CN114269968A - 用于cvd反应器的进气元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于CVD反应器(1)的进气元件(2)或者用于进气元件(2)的遮护板(14)的排气面(16)，所述排气面具有多个围绕中心(10)布置的排气开口(7、17)，其中，所述排气开口(7、17)的中点(8′)位于呈多边形的、相同地设计并且具有几何中心点(9)的单元(8)的角点(8′)上，其中，所述单元(8)的边缘(8")由交叉的参考线(13、13′、13")定义，所述参考线(13、13′、13")对应配属于至少两个线组，并且线组的参考线分别在整个排气面上笔直地并且彼此平行地延伸。按照本发明，所述中心(10)与所述角点(8′)间隔所述边缘的长度的三分之一±10％的距离。

Description

用于CVD反应器的进气元件

技术领域

本发明涉及一种用于CVD反应器的进气元件的或者用于进气元件的遮护板的排气面，所述排气面具有多个围绕中心布置的排气开口，其中，所述排气开口的中点位于呈多边形的、相同地设计并且具有几何中点的单元的角点上，其中，所述单元的边缘由交叉的参考线定义，所述参考线对应配属于至少两个线组，并且各个线组的参考线分别在整个排气面上笔直地并且彼此平行地延伸。

本发明还涉及一种进气元件，所述进气元件具有这种排气面、固定在进气元件的排气面上的遮护板，本发明还涉及一种具有这种进气元件或者这种遮护板的CVD反应器。

背景技术

CVD反应器具有进气元件，工艺气体能够通过所述进气元件馈送到能加热的处理室中。在所述处理室中布置有基体，所述基体在CVD反应器中例如如下被热处理，即在基体表面上沉积层。

在专利文献DE 10 2011 051 778 A1、EP 1 842 938 A2、DE 10 2009 043 840 A1和US 2017/0167024 A1中描述了这种进气元件。专利文献DE'778描述了设计为莲蓬头的进气元件。排气开口具有六边形的布置结构。排气开口的中点位于等边三角形的角点上。由等边三角形构成的单元的边缘分别由参考线构成。参考线由线组构成。每个线组具有多条间隔相同距离并且彼此平行地延伸的参考线。不同线组的参考线相对于彼此倾斜120°。

专利文献US'024描述了一种莲蓬头，其中，排气开口的中点位于参考线的交叉点上，所述参考线由费马螺旋线构成。

专利文献WO 2019/199620 A1描述了一种具有朝向基体的底侧的进气元件，所述底侧具有规则地分布在面上的多个进入开口和排出开口。

发明内容

这种进气元件用于CVD反应器中，在所述CVD反应器中，在进气元件或者排气面和基座之间发生相对转动。基座相对于位置固定的进气元件围绕转动轴线转动。该转动轴线定义了中心。进气元件可以具有圆形的排气面。这种圆形的排气面具有中心。圆形的、构成排气面的排气板具有中心。圆柱形的进气元件具有构成排气面的端面，该端面具有中心。排气开口相对于这种中心具有定义的位置。

在进行相对转动时，每个排气开口在一定程度上扫过基座的圆环形的面，所述圆环形的面的中点为中心、即转动轴线。如果所述中心位于中心处的排气开口的中点，则围绕该圆形的面留出环形的面，在转动时没有排气开口在该环形的面上方运动。如果所述中心与单元的中点重合，而所述单元的角点由相邻的排气开口的中点构成，则产生相似的情况。即便在这种布置结构中，也不是每个围绕中心安设的圆弧线都延伸通过至少一个排气开口。由此在排气面的中心区域中产生例如呈圆形的“空缺处”，该空缺处可能导致处理室的工艺气体的供给不足。

