DE102008030679B4 - Device for the diffusion treatment of workpieces - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Diffusionsbehandlung von Werkstücken (5) im Durchlaufverfahren, umfassend eine Außenkammer (1), wobei innerhalb der Außenkammer (1) mindestens ein Reaktionsbereich (2) mit Mitteln zur Evakuierung (21), Mitteln zur Gaszufuhr (22) und Mitteln zur Beheizung (23) des Reaktionsbereichs (2) sowie eine Transporteinrichtung (15) zum Transport der Werkstücke (5) durch die Vorrichtung angeordnet sind, wobei die Mittel zur Gaszufuhr (22) flächig ausgebildet sind und mit geringem Abstand und parallel zur Substratebene angeordnet sind, so dass der Reaktionsbereich (2) im Betrieb der Vorrichtung auf einer Seite durch die Mittel zur Gaszufuhr (22) und auf der anderen Seite durch ein zu behandelndes Werkstück (5) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsbereich (2) von Wärmedämmelementen (4) so umschlossen ist, dass die Werkstücke (5) in den von den Wärmedämmelementen (4) umschlossenen Bereich hinein- und daraus heraustransportiert werden können und die Mittel zur Beheizung (23) des Reaktionsbereichs (2) in dem von den Wärmedämmelementen (4) umschlossenen Bereich angeordnet sind.Apparatus for the diffusion treatment of workpieces (5) in the continuous process, comprising an outer chamber (1), wherein inside the outer chamber (1) at least one reaction area (2) with means for evacuation (21), means for gas supply (22) and means for heating ( 23) of the reaction region (2) and a transport device (15) for transporting the workpieces (5) through the device are arranged, wherein the means for gas supply (22) are formed flat and are arranged at a small distance and parallel to the substrate plane, so that the reaction area (2) is limited on one side by the means for gas supply (22) in the operation of the device and on the other side by a workpiece (5) to be treated, characterized in that the reaction area (2) of thermal insulation elements (4) is enclosed in such a way that the workpieces (5) can be transported in and out of the area enclosed by the thermal insulation elements (4) and the center l are arranged for heating (23) of the reaction region (2) in the area enclosed by the heat-insulating elements (4).

Description

Nachfolgend wird eine Vorrichtung zur Diffusionsbehandlung von Werkstücken, beispielsweise bei der Herstellung einer Absorberschicht für photovoltaische Energiewandler, beschrieben. A device for the diffusion treatment of workpieces, for example in the production of an absorber layer for photovoltaic energy converters, will be described below.

Die Implantation von Fremdatomen eines so genannten Dotanden in eine Schicht oder in das Grundmaterial eines elektronischen Bauteiles oder eines integrierten Schaltkreises wird vorgenommen, um die Eigenschaften dieser Schicht, meistens die Leitfähigkeit oder die Kristallstruktur, gezielt zu verändern. Es gibt hierfür verschiedene Verfahren, z. B. Diffusion, Resublimation aus der Gasphase, Co-Verdampfung, Co-Abscheidung oder Beschuss mittels hochenergetischen Teilchenkanonen (Ionenimplantation). Beispielsweise werden Atome des Dotanden in so genannten Diffusionsöfen bei hohen Temperaturen in das Halbleitermaterial eingebracht, um dort gezielt die elektrische Leitfähigkeit oder mechanische Eigenschaften des Werkstoffs zu beeinflussen. Einige derartige Prozesse finden bei einem Druck statt, der geringer ist als der Atmosphärendruck bei Normalbedingungen. The implantation of foreign atoms of a so-called dopant in a layer or in the base material of an electronic component or an integrated circuit is made to specifically change the properties of this layer, usually the conductivity or the crystal structure. There are various procedures for this purpose, eg. B. diffusion, resublimation from the gas phase, co-evaporation, co-deposition or bombardment by means of high-energy particle guns (ion implantation). For example, atoms of the dopant are introduced into the semiconductor material in so-called diffusion furnaces at high temperatures, in order there to specifically influence the electrical conductivity or mechanical properties of the material. Some such processes take place at a pressure that is less than the atmospheric pressure at normal conditions.

Photovoltaische Energiewandler, die auch als Solarzellen bezeichnet werden, sind elektronische Bauelemente, die die Energie des Sonnenlichts direkt in elektrische Energie umwandeln. Nach ihrem Aufbau unterscheidet man Dickschicht- und Dünnschicht-Solarzellen. Dünnschicht-Solarzellen weisen häufig einen mehrschichtigen Aufbau auf, wobei die Energieumwandlung in der so genannten Absorberschicht stattfindet, die meist aus einem so genannten Verbindungshalbleiter gefertigt ist. Verbindungshalbleiter mit hohem Absorptionsvermögen wie die Chalkopyrite, eine Gruppe von I-III-VI Verbindungen, werden als Absorber in Dünnschicht-Photovoltaikmodulen mit Wirkungsgraden über 10% bereits industriell hergestellt. Als Halbleiter für die Photovoltaik werden neben CuInS2vor allem CuInSe2sowie deren Derivate Cu(In,Ga)S2 bzw. Cu(In,Ga)Se2 verwendet. Als einwertiges Element wird neben Kupfer auch Silber, als dreiwertige Elemente neben Indium und Gallium auch Aluminium und Eisen, und als sechswertige Elemente neben Schwefel auch Selen und Tellur verwendet. Durch Veränderung der Zusammensetzung können die Gitterkonstante und der Bandabstand des Halbleiters in gewissen Grenzen eingestellt werden. Photovoltaic energy converters, also referred to as solar cells, are electronic components that convert the energy of sunlight directly into electrical energy. According to their structure, a distinction is made between thick-film and thin-film solar cells. Thin-film solar cells often have a multilayer structure, wherein the energy conversion takes place in the so-called absorber layer, which is usually made of a so-called compound semiconductor. High-absorbency compound semiconductors such as chalcopyrites, a group of I-III-VI compounds, are already industrially produced as absorbers in thin-film photovoltaic modules with efficiencies above 10%. In addition to CuInS 2 , CuInSe 2 and its derivatives Cu (In, Ga) S 2 and Cu (In, Ga) Se 2 are used as semiconductors for photovoltaics. As a monovalent element in addition to copper and silver, as trivalent elements in addition to indium and gallium also aluminum and iron, and used as hexavalent elements in addition to sulfur, selenium and tellurium. By changing the composition, the lattice constant and the band gap of the semiconductor can be adjusted within certain limits.

Zur Herstellung einer Dünnschichtsolarzelle werden auf einem Trägersubstrat, beispielsweise Flachglas, die benötigten Schichten nacheinander abgeschieden. Der Rückseitenkontakt kann beispielsweise durch eine erste Elektrode in Form einer Molybdänschicht von 500 bis 1000 nm Dicke gebildet sein, die in einem Sputterprozess direkt auf das Trägersubstrat aufgebracht wurde. Die Absorberschicht kann durch gleichzeitiges Sputtern von Kupfer mit Gallium oder/und Indium und anschließendes Dotieren mit Selen oder/und Schwefel hergestellt werden, wobei Selen oder/und Schwefel unter hoher Temperatur aus der Gasphase von H2Se bzw. H2S abgeschieden wird. Anschließend wird als zweite Elektrode eine transparente Frontkontaktschicht hergestellt. Zwischen den einzelnen hier genannten Schichten können weitere Schichten angeordnet sein, auf die an dieser Stelle nicht weiter eingegangen wird. To produce a thin-film solar cell, the required layers are deposited one after the other on a carrier substrate, for example flat glass. The rear-side contact can be formed for example by a first electrode in the form of a molybdenum layer of 500 to 1000 nm thickness, which was applied directly to the carrier substrate in a sputtering process. The absorber layer can be prepared by simultaneous sputtering of copper with gallium and / or indium and subsequent doping with selenium or / and sulfur, wherein selenium or / and sulfur is deposited from the gas phase of H 2 Se or H 2 S under high temperature. Subsequently, a transparent front contact layer is produced as the second electrode. Between the individual layers mentioned here, further layers can be arranged, which will not be discussed further here.

