特表 2024-541233 ワイドバンドギャップ基板を加熱する方法及びシステム

(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】2024-11-08

(54)【発明の名称】ワイドバンドギャップ基板を加熱する方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/24 20060101AFI20241031BHJP

   H05B 3/14 20060101ALI20241031BHJP

   H05B 1/02 20060101ALI20241031BHJP

   G01J 5/0802 20220101ALI20241031BHJP

   G01J 5/00 20220101ALI20241031BHJP

   G01J 5/48 20220101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

C23C14/24 K

H05B3/14

H05B1/02

C23C14/24 U

G01J5/0802

G01J5/00 101C

G01J5/48 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024524667

(86)(22)【出願日】2021-10-27

(85)【翻訳文提出日】2024-04-24

(86)【国際出願番号】 IB2021059945

(87)【国際公開番号】W WO2023073404

(87)【国際公開日】2023-05-04

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518236616

【氏名又は名称】シランナ・ユー・ブイ・テクノロジーズ・プライベート・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＩＬＡＮＮＡ ＵＶ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＰＴＥ ＬＴＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アタナコビク，ペタル

【テーマコード（参考）】

2G066

3K058

3K092

4K029

【Ｆターム（参考）】

2G066AC01

2G066AC20

2G066CA02

3K058BA14

3K092PP20

3K092QB03

3K092QB09

4K029AA04

4K029AA07

4K029AA24

4K029BA43

4K029BB09

4K029CA01

4K029CA02

4K029DA03

4K029DA08

4K029EA03

4K029EA08

4K029JA02

(57)【要約】

真空蒸着プロセスにおいて基板を加熱する方法及びシステムは、抵抗加熱素子を有する抵抗ヒータを含む。抵抗加熱素子から放出される放射熱は、基板のフォノン吸収バンドに対応する５μｍ～４０μｍの中赤外線バンドの波長を有する。基板はワイドバンドギャップ半導体材料を含み、コーティングされていない表面と、コーティングされていない表面の反対側の蒸着面とを有する。抵抗ヒータと基板は真空蒸着チャンバに配置される。基板のコーティングされていない表面は、抵抗ヒータと間隔をおいて対向している。基板のコーティングされていない表面は、放射熱を吸収して直接加熱される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空蒸着プロセスにおいて基板を加熱する方法であって、
抵抗加熱素子を有する抵抗ヒータを提供することであって、前記抵抗加熱素子から放出された放射熱は、基板のフォノン吸収バンドに対応する５μｍ～４０μｍの中赤外線バンドの波長を有し、前記基板は、ワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含み、コーティングされていない表面と、前記コーティングされていない表面の反対側の蒸着面とを有する、前記抵抗ヒータを提供することと、
真空蒸着チャンバに前記抵抗ヒータ及び前記基板を配置することであって、前記基板の前記コーティングされていない表面は、前記抵抗ヒータと間隔を置いて対向している、前記抵抗ヒータ及び前記基板を配置することと、
前記真空蒸着チャンバを５×１０^－４トール以下の圧力で運転することと、
前記抵抗加熱素子から前記放射熱を生成することと
を含み、前記基板の前記コーティングされていない表面は、前記放射熱を吸収することによって直接加熱される、
前記方法。

【請求項2】

前記抵抗加熱素子が耐酸化性である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記抵抗加熱素子がＳｉＣを含む、先行請求項のいずれか１項に記載の方法。

【請求項4】

前記ＳｉＣがｎ型ドープされている、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記抵抗加熱素子がＧａ_２Ｏ_３を含む、請求項１または２に記載の方法。

【請求項6】

前記Ｇａ_２Ｏ_３がＳｉＣでコーティングされる、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記Ｇａ_２Ｏ_３がｎ型ドープされる、請求項５に記載の方法。

【請求項8】

前記基板の前記ＷＢＧ半導体材料が酸化物であり、３ｅＶ～９ｅＶのバンドギャップを有する、先行請求項のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記基板の前記ＷＢＧ半導体材料が、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ_３、Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＭｇＦ_２、ＬｉＦ、ＭｇＧａ_２Ｏ_４、またはＣａＦ_２を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

前記抵抗ヒータが２つ以上の抵抗加熱素子を備え、前記２つ以上の抵抗加熱素子は個別に制御され、２つ以上のゾーンに配置され、
前記方法は、加熱制御システムを用いて前記抵抗ヒータにフィードバックを提供することをさらに含み、前記加熱制御システムは、前記中赤外線バンドの光放射を選択的に通過させる光学フィルタを有する高温計を備え、かつ、
前記加熱制御システムは、前記光学フィルタからの前記光放射に基づいて、前記基板の前記蒸着面にわたる複数の温度を測定し、前記フィードバックは、前記２つ以上の抵抗加熱素子を制御するために、前記複数の温度を含む信号を前記抵抗ヒータに提供することを含む、
先行請求項のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記真空蒸着チャンバに前記基板を配置する前に、前記加熱制御システムを校正することをさらに含み、前記校正することは、
前記基板が配置される所に校正プラテンを配置することと、
前記抵抗ヒータで前記校正プラテンを加熱することと、
前記加熱された校正プラテンの校正温度プロファイルを測定することと、
前記校正温度プロファイルに基づいて前記抵抗ヒータの設定を決定することと
を含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記校正の後、
前記校正プラテンを前記基板で置き換えることと、
前記複数の温度を測定することと、
前記抵抗ヒータの補償設定を計算することと
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

真空蒸着プロセスで基板に酸化物を蒸着する方法であって、
真空蒸着チャンバに抵抗ヒータ及び基板を配置することであって、前記抵抗ヒータは抵抗加熱素子を有し、前記基板はワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含み、コーティングされていない表面と、前記コーティングされていない表面の反対側の蒸着面とを有し、前記配置は、前記コーティングされていない表面を前記抵抗加熱素子と間隔を置いて対向させることを含む、前記抵抗ヒータ及び前記基板を配置することと、
前記真空蒸着チャンバを５×１０^－４トール以下の圧力で運転することと、
前記抵抗加熱素子から放射熱を生成することであって、前記放射熱は、前記基板のフォノン吸収バンドに対応する５μｍ～４０μｍの中赤外線バンドの波長を有する、前記放射熱を生成することと、
エピタキシャル酸化物層を前記基板の前記蒸着面に蒸着することと
を含む、前記方法。

【請求項14】

前記基板の前記コーティングされていない表面が、前記放射熱を吸収することによって直接加熱される、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記抵抗加熱素子が耐酸化性である、請求項１３～１４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項16】

前記抵抗加熱素子がＳｉＣを含む、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項17】

前記ＳｉＣがｎ型ドープされる、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記抵抗加熱素子がＧａ_２Ｏ_３を含む、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項19】

前記Ｇａ_２Ｏ_３がＳｉＣでコーティングされる、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記Ｇａ_２Ｏ_３がｎ型ドープされる、請求項１８に記載の方法。

【請求項21】

前記基板の前記ＷＢＧ半導体材料が酸化物であり、３ｅＶ～９ｅＶのバンドギャップを有する、請求項１３～２０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項22】

前記基板の前記ＷＢＧ半導体材料が、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ_３、Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＭｇＦ_２、ＬｉＦ、ＭｇＧａ_２Ｏ_４、またはＣａＦ_２を含む、請求項１３～２０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項23】

前記抵抗ヒータが２つ以上の抵抗加熱素子を備え、前記２つ以上の抵抗加熱素子は個別に制御され、２つ以上のゾーンに配置され、
前記方法が、前記加熱制御システムを用いて前記抵抗ヒータにフィードバックを提供することをさらに含み、前記加熱制御システムは、中赤外線バンドの光放射を選択的に通過させる光学フィルタを有する高温計を備え、かつ、
前記加熱制御システムは、前記光学フィルタからの光放射に基づいて、前記基板の前記蒸着面にわたる複数の温度を測定し、前記フィードバックは、前記２つ以上の抵抗加熱素子を制御するために、前記複数の温度を含む信号を前記抵抗ヒータに提供することを含む、
請求項１３～２２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項24】

前記真空蒸着チャンバに前記基板を配置する前に、前記加熱制御システムを校正することをさらに含み、前記校正することは、
前記基板が配置される所に校正プラテンを配置することと、
前記抵抗ヒータで前記校正プラテンを加熱することと、
前記加熱された校正プラテンの校正温度プロファイルを測定することと、
前記校正温度プロファイルに基づいて前記抵抗ヒータの設定を決定することと
をさらに含む、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

前記校正後、
前記校正プラテンを前記基板で置き換えることと、
前記複数の温度を測定することと、
前記抵抗ヒータの補償設定を計算することと
をさらに含む、請求項２４に記載の方法。

【請求項26】

真空蒸着プロセスで基板上に酸化物を蒸着する方法であって、
請求項１３～２５のいずれか１項に記載の方法に従って前記基板を加熱することと、
エピタキシャル酸化物層を前記基板の蒸着面に蒸着することと
を含む、前記方法。

【請求項27】

請求項２６に記載の方法に従って形成された半導体構造であって、
ワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含む基板と、
前記基板上のエピタキシャル酸化物層と
を含む、前記半導体構造。

【請求項28】

真空蒸着プロセスにおいて基板を放射加熱するためのシステムであって、
５×１０^－４トール以下の圧力で運転する真空蒸着チャンバと、
前記真空蒸着チャンバ内の抵抗ヒータであって、前記抵抗ヒータは、基板のフォノン吸収バンドに対応する５μｍ～４０μｍの中赤外線バンドの波長を有する放射熱を生成し、前記抵抗ヒータは、２つ以上のゾーンに配置された２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子を備える、前記抵抗ヒータと、
前記真空蒸着チャンバ内で前記基板を保持するための基板ホルダであって、前記基板はワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含み、コーティングされていない表面と、前記コーティングされていない表面の反対側の蒸着面とを有し、前記基板ホルダは、前記放射熱を受け取るために、前記２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子と間隔を置いて対向するように前記コーティングされていない表面を位置付けるように構成される、前記基板ホルダと、
高温計を備える加熱制御システムとを備え、前記加熱制御システムは、
前記中赤外線バンドの光放射を選択的に通過させる光学フィルタを備え、
前記光学フィルタを通過する前記光放射に基づいて、前記基板の前記蒸着面全体にわたる複数の温度を測定し、かつ、
前記２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子を制御するために、フィードバックであって、前記複数の温度を含む信号を含む前記フィードバックを前記抵抗ヒータに提供する、
前記システム。

【請求項29】

前記基板の前記コーティングされていない表面が、前記放射熱を吸収することによって直接加熱される、請求項２８に記載のシステム。

【請求項30】

前記２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子が耐酸化性である、請求項２８または２９に記載のシステム。

【請求項31】

前記２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子がＳｉＣを含む、請求項２８～３０のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項32】

前記ＳｉＣはｎ型ドープされる、請求項３１に記載のシステム。

【請求項33】

前記２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子がＧａ_２Ｏ_３を含む、請求項２８～３０のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項34】

前記Ｇａ_２Ｏ_３がＳｉＣでコーティングされている、請求項３３に記載のシステム。

【請求項35】

前記Ｇａ_２Ｏ_３は、ｎ型ドープされる、請求項３３に記載のシステム。

【請求項36】

前記基板の前記ＷＢＧ半導体材料が酸化物であり、３ｅＶ～９ｅＶのバンドギャップを有する、請求項２８～３５のいずれか１項に記載のシステム。

【請求項37】

前記基板の前記ＷＢＧ半導体材料が、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ_３、Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＭｇＦ_２、ＬｉＦ、ＭｇＧａ_２Ｏ_４、またはＣａＦ_２を含む、請求項２８～３５のいずれか１項に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、２０２０年８月１１日に出願された「Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ－Ｂａｓｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」という名称の米国特許出願第１６／９９０，３４９号に関連し、この出願は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