本发明所要解决的技术问题在于，在过程技术上改进工艺气体尤其是在处理室的中心区域中的馈入。

所述技术问题通过权利要求书提供的发明解决，其中，从属权利要求不仅是在并列的权利要求中所要求保护的发明的有利的扩展设计，而是也体现了独立的解决方案。

按照本发明，至少一个中心处的排气开口的位置参照旋转对称的体的中心定义、所述旋转对称的体例如为排气面、排气板、遮护板、进气元件等。首先主要建议，在将排气开口布置在相同地设计的单元的角部上时，中心、即例如圆形的排气面的中点或者基座的转动轴线相对于角点偏移并且也相对于单元的面的中点偏移。在也能够与前述技术上的解决方案结合地实现的备选方案中，本发明建议，优选相同地设计的排出开口构成中心处的排出开口，其中，中心布置在排气开口的横截面中并且具体相对于优选呈圆形的排气开口的中点偏移地布置。在此尤其可以规定，中心大约处于排气开口的边缘上，从而在进行相对转动时中心处的排气开口在一定程度上围绕所述中心转动。还可以规定，中心处的排气开口与距离该排气开口最近的排气开口的距离小于排气开口的直径的两倍。有利的是，两个相邻的排气开口的边缘的距离小于排气开口的直径、尤其是中心处的排气开口的直径。在排气开口的按照本发明的布置结构中，不会构成开篇所述的圆形的“空缺处”。而是将排气开口这样布置在排气面上，使得尤其是在排气面的中心的区域中，围绕中心延伸的每条任意的圆弧线与至少一个排气开口相交。线组的其交点定义了排气开口的中点的位置的参考线可以在整个排气面上笔直地并且相互平行地延伸，从而构成多个规则的多边形。可以构成三角的或者四角的优选规则地设计的多边形。以此方式由参考线的角点定义的并且其边缘为参考线的区段的单元具有几何中点。中点可以是单元的面积形心。这些单元构成中心处的单元。中心相对于每个角点并且相对于面的中点偏移。单元可以具有长度相同的边缘。中心可以与角点相距边缘的长度的约1/3±10％。中心可以朝向两条在角点处交叉的线的角平分线的方向与角点相间隔。还可以规定，边缘的长度约为7.07mm±10％。排气开口可以具有4mm±10％的直径。中心可以与角点间隔2mm±10％的距离。排气开口在排气面上的按照本发明的布置结构可以在进气元件的排气板上实现。排气板限定了体积，冷却液能够流动通过所述体积，冷却液能够流动通过所述体积和/或工艺气体能够馈入所述体积中，所述工艺气体能够通过排气开口进入处理室中。然而也规定，排气开口的布置结构在遮护板上实现。这种遮护板与排气板邻接地固定在进气元件上。遮护板的排气开口在此与进气元件的排气板的排气开口对准。排气板可以由金属、精炼钢、铝或者类似材料构成。遮护板可以由陶瓷材料、镀层的石墨或者也可以由金属构成。遮护板可以由多孔的材料构成。所述遮护板可以具有粗糙的表面。

本发明还涉及一种具有由金属构成的气密的并且抗压的壳体的CVD反应器。进气元件位于所述壳体内，所述进气元件具有上述特性并且尤其具有莲蓬头的形状。排气面在转动轴线的转动平面中延伸，基座通过所述转动轴线被转动驱动。基座的上侧构成处理室的底面。进气元件的排气面构成处理室的上侧。基座的转动轴线定义了进气元件的中心，所述中心如上述那样既相对于中心处的排气开口的中点偏移也相对于排气开口的布置结构的中心处的单元的中点偏移。可以规定，在进气元件的排气板和基座之间布置有具有前述特性的遮护板。遮护板可以接触地贴靠在排气板的朝向基座指向的底侧上。然而遮护板也可以与排气板的底侧相间隔。可以设置温度调节装置。通过所述温度调节装置能够对基座进行温度调节。温度调节装置例如可以是加热装置。进气元件同样可以具有温度调节装置，以便冷却或者加热排气面。

排气板和/或遮护板可以由石墨或者以SiC涂层的或者以TaC涂层的石墨构成。然而进气元件的表面优选为精炼钢表面。进气元件的壁和排气板由此可以由精炼钢构成。遮护板的排气开口可以与进气元件的排气板的排气开口对准。然而遮护板的排气开口也可以相对于进气元件的排气板的排气开口偏移。

此外，本发明涉及一种用于运行前述CVD反应器的方法，在所述方法中，基座围绕定义了中心的转动轴线转动驱动，所述中心既相对于中心处的单元的角点又相对于中心处的单元的面的中点偏移。

附图说明

以下根据实施例详细阐述本发明。在附图中：

图1示意性地在剖面中示出了第一实施例的CVD反应器，

图2示出了进气元件2的排气面16的按照图1中的线II-II的底部视图，

图3放大地示出了图2中的局部III，

图4放大地示出了图3中的局部IV并且

图5示出了第二实施例的对应于图1的示图。

具体实施方式

图1和图5示意性地示出了CVD反应器的构造，所述CVD反应器优选为MOCVD反应器，在所述MOVCD反应器中执行涂覆工艺，在所述涂覆工艺中，以III-V层涂覆III-V基片或IV基片、例如硅基片等。涂层例如可以是砷化镓层、磷化镓层或者氮化镓层。为此通过气体输入管路19将尤其是气体混合物的工艺气体馈入设计为莲蓬头的进气元件2的气体分配体积6中。进气元件可以具有多个气体分配体积6，所述气体分配体积彼此分开并且分别具有与其对应配属的排气开口7。工艺气体的气体被馈送到每个气体分配体积6中，所述工艺气体例如为V主族的元素的氢化物或者III主族元素的有机金属化合物。