Bei bekannten Diffusionsöfen findet der Diffusionsprozess in einer Diffusionskammer statt, die gleichzeitig mehrere Funktionen, nämlich die Bereitstellung eines gasdicht von der Atmosphäre getrennten Reaktionsbereichs, die Bereitstellung einer Prozessatmosphäre in der Reaktionszone, gegebenenfalls unter einem unterhalb des Atmosphärendrucks liegenden Prozessdruck, die Erzeugung der Prozesstemperatur im Reaktionsbereich sowie die Wärmedämmung des Reaktionsbereichs gegenüber der Atmosphäre zur Aufrechterhaltung der im Reaktionsbereich herrschenden Prozesstemperatur realisiert. In the case of known diffusion furnaces, the diffusion process takes place in a diffusion chamber which simultaneously performs a number of functions, namely the provision of a gas-tight reaction zone, the provision of a process atmosphere in the reaction zone, optionally under a process pressure below atmospheric pressure, and the generation of the process temperature in the reaction zone and the thermal insulation of the reaction zone with respect to the atmosphere to maintain the prevailing in the reaction region process temperature realized.

Diffusionsöfen für den Batchbetrieb sind in DE 10 2004 024 207 A1 und für den Clusterbetrieb in WO 2007/053016 A2 beschrieben. Bei beiden Vorrichtungen sind die Heizelemente durch ihre Anordnung außerhalb des Reaktionsbereichs oder durch Heizung mittels der Prozessatmosphäre nicht dem Reaktivgas ausgesetzt. Diffusion furnaces for batch operation are in DE 10 2004 024 207 A1 and for cluster operation in WO 2007/053016 A2 described. In both devices, the heating elements are not exposed to the reactive gas by their location outside the reaction area or by heating by means of the process atmosphere.

Aus US 2007/0218687 A1 ist eine Einrichtung zur CVD-Behandlung von Wafern mit einer CVD-Behandlungseinheit bekannt, in der ein Wafer durch einen Roboterarm auf eine beheizbare Bühne aufgelegt, mit einem Reaktivgas-/Inertgasgemisch überströmt und anschließend durch den Roboterarm wieder entnommen wird. Das Reaktivgas-/Inertgasgemisch umströmt auch die Bühne bevor es abgesaugt wird, so dass ein chemischer Angriff nicht vermieden werden kann. In ähnlicher Weise ist bei einer Vorrichtung, die in DE 699 30 700 T2 vorgeschlagen wird, die Heizeinrichtung dem chemischen Angriff durch Reaktionsgas ausgesetzt. Out US 2007/0218687 A1 a device for CVD treatment of wafers with a CVD treatment unit is known in which a wafer is placed on a heated stage by a robot arm, overflowed with a reactive gas / inert gas mixture and then removed again by the robot arm. The Reaktivgas- / Inertgasgemisch flows around the stage before it is sucked off, so that a chemical attack can not be avoided. Similarly, in a device that is in DE 699 30 700 T2 proposed, the heater exposed to the chemical attack by reaction gas.

DE 33 14 375 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleiterschichten auf magnetischen Materialbahnen, bei denen die Materialbahn von der Rückseite her durch Heizstrahler beheizt wird, während durch kathodisch geschaltete Gaszufuhrleitungen Reaktionsgas auf die Vorderseite der Materialbahn geleitet wird. Ein chemischer Angriff auf die Heizeinrichtungen kann hier nicht vermieden werden, weil die Heizstrahler dem Reaktionsgas ebenso wie die Materialbahn ausgesetzt sind. DE 33 14 375 A1 discloses a device for depositing semiconductor layers on magnetic material webs, in which the material web is heated from the rear side by radiant heaters, while by cathodically connected gas supply lines reaction gas is passed to the front side of the material web. A chemical attack on the heaters can not be avoided here, because the radiant heaters are exposed to the reaction gas as well as the material web.

Bei einer Vorrichtung zur Diffusionsbehandlung von Werkstücken, die eine Außenkammer umfasst, wobei innerhalb der Außenkammer mindestens ein Reaktionsbereich mit Mitteln zur Evakuierung, Mitteln zur Gaszufuhr und Mitteln zur Beheizung des ersten Reaktionsbereichs sowie eine Transporteinrichtung zum Transport der Werkstücke durch die Vorrichtung angeordnet sind, wobei die Mittel zur Gaszufuhr flächig ausgebildet sind und mit geringem Abstand und parallel zur Substratebene angeordnet sind, so dass der Reaktionsbereich im Betrieb der Vorrichtung auf einer Seite durch das Mittel zur Gaszufuhr und auf der anderen Seite durch ein zu behandelndes Werkstück begrenzt ist. Die Mittel zur Beheizung des Reaktionsbereichs sind erfindungsgemäß in dem von den Wärmedämmelementen umschlossenen Bereich angeordnet. In a device for the diffusion treatment of workpieces, which comprises an outer chamber, wherein within the outer chamber at least one reaction area with means for evacuation, Means for supplying gas and means for heating the first reaction region and a transport device for transporting the workpieces are arranged by the device, wherein the means for gas supply are formed flat and are arranged at a small distance and parallel to the substrate plane, so that the reaction region during operation of the device is limited on one side by the means for gas supply and on the other side by a workpiece to be treated. The means for heating the reaction region are arranged according to the invention in the area enclosed by the heat-insulating elements.

Die flächig ausgebildeten Mittel zur Gaszufuhr sorgen dafür, dass im Bereich der zu behandelnden Oberfläche des Werkstücks, an dem der Diffusionsprozess durchgeführt werden soll, eine Prozessatmosphäre mit der benötigten Konzentration und Zusammensetzung vorhanden ist. Gleichzeitig kann eine Verunreinigung der im Reaktionsbereich herrschenden Prozessatmosphäre dadurch verhindert werden, dass die Druckverhältnisse im Reaktionsbereich im Verhältnis zum außerhalb des Reaktionsbereichs herrschenden Druck beeinflusst werden. Solange der Druck der Prozessatmosphäre oberhalb der Oberfläche des Substrats größer ist als der außerhalb des Reaktionsbereichs herrschenden Drucks, wird das Eindringen von Verunreinigungen wirksam verhindert. The surface-area means for supplying gas ensure that a process atmosphere with the required concentration and composition is present in the region of the surface of the workpiece to be treated, at which the diffusion process is to be carried out. At the same time, contamination of the process atmosphere prevailing in the reaction zone can be prevented by influencing the pressure conditions in the reaction zone in relation to the pressure prevailing outside the reaction zone. As long as the pressure of the process atmosphere above the surface of the substrate is greater than the pressure prevailing outside the reaction region, the ingress of contaminants is effectively prevented.

Erfindungsgemäß ist der Reaktionsbereich von Wärmedämmelementen umschlossen, die so gestaltet sind, dass die Werkstücke in den von den Wärmedämmelementen umschlossenen Bereich hinein- und daraus heraustransportiert werden können. Derartige Wärmedämmelemente sind vorzugsweise aus Materialien gefertigt, die sehr hohen Temperaturen standhalten können und sich gegenüber Prozessgasen inert verhalten. Es kann sich dabei beispielsweise um Platten oder Formteile aus keramischen Materialien handeln. Dabei ist es nicht unbedingt notwendig, dass die Wärmedämmelemente so gasdicht miteinander verbunden sind, dass sie eine Reaktionskammer bilden. Es ist ausreichend, dass die Wärmedämmelemente so zusammenwirken, dass ein großer Teil der durch die Mittel zur Beheizung erzeugte Wärme im Reaktionsbereich verbleibt. According to the invention, the reaction area is enclosed by thermal insulation elements which are designed so that the workpieces can be transported in and out of the area enclosed by the thermal insulation elements. Such thermal insulation elements are preferably made of materials that can withstand very high temperatures and inert to process gases. It may be, for example, plates or moldings made of ceramic materials. It is not absolutely necessary that the thermal insulation elements are connected to each other so gas-tight that they form a reaction chamber. It is sufficient that the heat-insulating elements cooperate so that a large part of the heat generated by the means for heating remains in the reaction area.

Erfindungsgemäß sind weiter die Mittel zur Beheizung des Reaktionsbereichs in dem von den Wärmedämmelementen umschlossenen Bereich angeordnet. Beispielsweise können die Mittel zur Beheizung des Reaktionsbereichs oberhalb der Substratebene angeordnet sein. According to the invention, the means for heating the reaction region are further arranged in the area enclosed by the heat-insulating elements. For example, the means for heating the reaction region can be arranged above the substrate plane.

