(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空化が可能であり、基板（３０）を受けることが意図された少なくとも１つの受容器（１０）と、少なくとも１つの気体前駆体を前記受容器（１０）の中に導入できるようにするための少なくとも１つの気体供給装置（２０、２１、２２）と、少なくとも１つの加熱可能な活性化要素（４１）を含み、端部が保持要素（４３）に固定点（４２）で固定された少なくとも１つの活性化装置（４０）と、を備える成膜設備(１)であって、
前記活性化要素（４１）は、第一の加熱装置（１０７）と少なくとも１つの第二の加熱装置（５０）によって加熱することができ、前記第一の加熱装置（１０７）で前記活性化要素（４１）の前記長さ方向の範囲全体にわたって均一なエネルギー入力を提供し、前記第二の加熱装置で前記活性化要素（４１）の前記長さ方向の範囲全体にわたって変化するエネルギー入力を提供することが可能となり、それによって、前記第二の加熱装置の動作を受けて、前記活性化要素のうち少なくとも１つの長さ方向に沿った部分における温度を１３００℃より高くすることができることを特徴とする成膜設備。
【請求項２】
前記第一の加熱装置（１０７）は、抵抗加熱を含むことを特徴とする、請求項１に記載の成膜設備。
【請求項３】
前記第二の加熱装置（５０）の前記エネルギー入力は前記活性化要素（４１）の前記固定点（４２）における領域に限定することができ、それによって前記保持要素（４３）による除熱が補償されることを特徴とする、請求項１と請求項２のいずれか一項に記載の成膜設備。
【請求項４】
前記第二の加熱装置（５０）は、前記保持要素（４３）へとエネルギー入力を供給するように設計されていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の成膜設備。
【請求項５】
前記第二の加熱装置（５０）は、前記活性化要素（４１）および／または前記保持要素（４３）へと放射エネルギー（６５、７１、８２）を導入するように設計されることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の成膜設備。
【請求項６】
前記第二の加熱装置（５０）は、粒子ビーム（６５）を発生するための装置（６０）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の成膜設備。
【請求項７】
前記第二の加熱装置（５０）は、プラズマ（７１）を発生するための装置（７０、７３、７４）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の成膜設備。
【請求項８】
前記第二の加熱装置（５０）は、交番電界および／または磁界を発生するための装置（５１）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の成膜設備。
【請求項９】
前記第二の加熱装置は制御装置（９０）を含み、そこに前記第二の加熱装置（５０）の有効範囲内の実際の温度の数値（Ｔ２）を供給できることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の成膜設備。
【請求項１０】
前記制御装置（９０）に前記第二の加熱装置（５０）の有効範囲外の実際の温度の数値（Ｔ１）を供給できることを特徴とする、請求項９に記載の成膜設備。
【請求項１１】
基板（３０）の被膜（１０５）を生成する方法であって、前記基板は真空化可能な受容
器（１０）の中に導入され、少なくとも１つの気体前駆体が少なくとも１つの気体供給装置（２０、２１、２２）によって前記受容器（１０）の中に導入され、少なくとも１つの活性化装置（４０）によって活性化され、前記活性化装置（４０）は、その端部が保持要素（４３）に固定点（４２）において固定される少なくとも１つの加熱された活性化要素（４１）を含み、
