特表 2024-538701 多層ヒーター構造のための成形された電気相互接続体

(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】2024-10-23

(54)【発明の名称】多層ヒーター構造のための成形された電気相互接続体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20241016BHJP

   H05B 3/02 20060101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H05B3/02 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024520871

(86)(22)【出願日】2022-10-07

(85)【翻訳文提出日】2024-05-29

(86)【国際出願番号】 US2022045967

(87)【国際公開番号】W WO2023059841

(87)【国際公開日】2023-04-13

(31)【優先権主張番号】17/497,280

(32)【優先日】2021-10-08

(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】100175983

【弁理士】

【氏名又は名称】海老 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100083895

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 茂

(72)【発明者】

【氏名】ミヒェルゼン， ユリアン

(72)【発明者】

【氏名】ヴァリンガー， マルティン

(72)【発明者】

【氏名】トイフル， ゲルノット

【テーマコード（参考）】

3K092

5F131

【Ｆターム（参考）】

3K092QA05

3K092QB02

3K092QB45

3K092QC34

3K092VV03

3K092VV22

5F131AA02

5F131CA70

5F131DA42

5F131EB11

5F131EB78

5F131EB81

(57)【要約】

多層ヒーターの層間の接続に使用するための電気相互接続体は、下端部分と上端部分とを有する成形本体を含む。下端部分は、上端部分の接触面よりも小さい接触面を有し、下端部分の接触面は加熱層に近接し、上端部分の接触面は配線層に近接する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多層ヒーターの層の接続に使用するための電気相互接続体であって、下端部分と上端部分とを有する成形本体を備え、前記下端部分は、前記上端部分の接触面よりも小さい接触面を有し、前記下端部分の接触面は加熱層に近接し、前記上端部分の接触面は配線層に近接するようにした、電気相互接続体。

【請求項2】

前記成形本体が、円形変断面を画定している、請求項１に記載の電気相互接続体。

【請求項3】

前記成形本体は、前記成形本体の外周の周りを前記成形本体の前記下端部分に隣接して延びる凹状半径を有する、請求項１に記載の電気相互接続体。

【請求項4】

前記成形本体が、前記成形本体の外周の周りを前記成形本体の前記上端部分に隣接して延びる凸状半径を有する、請求項１に記載の電気相互接続体。

【請求項5】

前記成形本体が、約４５度までの角度で前記下端部分と前記上端部分との間を延びる側壁を画定している、請求項１に記載の電気相互接続体。

【請求項6】

前記成形本体が複数の個別のセグメントを有する、請求項１に記載の電気相互接続体。

【請求項7】

加熱層と、
前記加熱層の上に配置された誘電体層と、
前記誘電体層の上に配置された配線層と、
前記加熱層から前記誘電体層を通って前記配線層にまで延びて電気相互接続体を形成する少なくとも１つのビアと、
を備え、
前記少なくとも１つのビアが、下端部分と上端部分とを有する成形本体を有し、前記下端部分は前記上端部分の接触面よりも小さい接触面を有し、前記下端部分の接触面は前記加熱層に近接し、前記上端部分の接触面は前記配線層に近接している、多層ヒーター。

【請求項8】

前記加熱層が複数の抵抗トレースを有し、少なくとも１つの抵抗トレースが、前記少なくとも１つのビアの前記下端部分の近くで前記上端部分の下を延びている、請求項７に記載の多層ヒーター。

【請求項9】

前記成形本体が、円形変断面を画定する、請求項７に記載の多層ヒーター。

【請求項10】

前記成形本体が、前記成形本体の外周の周りを前記下端部分に隣接して延びる凹状半径を有する、請求項７に記載の多層ヒーター。

【請求項11】

前記成形本体が、前記成形本体の外周の周りを前記上端部分に隣接して延びる凸状半径を有する、請求項７に記載の多層ヒーター。

【請求項12】

前記成形本体が複数の個別のセグメントを有する、請求項７に記載の多層ヒーター。

【請求項13】

前記少なくとも１つのビアが、約４５度までの角度で前記誘電体層を通って延びる側壁を画定している、請求項７に記載の多層ヒーター。

【請求項14】

前記少なくとも１つのビアが、少なくとも部分的に前記加熱層内へと延びている、請求項７に記載の多層ヒーター。

【請求項15】

加熱層と、
前記加熱層の上に配置された誘電体層であって、前記加熱層を露出させる少なくとも１つの孔を含む、誘電体層と、
前記誘電体層の上に配置され、前記孔内へと延び且つ前記加熱層の上にまで延びる配線層と、
を備え、
前記孔は下端部分および上端部分を有する形状とされ、前記下端部分は前記上端部分の開口よりも小さい開口を有し、前記下端部分の開口は前記加熱層に近接し、前記上端部分の開口は前記配線層に近接している、多層ヒーター。