基座3位于进气元件6下方，所述基座由涂层的石墨板构成。设置有转动轴线18，基座能够在转动平面中围绕所述转动轴线转动驱动。加热装置4位于基座3下方，以便将基座3加热到过程温度。通过与未示出的排气口连接的泵能够对CVD反应器1进行抽气。

具有排气开口7的排气板15的朝向基座33指向的底侧构成排气面16。这在图2中示出。排气面16的在图3中放大地示出的局部示出了，排气开口7分别具有圆形的基本轮廓。在所述实施例中，所有排气开口7具有相同的圆形的基本轮廓和约4mm的直径。两个彼此距离最近的排气开口7的边缘所间隔的距离比排气开口7的直径小。

排气开口7以六边形的布置结构均匀地分布在排气面16上。在本公开中借助参考线13、13'、13"来描述排气开口7的布置结构。存在参考线13、13'、13"的三个组，其中，参考线13、13'、13"分别彼此并行地延伸并且间隔相同距离。不同线组的参考线相对于彼此倾斜120°。在参考线13、13'、13"的所有交叉点上布置有排气开口7。参考线13、13'、13"由此定义了多个相同地设计的单元8，所述单元分别具有等边三角形的形状。在未示出的实施例中，两个线组可以具有相对于彼此偏移90°的参考线，从而单元8具有矩形或者正方形的形状。

单元8的角点8′在所述实施例中彼此间隔7.07mm的距离a。排气开口7具有与角点8′重合的中点和约4mm的直径。图4示出了中心10，所述中心可以是排气面16的几何中点，所述几何中点在所述使用情况中与转动轴线18的中心重合。按照本发明，中心10既不位于单元8的几何的中点9上，也不位于单元8的角点8′上。在所述实施例中，中心10相对于角点8′偏移约2mm。中心10在此位于中心处的排气开口7.1的边缘上。所述中心可以位于角平分线9上、即位于延伸通过角点8′和中点9的线上。中心10可以位于单元8的中点9和中心处的排气开口7.1的中点之间。中心10也可以是排气板15的几何的中点或者进气元件2的端面的中心，然而也可以设置在中心处的排气开口7.1的横截内的任何其他位置上，然而不布置在横截面的中点。

两个排气开口7.2和7.3在这种布置结构中与中心处的排气开口7.1间隔相同的距离。中心处的排气开口7.1的两个边缘与相邻的排气开口7.2或者7.3的距离b小于直径D，从而排气开口7的面在围绕中心10进行相对转动时扫过圆面，该圆面略微大于中心10和相邻的排气开口7.2、7.3的边缘之间的环形的间隔面。

由此不会构成在基座3相对于排气面16相对转动时不被至少一个排气开口7扫过的环形的面。

图5所示的实施例与图1所示的实施例的主要区别仅在于，在排气板15的朝向处理室指向的面上布置有遮护板14，所述遮护板的排气开口17与排气开口7对准。排气开口17的布置结构与图2、图3和图4所示的布置结构对应。

遮护板14在此布置为，使得所述遮护板的排气开口17与排气板15的排气开口7对准。在未示出的、其中遮护板14与排气板15相间隔的实施例中，排气开口17也可以相对于排气开口7偏移地布置。然而在这种情况中规定，遮护板14的中心处的排气开口17具有前述位置。

前述实施方案用于阐述本申请在总体上包含的发明，所述发明至少通过以下特征组合分别独立地对现有技术进行扩展设计，其中，两个、多个或者所有这些特征组合也能够相结合，即：