Zur Beheizung der Prozesszone werden Heizkörper eingesetzt, die der Prozessgasatmosphäre widerstehen können. Vorteilhaft können elektrische Widerstandheizer mit Quarzmantel eingesetzt werden. Konventionelle Mantelrohrheizer können eingesetzt werden, sofern diese vor aggressiven Prozessgasen geschützt werden können, z.B. durch Umspülung mit inerten Gasen. Zur Wärmeisolation können Strahlungsschirm-Pakete eingesetzt werden, sofern die eingesetzten Werkstoffe den korrosiven Prozessgasen widerstehen. Des Weiteren können hochporöse, wärmeisolierende Keramikwerkstoffe eingesetzt werden, die der Prozessgasatmosphäre widerstehen. Auch kommen Isolierpackungen, bestehend aus keramischen Faserwerkstoffen in Frage. To heat the process zone radiators are used, which can withstand the process gas atmosphere. Advantageously, electrical resistance heaters can be used with quartz sheath. Conventional jacket tube heaters can be used as far as they can be protected from aggressive process gases, e.g. by flushing with inert gases. Radiation shield packages can be used for thermal insulation provided that the materials used resist the corrosive process gases. Furthermore, highly porous, heat-insulating ceramic materials can be used, which withstand the process gas atmosphere. Also come insulating packages, consisting of ceramic fiber materials in question.

Gemäß einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Mittel zur Beheizung gleichzeitig Mittel zur Gaszufuhr sind. Dies bedeutet, dass die Funktionen der Mittel zur Beheizung und der Mittel zur Gaszufuhr in einem Bauteil miteinander kombiniert sind. Dadurch ist es möglich, das in den Reaktionsbereich eintretende Prozessgas vorzuheizen, um auf diese Weise eine noch homogenere Temperaturverteilung innerhalb des Reaktionsbereichs zu erzielen. In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Mittel zur Beheizung auf der den Mitteln zur Gaszufuhr gegenüberliegenden Seite der Substratebene angeordnet sind. According to one embodiment it can be provided that means for heating are simultaneously means for gas supply. This means that the functions of the means for heating and the means for gas supply are combined in one component. This makes it possible to preheat the process gas entering the reaction zone, in order to achieve an even more homogeneous temperature distribution within the reaction zone in this way. In a further embodiment it can be provided that means for heating are arranged on the side of the substrate plane opposite the means for supplying gas.

Die Wärmedämmelemente können so gestaltet sein, dass ein Wärmedämmelement gleichzeitig ein Mittel zur Gaszufuhr ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein Wärmedämmelement einen zentral angeordneten Gasauslass oder mehrere verteilte Gasauslässe aufweist, wenn die Anforderungen bezüglich einer homogenen Zuführung von Prozessgas nicht sehr hoch sind. Alternativ kann das betreffende Wärmedämmelement als Platte mit düsenförmigen Gasauslässen oder als flächenhaft verbundene Anordnung eines (beispielsweise mäanderförmigen) oder mehrerer Rohre mit düsenförmigen Gasauslässen ausgeführt sein, wobei die Rohre parallel zur Transportrichtung der Substrate oder quer dazu angeordnet sein können. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Wärmedämmelement aus gasdurchlässigem keramischem Material gefertigt ist. The thermal insulation elements may be designed so that a thermal insulation element is simultaneously a means for gas supply. This can be achieved, for example, by virtue of the fact that a heat-insulating element has a centrally arranged gas outlet or a plurality of distributed gas outlets, if the requirements with respect to a homogeneous supply of process gas are not very high. Alternatively, the respective thermal insulation element can be designed as a plate with nozzle-shaped gas outlets or as a planar arrangement of one (for example meandering) or several tubes with nozzle-shaped gas outlets, wherein the tubes can be arranged parallel to the transport direction of the substrates or transversely thereto. In a further embodiment, it is provided that the thermal insulation element is made of gas-permeable ceramic material.

Das Prozessgas strömt aus dem durch die Werkstückoberfläche und die flächenhaft ausgebildeten Mittel zur Gaszufuhr über die Ränder des Werkstücks ab. Durch geeignete Ausgestaltung der geometrischen Verhältnisse, Bemessung des Gasvolumenstroms und des Drucks ist die Strömungsgeschwindigkeit in weiten Grenzen einstellbar. Den jeweiligen Erfordernissen entsprechend wird die Strömungsgeschwindigkeit so eingestellt, dass der Hinzutritt von Kontaminanten entgegen der Prozessgasströmung unterbunden wird. The process gas flows out of the through the workpiece surface and the area formed means for gas supply via the edges of the workpiece. By suitable design of the geometric conditions, dimensioning of the gas volume flow and the pressure, the flow rate can be adjusted within wide limits. According to the respective requirements, the flow rate is adjusted so that the addition of contaminants is prevented against the process gas flow.

Durch die Segmentierung der Mittel zur Gaszufuhr in Transportrichtung, beispielsweise bei einer Ausgestaltung als Anordnung mehrerer Rohre, ergibt sich die Möglichkeit, die Halbleiterschicht in Abhängigkeit vom Ort verschiedenen Prozessgaskonzentrationen (Verhältnis Dotiergas (Reaktivgas) / Trägergas (Inertgas)) auszusetzen. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die Halbleiterschicht einer optimierten Prozessgasatmosphäre und Temperatur auszusetzen, was das Prozessoptimierungspotential ganz wesentlich erweitert. By the segmentation of the means for gas supply in the transport direction, for example in a Design as an arrangement of several tubes, there is the possibility of the semiconductor layer depending on the location different process gas concentrations (ratio of doping gas (reactive gas) / carrier gas (inert gas)) suspend. This results in the possibility of exposing the semiconductor layer to an optimized process gas atmosphere and temperature, which considerably broadens the process optimization potential.

Die Gewährleistung der Prozessgasreinheit auf der Substratunterseite ist nicht zwingend erforderlich, wenn durch die oben beschriebenen Maßnahmen die Prozessgasreinheit auf der Substratoberseite mit der empfindlichen Halbleiterschicht gewährleistet werden kann. Vorteilhaft gestaltet sich der Betrieb bei niedrigen Prozessdrücken, da gegenüber dem Betrieb bei hohen Prozessdrücken vergleichsweise geringe Gasflüsse ausreichend sind, um eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit zu ermöglichen. Eine viskose Strömung ist vorteilhaft, um den Hinzutritt von Kontaminanten zu unterbinden. Ensuring the process gas purity on the underside of the substrate is not absolutely necessary if the process gas purity on the substrate top side with the sensitive semiconductor layer can be ensured by the measures described above. Advantageously, the operation at low process pressures, since compared to the operation at high process pressures comparatively small gas flows are sufficient to allow a sufficient flow rate. A viscous flow is advantageous to prevent the ingress of contaminants.

Dadurch wird die Reinheit der Prozessgasatmosphäre am Prozessort ausschließlich durch die Reinheit des bevorrateten Prozessgases bestimmt. As a result, the purity of the process gas atmosphere at the process location is determined solely by the purity of the stored process gas.

Sofern der Einfluss von im Prozessgas enthaltenen Restgasen und Kontaminanten auf die Erzielung der gewünschten Halbleitereigenschaften vernachlässigbar ist, kommt ein Betrieb auch bei niedrigeren Drücken im Bereich der Molekularströmung in Frage. Der Trägergasdurchsatz kann reduziert werden. Die Möglichkeit, den Betrieb ohne Trägergas zu gewährleisten, kann nicht ausgeschlossen werden. If the influence of residual gases and contaminants contained in the process gas on the achievement of the desired semiconductor properties is negligible, an operation even at lower pressures in the range of molecular flow in question. The carrier gas flow rate can be reduced. The possibility of ensuring operation without carrier gas can not be ruled out.

Es ergibt sich die Möglichkeit, außerhalb der eigentlichen oben beschriebenen Prozessgas-Atmosphäre über der Halbleiterschicht auch Werkstoffe einzusetzen, die bezüglich der Freisetzung von unerwünschten Kontaminanten oder Reaktionsprodukten als nicht unkritisch eingeschätzt werden müssen. Die Beständigkeit, insbesondere die Hochtemperaturbeständigkeit der Werkstoffe außerhalb der Prozesszone gegenüber den eingesetzten Prozessmedien ist zu gewährleisten. There is the possibility of using materials outside the actual process-gas atmosphere described above above the semiconductor layer which, with regard to the release of undesired contaminants or reaction products, must not be considered to be uncritical. The resistance, in particular the high-temperature resistance of the materials outside the process zone to the process media used is to be ensured.