【請求項16】

前記配線層の上に形成された保護層をさらに備える、請求項１５に記載の多層ヒーター。

【請求項17】

多層ヒーターであって、
加熱層を形成することと、
前記加熱層を露出させる少なくとも１つの孔を含む誘電体層を前記加熱層の上に形成することと、
前記孔内ヘと延び且つ露出した前記加熱層の上にまで延びる配線層を前記誘電体層の上に形成することと、
を含む工程により形成され、
前記孔が下端部分および上端部分を有する形状とされ、前記下端部分が前記上端部分の開口よりも小さい開口を有し、前記下端部分の開口は前記加熱層に近接し、前記上端部分の開口は前記配線層に近接している、多層ヒーター。

【請求項18】

前記孔が、前記誘電体層を形成する際にマスクを用いて形成された、請求項１７に記載の多層ヒーター。

【請求項19】

前記孔が、前記誘電体層の領域をサブトラクティブプロセスで取り除くことによって形成された、請求項１７に記載の多層ヒーター。

【請求項20】

前記加熱層の少なくとも一部がサブトラクティブプロセスによって取り除かれた、請求項１９に記載の多層ヒーター。

【請求項21】

前記サブトラクティブプロセスが、レーザーアブレーション、機械的フライス加工、化学エッチング、ウォータージェット、およびこれらの組み合わせからなる群から選択された、請求項１９に記載の多層ヒーター。

【請求項22】

前記孔が、最初に前記加熱層の上にマスカントを堆積させて硬化させ、前記マスカントおよび前記加熱層の上に誘電体層を設け、前記マスカントを取り除き、続いて前記誘電体層の一部を取り除いて前記孔を形成することによって形成された、請求項１７に記載の多層ヒーター。

【請求項23】

前記配線層の上に保護層を形成することをさらに含む、請求項１７に記載の多層ヒーター。

【請求項24】

前記保護層の上面を平坦化することをさらに含む、請求項２３に記載の多層ヒーター。

【請求項25】

多層ヒーターであって、
加熱層を形成することと、
前記加熱層を露出させる少なくとも１つの孔を含む誘電体層を前記加熱層の上に形成することと、
前記少なくとも１つの孔内に前記加熱層と接触したビアを形成することと、
前記誘電体層の上に前記ビアと接触した配線層を形成することと、
を含む工程により形成され、
前記孔は下端部分および上端部分を有する形状とされ、前記下端部分は前記上端部分の開口よりも小さい開口を有し、前記下端部分の開口は前記加熱層に近接し、前記上端部分の開口は前記配線層に近接している、多層ヒーター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

相互参照
本出願は、２０２１年１０月８日に出願された米国特許出願第１７／４９７，２８０号の優先権およびその利益を主張する。上記出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、多層ヒーター構造体のための電気相互接続体（electrical interconnect）に関する。

【背景技術】

【0003】

本項の記述は、単に本開示に関連する背景情報を提供するものであり、先行技術を構成するものではない。

【0004】

典型的な多層ヒーター構造体（例えば、セラミックペデスタル）は、少なくとも２つの電気的に活性な層の間に電気相互接続体を含む。例えば、１つ又は複数の電気相互接続体が、電気絶縁層（すなわち、誘電体層）を介して物理的に分離された加熱層とそれ続く配線層との間に採用されることがある。他の例では、多層ヒーター構造は複数の加熱層と複数の配線層を含み、電気相互接続体が層の間を延びてヒーターアセンブリの最上部まで延びており、それらはヒーターのさらなる電気接続のための端子として機能していてもよいし、していなくてもよい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電気相互接続体／ビアに関連する課題には、従来のテープマスキング手順によって電気相互接続体／ビアを製造することが含まれる。このようなテープマスクは、通常、鋭い外側エッジと垂直面を有する円筒形状のビア形状をもたらし、これは、それに続いて配線層をコーティングする際に問題となる。その結果、このようなエッジや面に沿って均一な層特性を得ることが困難となる。その代わりに、配線層のコーティングの前にビアを導電性材料で充填することも考えられるが、追加の製造工程が必要となり、製造プロセスが複雑になる。半導体プロセスにおけるセラミックペデスタルのような多層ヒーターの構造における諸課題の中でもとりわけ、これらの課題が本開示によって解決される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本項は、本開示の一般的な要約を提供するものであり、その全範囲または全特徴を包括的に開示するものではない。