半導体製造プロセスでは、薄膜材料は、例えば反応チャンバ内のソース材料を使用して、平坦な蒸着面に蒸着される。蒸着面は半導体材料基板であり、その上に他の材料の層が成長する。これらの層は、層スタックから形成されるデバイスの品質と挙動に影響を与える結晶構造を有する。分子線エピタキシ（ＭＢＥ）は、反応チャンバ内で単結晶薄膜を蒸着するいくつかの方法のうちの１つである。

【0003】

ＭＢＥは高真空（ＨＶ）または超高真空（ＵＨＶ）で行われる。ＭＢＥでは通常、反応チャンバに基板を配置し、ソース材料からの原子ビームが蒸着面に向けられる際に基板を加熱して結晶層の形成を促進する。蒸着面全体の均一性を促進するために、プロセス中に基板を回転させる。ソース材料からの分子が基板の表面に層ごとに蒸着され、非常に薄い膜の形成が可能になる。ＭＢＥの重要な側面には、蒸着される膜の精度と均一な厚さ、蒸着速度、蒸着される異なる膜間の界面の急峻性、及び蒸着される膜の不純物レベルが含まれる。これらの側面は、加熱された基板全体の温度プロファイルや実際に到達する温度など、基板の加熱によって影響を受ける可能性がある。したがって、ＭＢＥ中に一貫した効率的な方法で基板を加熱できることは、ＭＢＥプロセスの重要な側面である。

【発明の概要】

【0004】

一部の実施形態では、真空蒸着プロセスにおいて基板を加熱する方法は、抵抗加熱素子を有する抵抗ヒータを備えることを含む。抵抗加熱素子から放出される放射熱は、基板のフォノン吸収バンドに対応する５μｍ～４０μｍの中赤外線バンドの波長を有する。基板はワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含む。基板は、コーティングされていない表面と、コーティングされていない表面の反対側の蒸着面とを有する。抵抗ヒータ及び基板は真空蒸着チャンバに配置される。基板のコーティングされていない表面は、抵抗ヒータと間隔を置いて対向している。真空蒸着チャンバは５ｘ１０^－４トール以下の圧力で運転される。抵抗加熱素子から放射熱が生成される。基板のコーティングされていない表面は、放射熱を吸収することによって直接加熱される。

【0005】

一部の実施形態では、真空蒸着プロセスにおいて基板上に酸化物を蒸着する方法は、真空蒸着チャンバに抵抗ヒータ及び基板を配置することを含む。抵抗ヒータは、抵抗加熱素子を有する。基板はワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含む。基板は、コーティングされていない表面と、コーティングされていない表面の反対側の蒸着面とを有する。基板は、コーティングされていない表面が抵抗加熱素子と間隔を置いて対向するように配置される。真空蒸着チャンバは５ｘ１０^－４トール以下の圧力で運転される。抵抗加熱素子から放射熱が生成される。放射熱は、基板のフォノン吸収バンドに対応する５μｍ～４０μｍの中赤外線バンドの波長を有する。エピタキシャル酸化物層が基板の蒸着面に蒸着される。

【0006】

一部の実施形態では、真空蒸着プロセスにおいて基板を放射加熱するためのシステムは、５×１０^－４トール以下の圧力で運転する真空蒸着チャンバを備える。真空蒸着チャンバ内には抵抗ヒータがあり、抵抗ヒータは基板のフォノン吸収バンドに対応する５μｍ～４０μｍの中赤外線バンドの波長を有する放射熱を生成する。抵抗ヒータは、２つ以上のゾーンに配置された、個別に制御される２つ以上の抵抗加熱素子を備える。真空蒸着チャンバには基板を保持するための基板ホルダがある。基板はワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含み、コーティングされていない表面と、コーティングされていない表面の反対側の蒸着面とを有する。放射熱を受け取るために、基板ホルダは、２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子と間隔を置いて対向するように、コーティングされていない表面を位置付けるように構成される。基板を放射加熱するシステムは、高温計を含む加熱制御システムも備える。加熱制御システムは、中赤外線バンドの光放射を選択的に通過させる光学フィルタを備え、光学フィルタを通過する光放射に基づいて、基板の蒸着面全体にわたる複数の温度を測定し、かつ、抵抗ヒータにフィードバックを提供する。フィードバックは、２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子を制御するために、複数の温度を含む信号を含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】当技術分野で知られている、高融点金属フィラメントを用いて標準的な基板を加熱するための従来の加熱装置の概略図である。

【図2】当技術分野で知られている、真空蒸着システムにおいてワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）基板の加熱表面に金属膜を適用することを含む従来の放射加熱装置の概略図である。

【図3A】様々な温度における、高融点金属ヒータから放出される放射線のスペクトルエネルギ密度を波長の関数としてプロットしたものである。

【図3B】図３Ａに示される黒体スペクトルの低波長カットオフ領域の拡大図である。

【図4】一部の実施形態による、例示的なＷＢＧ基板の赤外線透過率を示すプロットである。

【図5】当技術分野で知られている、ＷＢＧ基板のバンドギャップ吸収波長λ_ｇを増加させるためにＷＢＧ基板をドーピングする効果を示すプロットである。

【図6】一部の実施形態による、真空蒸着プロセスにおいてＷＢＧ基板を放射加熱するための加熱システムのダイアグラムである。

【図7】Ａ及びＢは、それぞれ、単結晶ＳｉＣのバンド構造及び関連する状態密度のプロットである。

【図8】Ａ及びＢは、それぞれ、単結晶ＳｉＣのフォノンバンド構造及び関連する状態密度のプロットである。

【図9】一部の実施形態による、フォノン吸収波長領域を示す、波長の関数としてのＳｉＣの吸収係数のプロットである。

【図10】一部の実施形態による、従来の白金の放射率と比較したＳｉＣの放射率のプロットである。

【図11】一部の実施形態による、波長または周波数の関数としての状態密度のプロットであり、Ｇａ_２Ｏ_３（Ｃ２ｍ）の形態でＷＢＧ基板とＳｉＣとの重なりを示す。

【図12】一部の実施形態による、波長／周波数の関数としての状態密度のプロットであり、Ａｌ_２Ｏ_３（Ｒ３ｃ）の形態でＷＢＧ基板とＳｉＣとの重なりを示す。

【図13】一部の実施形態による、図６に示す基板加熱システムと併せて使用される加熱制御システムの概略図である。

【図14】当技術分野で知られている、基板ホルダ構成の概略側面図である。

【図15】Ａ、Ｂ及びＣは、一部の実施形態による、図１３のＡ－Ａ´断面図、Ｂ－Ｂ´断面図、Ｃ－Ｃ´断面図である。

【図16】一部の実施形態による、マルチゾーン加熱制御システムからのフィードバックによる一連の基板温度プロファイルを示す。

【図17】一部の実施形態による、所望の温度プロファイルを実現するために基板の加熱を制御する方法のフローチャートである。

【図18】一部の実施形態による、真空蒸着プロセスにおいてＷＢＧ基板を放射加熱する方法のフローチャートである。

【図19】一部の実施形態による、ＷＢＧ基板を加熱するための抵抗ヒータを製造する方法のフローチャートである。

【図20】一部の実施形態による、運転温度の関数としてのヒータ抵抗のグラフである。

【図21】Ａ～Ｇは、一部の実施形態による、抵抗加熱素子構成の平面図である。

【図22】Ａ及びＢは、一部の実施形態による、基板ホルダアセンブリを備えた抵抗ヒータの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

真空蒸着プロセスにおいてワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を有利に加熱できるようにする、基板を加熱するための方法及びシステムを開示する。この方法とシステムは、純粋な放射加熱を実現するために、基板のフォノン吸収バンドに一致する放射熱を放出する加熱素子材料を選択するという洞察を利用する。実施形態は、ＷＢＧ材料を加熱するための簡略化されたプロセスを可能にする。このプロセスは、従来では、放射熱を吸収し、次に伝導によってＷＢＧ基板を加熱するコーティングまたはバッキングプレートを必要とする。実施形態はまた、真空環境により対流加熱効果がほとんど存在しない高真空プロセスにおいてＷＢＧ材料を効率的に加熱することを可能にする。加熱素子の材料として、耐酸化性で、ＷＢＧ基板上にエピタキシャル酸化物層を成長させるのに適しているものを選択することもできる。

【0009】

本開示を通じて高真空蒸着システム及びプロセスは、５×１０^－４トール以下（５ｅ－４トールより高い真空）、例えば１０^－６トール以下、または５ｘ１０^－４トール～１０^－１１トール、または１０^－５トール～１０^－１１トールの圧力で運転するとして定義される。実施形態は、超高真空（ＵＨＶ）（例えば、約１０^－６～１０^－９Ｐａ、または１０^－８～１０^－１１トール）の使用も含む。

【0010】

図１は、高融点金属熱フィラメント１２０の使用に基づいて基板を加熱するための従来の加熱ランプ１００の概略側面図である。ＭＢＥプロセスなどの基板加熱は通常、高温で、高真空または超高真空で行われる。この例では、金属フィラメント１２０は、電極１１０を介して金属フィラメント１２０に電流を供給する電流／電圧源１０５によって電力を供給されるワイヤである。金属フィラメント１２０に電気が流れると、金属フィラメント１２０は放射線１３０を放出する。真空環境では、放出された放射線１３０は、加熱ランプ１００から離れた観察者１４０が見ると、黒体スペクトル１５０に一致する。スペクトル１５０は、スペクトルのピーク波長を表す波長λ_１と、黒体スペクトル１５０によって放出されるより長い波長を表す波長λ_２とを有する。

【0011】

表１は、加熱ランプ１００の加熱素子フィラメントとして従来から採用されている高融点金属の例と、それらの溶融温度、耐酸化性、及び導電率の関連する物理的特性とを示している。耐酸化性は、高温及び高真空下での組成破壊に耐える材料の能力である。酸化により、材料が分解したり、剥離したり、亀裂が入ったりするため、表面の失透が生じる可能性がある。

【0012】

【表1】

【0013】

図２は、ワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含む基板２５０を放射加熱するための、蒸着チャンバ２０１を備える真空蒸着システム用の従来の加熱装置２００の概略図である。基板２５０は通常、円形（すなわち、円形ディスク）であり、蒸着プロセス中に回転される。放射加熱装置２００は、図１の金属フィラメント１２０などの高融点金属加熱素子を有する抵抗ヒータ２２０を備える。基板２５０は、抵抗ヒータ２２０の方を向く裏面２５２と、真空蒸着プロセスで層を成長させることができる前面２５５とを有する。放射加熱装置２００は、電極２１０を介して抵抗ヒータ２２０に電流を流し、抵抗ヒータ２２０に放射線２３０を生成させる。図２のようなＷＢＧ材料の場合、ＷＢＧ基板２５０の吸収スペクトルと抵抗ヒータ２２０の黒体スペクトルとの間に重なりがほとんどまたは全く無いため、ＷＢＧ基板２５０は、発生した放射線２３０に対して透過的である。

【0014】

この問題に対処する従来のアプローチは、ＷＢＧ基板２５０の裏面２５２に金属膜２６０を適用することである。金属膜２６０は、裏面２５２上に形成されたコーティングであってよい。金属膜２６０は、モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）などの材料で形成されており、加熱素子（抵抗ヒータ２２０）からの放射熱を吸収し、その熱が伝導によりＷＢＧ基板２５０に伝達される。このアプローチは、ＷＢＧ基板２５０をうまく加熱するが、基板のコーティングには金属膜２６０を適用するための追加の膜堆積ステップが含まれる。さらに、基板がコーティングされる場合、プロセスは、基板及び蒸着層を含む構造を電子デバイスに加工するために、金属膜２６０を除去するステップを含み得る。ＷＢＧ基板２５０の蒸着面２５５の汚染が、コーティングの塗布及び除去の両方のステップ中に発生する可能性がある。基板を加熱するための別の従来のアプローチは、基板材料をドープして、基板材料の自然な（ドープされていない）範囲より下のバンドギャップ範囲で放射熱吸収を実現しようと試みることを含む。しかし、ドーピングは従来の抵抗ヒータ（例えば、高融点金属）によって生成される生成放射線２３０の波長バンドまで吸収を拡張しないため、このアプローチはＷＢＧ材料には適用できない。

