特許 6133888 その場でのメトロロジ用に構成された反応チャンバを有する堆積システムおよび関連の方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6133888

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】その場でのメトロロジ用に構成された反応チャンバを有する堆積システムおよび関連の方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20170515BHJP

   C23C 16/46 20060101ALI20170515BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   C23C16/46

【請求項の数】12

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-546661(P2014-546661)

(86)(22)【出願日】2012年11月12日

(65)【公表番号】特表2015-502055(P2015-502055A)

(43)【公表日】2015年1月19日

(86)【国際出願番号】IB2012002388

(87)【国際公開番号】WO2013088213

(87)【国際公開日】20130620

【審査請求日】2015年8月21日

(31)【優先権主張番号】13/327,302

(32)【優先日】2011年12月15日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】1162463

(32)【優先日】2011年12月27日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】507088071

【氏名又は名称】ソイテック

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】エド リンドウ

(72)【発明者】

【氏名】ロナルド バートラム

(72)【発明者】

【氏名】クラウディオ カニサレス

【審査官】 河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５２４６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０１７９８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０８−１６２４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−００２１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３３０３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２１６５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−００５３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２６８１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２３２２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３３５５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０９７１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０５６１２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上壁と、底壁と、前記上壁と前記底壁との間に延びる少なくとも１つの側壁とを含むチャンバ壁を有する反応チャンバと、
前記底壁に隣接して配置された少なくとも１つの熱放射エミッタであって、前記熱放射エミッタは、電磁放射スペクトルの赤外領域および可視領域のうちの少なくとも１つにおける電磁放射の波長範囲内で、前記反応チャンバの前記少なくとも１つのチャンバ壁を通して前記反応チャンバの内部に熱放射を放出するように構成されており、前記反応チャンバの前記底壁は前記波長範囲にわたって電磁放射に対して少なくとも実質的に透過性である透過性材料を含み、前記底壁は透過性の石英を含む、該熱放射エミッタと、
前記反応チャンバの外側に位置しおよび前記反応チャンバの内部から前記反応チャンバの外部へ通過する前記波長範囲内の１つまたは複数の所定の波長の電磁放射信号を受信するように配向および構成されたセンサを含む、少なくとも１つのメトロロジデバイスと、
不透過性材料の少なくとも１つの体積であって、前記不透過性材料は前記波長範囲内の電磁放射の波長に対して不透過性であり、前記不透過性材料の少なくとも１つの体積は前記少なくとも１つの熱放射エミッタによって放出される少なくとも一部の熱放射の波長に対応する漂遊電磁放射が前記少なくとも１つのメトロロジデバイスの前記センサによって検出されるのを防止するように配置され、前記上壁の少なくとも一部分は前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含み、前記不透過性材料は不透過性の石英を含む、該不透過性材料の少なくとも１つの体積と
を具えたことを特徴とする堆積システム。

【請求項2】

前記不透過性材料の少なくとも１つの体積は、前記１つまたは複数のチャンバ壁のうちのチャンバ壁の少なくとも一部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の堆積システム。

【請求項3】

前記反応チャンバの前記内部に配置された物体をさらに具え、前記物体は前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含むことを特徴とする請求項１に記載の堆積システム。

【請求項4】

前記少なくとも１つの側壁の少なくとも一部分は前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含み、前記不透過性材料は不透過性の石英を含むことを特徴とする請求項１に記載の堆積システム。

【請求項5】

前記少なくとも１つのメトロロジデバイスの前記センサは前記上壁に隣接して配置され、前記上壁の少なくとも一部分は前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含み、前記不透過性材料は不透過性の石英を含み、前記少なくとも１つの側壁の少なくとも一部分は前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含み、前記不透過性材料は不透過性の石英を含むことを特徴とする請求項１に記載の堆積システム。

【請求項6】

前記少なくとも１つの熱放射エミッタは前記反応チャンバの外側で前記底壁に隣接して配置され、前記底壁の少なくとも一部分は前記透過性材料を含み、前記少なくとも１つのメトロロジデバイスの前記センサは前記反応チャンバの外側で前記上壁に隣接して配置され、前記上壁および前記少なくとも１つの側壁のうちの少なくとも１つは前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含むことを特徴とする請求項１に記載の堆積システム。

【請求項7】

堆積システムを形成する方法であって、
少なくとも１つの熱放射エミッタを、上壁と、底壁と、前記上壁と前記底壁との間に延びる少なくとも１つの側壁とを含むチャンバ壁を有する反応チャンバの外側で前記反応チャンバに近接して配置するステップと、
前記１つまたは複数のチャンバ壁の少なくとも１つのチャンバ壁を通じて、前記反応チャンバの内部に熱放射を放出するように前記少なくとも１つの熱放射エミッタを配向するステップと、
電磁放射スペクトルの赤外領域および可視領域のうちの少なくとも１つにおける電磁放射の波長範囲内で熱放射を放出するように構成されたエミッタを含むように前記少なくとも１つの熱放射エミッタを選択するステップと、
前記波長範囲にわたって電磁放射に対して少なくとも実質的に透過性である透過性材料を含むように前記底壁を選択するステップであって、前記透過性材料は石英材料を含む、該ステップと、
少なくとも１つのメトロロジデバイスのセンサを、前記反応チャンバの外側で前記反応チャンバに近接して配置するステップと、
前記反応チャンバの内部から前記反応チャンバの外部へ通過する電磁放射信号を受信するように前記センサを配向するステップと、
前記波長範囲内の１つまたは複数の所定の波長の前記電磁放射信号を検出するように構成されたセンサを含むように前記センサを選択するステップと、
前記少なくとも１つの熱放射エミッタによって放出される少なくとも一部の熱放射の波長に対応する漂遊電磁放射が前記少なくとも１つのメトロロジデバイスの前記センサによって検出されるのを防止する位置に、不透過性材料の少なくとも１つの体積を設けるステップと、
前記波長範囲内の電磁放射の波長に対して不透過性の材料を含むように前記不透過性材料を選択するステップと、
前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含むように前記上壁を選択するステップであって、前記不透過性材料は不透過性の石英を含む、該ステップと
を具えたことを特徴とする方法。

【請求項8】

前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含むように前記１つまたは複数のチャンバ壁の少なくとも１つのチャンバ壁を選択するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項７に記載の方法。

【請求項9】

物体を前記反応チャンバの内部に配置するステップと、
前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含むように前記物体を選択するステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含むように前記少なくとも１つの側壁を選択するステップをさらに具え、前記不透過性材料は不透過性の石英を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。

【請求項11】

前記少なくとも１つのメトロロジデバイスの前記センサを前記上壁に隣接して配置するステップと、
前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含むように前記上壁を選択するステップであって、前記不透過性材料は不透過性の石英を含む、該ステップと、
前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含むように前記少なくとも１つの側壁を選択するステップであって、前記不透過性材料は不透過性の石英を含む、該ステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項７に記載の方法。

【請求項12】

前記少なくとも１つの熱放射エミッタを前記反応チャンバの外側で前記底壁に隣接して配置するステップと、
前記透過性材料を含むように前記底壁を選択するステップと、
前記少なくとも１つのメトロロジデバイスの前記センサを前記反応チャンバの外側で前記上壁に隣接して配置するステップと、
前記不透過性材料の少なくとも１つの体積を含むように前記上壁および前記少なくとも１つの側壁のうちの少なくとも１つを選択するステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本願の主題は、２０１１年８月２２日にＢｅｒｔｒａｍらの名義で出願された「ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＨＡＶＩＮＧ ＡＣＣＥＳＳ ＧＡＴＥＳ ＡＴ ＤＥＳＩＲＡＢＬＥ ＬＯＣＡＴＩＯＮＳ，ＡＮＤ ＲＥＬＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」という名称の米国特許仮出願第６１／５２６，１３７号明細書の主題、２０１１年８月２２日にＢｅｒｔｒａｍらの名義で出願された「ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ Ａ ＰＲＥＣＵＲＳＯＲ ＧＡＳ ＦＵＲＮＡＣＥ ＷＩＴＨＩＮ Ａ ＲＥＡＣＴＩＯＮ ＣＨＡＭＢＥＲ，ＡＮＤ ＲＥＬＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」という名称の米国特許仮出願第６１／５２６，１４３号明細書の主題、および２０１１年８月２２日にＢｅｒｔｒａｍの名義で出願された「ＤＩＲＥＣＴ ＬＩＱＵＩＤ ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＨＡＬＩＤＥ ＶＡＰＯＲ ＰＨＡＳＥ ＥＰＩＴＡＸＹ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」という名称の米国特許仮出願第６１／５２６，１４８号明細書の主題に関し、この出願のそれぞれの開示全体を参照によりその全体を本明細書に組み込む。