【0007】

一形態においては、本開示は、多層ヒーターの層の接続に使用するための電気相互接続体を提供する。電気相互接続体は、下端部分と上端部分とを有する成形本体（shaped body）を備える。前記下端部分は、前記上端部分の接触面よりも小さい接触面を有し、前記下端部分の接触面は加熱層に近接し、前記上端部分の接触面は配線層（routing layer）に近接する。

【0008】

個別に又は任意の組み合わせで実施することができる電気相互接続体の変形形態においては、前記成形本体が、円形変断面（varying circular cross-sectional area）を画定している；前記成形本体は、前記成形本体の外周の周りを前記成形本体の前記下端部分に隣接して延びる凹状半径を有する；前記成形本体が、前記成形本体の外周の周りを前記成形本体の前記上端部分に隣接して延びる凸状半径を有する；前記成形本体が、約４５度までの角度で前記下端部分と前記上端部分との間を延びる側壁を画定している；及び、前記成形本体が複数の個別のセグメントを有する。

【0009】

別の形態において、本開示は、加熱層と、誘電体層と、配線層と、少なくとも１つのビアとを備える多層ヒーターを提供する。前記誘電体層は前記加熱層の上に配置されている。前記配線層は前記誘電体層の上に配置されている。前記ビアは、前記加熱層から前記誘電体層を通って前記配線層にまで延びて電気相互接続体を形成している。前記ビアが、下端部分と上端部分とを有する成形本体を有する。前記下端部分は前記上端部分の接触面よりも小さい接触面を有し、前記下端部分の接触面は前記加熱層に近接し、前記上端部分の接触面は前記配線層に近接している。

【0010】

個別に又は任意の組み合わせで実施することができる多層ヒーターの変形形態においては、前記加熱層が複数の抵抗トレース（resistive traces）を有し、少なくとも１つの抵抗トレースが、ビアの前記下端部分の近くで前記上端部分の下を延びている；前記成形本体が、円形変断面を画定する；前記成形本体は、前記成形本体の外周の周りを前記下端部分に隣接して延びる凹状半径を有する；前記成形本体が、前記成形本体の外周の周りを前記上端部分に隣接して延びる凸状半径を有する；前記成形本体が複数の個別のセグメントを有する；前記ビアが、約４５度までの角度で前記誘電体層を通って延びる側壁を画定している；及び、前記ビアが、少なくとも部分的に前記加熱層内へと延びている。

【0011】

さらに別の形態において、本開示は、加熱層と、誘電体層と、配線層とを備える多層ヒーターを提供する。前記誘電体層は、前記加熱層の上に配置され、前記加熱層を露出させる少なくとも１つの孔を含む。前記配線層は、前記誘電体層の上に配置され、前記孔内へと延び且つ前記加熱層の上にまで延びている。前記孔は下端部分および上端部分を有する形状とされている。前記下端部分は前記上端部分の開口よりも小さい開口を有し、前記下端部分の開口は前記加熱層に近接し、前記上端部分の開口は前記配線層に近接している。

【0012】

上記段落の多層ヒーターのいくつかの変形形態においては、保護層が前記配線層の上に形成されている。

【0013】

またさらに別の形態において、本開示は、多層ヒーターを形成するプロセスを提供する。本プロセスは、加熱層を形成することと、前記加熱層を露出させる少なくとも１つの孔を含む誘電体層を前記加熱層の上に形成することと、前記孔内ヘと延び且つ露出した前記加熱層の上にまで延びる配線層を前記誘電体層の上に形成することと、を含む。前記孔は下端部分および上端部分を有する形状とされる。前記下端部分が前記上端部分の開口よりも小さい開口を有し、前記下端部分の開口は前記加熱層に近接し、前記上端部分の開口は前記配線層に近接している。

【0014】

個別に又は任意の組み合わせで実施することができる多層ヒーターの変形形態においては、前記孔が、前記誘電体層を形成する際にマスクを用いて形成されている；前記孔が、前記誘電体層の領域をサブトラクティブプロセス（subtractive process）で取り除くことによって形成されている；前記加熱層の少なくとも一部がサブトラクティブプロセスによって取り除かれている；前記サブトラクティブプロセスが、レーザーアブレーション、機械的フライス加工、化学エッチング、ウォータージェット、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されている；前記孔が、最初に前記加熱層の上にマスカントを堆積させて硬化させ、前記マスカントおよび前記加熱層の上に誘電体層を設け、前記マスカントを取り除き、続いて前記誘電体層の一部を取り除いて前記孔を形成することによって形成されている；前記配線層の上に保護層を形成する；及び前記保護層の上面を平坦化する。