【0015】

表２は、真空蒸着プロセス用の基板材料の例を示す。基板のワイドバンドギャップ材料は、従来の抵抗ヒータからの放射熱に関連して「透明」として示され、標準基板は「不透明」として示されている。標準基板は、従来の放射ヒータによって加熱できる従来の半導体基板であるが、従来の抵抗ヒータからの放射熱に対して不透明であるため、加熱装置２００のような金属膜２６０を使用しない。表２には、基板の物理的形状因子の例、各基板のバンドギャップエネルギ（電子ボルト、ｅＶ）、関連するバンドギャップ波長λ_ｇ（ナノメートル、ｎｍ）及び周波数（ｃｍ^－１）も示されている。見て分かるように、表２のＷＢＧ基板（「透明」基板）はすべて、３ｅＶを超えるバンドギャップエネルギを有する。本開示では、ＷＢＧ基板は、２ｅＶ以上、例えば３ｅＶを超えるバンドギャップエネルギを有するワイドバンドギャップ半導体材料を含む基板であるとする。

【0016】

【表2】

【0017】

ＷＢＧ基板のバンドギャップエネルギと、従来の放射加熱素子に対する透明性との間の関係を図３Ａから図５で説明する。

【0018】

図３Ａを参照すると、プロット３００は、従来の高融点金属ヒータ（例えば、加熱ランプ１００）から発せられる放射線のスペクトルエネルギ密度を波長の関数として表す。発光スペクトルは４つの温度に対して示されており、曲線３１０（ｘ軸付近）は５００Ｋの場合、曲線３２０は１０００Ｋの場合、曲線３３０は１５００Ｋの場合、曲線３４０は２０００Ｋの場合である。プロット３００は、これらのタイプの加熱素子の従来の黒体スペクトルを示し、発光スペクトルの温度依存性を示している。見て分かるように、発光スペクトルはプランクの法則に従い、温度が高くなると予想どおり総放出エネルギが増加する。例えば、２０００Ｋの曲線３４０の下の面積は、１５００Ｋの曲線３３０の下の面積よりも大きい。また、ピークスペクトルエネルギ密度は、温度の上昇とともにより低い波長に移動する。例えば、曲線３４０のピーク波長は、曲線３３０のピーク波長よりも低い。各スペクトルは、ピーク波長を超えるとスペクトルエネルギ密度が急速に減少し、約１０μｍを超える波長領域３６０で放出されるエネルギは無視できるほど小さい。

【0019】

図３Ａは、従来の高融点金属ヒータの発光スペクトルが、約１μｍ未満の波長を有する領域３５０において低波長カットオフを有することも示している。図３Ａの黒体スペクトルのこの低波長カットオフ領域３５０の詳細なプロットは、図３Ｂに示されている。低波長カットオフ（λ_{ＣＵＴＯＦＦ}）は、図３Ｂの一点鎖線の垂直線（特定の曲線に関連付けられていない）で示されるように、それより小さければ、無視できるほど小さいエネルギが放出される波長である。曲線３２０は低波長カットオフ３２５を有し、曲線３３０は低波長カットオフ３３５を有し、曲線３４０は低波長カットオフ３４５を有する。見て分かるように、波長カットオフは温度が高くなると減少するが、発光カットオフは約２０００Ｋの高温でも依然として０．３μｍを超える（または約４．１ｅＶ未満）である（曲線３４０）。

【0020】

図４は、２μｍから１６μｍの波長領域におけるいくつかのＷＢＧ基板の赤外線透過率をモデル化したプロット４００を示す。プロット４００では、ＣａＦ_２、ＬｉＦ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３及びＭｇＦ_２についての曲線が示されている。見て分かるように、ＷＢＧ基板は５μｍまでの波長で非常に高い透過率（つまり８０％を超える）を有し、ＣａＦ_２などの一部の材料は１０μｍまでの波長で透過率を示す。ＷＢＧ基板の高透過率（すなわち透明度）の波長は、図３Ａの従来の高融点金属ヒータによって放出される一次エネルギ密度と一致する。したがって、図３Ａの従来の高融点金属ヒータによって放出されるエネルギは、主に１０μｍ未満の波長にあり、１０μｍを超える波長ではエネルギ密度が無視できるほど小さいため、図２に関して説明したように図４のＷＢＧ基板を加熱することができない。図４はまた、本明細書でさらに説明するように、これらのＷＢＧ基板が光学フォノンバンドの存在により、長波長でＩＲを吸収する（透過率が低い）ことを示している。

【0021】

図５は、ＷＢＧ基板のバンドギャップ吸収波長λ_ｇを増加させ、その結果、加熱素子からの黒体放射線の吸収を促進するために、ドーピングによるＷＢＧ基板の処理の従来の効果をモデル化するプロット５００を示す。プロット５００は、吸収対波長を示しており、領域５１０は基板によって吸収される波長である。λ_ｇは基板にドーピングを行わない場合のバンドギャップ吸収波長であり、λ′_ｇはある程度の量の不純物ドーピングを行った場合の波長、λ″_ｇはより多量の不純物をドーピングした場合の波長である。図５は、増加した不純物ドーピングがλ_ｇをより大きな波長に赤方偏移させるように働き得ること（すなわち、λ″_ｇ＞λ′_ｇ＞λ_ｇ）を示しているが、これらの波長は、矢印５１５で示すように、図３Ｂに示す黒体スペクトルの低波長カットオフ（λ_{ＣＵＴＯＦＦ}）を依然として下回っている。一般に、半導体は高温でさらに自由キャリアを生成し、これにより吸収端も赤方偏移する。しかしながら、本開示で対象とする基板の場合、これは従来の放射加熱方法と組み合わせるには十分ではない。

【0022】

図３Ａ～５から分かるように、表１で参照されるような従来の高融点金属に基づく加熱装置はＷＢＧ基板のバンドギャップ吸収波長λ_ｇを超える低波長カットオフ（図３Ｂを参照）を有し、そのピークエネルギ密度（図３Ａに見られるように）がＷＢＧ基板のピーク透過率に対応する（図４）スペクトルエネルギ密度を有する放射線を生成する。この要因の組み合わせにより、ＷＢＧ基板は従来の高融点金属加熱素子から放出される放射線の吸収が低くなり、ＷＢＧ基板の放射加熱がほとんど無いことを意味する。

【0023】

ワイドバンドギャップ基板は、真空蒸着プロセスでより広範囲の材料を成長させる可能性を提供するため、業界ではＷＢＧ基板の加熱の改善が望まれている。例えば、ＷＢＧ基板は、天然材料上にエピタキシャル酸化物層を成長させる能力（つまり、酸化物基板上の酸化物層）を提供し、結果として得られるデバイスの品質と特性を向上させることができる。酸化物層を成長させる際に、酸化物を成長させるために真空蒸着チャンバに酸素ガスを供給するという業界の試みは、従来の加熱素子（タングステン、タンタルなど）が燃焼し、表面やバルクが酸化され、脆くなり、構造的に弱くなることがある。加熱素子（例えば、高融点金属線ヒータ）は、加熱素子を酸素から保護するために、ランプなどのガラス本体内に封入することができる。しかし、ガラスはＭＢＥでの使用に望ましい高温に耐えることができず、さらにガラスはＷＢＧ基板の加熱に必要なＩＲ波長を吸収する可能性が高いため、有効性が低下する。高真空レベル（例えば、１０^－４トール以下）で動作するＭＢＥなどの真空蒸着プロセスでは、ガス対流加熱効果は不可能であり、伝導加熱は困難であるため、ワイドバンドギャップ基板の放射加熱の改善を可能にすることが特に重要である。したがって、効率的な方法で純粋な放射加熱を実現できる能力は、真空蒸着プロセスにとって非常に望ましいものである。

【0024】

本開示の実施形態は、ＷＢＧ基板のフォノン吸収バンドと重なる中赤外線（中ＩＲ）帯においてフォノン依存放射を示すＳｉＣやＧａ_２Ｏ_３などの特定のＷＢＧヒータ材料を利用することにより、真空蒸着プロセスにおけるＷＢＧ基板の加熱を放射加熱のみで独自に実現する。すなわち、実施形態は、ＷＢＧ基板を加熱するために業界では認識されていなかったフォノンベースの加熱機構を利用する。フォノンは、結晶内の格子振動に関連する準粒子である。フォノンは材料のバンドギャップエネルギよりもはるかに低いエネルギを有するが、本開示では、加熱素子から放射される光子エネルギと加熱される基板のフォノン吸収を結合することにより、効果的な加熱源として認識される。例としてＳｉＣを使用すると、ＳｉＣはフォノンに依存する吸収及びエミッタンス特性を有しており、ＳｉＣで形成された抵抗加熱素子は、ＳｉＣの光学フォノンバンドに対応する中赤外波長領域で有利に放射する。さらに、この波長領域の中赤外線の放出は、一部のＷＢＧ基板のフォノン吸収バンドに対応するか、少なくとも一部が重なり、したがって、ＷＢＧ基板は、抵抗加熱素子によって加熱することができる。ヒータ材料のＳｉＣは、３Ｃ－ＳｉＣ、２Ｈ－ＳｉＣ、４Ｈ－ＳｉＣ、６Ｈ－ＳｉＣ、１５Ｒ－ＳｉＣなどの様々なポリタイプであってよく、ここで、Ｈは六方格子タイプを指し、Ｃは立方格子タイプを指し、Ｒは菱面体格子タイプを指す。ポリタイプは、Ｐ６３ｍｃ空間群（六方晶）の２Ｈ－ＳｉＣ、４Ｈ－ＳｉＣ、及び６Ｈ－ＳｉＣ、Ｆ４３ｍ空間群（立方晶）の３Ｃ－ＳｉＣ、または三角空間群（例えば、Ｐ３ｍ１、Ｒ３ｍ）を有する他のポリタイプなどの空間群として表現することもできる。一部の実施形態では、単結晶ウェハを機械加工して、所望の形状のヒータ素子にすることができる。他の実施形態では、多結晶ウェハを使用することができ、多結晶は種結晶を必要とせずに成長させることができるため、単結晶よりも低コストを可能にし得る。さらなる実施形態では、多結晶粉末（例えば、ＳｉＣ）が焼結され、抵抗ヒータとして使用される形状にプレスされる。多結晶材料は、１つまたは複数のポリタイプの材料を含み得る。加熱素子の製造についてのさらなる説明は図１９に記載されている。

【0025】

実施形態は、ＷＢＧ基板を放射加熱する際の抵抗加熱素子としてワイドバンドギャップ材料を使用することを伴う。上述のＳｉＣ及びＧａ_２Ｏ_３に加えて、ヒータ材料として使用可能な他の材料には、Ｇａ_２Ｏ_３コーティングを施したＳｉＣ素子、またはｎ型ＳｉＣ、またはｎ型Ｇａ_２Ｏ_３が含まれる。抵抗加熱を可能にする電流の流れに適したワイドバンドギャップと導電率を有する追加の材料を抵抗加熱素子に使用することが可能である。一部の実施形態では、基板のＷＢＧ半導体材料は酸化物であり、３ｅＶから９ｅＶのバンドギャップを有する。実施形態はまた、耐酸化性の、またはＯ雰囲気の影響を受けない抵抗加熱素子を提供する。したがって、本発明の抵抗加熱素子は、エピタキシャルプロセスで酸化物層を堆積するのに有益である。例えば、ＳｉＣとＧａ_２Ｏ３は、高温及び１ｅ－４トールに近い圧力での組成破壊に耐える。実際、Ｇａ_２Ｏ_３の分解は高酸素レベルで抑制されるため、Ｇａ_２Ｏ_３はエピタキシャル酸化物層を形成する堆積プロセスの抵抗加熱素子として適切である。単結晶及び多結晶Ｇａ_２Ｏ_３の大きなシートは、例えばエッジフィード溶融形成プロセスを使用して製造できるため、より大きなヒータサイズに拡張するのに有利である。