【0002】

本発明の実施形態は、一般に、基板上に材料を堆積するためのシステムに、またそのようなシステムを作製および使用する方法に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を基板上に堆積するための気相エピタキシ（ＶＰＥ）法および化学気相堆積（ＣＶＤ）法に、またそのようなシステムを作製および使用する方法に関する。

【背景技術】

【0003】

化学気相堆積（ＣＶＤ）は、固体材料を基板上に堆積するために使用されるプロセスであり、一般に半導体デバイスの製造に使用される。化学気相堆積プロセスでは、基板が１または複数の試薬ガスにさらされ、これらの試薬ガスは、反応、分解、または反応および分解し、その結果、基板の表面上に固体材料が堆積することになる。

【0004】

１つの特定のタイプのＣＶＤプロセスは、当技術分野では、気相エピタキシ（ＶＰＥ）と呼ばれる。ＶＰＥプロセスでは、基板が反応チャンバ内で１または複数の試薬蒸気にさらされ、これらの試薬蒸気は、反応、分解、または反応および分解し、その結果、基板の表面上に固体材料がエピタキシャル堆積することになる。ＶＰＥプロセスは、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を堆積するためにしばしば使用される。ＶＰＥプロセス内の試薬蒸気の１つがハイドライド蒸気を含むとき、このプロセスは、ハイドライド気相エピタキシ（ＨＶＰＥ）プロセスと呼ばれる。

【0005】

ＨＶＰＥプロセスは、たとえば窒化ガリウム（ＧａＮ）などＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を形成するために使用される。そのようなプロセスでは、基板上でのＧａＮのエピタキシャル成長は、反応チャンバ内で約５００℃と約１，１００℃の間の高い温度で行われる塩化ガリウム（ＧａＣｌ）とアンモニア（ＮＨ_３）との気相反応に起因する。ＮＨ_３は、標準的なＮＨ_３ガス源から供給される。

【0006】

いくつかの方法では、ＧａＣｌ蒸気は、（標準的なＨＣｌガス源から供給される）塩化水素（ＨＣｌ）ガスを加熱された液体ガリウムの上に通し、ＧａＣｌを反応チャンバ内でその場（ｉｎ ｓｉｔｕ）で形成することによって提供される。液体ガリウムは、約７５０℃と約８５０℃の間の温度に加熱される。ＧａＣｌおよびＮＨ_３は、半導体材料のウェハなど加熱された基板の表面に（たとえば、その上に）導かれる。２００１年１月３０日にＳｏｌｏｍｏｎらに発行された米国特許（特許文献１参照）は、そのようなシステムおよび方法で使用するためのガス注入システムを開示しており、その特許の開示全体を参照により本明細書に組み込む。

【0007】

そのようなシステムでは、液体ガリウム源を補充するために、反応チャンバを大気に開放することが必要である。さらに、反応チャンバをそのようなシステム内で、その場で洗浄することは可能でない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第６１７９９１３号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２００９／０２２３４４２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

そのような課題に対処するために、反応チャンバ内に直接注入される外部のＧａＣｌ_３源を使用する方法およびシステムが開発されている。そのような方法およびシステムの例が、たとえば２００９年９月１０日にＡｒｅｎａらの名義で公表された特許文献２に開示されており、その公開の開示全体を参照により本明細書に組み込む。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この概要は、概念の集まりを、簡潔な形態で紹介するために提供されており、そのような概念については、以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態の詳細な説明でさらに述べる。この概要は、特許請求されている主題の重要な特徴または不可欠な特徴を識別することが意図されているものでも、特許請求されている主題の範囲を限定するために使用されることが意図されているものでもない。

【0011】

いくつかの実施形態では、本開示は、堆積システムを含む。堆積システムは、１または複数のチャンバ壁を有する反応チャンバを含む。少なくとも１つの熱放射エミッタが、１または複数のチャンバ壁の少なくとも１つのチャンバ壁を通して反応チャンバの内部に熱放射を放出するように構成される。熱放射は、電磁放射スペクトルの赤外領域および可視領域のうちの少なくとも１つにおける波長範囲内の波長を含む。熱放射が透過される少なくとも１つのチャンバ壁は、その波長範囲にわたって電磁放射に対して少なくとも実質的に透過性である透過性材料を含む。堆積システムは、センサを含む少なくとも１つのメトロロジデバイスをさらに含む。センサは、反応チャンバの外側に位置し、反応チャンバの内部から反応チャンバの外部へ通過する電磁放射信号を受信するように配向および構成される。電磁放射信号は、熱放射が放出される波長範囲内の１または複数の波長を含む。少なくとも１つの熱放射エミッタによって放出されることになる少なくとも一部の熱放射が少なくとも１つのメトロロジデバイスのセンサによって検出されるのを防止するように、不透過性材料の少なくとも１つの体積が配置される。不透過性材料は、熱放射が放出される波長範囲内の電磁放射の波長に対して不透過性である。

【0012】

追加の実施形態では、本開示は、堆積システムを形成するための方法を含む。少なくとも１つの熱放射エミッタが、１または複数のチャンバ壁を含む反応チャンバの外側で反応チャンバに近接して配置される。少なくとも１つの熱放射エミッタは、１または複数のチャンバ壁の少なくとも１つのチャンバ壁を通じて、反応チャンバの内部に熱放射を放出するように配向される。少なくとも１つの熱放射エミッタは、電磁放射スペクトルの赤外領域および可視領域のうちの少なくとも１つにおける電磁放射の波長範囲内で熱放射を放出するように構成されたエミッタを含む。熱放射が通って放出される少なくとも１つのチャンバ壁は、熱放射が放出される波長範囲にわたって電磁放射に対して少なくとも実質的に透過性である透過性材料を含むように選択される。少なくとも１つのメトロロジデバイスのセンサは、反応チャンバの外側で反応チャンバに近接して配置される。センサは、反応チャンバの内部から反応チャンバの外部へ通過する電磁放射信号を受信するように配向される。センサは、熱放射が１または複数の熱放射エミッタによって放出される波長範囲内の１または複数の波長の電磁放射信号を検出するように構成されるセンサを含むように選択される。少なくとも１つの熱放射エミッタによって放出される少なくとも一部の熱放射が少なくとも１つのメトロロジデバイスのセンサによって検出されるのを防止する場所に、不透過性材料の少なくとも１つの体積が設けられる。不透過性材料は、熱放射が放出される波長範囲内の電磁放射の波長に対して不透過性の材料を含むように選択される。

【0013】

他の実施形態では、本開示は、堆積システムを使用してワークピース基板上に材料を堆積する方法を含む。少なくとも１つのワークピース基板が反応チャンバの内部に配置される。熱放射は、反応チャンバの外側に位置する少なくとも１つの熱放射エミッタから反応チャンバの内部に、反応チャンバの１または複数のチャンバ壁の少なくとも一部分を通じて放出される。熱放射が通って放出される１または複数のチャンバ壁は、熱放射に対して透過性である透過性材料を含む。少なくとも１つのプロセスガスが反応チャンバ内に導入される。ワークピース基板および少なくとも１つのプロセスガスのうちの少なくとも１つが熱放射によって加熱される。少なくとも１つのプロセスガスから少なくとも１つのワークピース基板上に材料が堆積される。少なくとも１つのメトロロジデバイスのセンサを使用し、ワークピース基板の少なくとも１つの特性を表す電磁放射信号を検知する。センサは、反応チャンバの外側で反応チャンバに近接して位置する。センサによって検知される電磁放射信号は、反応チャンバの内部からセンサへ、電磁放射信号に対して透過性の反応チャンバの１または複数のチャンバ壁を通じて通過する。センサは、不透過性材料の少なくとも１つの体積を使用して、熱放射エミッタによって放出される熱放射の少なくとも一部から遮蔽される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