【0015】

またさらに別の形態において、本開示は、多層ヒーターを形成するプロセスを提供する。本プロセスは、加熱層を形成することと、前記加熱層を露出させる少なくとも１つの孔を含む誘電体層を前記加熱層の上に形成することと、前記少なくとも１つの孔内に前記加熱層と接触したビアを形成することと、前記誘電体層の上に前記ビアと接触した配線層を形成することと、を含む。前記孔は下端部分および上端部分を有する形状とされる。前記下端部分は前記上端部分の開口よりも小さい開口を有し、前記下端部分の開口は前記加熱層に近接し、前記上端部分の開口は前記配線層に近接している。

【0016】

さらなる適用可能な領域は、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。本明細書および具体的な実施例は、説明のみを目的としたものであり、その開示の範囲を限定することを意図したものではないことを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【0017】

本開示をよく理解できるようにするために、添付図面を参照しながら、例示としてその様々な形態について説明する。

【0018】

【図1】本開示の教示に従って構成されたセラミックペデスタルアセンブリの側面図である。

【0019】

【図2a】本開示に従って構成された、セラミックペデスタルアセンブリの誘電体層に孔が形成された状態でのセラミックペデスタルアセンブリの部分側面断面図であり、明瞭にするためにセラミックペデスタルアセンブリの配線層を削除した図である。

【0020】

【図2b】配線層を含む図２ａのセラミックペデスタルアセンブリの部分側面断面図である。

【0021】

【図2c】セラミックペデスタルアセンブリの抵抗層に形成された抵抗トレースを含む代替のセラミックペデスタルアセンブリの部分側面断面図である。

【0022】

【図3a】本開示に従って構成された、セラミックペデスタルアセンブリの誘電体層に代替形状の孔が形成されている、セラミックペデスタルアセンブリの部分側面断面図であり、明瞭にするためにセラミックペデスタルアセンブリの配線層を削除した図である。

【0023】

【図3b】配線層を含む図３ａのセラミックペデスタルアセンブリの部分側面断面図である。

【0024】

【図4a】本開示に従って構成された代替のセラミックペデスタルアセンブリの部分側面断面図である。

【0025】

【図4b】図４ａのセラミックペデスタルアセンブリの部分側面断面図であり、セラミックペデスタルアセンブリの配線層の上に平坦化された保護層を有する状態の図である。

【0026】

【図5】本開示の教示に従ってセラミックペデスタルアセンブリを形成する方法を示すフローチャートである。

【0027】

【図6】基板に挿入された複数のビアの斜視図であり、明瞭にするために誘電体層を削除した図である。

【0028】

【図7】基板に挿入された複数のビアの上面図であり、明確にするために誘電体層を削除した図である。

【0029】

【図8a】図６および図７に示したビアの斜視図である。

【0030】

【図8b】図８ａのビアの別の斜視図である。

【0031】

【図8c】図８ａのビアの側面図である。

【0032】

【図8d】図８ａのビアの上面図である。

【0033】

【図9a】本開示に従って構成された代替のビアの斜視図である。

【0034】

【図9b】図９ａのビアの側面図である。

【0035】

【図10】本開示の教示に従ってセラミックペデスタルアセンブリを形成する方法を示すフローチャートである。

【0036】

本明細書に記載された図面は、説明のためのものであり、本開示の範囲を何ら限定するものではない。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下の説明は、本質的に単に例示的なものであり、本開示、適用、または使用を限定することを意図するものではない。図面全体を通して、対応する参照数字は、同様なまたは対応する部分および特徴を示していることを理解されたい。

【0038】

図１を参照して、本開示の教示に従って構成された支持ペデスタル２０は、一般に、ウェハーなどの加熱ターゲットをその上に支持して加熱するために半導体処理チャンバ内で使用される。例示的な形態では、支持ペデスタル２０は、セラミックペデスタルアセンブリまたは多層ヒーター２２と、ペデスタルアセンブリ２２の中央領域２３に取り付けられた管状シャフト２４とを含む。ペデスタルアセンブリ２２は、その上にウェハー（図示せず）などの基板を支持するための上面２５と、管状シャフト２４が取り付けられた下面２７とを含む。支持ペデスタル２０は、ペデスタルアセンブリ２２に埋め込まれた少なくとも１つの電気素子／層を外部電源に接続するために管状シャフト２４に受け入れられた複数の電気／電源リード線２６をさらに含む。電気層は、用途に応じて、抵抗加熱層、温度センサ、静電チャック（ＥＳＣ）用電極、または無線周波数（ＲＦ）アンテナ、およびそれらの組み合わせなどであってもよい。