前記活性化要素（４１）は、第一の加熱装置（１０７）と少なくとも１つの第二の加熱装置（５０）によって加熱され、前記第一の加熱装置（１０７）により前記活性化要素（４１）の前記長さ方向の範囲全体にわたって均一なエネルギー入力を提供し、前記第二の加熱装置（５０）により前記活性化要素（４１）の前記長さ方向の範囲全体にわたって変化するエネルギー入力を提供し、それによって、前記第二の加熱装置の動作を受けて、前記活性化要素のうち少なくとも１つの長さ方向に沿った部分における温度を１３００℃より高くすることができることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記活性化要素（４１）の中を電流が流れる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第二の加熱装置（５０）のエネルギー入力は前記活性化要素（４１）の前記固定点（４２）における領域に限定することができ、それによって前記保持要素（４３）による除熱が補償される、請求項１１と請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第二の加熱装置（５０）は、前記保持要素（４３）へとエネルギー入力を供給する、請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
電磁放射が前記活性化要素（４１）および／または前記保持要素（４３）へと導入される、請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
粒子ビーム（６５）が前記活性化要素（４１）および／または前記保持要素（４３）に向けられる、請求項１１から請求項１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
プラズマ（７１）が前記活性化要素（４１）および／または前記保持要素（４３）に作用する、請求項１１から請求項１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
交番電界および／または磁界が前記活性化要素（４１）および／または前記保持要素（４３）に作用する、請求項１１から請求項１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第二の加熱装置のエネルギー入力が制御され、それによって前記活性化要素（４１）の温度がその長さ方向の範囲に沿って実質的に一定である、請求項１１から請求項１８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空化が可能で、基板を受けるためのものとされた少なくとも１つの受容器と、少なくとも１つの気体前駆体を受容器の中に導入できる手段となる少なくとも１つの気体供給装置と、少なくとも１つの加熱可能な活性化要素を含み、その端が固定点において保持要素に固定される少なくとも１つの活性化装置と、を備える成膜設備に関する。本発明はまた、これに対応する成膜方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
冒頭に記した種類の成膜設備は、先行技術によれば、ホットワイヤ活性化化学気相成長法によって基板を被覆するためのものとされている。堆積層は、たとえば炭素、シリコンまたはゲルマニウムからなっていてもよい。これに対応して、気体前駆体は、メタン、モノシラン、モノゲルマニウム(ｍｏｎｏｇｅｒｍａｎｉｕｍ)、アンモニアまたはトリメチルシランからなっていてもよい。
【０００３】
非特許文献１の記事は、冒頭に記載した種類の成膜設備のシリコン膜形成への利用について開示している。この目的のために、シラン（ＳｉＨ４）が前駆体として気体供給装置により供給される。先行技術によれば、前駆体は活性化要素の加熱されたタングステン表面で分解、活性化され、それによってシリコン層が基板上に堆積されることが可能となる。
【０００４】
しかしながら、引用した先行技術の欠点は、活性化要素の材料と前駆体との望ましくない反応が、特に活性化要素の中のより低温の締め付け地点において起こることである。たとえば、前駆体としてシラン化合物を使用することにより、活性化要素上にシリサイド相が形成されることがある。
【０００５】
反応中に形成されるシリサイド相は一般に、活性化要素の体積の変化の原因となり、出発材料と比較して脆く、出発材料ほど大きな機械的な力には耐えられず、また、その電気抵抗が変化することが多い。その影響として、活性化要素は、数時間動作した時点ですでに破壊されていることが多い。たとえば、活性化要素は受容器内で機械的プレストレスの加えられた状態で使用され、この機械的プレストレスの影響を受けて破断するかもしれない。機械的プレストレスを受けた活性化要素の破断を防止するために、先行技術では、締め付け地点に不活性ガスを流すことが提案されている。先行技術によれば、確かに使用可能寿命がある程度まで延びているが、比較的長い成膜プロセスを実行するとき、または、より短時間の成膜プロセスを何回も次々に実行する場合には依然として不十分である。さらに、使用される不活性ガスは成膜方法に影響を与える。