば、ペデスタルヒータ用に埋設される熱電対を形成するために選択される材料は、（１）製造プロセス中に損傷を受けないのに十分な高さの融点と、（２）半導体製造プロセスに影響を及ぼす小さな温度変化に対応する電圧信号を生成するのに十分なゼーベック係数差と、（３）プロセス温度にさらされた場合にヒータプレートも熱電対も膨張による損傷を受けないように、ヒータプレートの熱膨張係数に十分に近い熱膨張係数とを有する。
【００１８】
例えば、焼結を利用して製造されたヒータプレート内に埋設された熱電対として使用するために選択される材料は、焼結が実施され得る典型的な温度範囲である約２０００℃〜２４００℃超の融点を有するべきである。利用し得る他の製造プロセスが、より高いまたはより低い温度を有してもよく、この場合には、対応してより高いまたはより低い融点を有する熱電対材料が、使用され得る。
【００１９】
また、埋設された熱電対として使用するために選択される材料は、約０．５℃の温度変化を検出するのに十分なゼーベック係数差を有するべきである。例えば、約１５ミクロンＶ／℃超の係数差により、検出可能な電気信号が生成される。いくつかの半導体プロセスは、より小さな温度変化を必要とする場合があるか、またはより大きな温度変化を許容する場合があり、したがって、これに対応するより大きなまたはより小さな係数差が、必要とされるか、または許容される場合がある。
【００２０】
ヒータプレートの可鍛性に応じて、埋設される熱電対として使用するために選択される材料は、望ましくは、典型的なヒータプレート材料の場合には、ヒータプレート用に使用される材料の約０．５ｅ−４％または０．５ｅ−６ｉｎ／ｉｎ  ℃の範囲内の熱膨張率を有する。他の実施形態においては、および／または他の材料を使用する場合には、他の範囲が使用され得る。
【００２１】
例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などから作製されるヒータプレートにおいて使用するための上記の基準に合致する熱電対用の材料の例には、タングステン−５％レニウム合金（Ｗ５Ｒｅ）およびタングステン−２６％レニウム合金（Ｗ２６Ｒｅ）が含まれる。これらの２つの材料は、３０００℃超の融点と、１９ミクロンＶ／℃のゼーベック係数差と、約５．６ｅ−６ｉｎ／ｉｎ  ℃の熱膨張率とを有する。ＡｌＮは、約５．４ｅ−６ｉｎ／ｉｎ  ℃の熱膨張率を有し、つまり、熱電対の熱膨張率は、ヒータプレートの熱膨張率の０．２ｅ−６ｉｎ／ｉｎ  ℃の範囲内となる。Ｗ５ＲｅおよびＷ２６Ｒｅから作製される熱電対は、最高で約２０００℃までの温度を測定するために使用することが可能である。いくつかの実施形態においては、アルミニウムおよびステンレス鋼などの他の材料は、ヒータプレートを形成するために使用することができ、したがって、上記の基準に合致する熱電対用の種々の材料を使用することができる。
【００２２】
図３を参照すると、埋設された熱電対３０４を備えるヒータプレート３０２が図示される。ヒータプレート３０２は、処理チャンバ内において典型的に使用される場合の配向から反転されて図示される点に留意されたい。いくつかの実施形態においては、製造中に、ヒータプレート３０２は、粉末形態のＡｌＮが型内に押入され加熱され得る、加熱プレス焼結プロセスを利用して形成され得る。単純化された例示的実施形態においては、ヒータプレート３０２は、型内にＡｌＮ粉末を層状に挿入し、第１のＡｌＮ層上に第１の加熱素子１０４を位置決めし、第１の加熱素子１０４を覆って第２のＡｌＮ粉末層を堆積し、第２のＡｌＮ粉末層上に第２の加熱素子１１２を位置決めし、第２の加熱素子１１２を覆って第３のＡｌＮ粉末層を追加し、第３のＡｌＮ層上に熱電対３０４を位置決めし、次いで熱電対３０４を覆って第４のＡｌＮ粉末層を堆積することにより形成され得る。ＡｌＮ粉末層、素子１０４、１１２、および熱電対３０４が、定位置に置かれると、高圧および高温（当技術において公知であるような）が、この構造体に対して印加されて、焼結を引き起こさせ得る。その結果、図３に示すような剛性加熱プレート３０２が形成される。上記の例は、２ゾーンヒータプレートを形成するためのステップを説明するものである点に留意されたい。他の実施形態においては、３ゾーン、４ゾーン、５ゾーン、および６ゾーンの、またはそれを上回る個数のゾーンのヒータプレートが、適切な対応する積層ステップと、追加の加熱素子および熱電対とにより作製され得る。