【0039】

図２ａおよび図２ｂを参照すると、本開示の教示によるセラミックペデスタルアセンブリ２２の部分側面断面図が示されている。この形態では、セラミックペデスタルアセンブリ２２は、セラミック基板３０、抵抗層３２、誘電体層３４、および配線層３６（図２ｂ）を備える。抵抗層３２と配線層３６は、誘電体層３４の互いに反対側の表面に配置されて、異なる平面に配置されている。抵抗層３２はまた、セラミック基板３０の上面に配置されて（すなわち、セラミック基板３０と誘電体層３４との間に配置されて）、熱を発生させる。抵抗層３２は、独立して制御可能であり且つ１つ又は複数の加熱ゾーンを画定する複数の抵抗加熱素子を含み得る。抵抗層３２は、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ）、スパッタリング、薄箔、溶射蒸着、または当該技術分野で公知の任意の方法によって、セラミック基板３０の上面に形成することができる。

【0040】

誘電体層３４は、抵抗層３２上で、抵抗層３２と配線層３６との間に配置されている。誘電体層３４は、抵抗層３２と配線層３６とを絶縁し、一形態では、抵抗層３２を露出させる少なくとも１つの孔３８を含む。図示のように、孔３８は、円形変断面を画定する形状とされている。しかしながら、断面は、円形以外の他の適切な形状（例として、楕円形や多角形など）であってもよく、本明細書に図示されるような円形断面に限定されるべきではないことが理解されるべきである。孔３８は、下端部分４０と上端部分４２とを有する形状とされている。下端部分４０は、上端部分４２の開口４６よりも小さい開口４４を有する。下端部分４０の開口４４は抵抗層３２に近接し、上端部分４２の開口４６は配線層３６に近接している。孔３８はまた、下端部分４０と上端部分４２との間を角度αで延びる側壁４８を画定している。一形態では、角度αは４５度以下である。この形態でさらに示されるように、側壁４８は、孔３８の中心に向かって抵抗層３２にまで下方にその勾配が大きくなっていく。また、この形態では、孔３８は滑らかな外側エッジ５０を有する。

【0041】

配線層３６は、誘電体層３４の上に配置され、孔３８内を延び（すなわち、孔３８の側壁４８上に配置され）、露出した抵抗層３２上にまで延びる。配線層３６は、孔３８の中央領域において露出した抵抗層３２上に配置され、それにより配線層３６と抵抗層３２との間に平面接触による電気的接続を形成する。このようにして、ケーブル２６の１つ又は複数に電気的に接続された配線層３６は、抵抗層３２の１つ又は複数のゾーンに電力を供給する。この形態では、抵抗層３２は、電気的接続が形成される領域（すなわち、配線層３６と抵抗層３２との間で平面的接触がある領域）において連続している。いくつかの例では、図２ｃに示すように、抵抗層３２は、そのうちの少なくとも１つが孔３８の下端部分４０の近くで上端部分４２の下を延びている複数の抵抗トレース３７を含む。このようにして、抵抗トレース３７は、電気的接続を形成している領域により高密度に配置されて、電気的接続を形成している領域を積極的に加熱しないことによって生じる可能性のあるコールドスポットを低減することができる。

【0042】

図３ａおよび図３ｂを参照すると、本開示の教示に従ったセラミックペデスタルアセンブリ１２２の部分側面断面図が示されている。セラミックペデスタルアセンブリ１２２の構造および機能は、以下に述べる事項を除き、上述したペデスタルアセンブリ２２と同様または同一とすることができる。セラミックペデスタルアセンブリ１２２は、セラミック基板１３０と、抵抗層１３２と、誘電体層１３４と、配線層１３６とを備える（図３ｂ）。抵抗層１３２と配線層１３６は、誘電体層１３４の互いに反対側の表面に配置されて、異なる平面に配置されている。抵抗層１３２はまた、セラミック基板１３０の上面に配置されて（すなわち、セラミック基板１３０と誘電体層１３４との間に配置されて）、熱を発生させる。抵抗層１３２は、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ）、スパッタリング、薄箔、溶射、または当該技術分野で公知の任意の方法によって、セラミック基板１３０の上面に形成することができる。