一种用于CVD反应器1或者用于进气元件2的遮护板14的进气元件2的排气面16，其特征在于，中心10与角点(8′)间隔边缘的长度的三分之一±10％的距离。

一种排气面16，其特征在于，单元8具有相同长度的边缘8′。

一种排气面16，其特征在于，中心10相对于中点9偏移地位于单元8的面中。

一种排气面16，其特征在于，单元8是规则的多边形和/或三角形或者四边形。

一种排气面，其特征在于，边缘8"的长度为7.07mm±10％。

一种进气元件，其特征在于按照权利要求1至4之一所述的排气面16。

一种进气元件，其特征在于，所述排气面16由遮护板14构成，所述遮护板布置在具有布置结构相同的排气开口7的排气面15上。

一种具有壳体的CVD反应器1，其特征在于按照前述权利要求之一所述的排气面。

一种CVD反应器，其特征在于，所述排气面16由遮护板14构成，所述遮护板布置在具有布置结构相同的排气开口7的排气面15上。

一种用于CVD反应器的具有排气面的进气元件2，其特征在于布置在排气板15的朝向处理室指向的面上的遮护板14，所述遮护板的排气开口17与进气元件2的排气开口7对准。

一种用于CVD反应器1的进气元件2或者用于进气元件2的遮护板14的排气面，其特征在于，第一距离最大对应于排气开口7、17的半径并且中心处的排气开口7、17的中点8′相对于与所述中心处的排气开口7、17距离最近的排气开口7、17的中点8′的第二距离小于两个排气开口7、17的直径D的总和，和/或排气面16的中心10既相对于角点8′偏移也相对于中点9偏移地位于单元8的面中，和/或边缘8"的长度小于排气开口7、17的直径的两倍，和/或排气开口7、17具有4mm±10％的直径，和/或中心10位于排气开口7、17的边缘上，和/或中心10相对于角点8′偏移2mm±10％。

一种排气面，其特征在于，中心10沿着两条在角点8′上交叉的参考线13、13′、13"的角平分线12的方向与角点8′间隔距离，和/或边缘8"的长度为7.07mm±10％，和/或彼此相同地设计的排气开口7、17具有圆形的基本轮廓，和/或边缘8"的长度小于排气开口7、17的直径的两倍，和/或排气开口7、17具有4mm±10％的直径，和/或中心10位于排气开口7、17的边缘上，和/或中心10相对于角点8′偏移2mm±10％。

一种用于运行CVD反应器1的方法，其特征在于，基座3围绕转动轴线18相对于固定在壳体上的进气元件2转动，其中，排气面16的中心10处于转动轴线18中并且既相对于角点8′偏移也相对于中点9偏移地位于单元的面中。

然而排气开口7、17的直径也可以小于2mm、例如所述直径可以为1.65mm。在这种情况下，两个相邻的排气开口之间的距离可以为7.07mm。与排气面的中心距离最近的排气开口的中点可以与中心间隔2.3mm。

所有公开的特征(作为单个特征或特征组合)都为发明本质所在。因此，本申请的公开内容也包含相关/所附的优先权文件(在先申请副本)公开的全部内容，为此，优先权文件的特征也一并纳入本申请的权利要求中。从属权利要求即使在不具有所引用的权利要求的特征的情况下也以它们的特征表明对现有技术的独立的有创造性的扩展设计，尤其可以这些从属权利要求为基础提出分案申请。每项权利要求中所给出的实用新型可以另外具有在前述说明中尤其设有附图标记和/或在附图标记列表中给出的一个或多个特征。本发明还涉及多种设计方式，其中，在上述说明中提到的某些特征并未实施，尤其在其被认为对于相应的使用目的无关紧要或能够被其它技术作用相同的手段替换时。

附图标记列表

1 CVD反应器

2 进气元件

3 基座

4 温度调节装置

5 基体

6 气体分配体积

7 排气开口

8 单元

8′ 角点

8" 边缘

9 中点

10 中心

11 多边形面

12 角平分线

13 直线

14 遮护板

15 排气板

16 排气面

17 排气开口

18 转动轴线

19 气体输入管路

Claims (14)

1.一种用于CVD反应器(1)的进气元件(2)或者用于进气元件(2)的遮护板(14)的排气面(16)，所述排气面具有多个围绕中心(10)布置的排气开口(7、17)，其中，所述排气开口(7、17)的中点(8′)位于呈多边形的、相同地设计并且具有几何中点(9)的单元(8)的角点(8′)上，其中，所述单元(8)的边缘(8")的位置和长度由交叉的参考线(13、13′、13")定义，所述参考线(13、13′、13")对应配属于至少两个线组，并且各个线组的参考线在整个排气面上笔直地并且彼此平行地延伸，其特征在于，所述中心(10)与所述角点(8′)间隔所述边缘的长度的三分之一±10％的距离。