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｋ．Ｈｏｎｄａ、Ｋ．ＯｈｄａｉｒａおよびＨ．ＭａｔｓｕｍｕｒａによるＪａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ第４７巻第５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、したがって、成膜方法に不利な影響を与えることなく、ホットワイヤ活性化化学気相成長法のための成膜設備における活性化要素の使用可能寿命を延長するという目的に基づく。本発明の目的はまた、方法の安定性を改善し、および／または方法の制御を簡素化することでもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、本発明によれば、請求項１による成膜設備と請求項１１による成膜方法によって実現される。
【０００９】
本発明によれば、それ自体が周知の方法で成膜対象の基板を真空化可能な受容器の中に導入することが提案される。この場合の受容器は、たとえばアルミニウム、高級鋼、セラミックおよび／またはガラスから構成される。予め設定可能な分圧を有する少なくとも１つの気体前駆体が、少なくとも１つの気体供給装置によって受容器内に導入される。たとえば、前駆体はメタン、シラン、ゲルマニウム、アンモニア、トリメチルシラン、酸素および／または水素を含んでいてもよい。
【００１０】
層の堆積のために、受容器内部の空間に配置された活性化装置を使用する。活性化装置は、加熱可能な活性化要素を備える。これに加えて、活性化装置はその他の構成部品、たとえば保持装置、電源装置、接触要素またはその他の要素を備えていてもよい。
【００１１】
特に、活性化要素の加熱は、電気抵抗加熱および／または電子衝撃加熱によって実行してもよい。一定の断面を有する活性化要素の場合、直流電流による抵抗加熱から、長さ方向の範囲全体にわたって実質的に一定のエネルギー入力が得られる。
【００１２】
活性化要素は、１本またはそれ以上のワイヤで構成されていてもよい。これに加えて、活性化要素は、その他の幾何学的要素、たとえばプレート、シートまたは円柱で構成されていてもよい。ワイヤは、直線の形状でも、あるいは螺旋または二重螺旋の形態でもよい。活性化要素は実質的に、たとえばモリブデン、ニオビウム、タングステンもしくはタンタルまたはこれらの金属の合金等の高融点金属を含む。これに加えて、活性化要素は、さらに別の化学元素を含んでいてもよく、これは不可避的な不純物であるか、または合金成分として、活性化要素の特性を所望の特性に合わせて調整するものかのいずれかである。
【００１３】
活性化要素の表面では、気体前駆体の分子が分割および／または励起される。励起および／または分割は、活性化要素の表面上の不均質触媒の影響を受けて進むステップを含んでいてもよい。このようにして活性化された分子または形成された分子が基板の表面に到達し、ここで分子は所望の被膜を形成する。
【００１４】
活性化要素の端部は、固定点によって保持要素に固定される。固定は、たとえば締め付け、溶接またはばね張力によって行われてもよい。熱導電性の増大および／または保持要素の放熱によって、活性化要素の長さ方向の範囲全体にわたってエネルギー入力が一定であると、活性化要素は固定点付近の部分において、固定点からより遠い部分と比較して、低温となる。この場合、活性化要素の固定点またはその付近の温度が、活性化要素の材料が前駆体と化学反応を起こすほどまでに低下するかもしれない。たとえば、タングステンを含む活性化要素は、シリコンを含む前駆体とタングステンシリサイド相を形成するかもしれない。タンタルを含む活性化要素は、炭素を含む前駆体とタンタルカーバイド相を形成するかもしれない。これは、固定点またはその付近における活性化要素の故障の原因となるかもしれない。
【００１５】
活性化要素の故障を防止し、または少なくとも遅らせるために、本発明によれば、活性化要素の長さ方向の範囲全体にわたって実質的に均一なエネルギー入力を提供する電気抵抗加熱装置またはその他の第一の加熱装置とともに、活性化要素の長さ方向の範囲全体にわたって変化するエネルギー入力を提供する第二の加熱装置を設置することが提案される。このようにして、除熱が増進し、その結果、低温となる活性化要素の長さ方向の部分を追加的に加熱して、増進された除熱を、少なくとも部分的に補償することができる。第二の加熱装置の作用によって、長さ方向の部分の温度は第一の加熱要素だけの作用によって生成される温度より高くなり、本発明のいくつかの実施形態によれば、１３００℃より高く、１５００℃より高く、１８００℃より高く、あるいは２０００℃より高くてもよい。