本開示は、添付の図に示されている例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって、より十分に理解される。

【図1】メトロロジデバイスのセンサを堆積システムの熱放射エミッタによって放出される熱放射から遮蔽するために使用される不透過性材料の体積を含む堆積システムの例示的な実施形態を概略的に示す切断図である。

【図2】図１に示されている堆積システムの部分斜視図である。

【図3A】図１および図２の堆積システムの熱放射エミッタによって放出される熱放射の波長と、波長の関数としての図１および図２の堆積システムの様々な構成要素の透過性材料（図３Ｂ）および不透過性材料（図３Ｃ）の透過率との関係を示すために使用される簡潔かつ概略的に示されたグラフである。

【図3B】図１および図２の堆積システムの熱放射エミッタによって放出される熱放射の波長と、波長の関数としての図１および図２の堆積システムの様々な構成要素の透過性材料の透過率との関係を示すために使用される簡潔かつ概略的に示されたグラフである。

【図3C】図１および図２の堆積システムの熱放射エミッタによって放出される熱放射の波長と、波長の関数としての図１および図２の堆積システムの様々な構成要素の不透過性材料の透過率との関係を示すために使用される簡潔かつ概略的に示されたグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本明細書に提示されている図は、何らかの特定のシステム、構成要素、またはデバイスの実際の図とすることを意図してはおらず、本発明の実施形態について述べるために使用される理想化された表現にすぎない。

【0016】

本明細書では、「ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料」という用語は、周期表のＩＩＩＡ族（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、およびＴｉ）からの１または複数の元素、および周期表のＶＡ族（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、およびＢｉ）からの１または複数の元素から少なくとも主に構成される任意の半導体材料を意味し、それを含む。たとえば、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料は、それだけには限らないがＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮＰなどを含む。

【0017】

本明細書では、「ガス」という用語は、ガス（独立した形状も体積ももたない流体）および蒸気（拡散された液体を含むガス、またはその中に浮遊する固体物質）を含み、「ガス」および「蒸気」という用語は、本明細書では同義に使用される。

【0018】

図１は、本開示による堆積システム１００の例を示す。堆積システム１００は、少なくとも実質的に囲まれた反応チャンバ１０２と、少なくとも１つの熱放射エミッタ１０４と、メトロロジデバイス１０６と、メトロロジデバイス１０６のセンサ１０８を熱放射エミッタ１０４によって放出された少なくとも一部の放射から遮蔽するように構成および配置された不透過性材料の体積（図１には図示せず）とを含む。堆積システム１００のこれらの構成要素について、下記でさらに詳細に論じる。いくつかの実施形態では、堆積システム１００はＣＶＤシステムを含んでもよく、ＶＰＥ堆積システム（たとえば、ＨＶＰＥ堆積システム）を含んでもよい。

【0019】

反応チャンバ１０２は、１または複数のチャンバ壁を含む。たとえば、チャンバ壁は、水平に配向された上壁１２４と、水平に配向された底壁１２６と、上壁１２４と底壁１２６との間に延びる１または複数の垂直に配向された横側壁１２８とを含む。

【0020】

堆積システム１００は、１または複数のプロセスガスを反応チャンバ１０２内に注入するために使用されるガス注入デバイス１３０と、プロセスガスを反応チャンバ１０２から抜くために、および基板を反応チャンバ１０２内にロードし基板を反応チャンバ１０２からアンロードするために使用されるガス抜きおよびローディングサブアセンブリ１３２とをさらに含む。ガス注入デバイス１３０は、１または複数のプロセスガスを反応チャンバ１０２の横側壁１２８の１または複数を通じて注入するように構成される。

【0021】

いくつかの実施形態では、反応チャンバ１０２は、図１に示されているように細長い矩形プリズムの幾何学的形状を有する。いくつかのそのような実施形態では、ガス注入デバイス１３０は、反応チャンバ１０２の第１の端部に位置し、ガス抜きおよびローディングサブアセンブリは、反応チャンバ１０２の反対側の第２の端部に位置する。他の実施形態では、反応チャンバ１０２は、別の幾何学的形状を有してもよい。

【0022】

堆積システム１００は、１または複数のワークピース基板１３６を支持するように構成された基板支持構造１３４（たとえば、サセプタ）を含み、ワークピース基板１３６上には、堆積システム１００内で半導体材料を堆積し、または他の方法で設けることが望ましい。たとえば、１または複数のワークピース基板１３６は、ダイまたはウェハを含む。図１に示されているように、基板支持構造１３４は、スピンドル１３９、したがって反応チャンバ１０２内の基板支持構造１３４の回転を駆動するように構成される電気モータなど駆動デバイス（図示せず）に結合される（たとえば、直接構造的に結合される、磁気結合される、など）スピンドル１３９に結合される。

【0023】

堆積システム１００は、反応チャンバ１０２にプロセスガスを流通させるために使用されるガスフローシステムをさらに含む。たとえば、堆積システム１００は、第１の場所１０３Ａで１または複数のプロセスガスを反応チャンバ１０２内に注入するための少なくとも１つのガス注入デバイス１３０と、１または複数のプロセスガスを反応チャンバ１０２を通じて第１の場所１０３Ａから第２の場所１０３Ｂに引き込むための、および第２の場所１０３Ｂで１または複数のプロセスガスを反応チャンバ１０２から排出するための真空デバイス１３３とを備える。ガス注入デバイス１３０は、たとえば、１または複数のプロセスガスをプロセスガス源から搬送する導管と結合するように構成されたコネクタを含むガス注入マニフォルドを備える。

【0024】

引き続き図１を参照すると、堆積システム１００は、それぞれのプロセスガス源１４２Ａ〜１４２Ｅからガス注入デバイス１３０にガスを搬送する５つのガス流入導管１４０Ａ〜１４０Ｅを含む。任意選択で、ガス弁（１４１Ａ〜１４１Ｅ）は、ガス流入導管１４０Ａ〜１４０Ｅを通るガスの流れをそれぞれ選択的に制御するように使用してもよい。

【0025】

いくつかの実施形態では、特許文献２に記載されているように、ガス源１４２Ａ〜１４２Ｅの少なくとも１つが、ＧａＣｌ_３、ＩｎＣｌ_３、またはＡｌＣｌ_３のうちの少なくとも１つの外部ソースを含む。ＧａＣｌ_３、ＩｎＣｌ_３、またはＡｌＣｌ_３は、たとえば、それぞれＧａ_２Ｃｌ_６、Ｉｎ_２Ｃｌ_６、およびＡｌ_２Ｃｌ_６などダイマーの形態で存在する。したがって、ガス源１４２Ａ〜１４２Ｅは、Ｇａ_２Ｃｌ_６、Ｉｎ_２Ｃｌ_６、またはＡｌ_２Ｃｌ_６などダイマーを含む。