Es ist technisch nur eingeschränkt möglich, die Wärmeisolierung so dicht auszuführen, dass eine Gasdichtigkeit gewährleistet werden kann. Eine Vielzahl von Durchbrüchen im Isoliermantel für Transportbauteile, Heizungsdurchführungen, Gasdurchführungen, Absaugöffnungen, Pyrometeröffnungen, etc. sind mit technischen Mitteln nur unvollkommen abzudichten. It is technically possible only to make the heat insulation so tight that a gas-tightness can be ensured. A large number of openings in the insulating jacket for transport components, heating passages, gas feedthroughs, suction openings, pyrometer openings, etc. are imperfectly sealed by technical means.

Durch den zusätzlichen Einlass von Inertgas in den Raum, der durch die Behälterwand der Außenkammer einerseits und den durch die Wärmedämmelemente gebildeten Heiztunnel andererseits gebildet wird, ist es möglich, eine Inertgasströmung über die konstruktiv bedingten Spalten zwischen Durchführungen und Durchbruchsöffnungen in das Innere des Isoliermantels aufrechtzuerhalten. Dadurch wird der Durchtritt von Prozessgas durch konstruktiv bedingte Spalten aus dem Heiztunnelraum in den Raum zwischen Heiztunnel und Behälterwand wirksam unterbunden. Damit wird gewährleistet, dass eine Verunreinigung der Bauteile außerhalb des Heiztunnels unterbunden wird. Aufwendige Reinigungsarbeiten sowie die Belastung des Personals mit Reaktions- und Zerfallsprodukten wie z.B. Feinstaub bei Instandhaltungsarbeiten entfallen oder können zumindest ganz erheblich reduziert werden. Due to the additional inlet of inert gas in the space formed by the container wall of the outer chamber on the one hand and the heating tunnel formed by the heat insulating elements on the other hand, it is possible to maintain an inert gas flow through the constructive gaps between feedthroughs and breakthrough openings in the interior of the insulating jacket. As a result, the passage of process gas is effectively prevented by structurally related columns from the heating tunnel space in the space between the heating tunnel and tank wall. This ensures that contamination of the components outside the heating tunnel is prevented. Elaborate cleaning and the burden of the staff with reaction and decomposition products such. Fine dust during maintenance work accounts for or can be at least significantly reduced.

Um die Prozessgasatmosphäre am Prozessort durch die genannten Maßnahmen nicht zu stören, ist es notwendig, die in den Heiztunnel einschießende Inertgasströmung durch konstruktive Maßnahmen so abzulenken oder diffus zu gestalten, dass der Gasimpuls nicht mehr ausreicht, um in die Prozessgasatmosphäre zwischen Halbleiterschicht und Gasdusche (Mittel zur Gaszufuhr) einzudringen. Damit ergibt sich die Möglichkeit, alle durch den Betrieb anfallenden Prozessgase, Restgase und Kontaminanten abzuführen. Ablagerungen von unerwünschten Reaktions- und Zerfallsprodukten im gesamten Raum innerhalb der Behälterwandungen der Außenkammer werden durch die genannten Maßnahmen weitestgehend unterbunden oder reduziert. In order not to disturb the process gas atmosphere at the processing location by said measures, it is necessary to deflect or diffuse the Inertgasströmung einschießende in the heating tunnel by constructive measures that the gas pulse is no longer sufficient to in the process gas atmosphere between the semiconductor layer and gas shower (means for gas supply). This gives the possibility to dissipate all process gases, residual gases and contaminants resulting from the operation. Deposits of unwanted reaction and decay products in the entire space within the container walls of the outer chamber are largely prevented or reduced by the measures mentioned.

Zur Durchführung mehrerer verschiedener Diffusionsprozesse an den Werkstücken kann weiter vorgesehen sein, dass in der Außenkammer mindestens ein zweiter Reaktionsbereich, beispielsweise eine Reaktionskammer, mit Mitteln zur Evakuierung, Mitteln zur Gaszufuhr und Mitteln zur Beheizung des zweiten Reaktionsbereichs vorgesehen ist und dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reaktionsbereichen ein Transferbereich, beispielsweise eine Transferkammer, mit Mitteln zur Evakuierung und Mitteln zur Gaszufuhr angeordnet ist. In order to carry out a plurality of different diffusion processes on the workpieces, it can further be provided that at least one second reaction zone, for example a reaction chamber, with means for evacuation, means for gas supply and means for heating the second reaction zone is provided in the outer chamber and that between two successive reaction zones Transfer area, such as a transfer chamber, with means for evacuation and means for gas supply is arranged.

Wenn die Reaktionsbereiche durch Reaktionskammern realisiert sind, so können an den Ein- und Austrittsöffnungen der Reaktionskammern Mittel zum Verschließen derselben vorgesehen sein, jedoch kann es bei geeigneter Ausgestaltung der Vorrichtung zur Atmosphärentrennung auch ausreichend sein, im Bereich der Ein- und Austrittsöffnungen der Reaktionskammern Mittel zur Evakuierung oder/und Gasduschen oder/und andere geeignete Mittel vorzusehen. Wenn an den Ein- und Austrittsöffnungen der Reaktionskammern Mittel zum Verschließen der Reaktionskammern vorgesehen sind, so können diese beispielsweise als Klappenventile ausgeführt sein. If the reaction areas are realized by reaction chambers, it may be provided at the inlet and outlet openings of the reaction chambers means for closing the same, but it may also be sufficient in a suitable embodiment of the device for atmospheric separation, in the region of the inlet and outlet openings of the reaction chambers means for Evacuation and / or gas showers and / or other appropriate means. If means for closing the reaction chambers are provided at the inlet and outlet openings of the reaction chambers, they can be designed, for example, as flap valves.

Durch die Anordnung eines Transferbereichs zwischen zwei aufeinander folgenden Reaktionsbereichen ist es möglich, die Werkstücke von einem Reaktionsbereich in einen anschließenden Reaktionsbereich zu bewegen, ohne die Werkstücke zwischendurch der Umgebungsatmosphäre auszusetzen. Auf diese Weise werden Verunreinigungen der Werkstücke vermieden, die in den Werkstücken aus dem vorangehenden Diffusionsprozess gespeicherte Wärmeenergie wird für den anschließenden Diffusionsprozess größtenteils erhalten und die Durchführung mehrerer Diffusionsprozesse kann im Durchlaufverfahren und damit einfacher, schneller und kostengünstiger als bei bekannten Vorrichtungen zur Diffusionsbehandlung erfolgen. By arranging a transfer area between two consecutive Reaction areas, it is possible to move the workpieces from a reaction area in a subsequent reaction area, without exposing the workpieces in between the ambient atmosphere. In this way impurities of the workpieces are avoided, the heat energy stored in the workpieces from the preceding diffusion process is largely retained for the subsequent diffusion process and the implementation of multiple diffusion processes can be carried out in a continuous process and thus simpler, faster and more cost-effective than in known devices for diffusion treatment.

In Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Vorrichtung ist vorgesehen, dass vor dem ersten Reaktionsbereich oder/und nach dem letzten Reaktionsbereich ein Transferbereich angeordnet ist. Der vor dem ersten Reaktionsbereich angeordnete Transferbereich ermöglicht es, Werkstücke so rechtzeitig bereitzustellen, dass diese ohne Störung der in dem jeweiligen Reaktionsbereich herrschenden Prozessatmosphäre in den Reaktionsbereich eingebracht werden können, sobald die zuvor darin behandelten Werkstücke aus dem Reaktionsbereich entfernt wurden. Der nach dem letzten Reaktionsbereich angeordnete Transferbereich stellt einen Pufferbereich für die Werkstücke dar, die alle Reaktionsbereiche durchlaufen haben, bevor diese aus der Vorrichtung entnommen werden. In embodiments of the proposed device, it is provided that a transfer region is arranged before the first reaction region and / or after the last reaction region. The transfer region arranged in front of the first reaction region makes it possible to provide workpieces in such a timely manner that they can be introduced into the reaction region without disturbing the process atmosphere prevailing in the respective reaction region as soon as the workpieces previously treated therein have been removed from the reaction region. The transfer area arranged after the last reaction area constitutes a buffer area for the workpieces which have passed through all reaction areas before they are removed from the apparatus.