【００１６】
追加的な加熱が必要となる上記のような長さ方向の部分は、たとえば保持要素または電気接点位置の付近の部分であってもよい。活性化要素のうち、保持要素の付近に位置付けられる部分は、本発明によれば、活性化要素のうち、一定のエネルギー入力を受ける活性化要素の温度が、活性化要素の材料と前駆体の反応が開始または加速する限界温度より低くなる部分的領域または部分を意味するものと理解される。これは、たとえば、２０００℃未満、１８００℃未満、１５００℃未満または１３００℃未満の温度であってもよい。第二の加熱装置による特定部分へのエネルギー入力は、再び温度を局所的に上昇させる効果を有し、それによって、不利な化学反応、たとえばカーバイドまたはシリサイドの形成が抑制される。
【００１７】
本発明の発展形において、第二の加熱装置のエネルギー入力は、活性化要素の固定点の領域に限定され、それによって、保持要素による除熱を補償することができる。保持要素による除熱の補償は常に、活性化要素の温度が第二の加熱装置の影響を受けて上昇するときに必ず想定される。同時に、活性化要素の温度は、その長さ方向の範囲全体にわたって所定の誤差以内で一定であってもよい。誤差範囲はこの場合、±２０℃、±１０℃または±５℃であってもよい。
【００１８】
保持要素の熱伝導および／または放熱を補償するために、本発明の１つの実施形態では、第二の加熱装置をエネルギー入力が保持要素に直接供給されるように設計してもよい。このようにすれば、活性化要素と保持要素の間の温度勾配が縮小され、それによって、活性化要素の除熱が希望のとおりに低減される。本発明の他の実施形態において、保持要素へのエネルギー入力を、熱エネルギーが保持要素から活性化要素へと流れるほどに大きくしてもよい。このような対策の最終的な目的は、活性化要素のその全長にわたる温度を、それを超えると寿命短縮の原因となるカーバイドまたはシリサイド相の形成が少なくとも遅くなる、または抑制される閾値より高くなるように上昇させることである。
【００１９】
本発明の１つの実施形態において、活性化要素の局所的加熱は、放射エネルギーを活性化要素および／または保持要素に導入するように設計された第二の加熱装置によって実行してもよい。特に、放射エネルギーは赤外線放射の形態で供給されてもよい。赤外線放射は、たとえば、レーザ光、螺旋状フィラメントまたは放射ヒータによって供給されてもよい。
【００２０】
本発明の他の実施形態において、第二の加熱装置は粒子ビームを生成する装置であってもよい。このような粒子ビームは、特に、固定点、保持要素または活性化要素に向けられた電子ビームまたはイオンビームであってもよい。本発明のいくつかの実施形態において、このような粒子ビームは約０．５ｋｅＶから約１０ｋｅＶの運動エネルギーを有しているかもしれない。粒子ビームの中で運ばれる電荷の量は、１０ｍＡから１０００ｍＡの間であってもよい。イオンビームは、特に、水素イオンまたは希ガスイオンを含んでいてもよい。エネルギーの局所的付与のほかに、粒子ビームは、前駆体の少なくとも１つの元素と活性化要素の少なくとも１つの元素から活性化要素上に形成される相を選択的にエッチングするために使用することができ、それによって望ましくない相の永久的な付着は防止または低減される。
【００２１】
さらに、第二の加熱装置は、プラズマ発生装置であってもよい。プラズマの動作によって、熱エネルギーを活性化要素および／または保持要素の中に単純な方法で導入することができる。プラズマは、たとえば中空陰極グロー放電によって供給されてもよい。必要なエネルギー密度とグロー放電の加工圧力に応じて、これはまた、ケースバイケースで、予め決定可能な空間的領域に限定しても、あるいは磁界によって促進してもよい。
【００２２】
本発明の別の実施形態は、交番電界および／または磁界を生成するための装置を備えていてもよい。このようにすると、局所加熱を実現する渦電流を活性化要素および／または保持要素の中に誘導することができる。この場合、第二の加熱装置は誘導加熱を含む。
【００２３】
前述の加熱装置はまた、相互に組み合わせてもよい。本発明は、ソリューションを提供するための原理として明確に１つの第二の加熱装置および明確に１つの第一の加熱装置を設けることを教示していない。
【００２４】