【００２３】
いくつかの実施形態においては、本発明の熱電対３０４は、第１の材料からなる長手方向片３０６と、第２の材料からなる長手方向片３０８とを備える。（１）融点、（２）ゼーベック係数差、および（３）熱膨張係数に関して上述した特徴を有することに加えて、長手方向片３０６、３０８用に選択される材料は、バー、ワイヤ、ストリップ、または、ヒータプレート３０２の中心からヒータプレート３０２の外方加熱ゾーンまでラジアル方向に延在し得ると共に、高信頼性の電気接続部を形成させ得るのに十分な表面積を両端部にさらに有し得る、任意の他の実施可能な形状で、形状設定されてもよい。長手方向片３０６、３０８の接合端部３１０において、長手方向片３０６、３０８は、一体的に溶接され得る、および／または、導電性目止め材を使用して別様に連結され得る。
【００２４】
熱電対接合部３１０が溶接により形成される実施形態においては、接合部３１０が、非損傷状態に留まり、焼結プロセス中に印加される熱に対して耐えることが可能となる、溶接方法が選択されるべきである。例えば、タングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接または同様の技術を利用して、Ｗ５Ｒｅ、Ｗ２６Ｒｅ、または他の導電性材料からなる片を、Ｗ５Ｒｅ長手方向片３０６およびＷ２６Ｒｅ長手方向片３０８に対して溶接することにより、焼結中に溶融しない溶接接合部を形成してもよい。
【００２５】
したがって、いくつかの実施形態においては、熱電対接合部３１０を形成する方法は、長手方向片３０６、３０８として機能するＷ５ＲｅストリップとＷ２６Ｒｅストリップとの間に目止め材を挟むこととなる。この目止め材は、Ｗ５ＲｅまたはＷ２６Ｒｅのいずれか以下の抵抗を有する金属であってもよく、焼結温度を超える融点を有してもよい。長手方向片３０６、３０８として使用されるＷ５ＲｅストリップおよびＷ２６Ｒｅストリップと共に使用するための適切な目止め材の例には、Ｗ５Ｒｅ、Ｗ２６Ｒｅ、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、および同様の材料が含まれる。いくつかの実施形態においては、加熱プレス焼結プロセスを利用して、Ｗ５Ｒｅ長手方向片３０６およびＷ２６Ｒｅ長手方向片３０８に対して目止め材を結合することが可能である。
【００２６】
絶縁材料が、長手方向片３０６、３０８間の空間３１２内に挿入されてもよく、またはＡｌＮ粉末が、片３０６、３０８間の空間３１２内に押し込まれてもよい。ＡｌＮが、熱電対片３０６、３０８を相互から絶縁するために使用される場合には、少なくとも約０．５ｍｍであるＡｌＮの最小厚さが十分となり得る。さらなる厚さが利用されてもよい。図３に示す長手方向片３０６、３０８は、相互に重ねて配設されるが、他の実施形態においては、長手方向片３０６、３０８は、相互に対して側方において離間されてもよく、したがってヒータプレート内の同一垂直位置に配設されてもよい点に留意されたい。かかる構成により、製造中に片３０６、３０８間の空間３１２内に絶縁ＡｌＮ粉末をより容易かつ高い信頼度で堆積することが容易となり得る。
【００２７】