In Weiterbildung der beschriebenen Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass eine alle Reaktionsbereiche einschließende Außenkammer mit einer Eintrittsschleuse und einer Austrittsschleuse und mit Mitteln zur Evakuierung vorgesehen ist, deren vor, hinter und zwischen den Reaktionsbereichen liegende Bereiche die Transferkammern bilden. Mit anderen Worten soll eine Außenkammer vorgesehen werden, in deren Innenraum alle Reaktionsbereiche beispielsweise nebeneinander oder hintereinander angeordnet sind, dass die zwischen ihnen verbleibenden Freiräume als evakuierbare Transferkammern wirken. Dies kann bei entsprechender Gestaltung der Außenkammer im Verhältnis zur Anordnung der Reaktionsbereiche in ihrem Innern dazu führen, dass alle vor, zwischen und hinter den Reaktionsbereichen liegenden, als Transferkammern wirkenden Freiräume miteinander verbunden sind. In diesem Fall können beispielsweise die Mittel zur Evakuierung der Außenkammer zwischen zwei Transferkammern angeordnet werden, so dass diese Mittel zur Evakuierung die gleichzeitige Evakuierung der angrenzenden Transferkammern bewirken. In a further development of the described device, it is proposed that an outer chamber enclosing all reaction areas is provided with an inlet lock and an outlet lock and with means for evacuation, whose areas in front, behind and between the reaction areas form the transfer chambers. In other words, an outer chamber is to be provided, in the interior of which all reaction areas are arranged, for example, next to one another or one behind the other, that the free spaces remaining between them act as evacuatable transfer chambers. With a corresponding design of the outer chamber in relation to the arrangement of the reaction areas in its interior, this can lead to all the free spaces which are located in front of, between and behind the reaction areas acting as transfer chambers. In this case, for example, the means for evacuating the outer chamber can be arranged between two transfer chambers, so that these means for evacuation effect the simultaneous evacuation of the adjacent transfer chambers.

Weiter kann vorgesehen sein, dass die Außenkammer Mittel zur Gaszufuhr aufweist. Dabei ist in einer Ausgestaltung der Vorrichtung vorgesehen, dass die Mittel zur Gaszufuhr in die Außenkammer so ausgebildet sind, dass im Bereich der Eintrittsöffnung oder/und Austrittsöffnung mindestens einer Reaktionsbereich Gasauslässe vorgesehen sind. Hierdurch ist es möglich, die Werkstücke vor dem ersten oder/und zwischen zwei aufeinanderfolgenden oder/und nach dem letzten Diffusionsprozess mit einem Spülgas zu spülen. In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Gasauslässe der Mittel zur Gaszufuhr in die Außenkammer getrennt steuerbar, so dass Spülgas jeweils nur an den Orten und zu den Zeitpunkten ausgegeben wird, an denen dort Werkstücke vorbeitransportiert werden. It can further be provided that the outer chamber has means for supplying gas. It is provided in one embodiment of the device that the means for supplying gas into the outer chamber are formed so that in the region of the inlet opening and / or outlet opening at least one reaction region gas outlets are provided. This makes it possible to rinse the workpieces before the first or / and between two consecutive and / or after the last diffusion process with a purge gas. In a further embodiment of the device, the gas outlets of the means for supplying gas into the outer chamber are separately controllable, so that purge gas is dispensed only at the locations and at the times at which workpieces are transported there.

Zum Transport der Werkstücke durch die Vorrichtung ist eine Transporteinrichtung erfindungsgemäß angeordnet, die beispielsweise zwei oder mehr unabhängig voneinander steuerbare Abschnitte aufweisen kann. Dadurch können mehrere Werkstücke oder mehrere Chargen von Werkstücken, die sich gleichzeitig innerhalb der Vorrichtung befinden, unabhängig voneinander zwischen zwei Abschnitten der Vorrichtung, beispielsweise einem Reaktionsbereich und einer Transferkammer, hin und her bewegt oder bedarfsweise in einem solchen Abschnitt gehalten werden, um sie einer Diffusionsbehandlung auszusetzen oder vor dem ersten oder nach dem letzten Diffusionsprozess oder zwischen zwei Diffusionsprozessen zwischen zu lagern. For transporting the workpieces through the device, a transport device is arranged according to the invention, which may have, for example, two or more independently controllable sections. Thereby, a plurality of workpieces or a plurality of batches of workpieces located simultaneously within the apparatus can be reciprocated independently of each other between two sections of the apparatus, for example, a reaction zone and a transfer chamber, or held in such a section as required for diffusion treatment suspend or store before the first or after the last diffusion process or between two diffusion processes.

Zum Transport der Werkstücke durch die Reaktionsbereiche (Prozesszonen) können aus Gründen der Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit gegenüber den Prozessmedien vorteilhaft Rollen oder zylindrische Walzen aus einem keramischen Werkstoff zum Einsatz kommen. To transport the workpieces through the reaction areas (process zones) can be used for reasons of temperature and corrosion resistance compared to the process media advantageous rollers or cylindrical rollers made of a ceramic material used.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass alle Reaktionsbereiche einen in der Transportrichtung der Werkstücke durch die Reaktionsbereiche gesehen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Einerseits sind dadurch größere Querschnitte darstellbar als bei den üblichen, aus einem Quarzrohr gebildeten Reaktionsbereichen, so dass auch die zu behandelnden Werkstücke wesentlich größer sein können als bei Verwendung bekannter Diffusionsöfen. Dadurch werden das zu evakuierende Volumen des Reaktionsbereichs sowie das benötigte Volumen an Reaktivgas, bezogen auf die behandelbare Werkstoffoberfläche pro Charge, deutlich verringert. It can further be provided that all reaction areas have a rectangular cross-section viewed in the transport direction of the workpieces through the reaction areas. On the one hand larger cross-sections are thereby represented as in the usual, formed of a quartz tube reaction areas, so that the workpieces to be treated can be much larger than when using known diffusion ovens. As a result, the volume of the reaction zone to be evacuated and the required volume of reactive gas, based on the treatable material surface per batch, are markedly reduced.

Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass die Reaktionskammern von ebenen Quarz- oder Keramikplatten begrenzt sind. Für den Fall, dass die Transferkammern zwischen den Reaktionskammern angeordnet sind, müssen die Quarzplatten an ihren zur Atmosphäre weisenden Außenflächen durch Stützstrukturen, beispielsweise die Quarzplatten einhüllende Stahlplatten, umhüllt sein, damit die Quarzplatten dem Druckunterschied zwischen der Atmosphäre und dem in dem Reaktionsbereich herrschenden Druck widerstehen können, falls dieser wesentlich geringer ist als der Atmosphärendruck. Wenn jedoch eine Außenkammer vorgesehen ist, die die Reaktionsbereiche vollständig einschließt und die ihrerseits evakuierbar ist, so ist es nicht nötig, derartige Stützstrukturen vorzusehen, da in diesem Fall sowohl innerhalb wie auch außerhalb des Reaktionsbereichs der gleiche Druck herrscht und dadurch auch ebene Quarzplatten der Einwirkung einer möglicherweise verbleibenden Druckdifferenz standhalten können. It can further be provided that the reaction chambers are limited by flat quartz or ceramic plates. In the event that the transfer chambers are located between the reaction chambers, the quartz plates must be enveloped at their outer surfaces facing the atmosphere by support structures, for example steel plates enveloping the quartz plates, so that the quartz plates will withstand the pressure difference between the atmosphere and the pressure prevailing in the reaction zone if possible is much lower than the atmospheric pressure. However, if an outer chamber is provided which completely encloses the reaction areas and which in turn is evacuable, it is not necessary to provide such support structures, since in this case both inside and outside the reaction area the same pressure prevails and thereby also flat quartz plates of the action a possibly remaining pressure difference can withstand.