活性化要素の寿命をできるだけ長くするために、本発明の１つの実施形態において、第二の加熱装置は制御装置を備えていてもよく、ここには、第二の加熱装置の有効範囲内の実際の温度の数値を供給することができる。制御装置は、たとえば、Ｐコントローラ、ＰＩコントローラまたはＰＩＤコントローラを含んでいてもよい。活性化要素の温度の実際の数値は、たとえば高温計またはサーモカップルで測定してもよい。このようにすると、活性化要素の温度は、活性化要素の寿命が最大となり、および／または成膜設備の成膜性能が最適化されるような、予め決定可能な設定値に制御できる。
【００２５】
制御装置に設定点入力として第二の加熱装置の有効範囲外の実際の温度値を供給することができれば、第二の加熱装置を特に単純に制御できる。この場合、第二の加熱装置は常に、活性化要素がその長さ方向の範囲全体にわたって実質的に一定の温度となるように制御される。第一の加熱装置の開ループおよび／または閉ループ制御により実現される活性化要素の温度変化によって、自動的に設定温度の入力が変化し、したがって、第二の加熱装置の加熱出力が自動的に調整され、それによってその出力が保持装置による除熱の変化に合わせて調整される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明による成膜設備の基本的構造を示す。
【図２】図２は、本発明の実施形態による第二の加熱装置の構造を示す。
【図３】図３は、粒子ビームを加熱対象領域に向ける、第二の加熱装置の例示的実施形態を示す。
【図４】図４は、プラズマからの熱エネルギーの入力を示す。
【図５】図５は、レーザビームによる活性化要素の加熱を説明する。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明を例示的な実施形態と図面に基づいて、より詳しく説明するが、これは本発明の一般的概念を限定しない。図を参照する。
【００２８】
図１は、成膜設備１の断面図である。成膜設備１は受容器１０を備え、受容器１０は、たとえば高級鋼、アルミニウム、ガラスまたはこれらの材料の組み合わせから製作される。受容器１０は、周囲から、実質的に気密状態となるように閉鎖される。真空ポンプ（図示せず）がポンプフランジ１０３によって接続されていてもよい。たとえば、受容器１０を真空化して、１００ｍｂａｒ未満、１０−２ｍｂａｒ未満または１０−６ｍｂａｒ未満の圧力としてもよい。
【００２９】
受容器１０の内部に、少なくとも１つの保持装置１０４があり、その上に少なくとも１つの基板３０が載置されてもよい。基板３０は、たとえばガラス、シリコン、プラスチック、セラミック、金属または合金からなっていてもよい。たとえば、基板は半導体ウェハ、窓ガラスまたはツールであってもよい。それは、平面または曲面を持っていてもよい。前述の材料はここでは例として挙げたにすぎない。本発明は、ソリューションを提供するための原理として、特定の基板の使用を教示していない。成膜設備１の動作中、基板３０の上に被膜１０５が堆積される。
【００３０】
被膜１０５の組成は、気体前駆体の選択によって影響を受ける。本発明の１つの実施形態において、前駆体はメタンを含んでいてもよく、それによって、被膜１０５はダイヤモンドまたはダイヤモンドライクカーボンを含むことになる。本発明の他の実施形態において、前駆体はモノシランおよび／またはモノゲルマニウムを含んでいてもよく、それによって、被膜は結晶またはアモルファスシリコンおよび／またはゲルマニウムを含むことになる。
【００３１】
気体前駆体は、少なくとも１つのガス供給装置２０によって受容器１０の内部に導入される。気体供給装置２０は、貯蔵容器２１から気体前駆体を取得する。貯蔵容器２１から得られる前駆体の量は、制御弁２２によって影響を受ける。被膜１０５が複数の異なる前駆体で構成される場合、貯蔵容器２１に調合済みの気体混合物を収容してもよく、あるいは、複数の気体供給装置を設置して、各々が成分前駆体の成分を受容器１０の中に導入してもよい。
【００３２】
制御弁２２によって気体供給装置２０に供給される前駆体の量は、制御装置１０１によって監視される。制御装置１０１には、測定装置１００により、分圧または絶対圧の実際の数値が供給される。
【００３３】
気体前駆体の活性化には、少なくとも１つの活性化装置４０が利用可能である。活性化装置４０は、触媒活性面を持つ１つまたはそれ以上の活性化要素４１を備え、これはたとえば、少なくとも１枚の金属シート、管またはワイヤの形態である。図１に示される実施形態において、活性化装置４０は、活性化要素４１として２本のワイヤを備え、その各々が触媒活性面を有する。たとえば、ワイヤ４１はタングステン、モリブデン、ニオビウムおよび／またはタンタルを含んでいてもよい。ワイヤ４１は、引っ張られた直線か、または多数の湾曲１０６によって構成されていてもよく、それによって活性化要素４１の活性面はさらに増大する。