【0043】

誘電体層１３４は、抵抗層１３２上で、抵抗層１３２と配線層１３６との間に配置されている。誘電体層１３４は、抵抗層１３２と配線層１３６とを概ね絶縁し、一形態では、抵抗層１３２とセラミック基板１３０とを露出させる少なくとも１つの孔１３８を含む。この孔１３８は、下端部分１４０と上端部分１４２とを有する形状とされている。下端部分１４０は、上端部分１４２の開口１４６よりも小さい開口１４４を有する。下端部分１４０の開口１４４は抵抗層１３２に近接し、上端部分１４２の開口１４６は配線層１３６に近接している。孔１３８はまた、第１の部分１４８ａおよび第２の部分１４８ｂを有する側壁１４８を画定している。第１の部分１４８ａは直線状の表面を有し、配線層１３６に近接して位置している。第１の部分１４８ａはまた、下端部分１４０と上端部分１４２との間を角度αで延びている。角度αは、４５度以下とすることができる。第２の部分１４８ｂは、非直線状の表面を有し、抵抗層１３２に近接して位置している。提供した例では、第２の部分１４８ｂは楕円形状を有するが、いくつかの形態では、第２の部分１４８ｂは他の適切な形状（例えば、球形状）とすることができる。

【0044】

配線層１３６は、誘電体層１３４上に配置されて、孔１３８内に延びている（すなわち、側壁１４８の第１および第２の部分１４８ａ、１４８ｂ上に配置されている）。いくつかの構成では、図３ｂに示すように、誘電体層１３４に形成された孔１３８が抵抗層１３２を貫通しセラミック基板１３０を少なくとも部分的に通って延びている結果として、抵抗層１３２は孔１３８に近接する領域で不連続であってもよい。誘電体層１３４上に配置された配線層１３６は、そのリング状領域１５０に沿って抵抗層１３２と接触し、それによって電気的接続を形成することができる。

【0045】

図４ａおよび図４ｂを参照すると、本開示の教示に従ったセラミックペデスタルアセンブリ２２２の部分側面断面図が図示されている。セラミックペデスタルアセンブリ２２２の構造および機能は、以下に述べる事項を除き、上述したペデスタルアセンブリ２２、１２２と類似または同一とすることができる。セラミックペデスタルアセンブリ２２２は、セラミック基板２３０と、抵抗層２３２と、第１の誘電体層２３４と、配線層２３６と、第２の誘電体層２３７とを備える。セラミック基板２３０、抵抗層２３２、第１の誘電体層２３４、および配線層２３６の構造および機能は、上述したセラミック基板３０、抵抗層３２、誘電体層３４、および配線層２３６とそれぞれ類似または同一とすることができるが、その詳細な説明は省略する。

【0046】

第２の誘電体層２３７は、配線層２３６上に配置され、配線層２３６を外部の影響から電気的および機械的に分離する。一態様では、第２の誘電体層２３７は、とりわけ、レーザーアブレーション、機械的フライス加工、化学エッチング、ウォータージェット、およびそれらの組み合わせなどのサブトラクティブプロセスを使用して平坦化される。このようにして、多層ヒーターエンジンのその後の組み立てのために均一な表面が提供される。

【0047】

図５を参照すると、上述のようなセラミックペデスタルアセンブリを形成する方法３００が概略的に示されている。３０２において、セラミック基板の上面に抵抗層が形成される。抵抗層は、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ）、スパッタリング、薄箔、溶射蒸着、または当該技術分野で知られている任意の方法によって、セラミック基板の上面に形成されるようにすることができる。

【0048】

次に、３０６において、誘電体層が抵抗層の上に形成される。誘電体層は、抵抗層を露出させる少なくとも１つの孔を含む。一態様では、誘電体層を形成する際にマスクを用いて孔が形成される。別の態様では、孔は、誘電体層の領域をサブトラクティブプロセスで除去することによって形成される。サブトラクティブプロセスは、レーザーアブレーション、機械的フライス加工、化学エッチング、ウォータージェット、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。このようにして、孔は、下端部分、上端部分、および下端部分と上端部分との間をある角度で延びる側壁を有する形状とされる。下端部分は、上端部分の開口よりも小さい開口を有する。上記角度は４５度以下とすることができる。

【0049】

最後に、３１０において、配線層が、誘電体層の上に形成されて、孔内に延び（すなわち、孔の側壁に配置され）且つ露出した抵抗層の上に配置される。配線層は、例えば決まった厚さを有する電気相互接続体が配線層から抵抗層にまで形成されるように、溶射蒸着を使用して形成することができる。

【0050】

方法３００は、本開示のセラミックペデスタルアセンブリを形成する一例に過ぎず、他のまたは代替のステップを含んでもよい。例えば、別の態様では、方法３００は、サブトラクティブプロセスによって抵抗層の少なくとも一部を取り除くことをさらに含む（図３ａおよび図３ｂ）。