次に図４を参照すると、本発明によるマルチゾーンヒータペデスタルヒータ４００の例示的実施形態を形成する残りのステップが示される。ヒータプレート３０２を焼結した後に、孔４０２、４０４が、プレート３０２の下方表面４０６の中心に開口される。図３におけるように、図４におけるヒータペデスタル４００は、処理チャンバ内における正常な作動配向に対して反転された状態で示される点にやはり留意されたい。孔４０２、４０４は、下方に延在して、長手方向片３０６、３０８を露出させる。ヒータプレート３０２中に孔を開口する任意の実施可能な方法（例えば穿孔）を利用してもよい。孔４０２、４０４は、コネクタ（例えば導電性ワイヤ）を長手方向片３０６、３０８に対して連結させ得るのに十分な直径で作製される。いくつかの実施形態においては、長手方向片３０６、３０８用に使用される同一の材料が、これらのコネクタに対してそれぞれ使用されてもよい。いくつかの実施形態においては、これらのコネクタは、長手方向片３０６、３０８とは異なる材料である。かかる場合には、測定される温度は、熱電対接合部３１０の位置と、ヒータプレート３０２の中心のコネクタ連結点との間の温度差に基づくことになる。デュアルゾーンヒータの場合には、コネクタ連結点は、内方ゾーンの温度を測定するために使用され、ヒータプレート３０２の中心に配設される、従来の熱電対１０８の近位となる。コネクタ連結点の温度が内方ゾーンの温度と同一であると仮定することにより、熱電対接合部３１０の位置の温度を算出することが可能となる。
【００２８】
いくつかの実施形態においては、コネクタは、長手方向片３０６、３０８に対してろう付けされるか、溶接されるか、またははんだ付けされる。ろう付けプロセスは、材料の酸化を回避するために無酸素環境内で実施され得る。さらに、孔４０８が、内方加熱ゾーンＡ（図２）に関してヒータプレート３０２内に従来の熱電対１０８を挿入するために開口されてもよい。図示しないが、加熱素子１０４、１１２に対するコネクタ用の追加の孔がさらに開口されてもよく、素子１０４、１１２に対する連結部が作製されてもよい点に留意されたい。
【００２９】
次に、シャフト４１０が、ヒータプレート３０２の下方表面４０６の中心に対して装着されてもよい。いくつかの実施形態においては、長手方向片３０６、３０８へのコネクタ、従来の熱電対１０８に対するコネクタ、および加熱素子１０４、１１２に対するコネクタを収容するシャフト４１０が、様々なコネクタが各熱電対１０８、３０４およびヒータ素子１０４、１１２に対して装着される前に、ヒータプレート３０２に対して装着されてもよい。
【００３０】
次に図５を参照すると、図４のマルチゾーンヒータペデスタルヒータ４００が、処理チャンバ内において電子デバイス製造処理中に基板を支持するのに適切な配向で図示される。熱電対１０８、３０４および加熱素子１０４、１１２からのコネクタは、熱電対１０８、３０４から信号を受信および記録すると共に、加熱素子１０４、１１２に対して電流を印加するように構成された、プロセッサおよび適切な回路を備え得るコントローラ５００に対して結合される点に留意されたい。
【００３１】
図６は、本発明によるマルチゾーンペデスタルヒータを製造する方法６００の例示的実施形態を図示する流れ図である。ステップ６０２においては、図３に関連して上記で詳細に説明するように、熱電対が、以下の３つの基準、すなわち（１）製造プロセス中に損傷を受けないのに十分な高さの融点と、（２）半導体製造プロセスに影響を及ぼす小さな温度変化に対応する電圧信号を生成するのに十分なゼーベック係数差と、（３）プロセス温度にさらされた場合にヒータプレートも熱電対も膨張による損傷を受けないように、ヒータプレートの熱膨張係数に十分に近い熱膨張係数、という基準に合致する材料からなる２つの長手方向片３０６、３０８から形成される。
【００３２】