2.根据权利要求1所述的排气面(16)，其特征在于，所述单元(8)具有相同长度的边缘(8′)。

3.根据前述权利要求之一所述的排气面(16)，

其特征在于，所述中心(10)相对于所述中点(9)偏移地位于所述单元(8)的面中。

4.根据前述权利要求之一所述的排气面(16)，

其特征在于，所述单元(8)是规则的多边形和/或三角形或者四边形。

5.根据前述权利要求之一所述的排气面(16)，

其特征在于，所述边缘(8")的长度为7.07mm±10％。

6.一种具有气体分配体积(6)、排气板(15)的进气元件，

所述排气板具有排气开口(7)，所述排气开口均匀地分布在排气面(16)上，其特征在于按照权利要求1至4之一所述的排气面(16)。

7.根据权利要求6所述的进气元件，其特征在于，所述排气面(16)由遮护板(14)构成，所述遮护板布置在具有布置结构相同的排气开口(7)的排气面(15)上。

8.一种具有壳体的CVD反应器，所述CVD反应器具有布置在所述壳体中的进气元件(2)和与所述进气元件(2)的排气面(16)相间隔的、能够围绕转动轴线(18)转动驱动的用于容纳待处理的基体(5)的基座(3)，其特征在于根据前述权利要求之一所述的排气面。

9.根据权利要求8所述的CVD反应器，其特征在于，所述排气面(16)由遮护板(14)构成，所述遮护板布置在具有布置结构相同的排气开口(7)的排气板(15)上。

10.一种用于CVD反应器(1)的进气元件(2)，所述进气元件具有排气面(16)所述排气面具有多个围绕所述排气面(16)的中心(10)布置的排气开口(7、17)，其中，所述排气开口(7、17)的中点(8′)位于呈多边形的、相同地设计并且具有几何中点(9)的单元(8)的角点(8′)上，其中，所述单元(8)的边缘(8")的位置由交叉的参考线(13、13′、13")定义，所述参考线(13、13′、13")对应配属于至少两个线组，并且各个线组的参考线在整个排气面上笔直地并且彼此平行地延伸，其中，所述中心(10)既相对于所述角点(8′)偏移也相对于所述中点(9)偏移地位于其中一个单元(8)的面中，其特征在于布置在排气板(15)的朝向处理室的面上的遮护板(14)，所述遮护板的排气开口(17)与所述进气元件(2)的排气开口(7)对准。

11.一种用于CVD反应器(1)的进气元件(2)或者用于进气元件(2)的遮护板(14)的排气面，所述排气面具有多个围绕中心(10)布置的排气开口(7、17)，其中，中心处的排气开口(7、17)的中点(8′)相对于所述中心(10)以第一距离地错移，其特征在于，所述第一距离最大对应于所述排气开口(7、17)的半径并且中心处的排气开口(7、17)的中点(8′)相对于与所述中心处的排气开口(7、17)距离最近的排气开口(7、17)的中点(8′)的第二距离小于两个排气开口(7、17)的直径(D)的总和，和/或所述排气面(16)的中心(10)既相对于角点(8′)偏移也相对于中点(9)偏移地位于所述单元(8)的面中，和/或所述边缘(8")的长度小于所述排气开口(7、17)的直径的两倍，和/或所述排气开口(7、17)具有4mm±10％的直径，和/或所述中心(10)位于排气开口(7、17)的边缘上，和/或所述中心(10)相对于角点(8′)偏移2mm±10％。

12.根据前述权利要求之一所述的排气面，其特征在于，所述中心(10)沿着两条在角点(8′)上交叉的参考线(13、13′、13")的角平分线(12)的方向与所述角点(8′)间隔距离，和/或边缘(8")的长度为7.07mm±10％，和/或彼此相同地设计的排气开口(7、17)具有圆形的基本轮廓，和/或边缘(8")的长度小于所述排气开口(7、17)的直径的两倍，和/或所述排气开口(7、17)具有4mm±10％的直径，和/或所述中心(10)位于所述排气开口(7、17)的边缘上，和/或所述中心(10)相对于所述角点(8′)偏移2mm±10％。

13.一种用于运行按照权利要求9所述的CVD反应器(1)的方法，其特征在于，所述基座(3)围绕转动轴线(18)相对于固定在壳体上的进气元件(2)转动，其中，所述排气面(16)的中心(10)处于转动轴线18中并且既相对于所述角点(8′)偏移也相对于所述中点(9)偏移地位于单元的面中。

14.一种排气面、进气元件、CVD反应器或者方法，其特征在于，具有前述权利要求中任一项的一个或多个特征。

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