【0026】

ガス源１４２Ａ〜１４２Ｅの１または複数がＧａＣｌ_３源である、またはそれを含む実施形態では、ＧａＣｌ_３源は、少なくとも１００℃（たとえば、約１３０℃）の温度で維持された液体ＧａＣｌ_３のリザーバを含み、液体ＧａＣｌ_３の蒸発速度を高めるための物理的な手段を含む。そのような物理的な手段は、たとえば、液体ＧａＣｌ_３を攪拌するように構成されたデバイス、液体ＧａＣｌ_３を噴霧するように構成されたデバイス、液体ＧａＣｌ_３の上にキャリアガスを流すように構成されたデバイス、液体ＧａＣｌ_３を通じてキャリアガスを泡立てるように構成されたデバイス、圧電デバイスなど、液体ＧａＣｌ_３を超音波分散するように構成されたデバイスなどを含む。非限定的な例として、Ｈｅ、Ｎ_２、Ｈ_２、またはＡｒなどキャリアガスが液体ＧａＣｌ_３を通じて泡立てられ、一方、液体ＧａＣｌ_３は、少なくとも１００℃の温度で維持され、その結果、ソースガスは、前駆体ガス（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ ｇａｓ）が搬送される１または複数のキャリアガスを含む。

【0027】

いくつかの実施形態では、ガス流入導管１４０Ａ〜１４０Ｅの温度は、ガス源１４２Ａ〜１４２Ｅと反応チャンバ１０２との間で制御される。ガス流入導管１４０Ａ〜１４０Ｅ、および関連のマスフローセンサ、コントローラなどの温度は、ガス流入導管１４０Ａ〜１４０Ｅ内でのガス（たとえば、ＧａＣｌ_３蒸気）の凝縮を防止するために、それぞれのガス源１４２Ａ〜１４２Ｅからの出口での第１の温度（たとえば、約１００℃以上）から反応チャンバ１０２内への入口点での第２の温度（約１５０℃以下）まで徐々に上昇する。任意選択で、それぞれのガス源１４２Ａ〜１４２Ｅと反応チャンバ１０２との間のガス流入導管１４０Ａ〜１４０Ｅの長さは、約３フィート（９１．４ｃｍ）以下、約２フィート（６１ｃｍ）以下、または約１フィート（３０．５ｃｍ）以下でもよい。ソースガスの圧力は、１または複数の圧力制御システムを使用して制御される。

【0028】

追加の実施形態では、堆積システム１００は、５つ未満（たとえば、１つ〜４つ）のガス流入導管、およびそれぞれのガス源を含み、または堆積システム１００は、５つを超える（たとえば、６つ、７つなどの）ガス流入導管、およびそれぞれのガス源を含む。

【0029】

ガス流入導管１４０Ａないし１４０Ｅの１または複数は、ガス注入デバイス１３０に延びる。ガス注入デバイス１３０は、プロセスガスが通って反応チャンバ１０２内に搬送される材料の１または複数のブロックを備える。１または複数の冷却導管１３１は材料のブロックを通じて延びる。ガス流入導管１４０Ａ〜１４０Ｅによってガス注入デバイス１３０を通じて流れる１または複数のガスを堆積システム１００の動作中、望ましい温度範囲内で維持するように、冷却流体が１または複数の冷却導管１３１を通じて流される。たとえば、ガス流入導管１４０Ａ〜１４０Ｅによってガス注入デバイス１３０を通じて流れる１または複数のガスを堆積システム１００の動作中、約２００℃未満（たとえば、約１５０℃）の温度で維持することが望ましい。

【0030】

任意選択で、堆積システム１００は、２０１１年８月２２日にＢｅｒｔｒａｍらの名義で出願された「ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ Ａ ＰＲＥＣＵＲＳＯＲ ＧＡＳ ＦＵＲＮＡＣＥ ＷＩＴＨＩＮ Ａ ＲＥＡＣＴＩＯＮ ＣＨＡＭＢＥＲ，ＡＮＤ ＲＥＬＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」という名称の米国特許仮出願第６１／５２６，１４３号明細書に記載の内部前駆体ガス炉１３８を含んでもよい。

【0031】

引き続き図１を参照すると、ガス抜きおよびローディングサブアセンブリ１３２は、反応チャンバ１０２を通じて流れるガスが真空によって引き込まれ、および反応チャンバ１０２から抜かれる真空チャンバ１９４を備える。真空チャンバ１９４内の真空は、真空デバイス１３３によって生成される。図１に示されているように、真空チャンバ１９４は、反応チャンバ１０２の下方に位置する。

【0032】

ガス抜きおよびローディングサブアセンブリ１３２は流れるパージガスの概して平坦なカーテンを提供するように構成および配向されるパージガスカーテンデバイス１９６をさらに備え、パージガスはパージガスカーテンデバイス１９６から流出し、真空チャンバ１９４に入る。また、ガス抜きおよびローディングサブアセンブリ１３２は、ワークピース基板１３６をロードする、および／またはワークピース基板１３６を基板支持構造１３４からアンロードするために選択的に開かれ、および堆積システム１００を使用してワークピース基板１３６を処理するために選択的に閉じられるアクセスゲート１８８を含む。いくつかの実施形態では、アクセスゲート１８８は、閉じられた第１の位置と開いた第２の位置との間で移動するように構成された少なくとも１つのプレートを備える。アクセスゲート１８８は、いくつかの実施形態では、反応チャンバ１０２の側壁を通じて延びる。

【0033】

反応チャンバ１０２は、少なくとも実質的に囲まれており、アクセスゲート１８８のプレートが閉じられた第１の位置にあるとき、アクセスゲート１８８を通じての基板支持構造１３４へのアクセスは妨げられる。基板支持構造１３４へのアクセスは、アクセスゲート１８８のプレートが開いた第２の位置にあるとき、アクセスゲート１８８を通じて可能にされる。

【0034】

パージガスカーテンデバイス１９６によって放出されるパージガスカーテンは、ワークピース基板１３６のロードおよび／またはアンロード中、反応チャンバ１０２から出るガスの流れを低減または防止する。

【0035】

ガス状の副産物、キャリアガス、および任意の過剰な前駆体ガスが、ガス抜きおよびローディングサブアセンブリ１３２を通じて反応チャンバ１０２から排気される。

【0036】

堆積システム１００は、図１に示されているように、複数の熱放射エミッタ１０４を備える。熱放射エミッタ１０４は、電磁放射スペクトルの赤外領域および可視領域のうちの少なくとも１つにおける電磁放射の波長範囲内で熱放射を放出するように構成される。たとえば、熱放射エミッタ１０４は、熱エネルギーを電磁放射の形態で放出するように構成された熱ランプ（図示せず）を含む。

【0037】

いくつかの実施形態では、熱放射エミッタ１０４は、反応チャンバ１０２の外側で反応チャンバ１０２の下方に、底壁１２６に隣接して位置する。追加の実施形態では、熱放射エミッタ１０４は、反応チャンバ１０２の上方に、上壁１２４に隣接して位置するか、反応チャンバ１０２の横に１または複数の横側壁１２８に隣接して位置するか、またはそのような場所の組み合わせに位置してもよい。

【0038】

熱放射エミッタ１０４は、互いに独立して制御される熱放射エミッタ１０４の複数の列で配置される。換言すれば、熱放射エミッタ１０４の各列によって放出される熱エネルギーは、独立して制御可能である。これらの列は、図１の斜視図の左から右に延びる方向である、反応チャンバ１０２を通るガスの正味の流れの方向に対して横断方向に配向される。したがって、熱放射エミッタ１０４の独立して制御される列は、そのように望む場合、反応チャンバ１０２の内部にわたって選択された熱勾配をもたらすために使用される。

【0039】

熱放射エミッタ１０４は、反応チャンバ１０２の外側に位置し、反応チャンバ１０２の少なくとも１つのチャンバ壁を通して反応チャンバ１０２の内部に熱放射を放出するように構成される。したがって、熱放射が反応チャンバ１０２内に通過することになるチャンバ壁の少なくとも一部分は、反応チャンバ１０２の内部に熱放射を効率的に透過することを可能にするように透過性材料を含む。透過性材料は、その材料が、熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射に対応する波長における電磁放射に対して少なくとも実質的に透過性であるという意味で透過性である。たとえば、透過性材料に入射する熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射の波長の少なくともある範囲の少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％が透過性材料を通過し、反応チャンバ１０２の内部に入る。