In einer weiteren Ausgestaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung ist vorgesehen, dass alle Reaktionsbereiche durch die Mittel zur Evakuierung der Außenkammer evakuierbar sind. Der bauliche Aufwand für die Vorrichtung verringert sich dadurch deutlich, weil keine dedizierten Vakuumpumpen für jeden einzelnen Reaktionsbereich benötigt werden. Falls jedoch Reaktionsbereiche über eigene Vakuumpumpen verfügen, so kann vorgesehen sein, dass die Mittel zur Evakuierung jedes Reaktionsbereiches getrennt steuerbar sind, wodurch es möglich ist, die Vakuumbedingungen innerhalb der einzelnen Reaktionsbereiche unterschiedlich zu gestalten, beispielsweise um sie an den in dem jeweiligen Reaktionsbereich stattfindenden Diffusionsprozess anzupassen. In a further embodiment of the proposed device is provided that all reaction areas can be evacuated by the means for evacuating the outer chamber. The construction cost for the device is significantly reduced because no dedicated vacuum pumps are needed for each reaction area. However, if reaction areas have their own vacuum pumps, it may be provided that the means for evacuating each reaction area are separately controllable, whereby it is possible to differentiate the vacuum conditions within the individual reaction areas, for example by the diffusion process taking place in the respective reaction area adapt.

Zur besseren Anpassung der Prozessbedingungen an den im jeweiligen Reaktionsbereich stattfindenden Diffusionsprozess kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Mittel zur Gaszufuhr jedes Reaktionsbereichs oder/und die Mittel zur Beheizung jedes Reaktionsbereiches getrennt steuerbar sind. Außerdem kann die beschriebene Vorrichtung so gestaltet sein, dass die Mittel zur Beheizung mindestens eines Reaktionsbereichs an der Außenseite des Reaktionsbereichs angeordnet sind. In order to better adapt the process conditions to the diffusion process taking place in the respective reaction region, it can furthermore be provided that the means for supplying gas to each reaction region or / and the means for heating each reaction region can be controlled separately. In addition, the device described can be designed such that the means for heating at least one reaction region are arranged on the outside of the reaction region.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and an accompanying drawing. Show

1 eine beispielhafte Ausführungsform der beschriebenen Vorrichtung im Längsschnitt, 1 an exemplary embodiment of the device described in longitudinal section,

2 die Ausführungsform aus 1 im Querschnitt, 2 the embodiment of 1 in cross section,

3 eine zweite Ausführungsform in einer Draufsicht, 3 a second embodiment in a plan view,

4 eine dritte Ausführungsform in einer Draufsicht, 4 a third embodiment in a plan view,

5 eine dritte Ausführungsform in einer Draufsicht. 5 a third embodiment in a plan view.

Die Darstellung der verschiedenen Anlagenkomponenten ist in den Figuren stark schematisiert und sollte in keiner Weise einschränkend verstanden werden. Beispielsweise ist es dem Fachmann ohne weiteres geläufig, wie die Mittel zur Beheizung der Reaktionsbereiche gestaltet und angeordnet werden können, um eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung zu erzielen. Hierzu können beispielsweise die Mittel zur Beheizung flächig ausgebildet sein. In analoger Weise ist es eine Routinearbeit für den Fachmann, die Form und Anordnung der anderen Komponenten, wie der Mittel zur Evakuierung, Mittel zur Gaszufuhr, Transporteinrichtung usw. so zu gestalten, dass das gewünschte Ergebnis erzielt wird. The representation of the various plant components is highly schematic in the figures and should not be understood in any way limiting. For example, it is readily apparent to the person skilled in the art how the means for heating the reaction regions can be designed and arranged in order to achieve the most uniform temperature distribution possible. For this purpose, for example, the means for heating may be formed flat. Analogously, it is a matter of routine for a person skilled in the art to design the shape and arrangement of the other components, such as evacuation means, gas supply means, transport means, etc. to achieve the desired result.

In dem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Diffusionsbehandlung von Werkstücken, wie es in 1 und 2 dargestellt ist, ist in einer Außenkammer 1 mit einer Eintrittsschleuse 13 und einer Austrittsschleuse 14 ein Reaktionsbereich 2 zur Durchführung eines Diffusionsprozesses angeordnet. In the embodiment of a device for the diffusion treatment of workpieces, as in 1 and 2 is shown in an outer chamber 1 with an entrance lock 13 and an exit lock 14 a reaction area 2 arranged to perform a diffusion process.

Vor und hinter dem Reaktionsbereich 2 sind Transferbereiche 16, 16‘ gebildet. Sie werden durch die jeweiligen vor und hinter dem Reaktionsbereich 2 liegenden Abschnitte der Außenkammer 1 repräsentiert, da die Außenkammer 1 selbst evakuiert ist. In front of and behind the reaction area 2 are transfer areas 16 . 16 ' educated. They will pass through the respective front and back of the reaction area 2 lying sections of the outer chamber 1 represented as the outer chamber 1 self evacuated.

Zu diesem Zweck sind in den Bereichen der Außenkammer 1, die die Transferbereiche 16, 16‘ bilden, Mittel zur Evakuierung 11 angeordnet. Weiterhin sind in der Außenkammer 1 unmittelbar vor und hinter dem Reaktionsbereich 2 Mittel zur Gaszufuhr 12 vorgesehen, die so ausgebildet sind, dass im Bereich der Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung des Reaktionsbereichs 2 Gasauslässe vorgesehen sind. Dadurch werden die Werkstücke 5 vor und nach dem Diffusionsprozess mit einem Spülgas gespült. Die Mittel zur Evakuierung 11 und die Mittel zur Gaszufuhr 12 der Außenkammer 1 sind getrennt und unabhängig voneinander steuerbar. Die Verunreinigung der im Reaktionsbereich 2 gebildeten Prozessatmosphäre wird dadurch verhindert, dass der in dem Reaktionsbereich 2 erzeugte Druck größer ist als der in den Transferbereichen 16 herrschende Druck. For this purpose are in the areas of the outer chamber 1 that the transfer areas 16 . 16 ' form, means of evacuation 11 arranged. Furthermore, in the outer chamber 1 immediately before and after the reaction area 2 Means for gas supply 12 provided, which are formed so that in the region of the inlet opening and outlet opening of the reaction area 2 Gas outlets are provided. This will make the workpieces 5 before and after the diffusion process flushed with a purge gas. The means of evacuation 11 and the means for gas supply 12 the outer chamber 1 are separately and independently controllable. The pollution in the reaction area 2 formed process atmosphere is prevented by that in the reaction area 2 generated pressure is greater than that in the transfer areas 16 prevailing pressure.

Der Reaktionsbereich 2 ist von einem oberen Wärmedämmelement 4 und einem unteren Wärmedämmelement 4 so umschlossen, dass die Werkstücke 5 in den von ihnen umschlossenen Bereich hinein- und daraus heraustransportiert werden können. Der darin gebildete Reaktionsbereich 2 weist getrennt und unabhängig voneinander steuerbare Mittel zur Evakuierung des Reaktionsbereichs 21 und Mittel zur Gaszufuhr des Reaktionsbereichs 22 auf. Innerhalb des von den Wärmedämmelementen 4 umschlossenen Bereichs sind weiterhin Mittel zur Beheizung 23 des Reaktionsbereichs 2 angeordnet. The reaction area 2 is from an upper thermal insulation element 4 and a lower thermal insulation element 4 so enclosed, that the workpieces 5 into and out of the enclosed area. The reaction area formed therein 2 has separately and independently controllable means for evacuating the reaction zone 21 and means for supplying gas to the reaction zone 22 on. Inside of the thermal insulation elements 4 enclosed area are still means of heating 23 of the reaction area 2 arranged.