【００３４】
活性化要素４１は、少なくとも１つの保持要素４３に、少なくとも１つの固定点４２において固定される。保持要素４３は、活性化要素４１を、予め決定可能な位置に、予め決定可能な機械的応力により固定する。
【００３５】
活性化要素４１の表面の活性は、室温より高い温度で実現される。活性化要素４１の加熱のために、図１により、活性化要素４１の少なくとも一端を真空気密リード穴１０８によって電源１０７に接続することも想定される。この場合、活性化要素４１の加熱は抵抗加熱によって実行される。活性化要素が均質材料で構成され、均一な断面を有する場合、活性化要素の長さ方向の範囲ｘに沿って導入される加熱出力Ｅは一定であり
【００３６】
【数１】
0005377760.tif 000002
【００３７】
となる。
【００３８】
保持要素４３の熱伝導および／または放熱により、加熱出力が活性化要素の長さ全体にわたって一定であれば、活性化要素４１の温度は幾何学中心から周縁に向かって低下する。この場合、固定点４２の付近で、活性化要素４１の材料が気体前駆体と反応して望ましくない相、たとえばカーバイドおよび／またはシリサイドを形成する温度になるかもしれない。これは、活性化要素４１の機械的および／または電気的特性が変化し、ひいては活性化要素４１が損傷する原因となる。その一方で、保持要素からより離れた地点で温度がより高くなると、前駆体は励起および／または分解されて、活性化要素４１と結合しないか、またはわずかしか結合せず、それによってその部分の損傷が減少する。
【００３９】
上記の温度低下を補償するために、本発明によれば、第二の加熱装置５０の使用が提案され、これは保持要素（ｈｏｌｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）４３または、活性化要素４１のうちの固定点４２の領域を追加的に加熱する。このようにすれば、活性化要素４１の温度を、その長さ全体にわたって、活性化要素の相転移の原因となるプロセスを防止し、または遅らせる値まで上昇させることができる。少なくとも、相転移の原因となるプロセスは、活性化要素の長さ全体にわたって実質的に同じ速度で進み、それによって活性化要素４０の寿命が固定点４２の付近の小さな部分の寿命によって制限されることがなくなる。第二の加熱装置５０の適切な設計により、活性化要素４１の温度が保持要素（ｈｏｌｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）４３の間で実質的に一定となることを実現できる。
【００４０】
図２は、第二の加熱装置５０の例示的実施形態を示す。図２の画像の右の部分には、保持要素４３の一部断面が示されている。保持要素（ｈｏｌｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）４３には固定点４２があり、ここで活性化要素４１が保持要素（ｈｏｌｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）４３に接続されている。活性化要素４１の長さ全体にわたって実質的に一定の加熱出力は、第一の加熱装置によって活性化要素４１に導入される。活性化要素からの除熱は、その長さ方向の範囲全体にわたって、実質的に放射と対流によって起こる。周縁領域では、活性化要素４１にはこれに加えて、保持要素（ｈｏｌｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）４３による熱伝導を通じた追加的な熱損失が発生する。これは、活性化要素４１の温度をその中央から固定点４２に向かって低下させるという効果を有する。
【００４１】
固定点４２の付近の温度低下を補償するために、第二の加熱装置５０が設置される。図２によれば、加熱装置５０は螺旋状フィラメント５１を含み、これが活性化要素４１を取り囲む。螺旋状フィラメント５１は、接点５２によってＤＣまたはＡＣ電圧源（図示せず）に接続されていてもよい。
【００４２】