【0040】

非限定的な例として、透過性材料は、透過性の石英（すなわち、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２））など透過性の耐火セラミック材料を含む。透過性の石英は、溶融石英であってもよく、非晶質顕微鏡組織を有してもよい。これらの温度で、また堆積システム１００を使用して堆積プロセス中に材料がさらされる環境において物理的にも化学的にも安定であり、熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射に対して十分に透過性である任意の他の耐火材料を使用し、本開示の他の実施形態において堆積システム１００のチャンバ壁の１または複数を形成してもよい。

【0041】

図１に示されているように、いくつかの実施形態では、熱放射エミッタ１０４は、反応チャンバ１０２の外側で反応チャンバ１０２の下方に、反応チャンバ１０２の底壁１２６に隣接して配置される。そのような実施形態では、底壁１２６は、上述のように、熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射を反応チャンバ１０２の内部に透過することを可能にするように、透過性の石英など透過性材料を含む。当然ながら、熱放射エミッタ１０４は、反応チャンバ１０２の他のチャンバ壁に隣接して設けられてもよく、そのようなチャンバ壁の少なくとも一部分もまた、本明細書において上述した透過性材料を含んでもよい。

【0042】

前述のように、堆積システム１００は、ワークピース基板１３６、またはワークピース基板１３６上に堆積された材料の１または複数の特性を、反応チャンバ１０２の内部でその場で検出および／または測定するために１または複数のメトロロジデバイス１０６を備える。１または複数のメトロロジデバイス１０６は、たとえば反射率計、たわみ計、および高温計のうちの１または複数を含む。反射率計は、当技術分野では、たとえば反応チャンバ１０２内でワークピース基板１３６上に堆積される材料の成長速度および／または起伏形状を測定するためにしばしば使用される。たわみ計は、当技術分野では、ワークピース基板１３６（および／またはそこに堆積される材料）の平坦度または非平坦度（たとえば、反り）を測定するためにしばしば使用される。高温計は、当技術分野では、反応チャンバ１０２内のワークピース基板１３６の温度を測定するためにしばしば使用される。そのようなメトロロジデバイス１０６は、１または複数の所定の波長における電磁放射を検出および／または測定するために１または複数のセンサ１０８を含み、それらのそれぞれの測定を行う。いくつかのそのようなメトロロジデバイス１０６では、受信および検出される電磁放射は、メトロロジデバイス１０６によっても放出される。換言すれば、メトロロジデバイス１０６は、ワークピース基板１３６に向かって電磁放射を放出し、次いで放出された電磁放射を、ワークピース基板１３６によって反射され、偏向され、または他の形で影響を受けた後で検出する。

【0043】

１または複数のメトロロジデバイス１０６、および関連のセンサ１０８は、反応チャンバ１０２の外側に位置する。センサ１０８は、反応チャンバ１０２の内部から反応チャンバ１０２の外部へ通過する電磁放射信号を受信するように配向および構成される。たとえば、図１に示されているように、１または複数のメトロロジデバイス１０６、および関連のセンサ１０８は、反応チャンバ１０２の上に、上壁１２４に隣接して位置する。そのような構成では、センサ１０８は、上壁１２４を通じて反応チャンバ１０２の内部から反応チャンバ１０２の外部へ通過する電磁放射信号を受信するように配向および構成される。したがって、電磁放射信号が通ってセンサ１０８に到達するチャンバ壁（たとえば、上壁１２４）の少なくともその部分は、センサ１０８によって受信されることになる電磁放射信号に対応する電磁放射の１または複数の波長に対して少なくとも実質的に透過性である。電磁放射信号が通ってセンサ１０８に到達するチャンバ壁の少なくともその部分は、透過性の石英など、本明細書において上述した透過性材料を含む。

【0044】

センサ１０８によって受信されることになる電磁放射信号に対応する電磁放射の１または複数の波長は、電磁放射スペクトルの赤外領域および可視領域のうちの少なくとも１つの中にあり、熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射に対応する電磁放射の波長範囲内である。その結果、熱放射エミッタ１０４によって放出される漂遊電磁放射が１または複数のメトロロジデバイス１０６のセンサ１０８によって受信および検出され、このことが該検出された電磁放射信号内でノイズを引き起こし、このノイズが１または複数のメトロロジデバイス１０６を使用して正確な測定値を得るための能力に悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、状況によっては、反応チャンバ１０２のチャンバ壁は、熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射を１または複数のメトロロジデバイス１０６のセンサ１０８に向かって反射および案内するように働く。

【0045】

したがって、本開示の実施形態によれば、堆積システム１００は、熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射の少なくとも一部が１または複数のメトロロジデバイス１０６のセンサ１０８によって検出されるのを防止するように選択的に配置された不透過性材料の１または複数の体積をさらに含む。不透過性材料は、熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射の波長に対応する波長範囲内の電磁放射の波長に対して不透過性である。換言すれば、不透過性材料は、熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射の少なくとも一部分に対して不透過性である。たとえば、不透過性材料の１ミリメートル厚の試料上に入射する熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射の波長の少なくともある範囲の約２５％以下、約１５％以下、または約５％以下が、不透過性材料の試料を通過する。

【0046】

非限定的な例として、不透過性材料は、不透過性の石英（すなわち、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２））など不透過性の耐火セラミック材料を含む。不透過性の石英は、溶融石英であってもよく、非晶質顕微鏡組織を有してもよい。いくつかの実施形態では、石英は、マイクロボイド（すなわち、気泡）、または石英を不透過性にする他の混在物を含む。堆積システム１００を使用して堆積プロセス中に材料がさらされる温度および環境において物理的にも化学的にも安定であり、および熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射に対して十分に不透過性である、任意の他の耐火材料を本開示の他の実施形態による不透過性材料として使用してもよい。

【0047】

図１に示されているように、いくつかの実施形態では、そのような不透過性材料の体積をそれぞれが含む１または複数の不透過性体１４８が、反応チャンバ１０２の内部に配置される。１または複数の不透過性体１４８は、いくつかの実施形態では、概して平坦な板状の構造を含む。そのような実施形態では、概して平坦な板状の構造は、図１に示されているように上壁１２４および底壁１２６に対して概して平行に延びるように水平に配向される。１または複数の不透過性体１４８は、上壁１２４と底壁１２６の間に配置され、１または複数のセンサ１０８を熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射の少なくとも一部から遮蔽するように配置および配向される。たとえば、図１に示されているように、概して平坦な板状の不透過性体１４８は内部前駆体ガス炉１３８の上でガス注入デバイス１３０に近接して配置され、追加の概して平坦な板状の不透過性体１４８はガス抜きおよびローディングサブアセンブリ１３２に近接して配置される。

【0048】

さらに、チャンバ壁のうちの１または複数の少なくとも一部分が、不透過性材料の体積を含む。たとえば、図２は、図１に示されている堆積システム１００の簡易斜視図である。図２では、チャンバ壁の不透過性領域の例示を容易にするために、不透過性材料が点描で陰影付けられている。

【0049】

図２に示されているように、また引き続き図１を参照すると、横側壁１２８のうちの１または複数の少なくとも一部分が、不透過性材料を含む。そのような横側壁１２８は、ガス注入デバイス１３０とガス抜きおよびローディングサブアセンブリ１３２との間で反応チャンバ１０２に沿って長手方向に延びる横側壁１２８を含む。図２に示されている実施形態では、反応チャンバ１０２に沿って長手方向に延びる横側壁１２８は、全体的に不透過性材料で形成される。追加の実施形態では、横側壁１２８の一部分だけが不透過性材料を含んでもよい。