【0026】

一部の実施形態では、本発明の抵抗ヒータに使用されるＳｉＣやＧａ_２Ｏ_３などの半導体材料は、材料が自然に導電性となるような方法で製造されてよい。他の実施形態では、半導体材料は、抵抗加熱素子として機能する材料に十分な導電性を提供するために、既知の方法によって適切にドープされてよい。例えば、半導体材料は、約１ｅ１７ｃｍ^－３から約１ｅ２０ｃｍ^－３のドーピング濃度などの不純物でドープされてｎ型ドープとなってよい。一例としてＳｉＣを使用する場合、ＳｉＣ加熱素子の形成中に窒素をドーパントとして使用して、ＳｉＣをｎ型にすることができる。別の例では、加熱素子の形成中にＧａ_２Ｏ_３にＳｉ、Ｇｅ、またはＳｎをドープして、Ｇａ_２Ｏ_３をｎ型にしてよい。一部の実施形態では、半導体材料はｐ型ドープされてよい。抵抗ヒータ用の半導体材料は、多結晶材料または単結晶材料であってよい。抵抗ヒータ用の半導体材料は、大きなドメインまたは小さなドメインの多結晶材料を示す材料から選択されてもよい。他の半導体複合材料は、高温焼結されて適切なヒータ物品となるマイクロ及びナノ微結晶を含み得る。

【0027】

図６は、一部の実施形態による、真空蒸着プロセスにおいてＷＢＧ基板を放射加熱するための加熱システム６００を示す。システム６００は、ポンプ装置６７０によって、１０^－４トール以下などの高真空圧または超高真空圧に維持される蒸着チャンバ６０１を備える。加熱装置６２１は、電極６１０を介して抵抗加熱素子６２０への電気を生成する電流源または電圧源６０５を備える。抵抗加熱素子６２０は、抵抗加熱素子６２０が通電されたときに、ＷＢＧ基板６５０のフォノン吸収バンドに対応する波長バンドで、中赤外線を含む赤外線６３０を放射する材料からなるように選択される。実施形態では、抵抗加熱素子６２０から放出される放射熱は、基板６５０のフォノン吸収バンドに対応する５μｍ～４０μｍの中赤外線バンドの波長を有する。基板６５０は、ワイドバンドギャップ半導体材料を含み、回転可能なプラテンを備え得る基板ホルダ６５８によって保持される。基板６５０は、抵抗加熱素子６２０に面する非コーティング表面６５２（裏面）と、非コーティング表面６５２の反対側の蒸着面６５５（前面）とを有する。コーティングされていない表面６５２には堆積コーティングが無く（すなわち、その表面にコーティングが無い）、基板ホルダ６５８は、放射熱を吸収して、伝導によって基板を加熱するプレート（従来の実践で使用されているような）を備えていない。コーティングされていない表面６５２は、抵抗加熱素子６２０から距離６５７だけ離間している。基板ホルダ６５８は、蒸着中に使用される高温において十分な構造的完全性を有するように、基板６５０よりも直径が大きい。例えば、基板ホルダ６５８は、基板６５０よりも約２０％大きい直径を有してよく、基板６５０用のサファイアウェハは、直径が最大約２００ｍｍ（約８インチ）であってよく、ＭｇＯウェハは、直径が最大約１５０ｍｍ（約６インチ）であってよい。

【0028】

放射線６３０は、ＷＢＧ基板６５０のフォノン吸収バンドに対応する波長バンドを有するため、ＷＢＧ基板６５０は放射線６３０を高度に吸収する。したがって、ＷＢＧ基板６５０は、対流無しで（真空蒸着チャンバ６０１内にガスが存在しないため）、伝導も無しで（基板６５０の裏面６５２を覆うコーティングもバッキングプレートも存在しないため）、放射加熱のみによって直接加熱される。対照的に、図２に関連して説明したような従来のヒータは、従来のヒータによって放射される波長に対するＷＢＧ基板６５０の吸収が低いため、ＷＢＧ基板６５０によって吸収できない放射熱を放出する。

【0029】

蒸着プロセス中、加熱された基板６５０は、基板ホルダ６５８の回転可能なプラテンによって中心軸６６２を中心に回転され、蒸着源６６０からの材料が蒸着面６５５に蒸着されて、エピタキシャル酸化物層などのエピタキシャル層６５６が形成される。蒸着源６６０は、中心軸６６２を中心としたＷＢＧ基板６５０の回転時に、蒸着または成長表面（蒸着面６５５）全体に所望の層（例えば、均一な蒸着）を形成する蒸着種のフラックスプロファイルを提供する。様々な実施形態において、蒸着源６６０は、原子の純粋な成分のビームとして、原子または分子種を生成することができる元素源（例えば、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｏ及びＮ）などの複数の源を含み得る。蒸着源６６０は、液体の形態の流出型の元素源を含み得る。蒸着源６６０は、１つまたは複数のプラズマ源または前駆体ベースのガス源（例えば、酸素、窒素）も含み得る。一部の実施形態では、活性酸素源は、プラズマ励起分子酸素（原子Ｏ及びＯ_２ ^＊などを形成する）、オゾン（Ｏ_３）、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ_２）などを介して提供されてよい。一部の実施形態では、プラズマ活性化酸素が原子状酸素の制御可能な供給源として使用される。複数のガスを蒸着源６６０を介して注入して、成長のために異なる種の混合物を提供することができる。例えば、原子窒素と励起分子窒素により、ｎ型、ｐ型、及び半絶縁性の導電型膜を酸化物ベースの材料で形成することが可能になる。

【0030】

この実施形態における加熱システム６００は、加熱素子６２０の温度を測定するように構成された熱電対６１６をさらに備える。熱電対６１６は、基板６５０に面する加熱素子６２０の表面近くにあるが、加熱素子６２０とは接触していない。熱電対を加熱素子６２０の表面から離すことは、使用される高温による熱電対６１６の損傷を防止するのに役立ち、また、機械的に接触すると発生し得るヒータ及び／または基板温度の感知精度の変動などの他の影響による結果を低減する。熱電対６１６は、電流源または電圧源６０５から電極６１０によって供給される電流の量を変化させて、加熱素子６２０の温度を制御するためのセンサとして使用することができる。加熱システム６００はまた、ビューポート６８０を備え、ビューポート６８０は、蒸着面６５５の温度に従って加熱された基板６５０から生成される放射線６３５を透過するように構成される。ビューポート６８０を通して見る放射線６３５は、従来の実践では通常である抵抗加熱素子の温度ではなく、基板６５０の温度に対応するように選択的にフィルタリングすることができる。ビューポート６８０は、理想的には、所望の感知波長において非吸収性である。ただし、吸収がかなりある場合でも、増幅されたフォトダイオード及び／またはセンサによって送信信号を監視することができる。

【0031】

例示的な実施形態では、基板６５０は金属酸化物ワイドバンドギャップ半導体材料であり、基板６５０のコーティングされていない表面６５２は、炭化ケイ素（３Ｃ－ＳｉＣ、２Ｈ－ＳｉＣ、４Ｈ－ＳｉＣ、及び６Ｈ－ＳｉＣ、または１つまたは複数のポリタイプを含む多結晶形）からなる抵抗加熱素子６２０を使用して放射加熱される。ＳｉＣヒータは、近赤外線から遠赤外線の放射率が高いという従来の高融点金属フィラメントヒータにはない独自の利点があり、そのため金属酸化物基板のバンドギャップ未満の吸収に見合った黒体放射率が得られる。基板材料としてＧａ_２Ｏ_３を用いるさらなる例では、ＳｉＣヒータの放射率は、固有のＧａ_２Ｏ_３のフォノン吸収特性とほぼ一致するため、ＳｉＣヒータによって示される放射黒体の発光スペクトルとうまく結合する。これらの例示的な実施形態は、蒸着面６５５に酸化物層を成長させるために使用されてよい。

【0032】

一部の実施形態では、非平衡成長技術を利用して、ターゲット金属酸化物の融点から十分に離れた成長パラメータで動作することができ、結晶の単位格子の単一の原子層に存在する原子種を、予め選択した成長方向に沿って変調することさえできる。酸化物層を成長させるための例示的な方法では、蒸着面６５５（エピタキシャル成長表面）を酸化して、活性化されたエピタキシャル成長表面を形成する。活性化されたエピタキシャル成長表面は、２つ以上のエピタキシャル金属酸化物膜または層を蒸着する条件下で、高純度金属原子をそれぞれ含む１つまたは複数の原子ビームと酸素原子を含む１つまたは複数の原子ビームとに暴露される。基板６５０は軸６６２を中心に回転し、金属酸化物基板６５０のフォノン吸収バンドに一致するように設計された放射率を有する加熱素子６２０によって放射加熱される。高真空蒸着チャンバ６０１は、原子または分子種を純粋な原子成分のビームとして生成することができる複数の元素源などの様々な蒸着源６６０を有する。真空蒸着チャンバ６０１はまた、ガス供給源（例えば、酸素を供給するため）に接続された１つまたは複数のプラズマ源またはガス源（図示せず）を含み得る。活性酸素源は、プラズマ励起分子酸素（原子Ｏ及びＯ_２ ^＊を形成する）、オゾン（Ｏ_３）、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）などを介して提供されてよい。一部の実施形態では、プラズマ活性化酸素が原子状酸素の制御可能な供給源として使用される。複数のガスを注入して、成長のための異なる種の混合物を提供することができる。例えば、原子窒素と励起分子窒素により、ｎ型、ｐ型、及び半絶縁性の導電型膜をＧａ酸化物ベースの材料で形成することが可能になる。米国特許出願第１６／９９０，３４９号「Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ－Ｂａｓｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」に記載されているように、エピタキシャル酸化物層を成長させる他の方法を利用することもできる。

【0033】

特定の材料をＷＢＧ基板の加熱に独自に適したものにするとして本開示で認識される特性を、図７Ａ～１２に関連して説明する。例として主にＳｉＣを使用するが、実施形態は、Ｇａ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３でコーティングされたＳｉＣ、ｎ型ＳｉＣ、またはｎ型Ｇａ_２Ｏ_３などの抵抗加熱素子に使用される他の半導体材料にも適用される。

【0034】

図７Ａは、エネルギ（ｅＶ）対ブリルアンゾーン（ＢＺ）パスのプロット７００において、単結晶ＳｉＣ（この例では４Ｈ－ＳｉＣ）のバンド構造のモデルを示す。図７Ｂは、図７ＡのＳｉＣバンド構造に関連する状態密度ダイアグラム７０１を示し、ここで、ダイアグラム７０１は、エネルギ（ｅＶ）対状態密度をモデル化している。プロット７００とダイアグラム７０１の両方が、ＳｉＣが３．３６ｅＶのバンドギャップＥ_ｇを有し、赤外線（ＩＲ）波長領域を吸収しないと予想される紫外線（ＵＶ）材料であることを示している。つまり、３．３６ｅＶのバンドギャップエネルギは、約５μｍ～４０μｍである中ＩＲ波長と比較して、ＵＶ範囲にある約３６４ｎｍのバンドギャップ波長に対応する。赤外線波長はＵＶよりも長く、したがってＳｉＣのバンドギャップエネルギよりもエネルギが低いため、ＳｉＣは赤外線を吸収するとは考えられない。しかし、本開示は、特定の半導体材料がフォノンベースの励起と、その結果生じる、ＷＢＧ基板によって有利に吸収できるフォノン－光子放出エネルギへの結合が可能であるという洞察を利用することにより、ＳｉＣなどのＷＢＧ材料を抵抗ヒータとして使用して、ＷＢＧ基板の純粋な放射加熱を提供する。一部の実施形態では、半導体材料は、既知の方法によって適切にドープされて、導電性となり、抵抗加熱素子として機能することができる。例示的な実施形態では、ＳｉＣは、ＳｉＣに導電性を与えるためにｎ型ドープされており、抵抗加熱材料として機能することができる。別の例では、Ｇａ_２Ｏ_３は、抵抗加熱素子として使用されてよく、ここでは、Ｇａ_２Ｏ_３をｎ型ドープして導電性を与えることができる。