ステップ６０４においては、ヒータプレート３０２は、焼結型内にＡｌＮ粉末を層状に挿入し、第１のＡｌＮ層上に第１の加熱素子１０４を位置決めし、第１の加熱素子１０４を覆って第２のＡｌＮ粉末層を堆積し、第２のＡｌＮ粉末層上に第２の加熱素子１１２を位置決めし、第２の加熱素子１１２を覆って第３のＡｌＮ粉末層を追加し、第３のＡｌＮ層上に熱電対３０４を位置決めし、次いで熱電対３０４を覆って第４のＡｌＮ粉末層を堆積することにより形成され得る。ＡｌＮ粉末層、素子１０４、１１２、および熱電対３０４が、定位置に置かれると、高圧および高温（当技術において公知であるような）が、この構造体に対して印加されて、焼結を引き起こさせ得る。その結果、図３に示すような剛性加熱プレート３０２が形成される。上記の例は、２ゾーンヒータプレートを形成するためのステップを説明するものである点に留意されたい。他の実施形態においては、３ゾーン、４ゾーン、５ゾーン、および６ゾーンの、またはそれを上回る個数のゾーンのヒータプレートが、適切な対応する積層ステップと、追加の加熱素子および熱電対とにより作製され得る。
【００３３】
ステップ６０６においては、ヒータプレート３０２の焼結後に、アクセス孔４０２、４０４が、プレート３０２の下方表面４０６の中心に開口される。ステップ６０８においては、シャフト４１０が、ヒータプレート３０２に対して結合される。ステップ６１０においては、熱電対１０８、３０４およびヒータ素子１０４、１１２に対するコネクタが、各特徴に対して結合される。上記の方法は、１つの例示的な例として提示されるに過ぎない。多数の追加ステップおよび代替ステップが含まれてもよく、これらのステップの順序が変更されてもよい点に留意されたい。また、上記のステップは、任意数のサブステップを含んでもよく、またはより少数の合計ステップ数へと組み合わされてもよい点に留意されたい。
【００３４】
図７は、本発明の代替的な一実施形態を図示する。前出の図面から繰り返し使用される参照数字は、上述の要素と同様の要素を指す。埋設された熱電対７０２を有するヒータプレート７００は、一体的に溶接されることにより熱電対接合部７０８を形成する異なる材料から作製された絶縁ワイヤ７０４、７０６を使用して、ろう付けされた金属ペデスタルヒータアセンブリへと作製され得る。上記の実施形態と同様に、これらの絶縁ワイヤ７０４、７０６の個々の材料は、熱膨張率がヒータプレート７００の熱膨張率と同等になるように選択される。絶縁性を備える絶縁ワイヤ７０４、７０６の融点は、ろう付け温度よりも高い。絶縁ワイヤ７０４、７０６の個々の材料のゼーベック係数差は、半導体処理にとって重要な（例えば半導体処理を阻害し得る）あらゆるヒータプレート７０２の温度変化を検出する（例えば知覚可能な電圧信号を生成する）ことが可能となるのに十分なものである。例えば、Ｗ５Ｒｅ絶縁ワイヤおよびＷ２６Ｒｅ絶縁ワイヤは、絶縁ワイヤ７０４、７０６として使用されてもよい。
【００３５】
本発明による代替的なメモリセルが他の同様の技術を利用して製造され得る点が、当業者には理解されよう。
【００３６】
前述の説明は、本発明の例示的な実施形態を開示するに過ぎない。本発明の範囲内に含まれる上記に開示した装置および方法の変更が、当業者には容易に明らかになろう。
【００３７】
したがって、いくつかの具体的な例示的な実施形態との関連において、本発明を開示したが、他の実施形態が、以下の特許請求の範囲により規定される本発明の趣旨および範囲内に含まれ得る点を理解されたい。
【図１】
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【図２】
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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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【国際調査報告】
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