【0050】

前述のように、１または複数のメトロロジデバイス１０６のセンサ１０８は、反応チャンバ１０２の外側に、反応チャンバ１０２のチャンバ壁に隣接して配置される。センサ１０８に隣接するチャンバ壁は、電磁放射信号がセンサ１０８に入射する前に通過する窓を画定する１または複数の透過性部分と、センサ１０８を熱放射エミッタ１０４によって放出される漂遊電磁放射から遮蔽する１または複数の不透過性部分とを含む。たとえば、図２の実施形態では、１または複数のメトロロジデバイス１０６のセンサ１０８（図１）は、上壁１２４に隣接して配置される。上壁１２４は、不透過性材料の体積１５０と、不透過性材料の体積１５０を通じて延びる透過性の窓１５２とを含む。したがって、電磁放射信号は透過性の窓１５２を通過してセンサ１０８上に入射し、不透過性材料の体積１５０はセンサ１０８を熱放射エミッタ１０４（図１）によって放出される電磁放射から遮蔽する。

【0051】

チャンバ壁の不透過性材料の体積は、チャンバ壁の一体部分であってもよく、または、たとえばそれぞれのチャンバ壁に隣接して単純に配置され、任意選択でそれらに接着される不透過性材料のプレートもしくは他の物体を含んでもよい。非限定的な例として、上壁１２４の不透過性材料の体積１５０は、窓１５２を画定する開口が延在する不透過性材料で形成された概して平坦な板状の構造を含む。板状の不透過性の構造は、上壁１２４の残りの部分を形成する、透過性材料で形成された別の概して平坦な板状の透過性の構造上に配置され、および任意選択でそれらに接着される。

【0052】

図３Ａ〜図３Ｃは、本開示の実施形態についてさらに述べるために使用されるグラフである。図３Ａは、熱放射エミッタ１０４（図１）によって放出される熱放射について発光スペクトルの例を示す簡潔かつ概略的に示されたグラフである。換言すれば、図３Ａは、放出される熱放射の波長の関数としての放出される熱放射の強度のグラフである。図３Ａ（ならびに図３Ｂおよび図３Ｃ）に表されている波長は、電磁放射スペクトルの可視領域（たとえば、約３８０ｎｍから約７６０ｎｍ）から赤外領域（たとえば、約７５０ｎｍから約１．０ｍｍ）内に延びる。図３Ｂは、図３Ａに表されている同じ波長範囲にわたる波長の関数としての、本明細書において上述したチャンバ壁のうちの１または複数の透過性材料の１ミリメートル厚の試料を通じて透過される電磁放射の割合のグラフである。同様に、図３Ｃは、図３Ａおよび図３Ｂに表されている同じ波長範囲にわたる波長の関数としての、本明細書において上述した不透過性材料の１ミリメートル厚の試料を通じて透過される電磁放射の割合のグラフである。

【0053】

図３Ａを参照して、本開示の実施形態によれば、第１の波長λ_１から第２の波長λ_２に延びる範囲など、その中で熱放射エミッタ１０４（図１）が熱放射を放出するように構成される波長範囲が定義される。熱放射エミッタ１０４は、第１の波長λ_１と第２の波長λ_２との間の波長範囲の外側の波長でも熱放射を放出するが、熱放射は、第１の波長λ_１と第２の波長λ_２との間の波長を含む波長にわたって放出される。１または複数のメトロロジデバイス１０６のセンサ１０８（図１）は、第１の波長λ_１と第２の波長λ_２の間で延びる波長範囲内にある、図３Ａに示されている信号波長λ_Ｓなど１または複数の所定の信号波長で電磁放射信号を受信するように配向および構成される。

【0054】

前述のように、熱放射エミッタ１０４（図１）は、少なくとも１つのチャンバ壁を通して反応チャンバ１０２の内部領域に熱放射を放出するように構成される。熱放射が透過される少なくとも１つのチャンバ壁は、第１の波長λ_１から第２の波長λ_２に延びる範囲内の放射の少なくともそれらの波長に対して、電磁放射に対して少なくとも実質的に透過性である透過性材料を含む。たとえば、図３Ｂは、波長の関数としての、熱放射が透過される１または複数のチャンバ壁の透過性材料の１ミリメートル厚の試料を通じて透過される電磁放射の割合のグラフを示す。図３Ｂに示されているように、透過性材料の平均透過率は、第１の波長λ_１から第２の波長λ_２に延びる波長の範囲にわたって少なくとも約８０％である。追加の実施形態では、透過性材料の平均透過率は、第１の波長λ_１から第２の波長λ_２に延びる波長の範囲にわたって少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％である。

【0055】

さらに、前述のように、１または複数のメトロロジデバイス１０６の１または複数のセンサ１０８を熱放射エミッタ１０４（図１）によって放出される熱放射の少なくとも一部分から遮蔽するために使用される堆積システム１００の不透過性材料の少なくとも１つの体積は、第１の波長λ_１から第２の波長λ_２に延びる波長範囲内の電磁放射の波長に対して不透過性である。たとえば、図３Ｃは、波長の関数としての、熱放射が透過される１または複数のチャンバ壁の不透過性材料の１ミリメートル厚の試料を通じて透過される電磁放射の割合のグラフを示す。図３Ｃに示されているように、不透過性材料の平均透過率は、第１の波長λ_１から第２の波長λ_２に延びる波長の範囲にわたって約２５％以下である。追加の実施形態では、不透過性材料の平均透過率は、第１の波長λ_１から第２の波長λ_２に延びる波長の範囲にわたって約１５％以下、または約５％以下である。

【0056】

いくつかの実施形態では、上述の条件は、熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射についての発光スペクトル曲線下のエリア（図３Ａに示されているものなど）が電磁放射スペクトルの可視領域および赤外領域内（すなわち、３８０ｎｍから１．０ｍｍ）の発光スペクトル曲線の区間下の全エリアの少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、または少なくとも約７０％を包含するように、第１の波長λ_１および第２の波長λ_２が定義されているときに満たされる。

【0057】

本開示の追加の実施形態は、本明細書に記載の堆積システムを作製および使用する方法を含む。

【0058】

たとえば、図１および図２を再び参照すると、堆積システム１００は、１または複数の熱放射エミッタ１０４を、１または複数のチャンバ壁を含む反応チャンバ１０２の外側で反応チャンバ１０２に近接して配置することによって形成される。熱放射エミッタ１０４は、少なくとも１つのチャンバ壁を通して反応チャンバ１０２の内部に熱放射を放出するように配向される。熱放射エミッタ１０４は、電磁放射スペクトルの赤外領域および可視領域のうちの少なくとも１つにおける電磁放射の波長範囲内で熱放射を放出するように構成されたエミッタを含むように選択される。波長範囲は、図３Ａ〜図３Ｃを参照して上述したように、第１の波長λ_１から第２の波長λ_２に延びる。

【0059】

チャンバ壁の少なくとも１つは、図３Ｂを参照して上述したように、その波長範囲にわたって電磁放射に対して少なくとも実質的に透過性である透過性材料を含むように選択される。

【0060】

少なくとも１つのメトロロジデバイス１０６のセンサ１０８は反応チャンバ１０２の外側で反応チャンバ１０２に近接して配置され、センサ１０８は反応チャンバ１０２の内部から反応チャンバ１０２の外部へ通過する電磁放射信号を受信するように配向される。さらに、センサ１０８は、本明細書で図３Ａ〜図３Ｃを参照して述べた信号波長λ_Ｓなど、センサ１０８が波長範囲内の１または複数の波長の電磁放射信号を検出するように構成されるように、選択される。

【0061】

１または複数の熱放射エミッタ１０４によって放出されることになる少なくとも一部の熱放射が１または複数のメトロロジデバイス１０６のセンサ１０８によって検出されるのを防止する場所に、不透過性材料の少なくとも１つの体積が設けられる。不透過性材料は、図３Ｃを参照して前述したように、第１の波長λ_１から第２の波長λ_２に延びる波長範囲内の電磁放射の波長に対して不透過性の材料を含むように選択される。いくつかの実施形態では、チャンバ壁の１または複数が、不透過性材料の少なくとも１つの体積を含むように選択される。それに加えて、または代替として、不透過性材料を含む不透過性体が選択されてもよく、不透過性体は反応チャンバ１０２の内部に配置されてもよい。不透過性体は概して平坦な板状の構造を含むように選択される。