【0035】

図８Ａ及び８Ｂは、プロット８００の単結晶ＳｉＣ（この例では４Ｈ－ＳｉＣ）のフォノンバンド構造と、ダイアグラム８０１の関連する状態密度をモデル化している。単結晶モデルは、大規模な単結晶材料、結晶粒の配向がずれている多結晶材料、または焼結粉末の光電子的挙動への洞察を提供する。ダイアグラム８０１は、単結晶ＳｉＣが音響フォノン分岐８１０と光学フォノン分岐８２０を有することを示している。音響モード（音響フォノン）では、格子内の原子が伝播方向に移動するとき、音波と同様に一緒に移動する。光学モード（光学フォノン）では、原子は互いに位相をずらして移動し、これは本開示における放射加熱に有利に使用される。図８Ｂは、光学フォノン分岐８２０が中赤外線領域に位置し、１２．４μｍに対応する約０．１ｅＶ付近に中心があることを示している。光学フォノン分岐８２０は、ＳｉＣが中赤外線バンドで光子を放出することを示しており、これは、ＳｉＣヒータの発光波長と重なる光学フォノン吸収バンドを有するＷＢＧ基板の放射加熱のために本開示で有益に利用される。フォノンは結晶構造に固有の熱量子であり、本明細書では、適切な電子励起により赤外線エミッタとしての用途に有利な中赤外線特性を有することが示されている。

【0036】

ここで図９を参照すると、単結晶ＳｉＣの吸収係数（ｃｍ^－１）が波長（μｍ）の関数としてモデル化されたプロット９００が示されている。吸収係数は、放射線が材料のスラブを通過するときの放射線の減衰を表す。プロット９００は図８Ａ及び８Ｂに示される光学フォノン状態に対応するフォノン吸収を示す。特に、約１０～１５μｍの波長範囲におけるフォノン吸収９２０は、図８Ｂに示す光学フォノン状態８２０に対応する。図９は、約０．５μｍ未満の波長に対するバンドギャップ未満の吸収領域９３０も示している。

【0037】

本開示のヒータ用ＷＢＧ半導体材料の一例としてのＳｉＣの特性を、従来の加熱材料と比較して、図１０に示す。図１０のプロット１０００は、９００℃における白金１０２０（Ｐｔ、従来の高融点金属）の放射率と比較した、８５０℃における波長（μｍ）の関数としてのＳｉＣ１０１０の放射率を示す。見て分かるように、Ｐｔ１０２０の放射率はＳｉＣ１０１０の放射率よりも低い。ＳｉＣ１０１０の放射率はまた、図８Ｂの光学フォノン分岐８２０における０．１ｅＶ付近の谷に起因する約１２μｍを中心とする谷１０１１を示す。図１０から分かるように、抵抗加熱材料は、中ＩＲ範囲にあるフォノンベースの放射率を有する。Ｇａ_２Ｏ_３の放射率はＳｉＣの放射率と類似しているが、フォノン吸収バンドがより長い赤外線波長にわずかにシフトする。

【0038】

抵抗加熱素子としてのＳｉＣと例示的なＷＢＧ基板材料との間の特性の比較が、図１１及び１２に提供されている。図１１のプロット１１００及び図１２のプロット１２００は、逆ｃｍ（ｉｎｖｅｒｓｅ ｃｍ）（ｃｍ^－１）単位の周波数またはミクロン（μｍ）単位の波長の関数としてモデル化されたフォノン状態密度を示す。プロット１１００は、Ｇａ_２Ｏ_３（空間群Ｃ２ｍ）の形態のＷＢＧ基板の状態密度を示すダイアグラムであり、プロット１２００は、Ａｌ_２Ｏ_３（空間群Ｒ３ｃ）に関する同様のダイアグラムである。プロット１１００及び１２００は両方とも、基板材料とＳｉＣの状態密度との重なりを示している。プロット１１００では、ＳｉＣとＧａ_２Ｏ_３との間の重なりは約１２．５μｍで始まり、中赤外線範囲（中赤外線は約１２～４０μｍ）のより長い波長でさらに重なりが生じる。同様に、プロット１２００では、ＳｉＣとＡｌ_２Ｏ_３との間の重なりは約１２．０μｍで始まり、中赤外線範囲まで続く。これらの図から、ＳｉＣからのフォノン依存光学発光が放射加熱をもたらし、この加熱はＧａ_２Ｏ_３及びＡｌ_２Ｏ_３のＷＢＧ基板によって吸収できることが分かる。

【0039】

この開示から分かるように、ＷＢＧ基板を放射加熱するための方法及びシステムは、従来の高融点金属フィラメント加熱装置からの放射線と基板を結合するために通常使用されるような裏面コーティングもバッキングプレートも必要とせずに基板を加熱することを可能にする。別の重要な利点は、本開示による抵抗加熱素子材料（例えば、ＳｉＣ）が、高温での耐酸化性が向上するように選択されてよいことである。耐酸化性は、金属酸化物などのエピタキシャル酸化物の堆積においてなど、酸素または酸素プラズマの使用が堆積プロセスの構成要素またはステップを形成する堆積環境用の加熱素子の重要な特性である。

【0040】

本加熱システムの実施形態はまた、ＷＢＧ基板の均一かつ一貫した加熱を保証するための加熱装置及び制御システムを含む。基板の蒸着面全体にわたる均一な加熱は、成長する層の適切な形成と均一な厚さを実現するために重要である。一部の実施形態における本開示の加熱システムは、ＷＢＧ基板を放射加熱するように構成されたマルチゾーン加熱素子を有する抵抗ヒータと、従来のシステムのようなヒータ自体の温度ではなく、基板の蒸着面から感知される温度に基づいて、ヒータにフィードバックを有益に提供する制御システムとを備える。

【0041】

図１３は、一部の実施形態による、図６の加熱システム６００と併せて使用され得る加熱制御システム１３００の概略図を示す。図６の参照番号及び関連する説明は、図１３にも当てはまる。加熱制御システム１３００は、２つ以上のゾーンに配置された２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子を備えるマルチゾーン抵抗ヒータ１３１０を備える。この実施形態では、抵抗ヒータ１３１０は、中央の円形抵抗加熱ゾーン１３１１に第１の抵抗加熱素子を備え、２つの外側環状抵抗加熱ゾーン１３１２及び１３１３に、それぞれ、第２及び第３の抵抗加熱素子を備える。各抵抗加熱ゾーン１３１１、１３１２、及び１３１３に供給される電流量は、個別に制御されてよい。各抵抗加熱素子は、金属酸化物基板などのＷＢＧ基板のフォノン吸収に一致するように設計された波長バンドの放射率を有する材料で構成されるように選択される。

【0042】

この実施形態では、マルチゾーン抵抗ヒータ１３１０は、加熱ゾーン１３１１、１３１２、１３１３のそれぞれに対して個別の熱電対１３１４を備える。熱電対１３１４は、各ヒータゾーンの真正面の温度を測定するように構成され、閉ループ制御フィードバックをヒータ電源に提供して、各ヒータゾーンの所望の温度を実現するために使用される。

【0043】

加熱制御システム１３００は、基板６５０の蒸着面６５５全体にわたって所望の温度プロファイルを実現するために、加熱ゾーン１３１１、１３１２、１３１３を個別に制御するように機能する測定システムである高温計１３２０をさらに備える。高温計１３２０は、抵抗ヒータの温度ではなく、加熱プロセス中の蒸着面６５５の温度プロファイルを監視する。従来の実践では、抵抗ヒータの表面全体で空間的に均一な温度が実現されたとしても、その後の影響により基板全体の温度分布が劇的に変化する可能性があることが通常、見落とされている。本開示に関連して実行された高温測定により、たとえ抵抗ヒータによって与えられる温度プロファイルが均一であっても、基板ホルダに起因するエッジ効果及び入射放射線の光学的影が基板全体にわたって不均一な加熱を引き起こすことが判明した。例えば、図１４に示すように、基板ホルダ６５８の支持リップ６５９は、たとえ入射放射線６３０が均一であっても、基板６５０の不均一な加熱をもたらすエッジ効果及び光学的影を引き起こす可能性がある。バッキングプレート６９１はエッジ効果を取り除くことができるが、基板を加熱するときに実現できる全体の温度に影響を与える可能性がある。基板全体の温度を下げると、層の蒸着に必要な高温を実現する能力が妨げられる可能性がある。バッキングプレート６９１はまた、たとえエッジ効果が存在しないとしても、基板６５０の中心からエッジまでに温度差を生じさせることがある。

【0044】

図１３に戻ると、高温計１３２０は、蒸着面６５５の温度分布を決定するように有利に構成される。温度は、蒸着面６５５から放出され、ビューポート６８０を透過する放射線を受けることによってリモートで測定される。高温計１３２０は、この実施形態ではピクセル１３２１の長方形アレイを備える２次元カメラまたは検出器アレイ１３２５を使用して、蒸着面全体の様々な位置から放出される放射線を測定する。高温計１３２０は、検出器アレイまたはカメラ１３２５、ならびにレンズ１３２２、アパーチャ１３２３及び光学フィルタ１３２４のうちの少なくとも１つを含む光学部品（例えば、集束光学系）を備える。基板６５０の蒸着面６５５から発せられる放射線６３５は、集束光学系によって検出器アレイまたはカメラ１３２５上に結像される。アパーチャ１３２３は、光学系の視野の設定を支援するためにオプションで使用することができる。光学フィルタ１３２４は、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、またはバンドパスフィルタを使用することなどにより、特定の波長範囲を通過させるように構成される。例えば、光学フィルタ１３２４は、特定の波長範囲１３４０を選択するように構成されて、広帯域検出器アレイ１３２５が波長範囲１３４０のみに対して波長感度を有することを可能にし得る。本開示の実施形態に従ってＷＢＧ基板の温度を測定するために、光学フィルタ１３２４は、所望の検出範囲（例えば、中赤外線バンド）の光放射を選択的に通過させる。例えば、波長範囲１３４０は、５～２０μｍ、または６～１５μｍ、または６～９μｍとなるように選択されてよい。一部の実施形態では、光学フィルタ１３２４は、特定の波長範囲に動的に調整されてよい。次に、画像化された基板を波長の関数として空間的に分析し、黒体スペクトルと照合して基板の空間温度プロファイルを決定することができる。場合によっては、この温度プロファイルは、複数の波長固有のフィルタから構築することができる。一部の実施形態では、レンズを備えた単一の検出器を使用して、ウェハ表面の小さな部分に焦点を合わせることができる。検出器とレンズはウェハ表面を走査して、基板全体の温度プロファイルを決定することができる。例えば、レンズと検出器は、最初はウェハの中心を撮像するように向けられてよい。次に、基板が回転している間に検出器とレンズを傾けてウェハの中心からウェハのエッジまで放射状にウェハを走査して、高温計信号のラジアルマップを構築することができる。

【0045】

図１５Ａ、１５Ｂ、及び１５Ｃは、それぞれ、図１３の断面Ａ－Ａ′、断面Ｂ－Ｂ′、及び断面Ｃ－Ｃ′を通る断面図を示す。断面Ａ－Ａ′はマルチゾーン抵抗ヒータ１３１０の断面であり、断面Ｂ－Ｂ′は基板６５０及び基板ホルダ６５８の断面であり、断面Ｃ‐Ｃ′は検出器アレイ１３２５の断面である。断面Ｃ－Ｃ′（図１５Ｃ）で分かるように、検出器アレイ１３２５のピクセルアレイ１３２１は、基板ホルダ６５８及び蒸着面６５５全体の画像を受信する。ピクセルアレイ１３２１の個々のピクセルは、蒸着面６５５上の対応する位置に相関されてよい。波長範囲１３４０の個々のピクセルにおける強度の測定値は、基板ホルダ６５８及び蒸着面６５５全体にわたるリモートで決定された温度分布を得るために、ステファン－ボルツマン関係に従って対応する位置の温度に相関させることができる。回転する基板６５０の場合、温度分布は回転軸からの距離ｒの関数となり、形式Ｔ（ｒ）を有する。このようにして、加熱制御システム１３００は、光学フィルタ１８２４を通して受け取った光放射に基づいて、基板６５０の蒸着面６５５の複数の温度を測定する。