Der Reaktionsbereich 2 bildet sich zwischen der Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks 5 und dem oder den darüber angeordneten, flächig ausgebildeten Mitteln zur Gaszufuhr des Reaktionsbereichs 22 aus. Das zu behandelnden Werkstück 5 wird auf einer Substratebene durch die Vorrichtung bewegt. Unterhalb dieser Substratebene sind Mittel zur Beheizung 23 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel als Flächenstrahler ausgeführt sind. Weiterhin sind, ebenfalls unterhalb der Substratebene, Mittel zur Evakuierung des Reaktionsbereichs 21 angeordnet, die die aus dem Reaktionsbereich 2 über die Ränder des Werkstücks 5 strömenden Gase absaugen. Der von den Mitteln zur Gaszufuhr des Reaktionsbereichs 22 und der Oberfläche des Werkstücks 5 gebildete Reaktionsbereich 2 sowie die Mittel zur Beheizung 23 sind insgesamt von mehreren plattenförmigen, aus einem keramischen Material gebildeten Wärmedämmelementen 4 umschlossen, die auf diese Weise einen Heiztunnel bilden, der den Verlust der Wärme, die durch die Mittel zur Beheizung erzeugt werden, vermindert. Diese Wärmedämmelemente 4 sind jedoch nicht so zueinander angeordnet, dass dadurch eine gasdichte Reaktionskammer gebildet wird. The reaction area 2 forms between the surface of the workpiece to be treated 5 and the one or more arranged over it, areal trained means for supplying gas to the reaction area 22 out. The workpiece to be treated 5 is moved through the device on a substrate plane. Below this substrate level are means for heating 23 arranged, which are executed in the embodiment as a surface radiator. Furthermore, also below the substrate level, means for evacuating the reaction area 21 arranged that out of the reaction area 2 over the edges of the workpiece 5 Aspirate flowing gases. That of the gas supply means of the reaction zone 22 and the surface of the workpiece 5 formed reaction area 2 as well as the means for heating 23 are a total of several plate-shaped, formed of a ceramic material thermal insulation elements 4 enclosed, thus forming a heating tunnel, which reduces the loss of heat generated by the means for heating. These thermal insulation elements 4 However, they are not arranged to each other so that thereby a gas-tight reaction chamber is formed.

Weiterhin ist eine Transporteinrichtung 15 zum Transport der Werkstücke durch die Vorrichtung vorgesehen, die eine Anordnung hintereinander liegender Transportwalzen aus einem keramischen Material umfasst, deren oberste Mantellinien die Substratebene definieren. Die Transporteinrichtung 15 erstreckt sich durch die gesamte Außenkammer 1 und durch den Reaktionsbereich 2, wobei die im Reaktionsbereich 2 liegenden Transportwalzen der Transporteinrichtung 15 den von den Wärmedämmelementen umschlossenen Raum durchdringen, so dass auf ihnen die zu behandelnden Werkstücke durch den Reaktionsbereich 2 transportiert werden können. Furthermore, a transport device 15 provided for the transport of the workpieces by the device, which comprises an arrangement of successive transport rollers made of a ceramic material whose uppermost generatrix lines define the substrate plane. The transport device 15 extends through the entire outer chamber 1 and through the reaction area 2 , where in the reaction area 2 lying transport rollers of the transport device 15 penetrate the space enclosed by the heat-insulating elements, so that on them the workpieces to be treated through the reaction area 2 can be transported.

Bei der Draufsicht auf die Ausführungsbeispiele der Vorrichtung in den 3 bis 5 wurde aus Übersichtlichkeitsgründen auf die Darstellung einiger Komponenten der Vorrichtung verzichtet, um den prinzipiellen Aufbau der Reaktionsbereiche 2 innerhalb einer Außenkammer 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘ zu verdeutlichen. In the plan view of the embodiments of the device in the 3 to 5 was omitted for reasons of clarity on the representation of some components of the device to the basic structure of the reaction areas 2 within an outer chamber 1' . 1'' . 1''' to clarify.

In 4 ist eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Diffusionsbehandlung von Werkstücken gezeigt, bei der, ähnlich wie bei der Vorrichtung aus den 1 und 2, zwei Reaktionsbereiche 2 linear hintereinander angeordnet sind. Allerdings ist diese Vorrichtung modular aufgebaut. Jeder Reaktionsbereich 2 ist in einer eigenen Außenkammer 1‘‘, 1‘‘‘ angeordnet. Jede Außenkammer 1‘‘, 1‘‘‘ verfügt vor dem jeweiligen Reaktionsbereich 2 über einen Bereich, der im Betrieb der Vorrichtung als Transferbereich 16, 16' wirkt. Die Außenkammern 1‘‘, 1‘‘‘ sind so miteinander verbunden, dass sie gemeinsam einen Vakuumbehälter bilden, zu dem weiterhin ein an die zweite Außenkammer 1‘‘‘ anschließender, separater Transferbereich 3 gehört. Die Eingangsschleuse 13 der Vorrichtung ist am vorderen Ende der ersten Außenkammer 1‘‘ angebracht, während die Ausgangsschleuse 14 am Ende des separaten Transferbereichs 3 angebracht ist. In 4 shows an embodiment of the apparatus for the diffusion treatment of workpieces, in which, similar to the device of the 1 and 2 , two reaction areas 2 are arranged linearly one behind the other. However, this device is modular. Each reaction area 2 is in its own outer chamber 1'' . 1''' arranged. Every outer chamber 1'' . 1''' has in front of the respective reaction area 2 over an area that is in operation of the device as a transfer area 16 . 16 ' acts. The outer chambers 1'' . 1''' are connected to each other so that they together form a vacuum container, in addition to the one to the second outer chamber 1''' subsequent, separate transfer area 3 belongs. The entrance lock 13 the device is at the front end of the first outer chamber 1'' attached while the exit lock 14 at the end of the separate transfer area 3 is appropriate.

Der modulare Aufbau ermöglicht eine flexible Konfiguration der Vorrichtung, wobei selbstverständlich auch Vorrichtungen mit nur einer oder mehr als zwei Reaktionsbereichen 2 möglich sind. In gleicher Weise kann die Anordnung der beschriebenen Transferbereiche 3, 16, 16' variiert werden oder einzelne Transferbereiche 3, 16, 16' vergrößert oder weggelassen werden. Die Transferbereiche 16, 16' können auch ausschließlich als separate Transferkammern 3 ausgeführt sein, so dass jede Außenkammer 1‘‘, 1‘‘‘ nur unwesentlich größer ist als der darin angeordnete Reaktionsbereich 2. The modular design allows a flexible configuration of the device, of course devices with only one or more than two reaction areas 2 possible are. In the same way, the arrangement of the described transfer areas 3 . 16 . 16 ' be varied or individual transfer areas 3 . 16 . 16 ' enlarged or omitted. The transfer areas 16 . 16 ' can also be used exclusively as separate transfer chambers 3 be executed, so that each outer chamber 1'' . 1''' only slightly larger than the reaction area arranged therein 2 ,

Bei dem Ausführungsbeispiel in 3 handelt es sich wiederum um die Anordnung zweier Reaktionsbereiche 2 innerhalb einer gemeinsamen Außenkammer 1‘, wobei jedoch die Reaktionsbereiche 2 nebeneinander angeordnet sind, so dass zwischen den Reaktionsbereichen 2 ein Wechsel der Transportrichtung der Substrate erfolgt. Dadurch sind die Eingangsschleuse 13 und die Ausgangsschleuse 14 der Vorrichtung nebeneinander auf derselben Seite der Außenkammer 1‘ angeordnet. In the embodiment in 3 again it is the arrangement of two reaction areas 2 within a common outer chamber 1' but where the reaction areas 2 are arranged next to each other, so that between the reaction areas 2 a change of the transport direction of the substrates takes place. This is the entrance lock 13 and the exit lock 14 the device side by side on the same side of the outer chamber 1' arranged.