螺旋状フィラメント５１は、さまざまなメカニズムによって活性化要素４１に熱エネルギーを入力できる。たとえば、螺旋状フィラメント５１の温度を直流電流の流れによって上昇させてもよく、それによって赤外線放射が発生し、これは活性化要素４１によって吸収されうる。さらに、螺旋状フィラメント５１をＡＣ電圧源で作動させてもよく、それによって螺旋５１の内部に交番電磁界が形成される。これは、活性化要素４１の中の交流電流の誘起の原因となり、それによって、活性化要素４１の中を流れる電流が局所的に増大する。その結果、追加の熱エネルギーが、活性化要素４１のうち、螺旋状フィラメント５１の有効範囲内に付与される。最後に、螺旋状フィラメント５１と活性化要素４１の間に電位差を発生させてもよく、それによって、螺旋状フィラメント５１からの熱イオン放射によって放出される電子が活性化要素４１へと加速される。その結果、活性化要素４１の電子衝撃加熱が起こる。本発明のいくつかの実施形態において、上記のさまざまな効果を組み合わせてもよい。しかしながら、ケースバイケースで、螺旋状フィラメント５１を、活性化要素４１への熱エネルギーの入力が１つの物理的効果によってのみ発生するように接続してもよい。
【００４３】
上記に加え、またはその代わりに、電気加熱抵抗器５３を保持要素（ｈｏｌｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）４３に固定してもよい。加熱抵抗器５３は、たとえばはんだもしくはろう付け、締め付けまたは溶接によって保持要素４３に固定してもよい。保持装置（ｈｏｌｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）４３と加熱抵抗器５３の間の熱接触を改善するために、たとえば金またはインジウム等の延性金属の中間層を使用してもよい。
【００４４】
電気加熱抵抗器５３には、ＤＣまたはＡＣ電圧源５４によって電気エネルギーが供給される。加熱抵抗器５３において、電気エネルギーは熱エネルギーに変換され、保持要素４３に供給される。その結果、保持要素４３と活性化要素４１の間の温度勾配がより小さくなり、それによって活性化要素４１の温度は、保持要素４３による除熱の低減によって上昇する。保持要素４３の温度が活性化要素４１の温度より高くなると、保持要素４３から活性化要素４１へと熱入力が起こり、それによって、後者の温度も同様に、固定点４２の領域において上昇する。
【００４５】
図３は、本発明により提案される第二の加熱装置５０の他の実施形態を示す。加熱装置５０は、電子銃６０を含んでいてもよい。電子銃６０の内部には、間接的に加熱される陰極６１があり、これは加熱スパイラル６２によって、熱イオン放出が発生する温度まで加熱される。
【００４６】
陰極６１によって生成された電子ビーム６５の焦点は、１枚またはそれ以上の静電レンズによって合わされ、および／またはずらされて、電子銃６０から出口開口部６４を通じて出る。出口開口部６４と静電レンズ６３によって形成される光学系は、電子ビーム６５のビーム形状を加熱対象の領域に合った形状とするために使用できる。電子ビーム６５は最終的に、加熱対象領域によって吸収される。図３による例において、これは活性化要素４１のうち、固定点４２に隣接する部分的領域である。電子銃６０による活性化要素４１へのエネルギー入力は、吸収された粒子の数、すなわち、電子流とその運動エネルギーによって決まる。したがって、エネルギー入力を制御するために、陰極６１の温度および／またはレンズ系６３の加速電圧を調整してもよい。
【００４７】
電子ビームに関して前述したものと同じ方法で、熱エネルギーはまた、活性化要素４１、固定点４２または保持要素４３にイオンビームによって入力してもよい。
【００４８】
図４は、活性化要素４１のプラズマ加熱の例示的実施形態を示す。
【００４９】
図４は、再び、保持要素４３を通した断面を示す。活性化要素４１の加熱対象となる一部分は、中空陰極７０の内部空間７２の中に配置される。中空陰極７０の内部空間７２は受容器へと開放しているため、内部空間７２の中は受容器１０と同じ圧力である。電圧源７４から中空陰極７０および中空陰極内で動作する活性化要素４１にＡＣ電圧を印加することによって、交番電界が内部空間７２の中に形成され、その結果、プラズマ７１の着火が起こる。プラズマ７１は活性化要素４１の一部分に作用し、熱エネルギーが活性化要素４１に付与される。プラズマ７１から導入される熱エネルギーの制御は、ＡＣ電圧源７４を制御することによって実行してもよい。本発明のいくつかの実施形態において、ＡＣ電圧源７４の周波数は約１００ｋＨｚから約１４ＭＨｚであってもよい。
【００５０】