【0046】

高温計によって測定された温度は、抵抗ヒータ１３１０にフィードバックとして提供される。フィードバックは、加熱ゾーン１３１１、１３１２、及び１３１３内の２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子を制御するために、複数の温度を含む。例えば、蒸着面６５５の中央部分に対応する温度を使用して、中央加熱ゾーン１３１１の抵抗加熱素子を調整することができる。同様に、蒸着面６５５の中心からさらに離れた位置に対応する温度を使用して、対応する環状加熱ゾーン１３１２または１３１３の抵抗加熱素子を調整することができる。一部の実施形態では、高温計１３２０からの温度フィードバックは、マルチゾーン抵抗ヒータ１３１０を制御するために、熱電対１３１４からのフィードバックと併せて使用されてよい。例えば、マルチゾーン抵抗ヒータ１３１０の電力設定は、熱電対１３１４からのフィードバックを使用して、加熱素子の所望の温度設定値に従って制御することができ、ここで、各加熱ゾーン（１３１１、１３１２、１３１３）の温度設定値は、高温計１３２０ごとの基板表面温度からのフィードバックに基づいてよい。言い換えれば、基板６５０の高温計に基づく測定値は、熱電対１３１４とマルチゾーン抵抗ヒータ１３１０の間のフィードバックループに加えて、アクティブフィードバックループとして機能することができる。蒸着面６５５の温度を測定することによって、加熱制御システム１３００は、基板温度を適切に捕捉できない可能性がある抵抗ヒータ１３１０の温度に基づくのではなく、材料成長が生じる表面上で所望の温度プロファイルを正確に実現する。さらに、抵抗ヒータ１３１０のマルチゾーン構成により、特定の位置での温度調整が可能となり、所望の温度プロファイル（例えば、表面全体にわたる均一なプロファイル）を確実に維持するのに有利に役立つ。

【0047】

図１３、図１５Ａ～１５Ｃ、及び本開示を通じて記載した真空蒸着プロセスにおいて基板を放射加熱するシステムの実施形態は、５ｘ１０^－４トール以下の圧力など、高真空または超真空で運転する真空蒸着チャンバを含む。抵抗ヒータは、真空蒸着チャンバ内にあり、抵抗ヒータは基板のフォノン吸収バンドに対応する５μｍ～４０μｍの中赤外線バンドの波長を有する放射熱を生成する。抵抗ヒータは、２つ以上のゾーンに配置された、個別に制御される２つ以上の抵抗加熱素子を備える。システムは、真空蒸着チャンバ内に、基板を保持するための基板ホルダを備える。基板はワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含み、基板は、コーティングされていない表面と、コーティングされていない表面の反対側の蒸着面とを有する。基板ホルダは、放射熱を受け取るために、２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子と間隔を置いて対向するように、コーティングされていない表面を位置付けるように構成される。基板のコーティングされていない表面は、放射熱を吸収することによって直接加熱される。システムは、高温計を備える加熱制御システムも含み得る。加熱制御システムは、中赤外線バンドの光放射を選択的に通過させる光学フィルタを備える。加熱制御システムは、光学フィルタを通過する光放射に基づいて、基板の蒸着面全体にわたる複数の温度を測定する。加熱制御システムは、複数の温度を含む信号を含むフィードバックを抵抗ヒータに提供して、２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子を制御する。

【0048】

基板を放射加熱するためのシステムの実施形態では、２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子は、本明細書に記載されるように耐酸化性である。例えば、抵抗加熱素子はＳｉＣを含んでよく、一部の実施形態では、ＳｉＣはｎ型ドープされてよい。抵抗加熱素子用のＳｉＣは、単結晶または多結晶であってよく、３Ｃ－ＳｉＣ、２Ｈ－ＳｉＣ、４Ｈ－ＳｉＣまたは６Ｈ－ＳｉＣなどの様々なポリタイプであってよいが、これらに限定されない。別の例では、２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子はＧａ_２Ｏ_３を含んでよく、Ｇａ_２Ｏ_３はＳｉＣでコーティングされてよく、及び／または一部の実施形態ではｎ型であってよい。抵抗加熱素子用のＳｉＧａ_２Ｏ_３は単結晶または多結晶であってよい。

【0049】

一部の実施形態では、本開示のシステムによって放射加熱される基板のＷＢＧ半導体材料は酸化物であり、３ｅＶから９ｅＶのバンドギャップを有する。一部の実施形態では、基板のＷＢＧ半導体材料は、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＳｉＣ（例えば、３Ｃ－ＳｉＣ、２Ｈ－ＳｉＣ、４Ｈ－ＳｉＣもしくは６Ｈ－ＳｉＣ、または他の多形体）、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ_３、Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＭｇＦ_２、ＬｉＦ、ＭｇＧａ_２Ｏ_４、またはＣａＦ_２を含む。

【0050】

図１６は、マルチゾーン加熱制御システム１３００を用いて基板の所望の温度プロファイルを実現することを示している。図１６では、プロット１６１０ａ、１６１０ｂ、１６１０ｃ及び１６１０ｄは、高温計１３２０からの温度フィードバックを使用して実現され得る様々な基板温度プロファイル１６２０ａ、１６２０ｂ、１６２０ｃ及び１６２０ｄを示す。各プロットは、温度を半径の関数として示し、各温度プロファイル（任意のｙ軸単位）は、抵抗ヒータ１３１０の個別に制御される３つの抵抗加熱ゾーンの合成である。例えば、温度プロファイル１６２０ａは、中央加熱ゾーン１６３０ａ、中間環状ゾーン１６４０ａ、及び外側環状ゾーン１６５０ａを集めたものである。同様に、温度プロファイル１６２０ｂ～ｄは、それぞれ、中央加熱ゾーン１６３０ｂ～ｄ、中間環状ゾーン１６４０ｂ～ｄ、及び外側環状ゾーン１６５０ｂ～ｄの結果である。見て分かるように、個別に制御される抵抗加熱ゾーン（例えば、プロット１６１０ｂの１６３０ｂ、１６４０ｂ、及び１６５０ｂ）のそれぞれの寄与は、所望の全体的な温度プロファイルを実現するために個別に制御または補償されてよい。一実施形態では、温度フィードバックは、プロット１６１０ａから１６１０ｄまでの時間経過において、高温計１３２０によって個別に制御される加熱ゾーンに提供される。そのような実施形態では、最終温度プロファイル１６２０ｄは平坦であることが望ましい、つまり基板表面全体にわたって均一であることが望ましい。他の実施形態では、所望の温度プロファイルは、プロット１６１０ａ～１６１０ｄのいずれかであってよい。例えば、ターゲット温度プロファイルは、必ずしも平坦である必要はなく、中央ゾーン及び外側環状ゾーンと比較して、中央環状ゾーンの温度が高い（例えば、プロット１６１０ａ）、もしくは中央環状ゾーンの温度が低い（例えば、プロット１６１０ｂ）、または、中央ゾーン及び中央環状ゾーンは相対的に均一な温度（例えば、プロット１６１０ｃ）など、任意の所望のラジアルプロファイルであってよい。

【0051】

図１７は、蒸着面の所望の温度プロファイルを実現するために基板の加熱を制御し、基板上に酸化物を蒸着するための方法１７００のフローチャートである。方法１７００は、図１３で説明した加熱制御システム１３００を用いて実施されてよい。この方法は、一部の実施形態では、ヒータの初期設定を決定するために校正プラテンを利用し、その後、実際の蒸着プロセス中にＷＢＧ基板を加熱するときの補償パラメータを計算する。

【0052】

ブロック１７１０で、個別に制御される抵抗加熱ゾーンは、作業基板６５０の代わりに校正プラテンを使用して校正される。校正プラテンはバルク材料で作られ、基板と同様の形状及びサイズである。一般に、校正プラテンの温度プロファイルＴ_ｃはＴ_ｃ（Ｐ_{ｉ＝１，・・・Ｎ}, Ｒ，ε_ｐ）で表され、ここで、Ｐ_ｉは各加熱ゾーンの補償設定、Ｎは加熱ゾーンの数、Ｒは半径、ε_ｐはプラテンの放射率である。図１３に示すマルチゾーン抵抗加熱素子１３１０では、ゾーンの数Ｎは３になる。バルク材料プラテンを使用することによって、温度プロファイルＴ_ｃはプラテンの放射率ε_ｐのみの関数となり、測定温度プロファイルはＴ_ｃ（Ｐ_{ｉ＝１，・・・Ｎ}, Ｒ，ε_ｐ）＝Ｔ_ｃ（ε_ｐ）によって決まる。ブロック１７１０は、ブロック１７１２において、基板が配置される位置に、つまり、抵抗ヒータから間隔を置いて、校正プラテンを配置することを含む。ブロック１７１０はまた、抵抗ヒータを用いて校正プラテンを加熱すること（ブロック１７１４）と、加熱された校正プラテンの校正温度プロファイルＴ_ｃを測定すること（ブロック１７１６）と、校正温度プロファイルに基づいて抵抗ヒータの設定を決定すること（ブロック１７１８）とを含む。一実施形態では、初期設定は、すべての加熱ゾーンの抵抗ヒータが同じ電力または電流であることから開始されてよい。一部の実施形態では、設定の校正は、校正プラテン上で特定の温度プロファイルを実現する、抵抗ヒータ１３１０の異なるゾーンの抵抗加熱素子の電力レベル及び抵抗加熱素子間の電力比を確立することを含み得る。ブロック１７１０は、作業基板６５０を加熱するための放射熱を生成する前に実行される。

【0053】

ブロック１７１０の他の実施形態では、校正プラテンを省略することができ、ヒータを既知の駆動パラメータ（例えば、電流または電圧）で動作させながら、校正済み高温計を使用して基板表面の温度を測定することができる。その後、ヒータのパラメータを修正して、ウェハ全体で均一な温度プロファイルを実現することができる。

【0054】

ブロック１７２０で、バルク材料校正プラテンは、蒸着プロセスのための所望の成長基板で置き換えられる。ブロック１７３０では、ブロック１７１０の校正によって決定された個別に制御される抵抗加熱ゾーンの設定を使用して基板が加熱され、基板の温度プロファイルＴ_ｓ（Ｐ_{ｉ＝１，・・・Ｎ}, Ｒ，ε_ｐ）が測定される。

【0055】

ブロック１７４０、１７５０及び１７６０はフィードバック制御ループであり、最初にブロック１７４０で、ターゲット（すなわち、所望の）基板温度プロファイルＴ′_Ｓ（Ｒ）を実現するための個別に制御される抵抗加熱ゾーンの補償設定Ｐ′_{ｉ＝１，・・・Ｎ}が計算される。補償設定の計算は、個々の加熱ゾーンの電流または電力の調整を含み得る。一例として、蒸着プロセス中、回転する基板のエッジに近付くほど温度は、中心に向かうよりも自然に低くなる可能性があり、それに応じて、補償設定により、マルチゾーン抵抗加熱システムの外側環状ヒータの熱出力を増加させてよい。補償設定は、基板の材料と比較した校正プラテンの材料の異なる挙動の調整も含み得る。補償設定が実施され、次に、ブロック１７５０で基板の温度プロファイルが再度測定される。ブロック１７６０では、温度プロファイルが所望の設定値の閾値範囲内にあるかどうかなど、測定された温度プロファイルがターゲット基板温度プロファイルＴ′_Ｓ（Ｒ）に適切に近いかどうかの判定が行われる。ブロック１７６０における判定は、高温計１３２０からのフィードバックに基づいており、さらに、抵抗ヒータの熱電対１３１４からのフィードバックを利用することもできる。この閾値条件が満たされる場合、基板上に層を蒸着する蒸着プロセスはブロック１７７０に進み得る。温度プロファイルが所望の範囲内にない場合、制御ループはブロック１７４０に戻り、個別に制御される抵抗加熱ゾーンの新しい補償設定を計算する。