【0051】

さらに別の態様では、方法３００は、最初に液体マスカントを抵抗層上に堆積させて硬化させ、マスカントおよび抵抗層上に誘電体層を設け、マスカントを除去し、続いてサブトラクティブプロセスを用いて誘電体層の一部を取り除いて孔を形成することを含む。液体マスカントは、例えばＵＶ（紫外線）硬化性マスカントとすることができる。

【0052】

さらに別の態様では、方法３００は、配線層の上に保護層を形成することと、保護層の上面を平坦化することと（図４ｂ）を含み得る。

【0053】

図６および図７を参照すると、多層ヒーター４２２が図示されている。多層ヒーター４２２は、セラミック基板（図示せず）、抵抗層４３２、誘電体層（図示せず）、配線層（図示せず）、および複数のビア４３８を備える。抵抗層４３２と配線層は、誘電体層の互いに反対側の表面に配置され、異なる平面に配置されている。抵抗層４３２はまた、セラミック基板の上面に配置されて（すなわち、セラミック基板と誘電体層との間に配置されて）、熱を発生させる。抵抗層４３２は、ビア４３８と接触しており、複数の抵抗トレース４４０を含む。抵抗層４３２は、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ）、スパッタリング、薄箔、溶射蒸着、または当該技術分野で知られている任意の方法によってセラミック基板の上面に形成することができる。

【0054】

誘電体層（図示せず）は、抵抗層４３２上で抵抗層４３２と配線層との間に配置されている。誘電体層は、概して、抵抗層４３２と配線層とを絶縁し、一態様では、抵抗層を露出させる少なくとも１つの孔（図示せず）を含む。孔は、円形変断面を画定する形状とされている。しかしながら、断面は、上記で規定したような他の適当な形状であってもよく、円形断面に限定されるべきではないことを理解されたい。孔の構造は、上述した孔３８、１３８と同様または同一であってよく、したがって、再度詳細には説明しない。配線層は、誘電体層上に配置されて、ビア４３８と接触している。

【0055】

図８ａ～８ｄをさらに参照すると、複数のビア４３８のうちの１つのビア４３８が図示されている。各ビア４３８は、抵抗層４３２から誘電体層を通って配線層まで延び、それによって電気相互接続体を形成する。各ビア４３８は、下端部分４４６および上端部分４４８を有する成形本体４４４を含む。下端部分４４６は、上端部分４４８の接触面よりも小さい接触面を有する。例えば、下端部分４４６は、例えば１ミリメートル（ｍｍ）の直径に広がる接触面を有してもよく、一方、上端部分４４８は、例えば３ミリメートル（ｍｍ）の直径に広がる接触面を有する。下端部分４４６から上端部分４４８までのビア４３８の長さは、例えば、３００ミクロン（μｍ）であってもよい。下端部分４４６の接触面は加熱層に近接し、上端部分４４８の接触面は配線層に近接する。成形本体４４４は、円形変断面を有する。いくつかの構成では、成形本体４４４の断面は、異なる様々な形状を有してもよい。成形本体４４４は、成形本体４４４の外周の周りを下端部分４４６に隣接して延びる凹状半径４５０を含む。成形本体４４４はまた、成形本体４４４の外周の周りを上端部分４４８に隣接して延びる凸状半径４５２を含む。少なくとも１つの抵抗トレース４４０（図６および図７）が、下端部分４４６の近くをビア４３８の上端部分４４８の下に延びる。このようにして、抵抗トレース４４０は、電気相互接続体を形成している領域内に引き込まれて、加熱されない領域であるコールドスポットを低減させることができる。抵抗トレース４４０のうちの１つ又は複数のトレースは、ビア４３８と抵抗層４３２上の回路の周囲の部分との間の高電位差を防止するために、ビア４３８の周囲で円形にすることができる（図７に最もよく見られる）。

【0056】

いくつかの態様では、図８ｄに示されるように、ビア４３８は、多層ヒーター４２２の他の電気機械部品への電気相互接続を容易にするために、例えば、スズ４６２のような導電性材料で充填された空洞部４６０を下端部分４４６に有することができる。このようなスズ４６２による空洞部４６０の充填は、超音波はんだ付けプロセスなどの専用プロセスで行うことができる。

【0057】

図９ａおよび図９ｂを参照すると、別のビア５３８が図示されている。このビア５３８は、ビア４３８の代わりに、またはビア４３８に加えて、多層ヒーター４２２に組み込むことができる。ビア５３８の構造および機能は、以下に述べる事項を除き、ビア４３８と同様または同一とすることができる。