プラズマ７１を中空陰極７０の内部空間７２の中の、予め決定可能な領域に限定するために、本発明のいくつかの実施形態において、磁界生成装置７３を選択的に使用してもよい。磁界生成装置７３は、たとえば、少なくとも１つの永久磁石および／または少なくとも１つの電磁コイルを含んでいてもよい。プラズマ７１が受容器１０の中での成膜方法の進行を妨げないように、あるいは妨げる程度を縮小するように、磁界生成装置７３によってプラズマ７１の磁気閉じ込めが行われる。
【００５１】
中空陰極７０の内部空間７２の中に開放する別の気体供給装置により、上記の実施形態の発展形において、プラズマ７１が活性化要素４１の中に熱エネルギーを入力するだけでなく、それに加えて、プラズマ７１から活性化要素４１に保護層が堆積されるようにしてもよい。さらに、プラズマ７１は、プラズマエッチングによって、活性化要素４１から、たとえばカーバイドやシリサイド等の望ましくない相を除去する目的のためとしてもよく、それによって活性化要素４１の寿命はさらに延びる。最後に、浸透する前駆体と反応させる目的のためにプラズマを設計してもよく、それによって、反応生成物は少なくともよりゆっくりと活性化要素４１と反応する。
【００５２】
図５は、第二の加熱装置５０のまた別の例示的実施形態を示す。図５による加熱装置５０はレーザ８０を備える。特に、レーザ８０は赤外線ビーム８２を発生させる目的のために設計され、これはその後、活性化要素４１および／または固定点４２および／または保持要素（ｈｏｌｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）４３によって吸収される。レーザビーム８２のビームスポットの大きさを調整するために、レンズ系８１を任意選択的に利用してもよい。レーザビーム８２による活性化要素４１または保持要素４３の選択的加熱は、特に短い応答時間によって区別され、それによって熱入力を状況の変化に合わせて素早く調整できる。
【００５３】
レーザ８０によって発せられる光線の強度を制御するために、制御装置９０を利用してもよい。制御装置９０は、たとえばＰコントローラ、ＰＩコントローラまたはＰＩＤコントローラを含んでいてもよい。制御装置９０は、たとえば１つまたはそれ以上の動作増幅器を使って、電子回路として構成してもよい。他の実施形態において、制御装置９０はマイクロプロセッサを含んでいてもよく、そこに制御アルゴリズムがソフトウェアの形態で構成される。
【００５４】
図５による例示的実施形態において、制御装置９０は２つの温度センサ９１と９２に接続される。温度センサ９１と９２は、たとえば、それぞれサーモカップル、電気抵抗測定装置または高温計を含んでいてもよい。温度センサ９１は、活性化要素４１のうち、主として放射および／または対流によって冷却され、保持要素４３を通じた除熱によってほとんど影響を受けない長さ方向の部分の温度Ｔ１を測定する目的のためである。温度センサ９２は、活性化要素４１の第二の加熱装置５０の有効範囲内の温度Ｔ２を測定する目的のためである。加熱装置５０がオフに切り替えられると、温度Ｔ２は通常、保持要素（ｈｏｌｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）４３による追加的な熱損失の結果として、温度Ｔ１より低くなるであろう。
【００５５】
制御装置９０は次に、温度Ｔ１を設定点入力として、また温度Ｔ２を実値として使用する。その後、第二の加熱装置５０の加熱出力は、２つの温度が予め決定可能な誤差範囲内で均等にされるような方法で制御される。このようにして、第二の加熱装置５０は、保持要素４３による追加的な除熱を補償する量のエネルギーを活性化要素４１に付与する。当然、制御装置９０は、図２〜図５に示した第二の加熱装置５０のいずれのバリエーションとも組み合わせることができる。
【００５６】
本発明は、ソリューションを提供する原理として１つの第二の加熱装置５０を使用することを開示していない。むしろ、図２〜図５に第二の加熱装置５０に関して示した特徴を、このように本発明の他の実施形態を得るために組み合わせてもよい。したがって、上記の説明は、限定的ではなく例示的とみなすべきである。以下の特許請求の範囲は、前述の特徴が本発明の少なくとも１つの実施形態の中にあるという意味に理解するべきである。これは、他の特徴の存在を排除しない。特許請求の範囲の中で「第一の」および「第二の」特徴が定義される場合は常に、この呼び方は２つの同じ特徴を区別するためのものであり、それらにいかなる優先順位も与えない。
【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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