【0056】

図１８は、真空蒸着プロセスにおいて基板を加熱する方法１８００を表すフローチャートである。ブロック１８１０は、抵抗加熱素子を有する抵抗ヒータを提供することを含み、抵抗加熱素子から放出される放射熱は、基板のフォノン吸収バンドに対応する５μｍ～４０μｍの中赤外線バンドの波長を有する。基板はワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含み、コーティングされていない表面と、コーティングされていない表面の反対側の蒸着面とを有する。ブロック１８２０は、抵抗加熱素子及び基板を真空蒸着チャンバに配置することを含み、基板のコーティングされていない表面は、抵抗加熱素子と間隔を置いて対向している。ブロック１８３０において、真空蒸着チャンバは、５×１０^－４トール以下の圧力（すなわち、５×１０^－４トールより高い真空）で運転される。ブロック１８４０では、抵抗加熱素子から放射熱が生成され、その放射熱で基板が加熱される。基板のコーティングされていない表面は、放射熱を吸収することによって直接加熱される。直接加熱は、裏面にコーティングを施さず、基板と抵抗ヒータの間にバッキングプレートも使用せずに、基板の裏面をヒータからの放射熱に直接、曝露することを含む。例えば、ブロック１８２０における基板の位置決めは、基板を基板ホルダに取り付けることを含み得るが、基板ホルダには、伝導によって基板を加熱するために放射熱を吸収するプレートが存在しない。ブロック１８５０では、エピタキシャル酸化物層を蒸着するなど、１つまたは複数のエピタキシャル層が基板の蒸着面に蒸着される。

【0057】

ブロック１８１０の一部の実施形態では、抵抗加熱素子はマルチゾーン抵抗ヒータの形態である。このような実施形態では、ブロック１８１０は、２つ以上の抵抗加熱素子を備える抵抗ヒータを提供することを含み、２つ以上の抵抗加熱素子は個別に制御され、２つ以上のゾーンに配置される。この方法はまた、加熱制御システムを用いて抵抗ヒータにフィードバックを提供するブロック１８４５を含み得る。マルチゾーン抵抗ヒータ及び加熱制御システムは、図１３に記載されるように構成されてよい。例えば、加熱制御システムは、高温計と、中赤外線バンドの光放射を選択的に通過させる光学フィルタとを含み得る。加熱制御システムは、光学フィルタからの光放射に基づいて、基板の蒸着面全体にわたる複数の温度を測定する。フィードバックは、２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子を制御するために、複数の温度を含む信号を抵抗ヒータに提供することを含む。

【0058】

一部の実施形態は、ＷＢＧ基板を加熱するための放射熱を生成する前に、加熱制御システムを校正するブロック１８２５を含み得る。ブロック１８２５の校正は、図１７で説明したように行われてよい。例えば、校正には、基板が配置される所に校正プラテンを配置することと、抵抗ヒータで校正プラテンを加熱することと、加熱された校正プラテンの校正温度プロファイルを測定することと、校正温度プロファイルに基づいて抵抗ヒータの設定を決定することとを含み得る。校正後、方法１８００は、図１７及び本開示全体を通じて説明したように、校正プラテンを基板で置き換えることと、複数の温度を測定することと、抵抗ヒータの補償設定を計算することとを含み得る。

【0059】

方法１８００の実施形態では、抵抗加熱素子は、本明細書に記載されるように耐酸化性である。例えば、抵抗加熱素子はＳｉＣを含んでよく、一部の実施形態では、ＳｉＣはｎ型ドープされてよい。抵抗加熱素子用のＳｉＣは、単結晶または多結晶であってよく、３Ｃ－ＳｉＣ、２Ｈ－ＳｉＣ、４Ｈ－ＳｉＣまたは６Ｈ－ＳｉＣなどの様々なポリタイプであってよいが、これらに限定されない。別の例では、抵抗加熱素子はＧａ_２Ｏ_３を含んでよく、Ｇａ_２Ｏ_３はＳｉＣでコーティングされてよく、及び／または一部の実施形態ではｎ型であってよい。抵抗加熱素子用のＳｉＧａ_２Ｏ_３は単結晶または多結晶であってよい。

【0060】

方法１８００の一部の実施形態では、基板のＷＢＧ半導体材料は酸化物であり、３ｅＶから９ｅＶのバンドギャップを有する。一部の実施形態では、基板のＷＢＧ半導体材料は、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ_３、Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＭｇＦ_２、ＬｉＦ、ＭｇＧａ_２Ｏ_４、またはＣａＦ_２を含む。

【0061】

実施形態は、図１８の方法１８００に従って、本明細書に開示された方法を使用して形成された半導体構造を含み、ここで、半導体構造は、ワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含む基板と、基板上のエピタキシャル酸化物層とを含む。

【0062】

図１９は、本開示の実施形態による抵抗ヒータを製造する方法１９００のフローチャートである。ブロック１９１０では、抵抗ヒータの抵抗加熱素子を製造するために、ウェハが選択され、準備される。ウェハは、単結晶または多結晶であってよく、ＳｉＣ（本開示に記載の任意の多形体）、Ｇａ_２Ｏ_３、または本明細書に記載の任意のＷＢＧ半導体材料で作製されてよい。本開示で説明するように、抵抗ヒータとして機能するように材料を導電性にするために、ブロック１９１０において、必要に応じてウェハ材料をドープすることもできる（例えば、ｎ型ＳｉＣ、またはｎ型Ｇａ_２Ｏ_３）。単結晶材料の場合、ウェハは既知のプロセスに従って単結晶スタータ結晶から成長させることができる。多結晶材料の場合、ウェハは、既知のプロセスに従って、単結晶スタータ結晶によってシードされることなく成長させることができる。ブロック１９２０において、ウェハは、所望の形状の抵抗加熱素子に機械加工される（例えば、レーザー切断）。

【0063】

ブロック１９１５によって表される他の実施形態では、加熱素子はウェハの代わりに粉末から形成されてよい。例えば、単結晶または多結晶粉末を高温（例えば、１０００℃～１７００℃）で焼結して、硬い固体物体（例えば、ＳｉＣからセラミック）を形成することができる。ブロック１９１５において、粉末は所望の形状の抵抗加熱素子に直接形成されてもよいし、所望の形状に近い形状に形成されてから機械加工されて最終形状を形成されてもよい。

【0064】

ブロック１９３０では、耐熱性電極給電接点が形成され、抵抗加熱素子に結合される。例えば、前面及び背面の接点（電極）をウェハ上にパターン形成したり、焼結部品上に堆積したりすることができる。ブロック１９４０において、抵抗加熱素子及び電極を備える抵抗ヒータは、電気的及び機械的支持体に取り付けられ、ブロック１９５０においてヒータアセンブリを形成する。

【0065】

図２０は、ヒータ材料の例としてＳｉＣを使用した、運転温度の関数としてのヒータ抵抗のグラフ２０００を示す。ｙ軸は、３００℃での公称値に対するバルク抵抗をパーセンテージで表したものである。グラフ２０００は、ヒータ材料の電気抵抗が温度とともに変化することを示しており、曲線のくぼみは負性微分抵抗と呼ばれる。実施形態によれば、異なる抵抗ヒータ材料の温度による抵抗の変化に適応するために、異なる設計の加熱素子を利用することができる。図１３の加熱制御システムは、温度による抵抗変化を補償するように構成することもできる。

【0066】

図２１Ａ～図２１Ｇは、一部の実施形態による、ＷＢＧ基板を放射加熱するためのＷＢＧ半導体材料ヒータの抵抗加熱素子設計の構成の平面図である。図２１Ａ～図２１Ｇの平面図は、ＸＹ平面で示されている。抵抗加熱素子の形状は、図１９のブロック１９１５または１９２０で形成することができる。見て分かるように、加熱素子は全体の形状が円形で、加熱される基板の円形の形状に対応する。これらのダイアグラムにおいて、Ａ、Ｂ、及びＣとマークされた位置は、図１９のブロック１９３０で形成された電極給電接点などの給電点である。給電点は電極（例えば、図６の電極６１０）に接続される。抵抗加熱素子は、この開示を通じて説明されるように、加熱されるＷＢＧ基板のフォノン吸収バンドに対応する中赤外線バンド（例えば、５μｍから４０μｍ）の波長を有する放射熱を放出するＷＢＧ半導体材料で作られている。

【0067】

図２１Ａ～２１Ｃは、一部の実施形態による、螺旋状加熱素子設計を示す。図２１Ａは、螺旋の外端の位置Ａと螺旋の中心の位置Ｃに端点を有し、螺旋線の幅Ｗ１を有する螺旋抵抗加熱素子２１１０を示す。図２１Ｂでは、抵抗加熱素子２１２０も螺旋状であるが、幅Ｗ２は抵抗加熱素子２１１０の幅Ｗ１よりも広い。幅Ｗ２がＷ１より大きいため、抵抗加熱素子２１２０の電気抵抗は、抵抗加熱素子２１１０の電気抵抗よりも小さい（両方の抵抗加熱素子２１１０及び２１２０の材料とＺ方向の厚さが同じであると仮定すると）。

【0068】

図２１Ｃは、同心のアルキメデス螺旋構成を有するさらに別の螺旋設計を備えた抵抗ヒータ２１３０を示す。図２１Ｃにおいて、抵抗ヒータ２１３０は、図２１Ａ及び図２１Ｂのように螺旋を形成する１つの抵抗の代わりに、螺旋パターンで互いに平行に走る２つの抵抗加熱素子２１３２及び２１３４（すなわち、個々の抵抗）を有する。第１の抵抗加熱素子２１３２は、螺旋の外縁の位置Ａと中心の位置Ｃに端点を有し、第２の抵抗加熱素子２１３４は、外縁の位置Ｂと中心の位置Ｃに端点を有する。平行の抵抗加熱素子２１３２及び２１３４は、同心状に互いに噛み合う。端点の位置Ａ及びＢは、この実施形態では正反対である（１８０°離れている）ように示されているが、他の実施形態では互いに対して他の位置に（例えば、０°離れて、または４５°、または９０°離れて）配置されてもよい。一部の実施形態では、３つの支持体を使用して、位置Ａ、Ｂ、及びＣ（電極接触点）に接続された電極を介して構造を機械的に保持してよい。抵抗ヒータ２１３０の２つの抵抗の設計は、有利な電流の流れとヒータの均一性を提供することができる。図２１Ａ～２１Ｃから分かるように、ヒータ設計の抵抗の幾何学的形状及び数を使用して、抵抗ヒータの抵抗特性、電力要件、及び加熱特性をカスタマイズすることができる。

【0069】

図２１Ｄ及び２１Ｅは、それぞれ、抵抗ヒータ２１４０及び抵抗ヒータ２１５０を示しており、両方とも２つの抵抗を有する蛇行パターンを示している。抵抗ヒータ２１４０の第１の抵抗加熱素子２１４２は、加熱素子の円形領域の半分上の端点ＡからＣまで延在する。抵抗ヒータ２１４０の第２の抵抗加熱素子２１４４は、円形領域の反対側の半分の端点ＢからＣまで延在する。同様に、抵抗ヒータ２１５０は、端点ＡからＣまでの第１の抵抗加熱素子２１５２と、端点ＢからＣまでの第２の抵抗加熱素子２１５４とを有する。この実施形態では、端点Ａ及びＢは円形領域の外縁の位置にあり、位置Ｃは中心にある。抵抗ヒータ２１４０及び２１５０のそれぞれの両方の抵抗の蛇行パターンは、円形領域の外周から始まり、次に内側に曲がって反対方向に同心円状の経路を横切り、中心位置Ｃまで行ったり来たりしながらこれを繰り返す円周経路をたどる。図２１Ｃのように相互に噛み合うのではなく、対向する半分側ずつに抵抗を有することによって、個別に制御できる個別の加熱ゾーンが形成される。抵抗ヒータ２１５０の抵抗パターンは、抵抗ヒータ２１４０の抵抗パターンよりも高密度であり、円形領域のより多くの表面積を覆っている。つまり、抵抗ヒータ２１５０は、抵抗ヒータ２１４０よりも多くの同心の蛇行経路を有する。他の実施形態では、パターンの密度の変更に従って、図２１Ａ及び図２１Ｂの比較で説明したように、抵抗線の幅も変更することができる。ヒータ設計の幾何学的特性を使用して、抵抗ヒータの加熱特性（例えば、電流の流れ、電気抵抗、均一性、ゾーン加熱）を調整することができる。