In ähnlicher Weise sind bei dem Ausführungsbeispiel in 5 drei Reaktionsbereiche 2 innerhalb einer gemeinsamen Außenkammer 1‘ nebeneinander angeordnet, so dass zwischen dem ersten und zweiten Reaktionsbereich 2 und zwischen der zweiten und dritten Reaktionsbereich 2 ein Wechsel der Transportrichtung der Substrate erfolgt. Dadurch sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Eingangsschleuse 13 und die Ausgangsschleuse 14 der Vorrichtung an gegenüberliegenden Seiten der Außenkammer 1‘ angeordnet. Similarly, in the embodiment in FIG 5 three reaction areas 2 within a common outer chamber 1' juxtaposed so that between the first and second reaction area 2 and between the second and third reaction areas 2 a change of the transport direction of the substrates takes place. As a result, in this embodiment, the entrance lock 13 and the exit lock 14 the device on opposite sides of the outer chamber 1' arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘ ...1, 1 ', 1' ', 1' '' ...
Außenkammer outer chamber
11 11
Mittel zur Evakuierung Means for evacuation
12 12
Mittel zur Gaszufuhr Means for gas supply
13 13
Eingangsschleuse entry lock
14 14
Ausgangsschleuse exit lock
15 15
Transporteinrichtung transport means
16, 16‘, 16‘‘ 16, 16 ', 16' '
Transferbereich/Transferkammer Transfer Section / transfer chamber
2 2
Reaktionsbereich reaction region
2121
Mittel zur Evakuierung  Means for evacuation
22 22
Mittel zur Gaszufuhr Means for gas supply
23 23
Mittel zur Beheizung Means for heating
3 3
separate Transferkammer separate transfer chamber
4 4
Wärmedämmelement thermal insulation element
5 5
Werkstück workpiece

Claims (20)

Vorrichtung zur Diffusionsbehandlung von Werkstücken (5) im Durchlaufverfahren, umfassend eine Außenkammer (1), wobei innerhalb der Außenkammer (1) mindestens ein Reaktionsbereich (2) mit Mitteln zur Evakuierung (21), Mitteln zur Gaszufuhr (22) und Mitteln zur Beheizung (23) des Reaktionsbereichs (2) sowie eine Transporteinrichtung (15) zum Transport der Werkstücke (5) durch die Vorrichtung angeordnet sind, wobei die Mittel zur Gaszufuhr (22) flächig ausgebildet sind und mit geringem Abstand und parallel zur Substratebene angeordnet sind, so dass der Reaktionsbereich (2) im Betrieb der Vorrichtung auf einer Seite durch die Mittel zur Gaszufuhr (22) und auf der anderen Seite durch ein zu behandelndes Werkstück (5) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsbereich (2) von Wärmedämmelementen (4) so umschlossen ist, dass die Werkstücke (5) in den von den Wärmedämmelementen (4) umschlossenen Bereich hinein- und daraus heraustransportiert werden können und die Mittel zur Beheizung (23) des Reaktionsbereichs (2) in dem von den Wärmedämmelementen (4) umschlossenen Bereich angeordnet sind. Device for the diffusion treatment of workpieces ( 5 ) in a continuous process, comprising an outer chamber ( 1 ), whereby within the outer chamber ( 1 ) at least one reaction area ( 2 ) with means for evacuation ( 21 ), Means for gas supply ( 22 ) and means for heating ( 23 ) of the reaction area ( 2 ) and a transport device ( 15 ) for transporting the workpieces ( 5 ) are arranged through the device, wherein the means for gas supply ( 22 ) are formed flat and are arranged at a small distance and parallel to the substrate plane, so that the reaction region ( 2 ) in the operation of the device on one side by the means for gas supply ( 22 ) and on the other side by a workpiece to be treated ( 5 ), characterized in that the reaction area ( 2 ) of thermal insulation elements ( 4 ) is enclosed so that the workpieces ( 5 ) in the of the thermal insulation elements ( 4 ) can be transported in and out of the enclosed area and the means for heating ( 23 ) of the reaction area ( 2 ) in which of the thermal insulation elements ( 4 ) enclosed area are arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmedämmelement (4) gleichzeitig ein Mittel zur Gaszufuhr (22) ist. Device according to claim 1, characterized in that a thermal insulation element ( 4 ) at the same time a means for gas supply ( 22 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmelemente (4) so ausgeführt sind, dass ein Gasdurchtritt in den Raum, der von den Wärmedämmelementen 4 und der Außenkammer 1 gebildet wird, möglich ist oder in umgekehrter Richtung. Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the heat-insulating elements ( 4 ) are designed so that a gas passage in the room, by the heat insulation elements 4 and the outer chamber 1 is formed, is possible or in the opposite direction. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmedämmelement (4) aus gasdurchlässigem keramischem Material gefertigt ist. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thermal insulation element ( 4 ) is made of gas-permeable ceramic material. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Beheizung (23) gleichzeitig Mittel zur Gaszufuhr (22) sind. Apparatus according to claim 4, characterized in that means for heating ( 23 ) simultaneously means for gas supply ( 22 ) are. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Beheizung (23) auf der den Mitteln zur Gaszufuhr (22) gegenüberliegenden Seite der Substratebene angeordnet sind. Device according to one of claims 4 to 5, characterized in that means for heating ( 23 ) on the gas supply means ( 22 ) are arranged opposite side of the substrate plane. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenkammer (1) mindestens ein weiterer Reaktionsbereich (2) mit Mitteln zur Evakuierung (21), Mitteln zur Gaszufuhr (22) und Mitteln zur Beheizung (23) des mindestens einen weiteren, zweiten Reaktionsbereichs (2) angeordnet ist und dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reaktionsbereichen (2) ein Transferbereich (3, 16, 16', 16'') mit Mitteln zur Evakuierung (11) und Mitteln zur Gaszufuhr (12) angeordnet ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the outer chamber ( 1 ) at least one further reaction area ( 2 ) with means for evacuation ( 21 ), Means for gas supply ( 22 ) and means for heating ( 23 ) of the at least one further, second reaction region ( 2 ) and that between two consecutive reaction areas ( 2 ) a transfer area ( 3 . 16 . 16 ' . 16 '' ) with means for evacuation ( 11 ) and means for gas supply ( 12 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem ersten Reaktionsbereich (2) ein Transferbereich (3, 16) angeordnet ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that before the first reaction region ( 2 ) a transfer area ( 3 . 16 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem letzten Reaktionsbereich (2) ein Transferbereich (3, 16') angeordnet ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that after the last reaction region ( 2 ) a transfer area ( 3 . 16 ' ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkammer alle Reaktionsbereiche (2) einschließt und ihre vor, hinter und zwischen den Reaktionsbereichen (2) liegenden Bereiche die Transferbereiche (3, 16, 16', 16'') bilden, und dass die Außenkammer eine Eintrittsschleuse (13), eine Austrittsschleuse (14) und Mittel zur Evakuierung (11) aufweist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the outer chamber all reaction areas ( 2 ) and their before, behind and between the reaction areas ( 2 ) areas the transfer areas ( 3 . 16 . 16 ' . 16 '' ), and that the outer chamber is an entry lock ( 13 ), an outlet lock ( 14 ) and means of evacuation ( 11 ) having. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkammer (1) weiter Mittel zur Gaszufuhr (12) aufweist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the outer chamber ( 1 ) further means for gas supply ( 12 ) having. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Gaszufuhr (12) in die Außenkammer (1) im Bereich der Eintrittsöffnung oder/und Austrittsöffnung mindestens eines Reaktionsbereichs (2) Gasauslässe aufweisen. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for supplying gas ( 12 ) in the outer chamber ( 1 ) in the region of the inlet opening and / or outlet opening of at least one reaction area ( 2 ) Have gas outlets. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasauslässe der Mittel zur Gaszufuhr (12) in die Außenkammer (1) getrennt steuerbar sind. Device according to one of claims 11 to 12, characterized in that the gas outlets of the gas supply means ( 12 ) into the outer chamber ( 1 ) are separately controllable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (15) mindestens zwei unabhängig voneinander steuerbare Abschnitte aufweist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transport device ( 15 ) has at least two independently controllable sections. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Reaktionsbereiche (2) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Device according to one of the preceding claims, characterized in that all reaction areas ( 2 ) have a rectangular cross-section. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Reaktionsbereiche (2) von ebenen Quarz- oder Keramikplatten begrenzt sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that all reaction areas ( 2 ) are limited by flat quartz or ceramic plates. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Reaktionsbereiche (2) durch die Mittel zur Evakuierung (11) der Außenkammer (1) evakuierbar sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that all reaction areas ( 2 ) by means of evacuation ( 11 ) of the outer chamber ( 1 ) are evacuated. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Evakuierung (21) jedes Reaktionsbereichs (2) getrennt steuerbar sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for evacuating ( 21 ) of each reaction zone ( 2 ) are separately controllable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Gaszufuhr (22) jedes Reaktionsbereichs (2) getrennt steuerbar sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for supplying gas ( 22 ) of each reaction zone ( 2 ) are separately controllable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Beheizung (23) jedes Reaktionsbereichs (2) getrennt steuerbar sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for heating ( 23 ) of each reaction zone ( 2 ) are separately controllable.
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