【0062】

任意選択で、反応チャンバ１０２は、上壁１２４と、底壁１２６と、上壁１２４と底壁１２６との間に延びる少なくとも１つの横側壁１２８とを含んでもよい。そのような実施形態では、１または複数の熱放射エミッタ１０４は、任意選択で、いくつかの実施形態では、反応チャンバ１０２の外側で反応チャンバ１０２の下方に底壁１２６に隣接して配置されてもよく、１または複数のメトロロジデバイス１０６のセンサ１０８は、反応チャンバ１０２の外側で反応チャンバ１０２の上方に上壁１２４に隣接して配置されてもよい。そのような実施形態では、底壁１２６は、透過性材料を含むように選択される。さらに、上壁１２４および少なくとも１つの横側壁１２８のうちの少なくとも１つは、不透過性材料の少なくとも１つの体積を含むように選択される。それに加えて、または代替として、図１を参照して先に論じたように、不透過性体１４８が選択され、反応チャンバ１０２の内部に配置されてもよい。

【0063】

非限定的な例として、先に論じたように、透過性材料は透過性の石英材料を含み、不透過性材料は不透過性の石英材料を含む。

【0064】

堆積システム１００を使用する方法が、本開示の他の実施形態に従って実施される。少なくとも１つのワークピース基板１３６が反応チャンバ１０２内に配置される。熱放射が反応チャンバ１０２の外側の少なくとも１つの熱放射エミッタ１０４から反応チャンバ１０２の内部に、その熱放射に対して透過性である透過性材料を含む反応チャンバ１０２の１または複数のチャンバ壁を通じて放出される。少なくとも１つの前駆体ガスが反応チャンバ１０２内に導入され、ワークピース基板１３６の少なくとも１つおよび少なくとも１つの前駆体ガスが熱放射を使用して加熱される。材料は、少なくとも１つの前駆体ガスから反応チャンバ１０２内のワークピース基板１３６上に堆積される。少なくとも１つのメトロロジデバイス１０６のセンサ１０８を使用し、ワークピース基板１３６の少なくとも１つの特性（たとえば、ワークピース基板１３６上に堆積される材料の特性など）を表す電磁放射信号を検知する。センサ１０８は、反応チャンバの外側で反応チャンバ１０２に近接して配置される。センサ１０８によって検知される電磁放射信号は、反応チャンバ１０２の内部からセンサ１０８へ、その電磁放射信号に対して透過性である反応チャンバ１０２の１または複数のチャンバ壁の少なくとも一部分を通じて通過する。センサ１０８は、本明細書において上述したように、不透過性材料の少なくとも１つの体積を使用して、少なくとも１つの熱放射エミッタ１０４によって放出される熱放射の少なくとも一部から遮蔽される。たとえば、センサ１０８は、不透過性材料の少なくとも１つの体積を含む反応チャンバ１０２の少なくとも１つのチャンバ壁を使用して、熱放射の少なくとも一部から遮蔽される。それに加えて、または代替として、センサ１０８は、前述のように、反応チャンバ１０２の内部に配置された少なくとも１つの不透過性体１４８を使用して、熱放射の少なくとも一部から遮蔽されてもよい。

【0065】

本開示の追加の非限定の例示的な実施形態について下記に明記する。

【0066】

実施形態１：１または複数のチャンバ壁を含む反応チャンバと、電磁放射スペクトルの赤外領域および可視領域のうちの少なくとも１つにおける電磁放射の波長範囲内で、前記１または複数のチャンバ壁の少なくとも１つのチャンバ壁を通して前記反応チャンバの内部に熱放射を放出するように構成された少なくとも１つの熱放射エミッタであって、前記少なくとも１つのチャンバ壁は前記波長範囲にわたって電磁放射に対して少なくとも実質的に透過性である透過性材料を含む、熱放射エミッタと、前記反応チャンバの外側に位置し、前記反応チャンバの内部から前記反応チャンバの外部へ通過する、前記波長範囲内の１または複数の波長の電磁放射信号を受信するように配向および構成されたセンサを含む少なくとも１つのメトロロジデバイスと、前記波長範囲内の電磁放射の波長に対して不透過性である不透過性材料の少なくとも１つの体積であって、前記少なくとも１つの熱放射エミッタによって放出されることになる少なくとも一部の熱放射が前記少なくとも１つのメトロロジデバイスの前記センサによって検出されるのを防止するように配置された不透過性材料の少なくとも１つの体積とを備えることを特徴とする堆積システム。

【0067】

実施形態２：不透過性材料の前記少なくとも１つの体積は前記１または複数のチャンバ壁のうちのチャンバ壁の少なくとも一部分を含むことを特徴とする実施形態１に記載の堆積システム。

【0068】

実施形態３：前記反応チャンバの内部に配置された物体をさらに備え、前記物体は不透過性材料の前記少なくとも１つの体積を含むことを特徴とする実施形態１に記載の堆積システム。

【0069】

実施形態４：前記反応チャンバの内部に配置された前記物体は概して平坦な板状の構造を含むことを特徴とする実施形態３に記載の堆積システム。

【0070】

実施形態５：前記反応チャンバの前記１または複数のチャンバ壁は、上壁と、底壁と、前記上壁と前記底壁の間に延びる少なくとも１つの側壁とを含むことを特徴とする実施形態１ないし３のいずれか１つに記載の堆積システム。

【0071】

実施形態６：前記少なくとも１つの熱放射エミッタは、前記底壁に隣接して配置されることを特徴とする実施形態５に記載の堆積システム。

【0072】

実施形態７：前記底壁は、前記透過性材料を含むことを特徴とする実施形態５または実施形態６に記載の堆積システム。

【0073】

実施形態８：前記底壁は、透過性の石英を含むことを特徴とする実施形態７に記載の堆積システム。

【0074】

実施形態９：前記上壁の少なくとも一部分は、不透過性の石英など不透過性材料の体積を含むことを特徴とする実施形態５ないし８のいずれか１つに記載の堆積システム。

【0075】

実施形態１０：前記少なくとも１つの側壁の少なくとも一部分は、不透過性の石英など不透過性材料の体積を含むことを特徴とする実施形態５〜９のいずれか１つに記載の堆積システム。

【0076】

実施形態１１：前記少なくとも１つのメトロロジデバイスの前記センサは、前記上壁に隣接して配置されることを特徴とする実施形態５〜１０のいずれか１つに記載の堆積システム。

【0077】

実施形態１２：前記少なくとも１つの熱放射エミッタは前記反応チャンバの外側で前記底壁に隣接して配置され、前記底壁の少なくとも一部分は前記透過性材料を含み、前記少なくとも１つのメトロロジデバイスの前記センサは前記反応チャンバの外側で前記上壁に隣接して配置されることを特徴とする実施形態５ないし１１のいずれか１つに記載の堆積システム。

【0078】

実施形態１３：前記上壁および前記少なくとも１つの側壁のうちの少なくとも１つは、不透過性材料の前記少なくとも１つの体積を含むことを特徴とする実施形態１２に記載の堆積システム。

【0079】

実施形態１４：前記上壁と前記底壁の間で前記反応チャンバの内部に配置された不透過性材料の別の体積をさらに備えたことを特徴とする実施形態１３に記載の堆積システム。

【0080】

実施形態１５：不透過性材料の前記少なくとも１つの体積は、前記上壁と前記底壁の間で前記反応チャンバの内部に配置されることを特徴とする実施形態１２に記載の堆積システム。