【0070】

図２１Ｆは、内部加熱素子２１６２（すなわち、抵抗加熱素子）を有する抵抗ヒータ２１６０の実施形態の平面図を示し、これは、例えば、図２１Ａ～図２１Ｅの設計のいずれかであってよい。抵抗ヒータ２１６０は、内側加熱素子２１６２を取り囲む外側加熱素子２１６４（すなわち、抵抗加熱素子）も備える。外側加熱素子２１６４は、正端子（「＋」）及び負端子（「－」）で示される電極接続点を有する。図２１Ｆの設計は、加熱される基板の表面全体の温度を制御するための追加パラメータを提供することができる。一部の実施形態では、抵抗ヒータ２１６０は、図１３に関連して記載したように、マルチゾーンヒータとして機能することができる。例えば、図２１Ｇに示すように、外側加熱素子２１６４は、基板の外側環状ゾーン２１６６（２つの同心破線円の間のゾーン）を加熱することができる。

【0071】

図２１Ａ～２１Ｇのヒータ設計では、加熱素子ラインの幅、パターンの密度（例えば、抵抗ライン間の間隔）、及び抵抗の数などの側面を変更して、ヒータ全体の加熱特性をカスタマイズすることができる。抵抗ヒータ内に２つの抵抗加熱素子が示されているが、２つ以上の抵抗加熱素子など、他の数の抵抗が含まれてもよい。例えば、図２１Ｃの設計を使用して、３つの抵抗加熱素子を平行に螺旋状にすることができる。別の例では、２１Ｄ及び２１Ｅの設計を使用して、４つの蛇行抵抗加熱素子を別個の象限に配置することができる。さらなる例では、２つの同心の外側抵抗加熱素子を図２１Ｆの設計で利用して、図１３に示すような３ゾーンヒータが得られる。ここでは、２つの外側加熱素子が環状加熱ゾーンであり、内側加熱素子が中央加熱ゾーンである。様々な実施形態において、個々の抵抗加熱素子は個別に制御されてよい。

【0072】

図２２Ａ及び２２Ｂは、一部の実施形態による、抵抗ヒータ２２００の側断面図を示す。図２２Ａは、配線接続を備えた抵抗ヒータ２２００の概略図であり、図２２Ｂは、回転可能なプラテンアセンブリに取り付けられた抵抗ヒータ２２００を示す。これらの側面図は、図２１Ａ～２１ＧのＸＹ平面に対してＸＺ平面によって示される。抵抗ヒータ２２００は、図２１Ａ～２１Ｇに関して及び本開示全体を通じて説明された実施形態のいずれであってもよい。図２２Ａにおいて、抵抗加熱素子２２２０は、図２１Ａ～２１Ｅに示すように、電極給電点Ａ、Ｂ及びＣを有する。電極２２１０は、図２２Ａに示すように、正端子及び負端子を備えて抵抗加熱素子２２２０に結合される。電極は、図６の電流／電圧源６０５などの電流または電圧源２２０５に接続される。電流または電圧源２２０５によって電極２２１０を介して供給される電流または電圧により、抵抗加熱素子２２２０に電流が流れるとき、抵抗加熱素子２２２０は放射熱２２３０を放出する。

【0073】

図２２Ｂは、加熱アセンブリ２３００に取り付けられた抵抗ヒータ２２００を示す。基板ホルダ２３６０（プラテンとも呼ばれ得る）は、抵抗ヒータ２２００によって加熱される基板２３６５を保持する。この実施形態では、基板ホルダ２３６０は、基板２３６５を所定の位置に保持するのに役立つバッキングリング２３６２を備え、バッキングリング２３６２は、基板２３６５が抵抗ヒータ２２００によって直接加熱されることを可能にする開口中心２３６３を有する。基板ホルダ２３６０は、矢印２３１５で示すように回転するプラテンホルダアセンブリ２３１０上に載っている。抵抗ヒータ２２００は固定されており、抵抗ヒータ２２００に電力を供給し、支持するための電気的及び機械的接続は、プラテンホルダアセンブリ２３１０の中央セクション２３１４を介して供給される。アセンブリ全体は、プラテンホルダアセンブリ２３１０、ひいては基板２３６５の回転のために磁気的に結合されたベアリングに接続されている。

【0074】

この開示から理解できるように、ワイドバンドギャップ基板のフォノン吸収バンドによって吸収され得る放射熱を放出する抵抗ヒータが開示される。開示されたヒータを使用すると、基板上に導電性材料をコーティングする必要がなく、高真空環境での放射加熱のみによってＷＢＧ基板を加熱することができる。抵抗ヒータの材料、設計、及び製造方法が、抵抗ヒータとともに使用するための加熱制御システム及び方法とともに開示される。

【0075】

開示された発明の実施形態を詳細に参照し、その１つまたは複数の例を添付の図面に示した。各例は、本技術を限定するものではなく、本技術を説明するものとして提供されたものである。実際、本明細書は、本発明の特定の実施形態に関して詳細に記載したが、当業者であれば、前述の理解を得ると、これらの実施形態に対する代替形態、変形形態、及び均等物を容易に着想し得ることが理解されよう。例えば、一実施形態の一部として図示または説明されている特徴を別の実施形態に使用して、さらに別の実施形態を生み出してもよい。したがって、本主題が、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内に入るそのような修正形態及び変形形態を含むことが意図される。本発明に対するこれらの及び他の修正形態及び変形形態は、添付の特許請求の範囲により具体的に記載される本発明の範囲を逸脱することなく当業者によって実施され得る。さらに、当業者は、前述の記載が例示のみを目的とし、本発明を制限することを意図しないことを理解するであろう。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21A】

【図21B】

【図21C】

【図21D】

【図21E】

【図21F】

【図21G】

【図22A】

【図22B】

【手続補正書】

【提出日】2024-05-14

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空蒸着プロセスにおいて基板を放射加熱するためのシステムであって、
５×１０^－４トール（６．７×１０ ^－２ Ｐａ）以下の圧力で運転する真空蒸着チャンバと、
前記真空蒸着チャンバ内の抵抗ヒータであって、前記抵抗ヒータは、前記基板のフォノン吸収バンドに結合してその結果前記基板を加熱するフォノンべースの励起となる５μｍ～４０μｍの中赤外線バンドの波長を有する放射熱を生成し、前記抵抗ヒータは、２つ以上のゾーンに配置された２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子を備える、前記抵抗ヒータと、
前記真空蒸着チャンバ内で前記基板を保持するための基板ホルダであって、前記基板はワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含み、コーティングされていない表面と、前記コーティングされていない表面の反対側の蒸着面とを有し、前記基板ホルダは、前記放射熱を受け取るために、前記２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子と間隔を置いて対向するように前記コーティングされていない表面を位置付けるように構成される、前記基板ホルダと、
高温計を備える加熱制御システムとを備え、前記高温計は、光学フィルタと検出器を備え、前記光学フィルタは、６μｍから１５μｍの範囲の中赤外線波長の光放射を選択的に前記検出器へ通過させ、
前記高温計は、前記光学フィルタを通過する前記光放射に基づいて、前記基板の前記蒸着面全体にわたる複数の温度を測定するように構成され、かつ、
前記２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子を制御するために、フィードバックであって、前記複数の温度を含む信号を含む前記フィードバックを提供するように前記抵抗ヒータと通信する、
前記システム。

【請求項2】

前記基板の前記コーティングされていない表面が、前記放射熱を吸収することによって直接加熱される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子が耐酸化性である、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子がＳｉＣを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記ＳｉＣはｎ型ドープされる、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記２つ以上の個別に制御される抵抗加熱素子がＧａ_２Ｏ_３を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記Ｇａ_２Ｏ_３がＳｉＣでコーティングされている、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記Ｇａ_２Ｏ_３は、ｎ型ドープされる、請求項６に記載のシステム。

【請求項9】

前記基板の前記ＷＢＧ半導体材料が酸化物であり、３ｅＶ～９ｅＶのバンドギャップを有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記基板の前記ＷＢＧ半導体材料が、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ_３、Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＭｇＦ_２、ＬｉＦ、ＭｇＧａ_２Ｏ_４、またはＣａＦ_２を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記検出器は２次元検出器アレイである、請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

前記検出器は６μｍから１５μｍの範囲の中赤外線波長のみに波長感度を有する広帯域検出器アレイである、請求項１に記載のシステム。

【請求項13】

前記高温計はレンズを有し、前記レンズと前記検出器は前記基板の前記蒸着面を走査して前記基板の前記蒸着面にわたる複数の温度を測定するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項14】

前記基板の前記蒸着面と前記高温計との間のビューポートをさらに備え、前記ビューポートは６μｍから１５μｍの範囲の中赤外波長の光放射を透過させるように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項15】

請求項１に記載のシステムを用いて真空蒸着プロセスで基板に酸化物を蒸着する方法であって、
真空蒸着チャンバに抵抗ヒータ及び基板を配置することであって、前記抵抗ヒータは抵抗加熱素子を有し、前記基板はワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体材料を含み、コーティングされていない表面と、前記コーティングされていない表面の反対側の蒸着面とを有し、前記配置は、前記コーティングされていない表面を前記抵抗加熱素子と間隔を置いて対向させることを含む、前記抵抗ヒータ及び前記基板を配置することと、
前記真空蒸着チャンバを５×１０^－４トール（６．７×１０ ^－２ Ｐａ）以下の圧力で運転することと、
前記抵抗加熱素子から放射熱を生成することであって、前記放射熱は、前記基板のフォノン吸収バンドに対応する５μｍ～４０μｍの中赤外線バンドの波長を有する、前記放射熱を生成することと、
エピタキシャル酸化物層を前記基板の前記蒸着面に蒸着することと
を含む、前記方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0045】

図１５Ａ、１５Ｂ、及び１５Ｃは、それぞれ、図１３の断面Ａ－Ａ′、断面Ｂ－Ｂ′、及び断面Ｃ－Ｃ′を通る断面図を示す。断面Ａ－Ａ′はマルチゾーン抵抗ヒータ１３１０の断面であり、断面Ｂ－Ｂ′は基板６５０及び基板ホルダ６５８の断面であり、断面Ｃ‐Ｃ′は検出器アレイ１３２５の断面である。断面Ｃ－Ｃ′（図１５Ｃ）で分かるように、検出器アレイ１３２５のピクセルアレイ１３２１は、基板ホルダ６５８及び蒸着面６５５全体の画像を受信する。ピクセルアレイ１３２１の個々のピクセルは、蒸着面６５５上の対応する位置に相関されてよい。波長範囲１３４０の個々のピクセルにおける強度の測定値は、基板ホルダ６５８及び蒸着面６５５全体にわたるリモートで決定された温度分布を得るために、ステファン－ボルツマン関係に従って対応する位置の温度に相関させることができる。回転する基板６５０の場合、温度分布は回転軸からの距離ｒの関数となり、形式Ｔ（ｒ）を有する。このようにして、加熱制御システム１３００は、光学フィルタ１３２４を通して受け取った光放射に基づいて、基板６５０の蒸着面６５５の複数の温度を測定する。

【国際調査報告】