【0058】

ビア５３８は、下端部分５４６と上端部分５４８とを有する成形本体５４４を含む。下端部分５４６は、上端部分５４８の接触面よりも小さい接触面を有する。下端部分５４６の接触面は加熱層に近接し、上端部分５４８の接触面は配線層に近接する。ビア５３８の成形本体５４４はまた、互いに間隔をあけて配置された複数の個別のセグメント５５０を含む。３つのセグメントが示されているが、ビア５３８はより多い又はより少ないセグメント５５０を含んでもよいことが理解される。セグメント５５０の間の空間は導電性材料で充填され、従って、セグメント化によって次の層の接着性が改善される。ビア５３８はまた、セグメントの１つが機能不全に陥った場合に、他の残りのセグメントが電流負荷を引き受けることができるように、ある程度の冗長性を有している。

【0059】

図１０を参照すると、上述のようなセラミックペデスタルアセンブリを形成する方法６００が概略的に示されている。６０２において、セラミック基板の上面に抵抗層が形成される。抵抗層は、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ）、スパッタリング、薄箔、溶射蒸着、または当該技術分野で知られている任意の方法によってセラミック基板の上面に形成することができる。

【0060】

次に、６０６において、誘電体層が抵抗層の上に形成される。誘電体層は、抵抗層を露出させる少なくとも１つの孔を含む。一態様では、孔は、誘電体層を形成する際にマスクを使用して形成される。別の態様では、孔は、誘電体層の領域をサブトラクティブプロセスで除去することによって形成される。サブトラクティブプロセスは、レーザーアブレーション、機械的フライス加工、化学エッチング、ウォータージェット、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。このようにして、孔は、下端部分、上端部分、および下端部分と上端部分との間をある角度で延びる側壁を有する形成とされる。下端部分は、上端部分の開口よりも小さい開口を有する。上記角度は４５度以下とすることができる。

【0061】

次に、６１０において、誘電体層の少なくとも１つの孔内にビアが形成される。ビアは、抵抗層と接触しており、誘電体層の孔に対応する形状を有していてもよい。

【0062】

最後に、６１４において、配線層が誘電体層の上に形成されてビアと接触し、それによって電気相互接続体が形成される。配線層は、例えば溶射を使用して形成することができる。

【0063】

セラミックペデスタルアセンブリは、特定の多層構造に限定されるものではなく、ペデスタルアセンブリは、本開示の範囲内にありながら、追加の機能層（例えば、接合層、誘電体層、検知層、および保護層など）をさらに含んでもよいことが理解されるべきである。一例では、ペデスタルアセンブリは、追加の加熱層および配線層をさらに備え、相互接続体がそれらの間に埋設され、また相互接続体がヒーター構成の最上部まで達するようにされており、その相互接続体は、ヒーター構造のさらなる電気的接触（例えば、外部構成要素への電気的接合の有無を問わないスルーホールまたはブラインドビア）のための端子として機能してもよいし、しなくてもよい。

【0064】

本開示のセラミックペデスタルアセンブリは、ヒーターの熱的特性を改善する形状を有する電気相互接続体の利点を提供する。本開示はまた、セラミックペデスタルアセンブリの製造工程を改善する（例えば、製造工程を半自動化または全自動化しながら製造工程を削減する）という利点も提供する。本開示のセラミックペデスタルアセンブリは、滑らかな外側エッジを有する電気相互接続体の利点も提供し、これは特に溶射堆積を用いて配線層を堆積する場合に高い動作信頼性を提供する。

【0065】

本明細書において別段の記載がない限り、機械的／熱的特性、組成割合、寸法および／または公差、またはその他の特性を示す数値はすべて、本開示の範囲を説明する際に「約」または「およそ」という語によって修飾されたものとして理解されるものとする。この修飾は、工業的慣行、材料、製造、および組立の公差、ならびに試験能力を含む様々な理由から所望される。

【0066】

本明細書において、Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つという表現は、非排他的論理和を用いた論理的（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）を意味するものと解釈されるべきであり、「Ａのうちの少なくとも１つ、Ｂのうちの少なくとも１つ、およびＣのうちの少なくとも１つ」を意味するものと解釈されるべきではない。

【0067】

本開示の説明は、本質的に単なる例示であり、したがって、本開示の本質から逸脱しない変形は、本開示の範囲内にあることが意図される。このような変形は、本開示の精神および範囲から逸脱するものとはみなされない。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【国際調査報告】