【0081】

実施形態１６：前記少なくとも１つの熱放射エミッタは、複数のランプを含むことを特徴とする実施形態１ないし１５のいずれか１つに記載の堆積システム。

【0082】

実施形態１７：前記透過性材料は、透過性の石英を含むことを特徴とする実施形態１に記載の堆積システム。

【0083】

実施形態１８：前記不透過性材料は、不透過性の石英を含むことを特徴とする実施形態１ないし１７のいずれか一項に記載の堆積システム。

【0084】

実施形態１９：堆積システムを形成する方法であって、
少なくとも１つの熱放射エミッタを１または複数のチャンバ壁を含む反応チャンバの外側で前記反応チャンバに近接して配置するステップと、前記１または複数のチャンバ壁の少なくとも１つのチャンバ壁を通じて前記反応チャンバの内部に熱放射を放出するように前記少なくとも１つの熱放射エミッタを配向するステップと、電磁放射スペクトルの赤外領域および可視領域のうちの少なくとも１つにおける電磁放射の波長範囲内で熱放射を放出するように構成されたエミッタを含むように前記少なくとも１つの熱放射エミッタを選択するステップと、前記波長範囲にわたって電磁放射に対して少なくとも実質的に透過性である透過性材料を含むように前記少なくとも１つのチャンバ壁を選択するステップと、少なくとも１つのメトロロジデバイスのセンサを、前記反応チャンバの外側で前記反応チャンバに近接して配置するステップと、前記反応チャンバの内部から前記反応チャンバの外部へ通過する電磁放射信号を受信するように前記センサを配向するステップと、センサは、前記波長範囲内の１または複数の波長の前記電磁放射信号を検出するように構成されたセンサを含むように前記センサを選択するステップと、前記少なくとも１つの熱放射エミッタによって放出されることになる少なくとも一部の熱放射が前記少なくとも１つのメトロロジデバイスの前記センサによって検出されるのを防止する場所に、不透過性材料の少なくとも１つの体積を設けるステップと、前記波長範囲内の電磁放射の波長に対して不透過性の材料を含むように前記不透過性材料を選択するステップとを含むことを特徴とする方法。

【0085】

実施形態２０：不透過性材料の前記少なくとも１つの体積を含むように前記１または複数のチャンバ壁の少なくとも１つのチャンバ壁を選択するステップをさらに備えたことを特徴とする実施形態１９に記載の方法。

【0086】

実施形態２１：物体を前記反応チャンバの内部に配置するステップと、不透過性材料の別の体積を含むように前記物体を選択するステップとをさらに備えたことを特徴とする実施形態２０に記載の方法。

【0087】

実施形態２２：物体を前記反応チャンバの内部に配置するステップと、不透過性材料の前記少なくとも１つの体積を含むように前記物体を選択するステップとをさらに備えたことを特徴とする実施形態１９に記載の方法。

【0088】

実施形態２３：概して平坦な板状の構造を含むように前記物体を選択するステップをさらに備えたことを特徴とする実施形態２２に記載の方法。

【0089】

実施形態２４：上壁と、底壁と、前記上壁と前記底壁の間に延びる少なくとも１つの側壁とを含むように前記反応チャンバの前記１または複数のチャンバ壁を選択するステップをさらに備えたことを特徴とする実施形態１９ないし２３のいずれか１つに記載の方法。

【0090】

実施形態２５：前記少なくとも１つの熱放射エミッタを前記底壁に隣接して配置するステップをさらに備えたことを特徴とする実施形態２４に記載の方法。

【0091】

実施形態２６：前記透過性材料を含むように前記底壁を選択するステップをさらに備えたことを特徴とする実施形態２４または実施形態２５に記載の方法。

【0092】

実施形態２７：透過性の石英を含むように前記底壁を選択するステップをさらに備えたことを特徴とする実施形態２４ないし２６のいずれか１つに記載の方法。

【0093】

実施形態２８：不透過性材料の前記少なくとも１つの体積を含むように前記上壁を選択するステップをさらに備えたことを特徴とする実施形態２４ないし２７のいずれか１つに記載の方法。

【0094】

実施形態２９：不透過性材料の前記少なくとも１つの体積を含むように前記少なくとも１つの側壁を選択するステップをさらに備えたことを特徴とする実施形態２４ないし２８のいずれか１つに記載の方法。

【0095】

実施形態３０：前記少なくとも１つのメトロロジデバイスの前記センサを前記上壁に隣接して配置するステップをさらに備えたことを特徴とする実施形態２４ないし２９のいずれか１つに記載の方法。

【0096】

実施形態３１：前記透過性材料を含む少なくとも一部分を含むように前記上壁を選択するステップをさらに備えたことを特徴とする実施形態３０に記載の方法。

【0097】

実施形態３２：前記少なくとも１つの熱放射エミッタを前記反応チャンバの外側で前記底壁に隣接して配置するステップと、前記透過性材料を含むように前記底壁を選択するステップと、前記少なくとも１つのメトロロジデバイスの前記センサを前記反応チャンバの外側で前記上壁に隣接して配置するステップとをさらに備えたことを特徴とする実施形態２４ないし３１のいずれか１つに記載の方法。

【0098】

実施形態３３：不透過性材料の前記少なくとも１つの体積を含むように前記上壁および前記少なくとも１つの側壁のうちの少なくとも１つを選択するステップをさらに備えたことを特徴とする実施形態３２に記載の方法。

【0099】

実施形態３４：物体を前記反応チャンバの内部に配置するステップと、不透過性材料の前記少なくとも１つの体積を含むように前記物体を選択するステップとをさらに備えたことを特徴とする実施形態３２または実施形態３３に記載の方法。

【0100】

実施形態３５：堆積システムを使用してワークピース基板上に材料を堆積する方法であって、少なくとも１つのワークピース基板を反応チャンバの内部に配置するステップと、前記反応チャンバの外側の少なくとも１つの熱放射エミッタから前記反応チャンバの内部に、熱放射に対して透過性である透過性材料を含む前記反応チャンバの１または複数のチャンバ壁の少なくとも一部分を通じて熱放射を放出するステップと、少なくとも１つのプロセスガスを前記反応チャンバ内に導入するステップと、前記熱放射を使用して前記ワークピース基板および前記少なくとも１つのプロセスガスのうちの少なくとも１つを加熱するステップと、前記少なくとも１つのプロセスガスから前記少なくとも１つのワークピース基板上に材料を堆積するステップと、前記反応チャンバの外側で前記反応チャンバに近接して位置する少なくとも１つのメトロロジデバイスのセンサを使用して、前記少なくとも１つのワークピース基板の少なくとも１つの特性を表す電磁放射信号を検知するステップであって、前記電磁放射信号は前記反応チャンバの内部から前記センサへ、前記電磁放射信号に対して透過性の前記反応チャンバの１または複数のチャンバ壁を通じて通過する、ステップと、前記センサを不透過性材料の少なくとも１つの体積を使用して前記熱放射の少なくとも一部から遮蔽するステップとを備えたことを特徴とする方法。

【0101】

実施形態３６：不透過性材料の少なくとも１つの体積を使用して前記熱放射の少なくとも一部から前記センサを遮蔽するステップは、前記１または複数のチャンバ壁の少なくとも１つのチャンバ壁を使用して前記熱放射の少なくとも一部から前記センサを遮蔽するステップを含み、前記少なくとも１つのチャンバ壁は不透過性材料の前記少なくとも１つの体積を含むことを特徴とする実施形態３５に記載の方法。

【0102】

不透過性材料の少なくとも１つの体積を使用して前記熱放射の少なくとも一部から前記センサを遮蔽するステップは、前記反応チャンバの内部に配置された少なくとも１つの物体を使用して前記熱放射の少なくとも一部から前記センサを遮蔽するステップを含み、前記少なくとも１つの物体は不透過性材料の前記少なくとも１つの体積を含むことを特徴とする実施形態３５に記載の方法。

【0103】

上記の本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲、およびそれらの合法的な均等物によって定義される本発明の実施形態の例にすぎないので、これらの実施形態は、本発明の範囲を限定しない。どの均等な実施形態も、この発明の範囲内にあるものとする。実際、本明細書に示され記載されているものに加えて、記載の要素の代替の有用な組合せなど、本発明の様々な修正形態が、本説明から当業者には明らかになろう。そのような修正形態もまた、添付の特許請求の範囲内に入るものとする。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】