DE102012111896A1

DE102012111896A1 - CVD-Reaktor mit einem mechanischen Reinigungselement zum Reinigen eines Gasauslassrings

Info

Publication number: DE102012111896A1
Application number: DE201210111896
Authority: DE
Inventors: Peer Lehnen; Hugo Silva
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-06-12
Also published as: TWM480558U; CN203878207U

Abstract

Die Erfindung betrifft zunächst einen CVD-Reaktor mit einem drehantreibbaren Suszeptor und einem diesen umgebendes Gasauslassorgan (4) sowie einem mechanischen Reinigungselement (7), mit dem Bereiche des Gasauslassorgans (4) durch mechanische Einwirkung zumindest teilweise von Belägen befreibar sind, die sich während eines Abscheideprozesses im CVD-Reaktor dort anlagern. Um eine Innenwand des Gasauslassorgans zumindest bereichsweise von Belegungen zu befreien, wird vorgeschlagen, dass das Reinigungselement (7) in einem Ringkanal (5) des Gasauslassorgans (4) angeordnet ist und von einem Drehantrieb innerhalb des Ringkanals bewegbar ist, um zumindest eine Innen-, oder Außenwand des Ringkanals mechanisch zu reinigen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Gasauslassorgan für einen CVD-Reaktor mit einem zylinderförmigen Hohlkörper (4), der eine Gaseinlassöffnung und eine Gasaustrittsöffnung aufweist, sowie ein Gasauslassorgan für einen CVD-Reaktor mit einem zylinderförmigen Hohlkörper, der eine obere Wandung (27) mit Gaseinlassöffnungen (6) aufweist, an die eine nach oben weisende, radial außen angeordnete Vertikalwand (28) angrenzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen CVD-Reaktor mit einem drehantreibbaren Suszeptor und einem diesen umgebendes Gasauslassorgan sowie einem mechanischen Reinigungselement, mit dem Bereiche des Gasauslassorgans durch mechanische Beaufschlagung zumindest teilweise von Belägen befreibar sind, die während eines Abscheideprozesses im CVD-Reaktor dort aufwachsen.
Ein derartiger CVD-Reaktor wird beispielsweise von den US 6,261,408 B1 oder US 2012/0027936 A1 beschrieben. Innerhalb einer Prozesskammer des CVD-Reaktors findet ein Beschichtungsprozess statt, bei dem auf Substraten, die von einem Suszeptor getragen werden, dünne, homogene, insbesondere einkristalline III-V-Schichten abgeschieden werden. Oberhalb des Suszeptors befindet sich die Prozesskammer, in die Prozessgase eingeleitet werden. Dies erfolgt durch Gasaustrittsöffnungen eines Gaseinlassorgans, welches die Prozesskammerdecke bildet. Der Suszeptor hat einen kreisförmigen Grundriss und ist von einem Gasauslassorgan umgeben. Das Gasauslassorgan besitzt einen Ringkanal, durch den Reaktionsgase bzw. ein die Prozessgase förderndes Trägergas aus der Prozesskammer transportiert wird. Hierzu ist an das Gasauslassorgan eine Vakuumpumpe angeschlossen.
Während des Wachstumsprozesses kommt es an Wänden des Gasauslassorgans zu einer parasitären Deposition von beispielsweise Gallium, Indium, Arsen, Phosphor oder Stickstoff enthaltenen Festkörpern. Die US 2012/0027936 A1 beschreibt ein mechanisches Reinigungselement, mit dem Gasaustrittsöffnungen des Gasauslassringes mechanisch gereinigt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Mittel anzugeben, mit denen eine Innenwand des Gasauslassorgans zumindest bereichsweise von Belegungen befreit werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.
Es wird ein mechanisches Reinigungselement vorgeschlagen, das in einem Ringkanal des Gasauslassorgans angeordnet ist. Da der Ringkanal den Suszeptor in einer kreisförmigen Anordnung umgibt, soll das Reinigungselement von einem Drehantrieb innerhalb des Ringkanals bewegbar sein. Es reinigt im Zuge seiner Bewegung durch den Ringkanal des Gasauslassorgans zumindest einen Teilbereich einer Innenwand des Ringkanals auf mechanische Weise. Die sich dort anlagernden Beläge werden im Wege einer mechanischen Einwirkung von der Oberfläche abgelöst. Die abgelösten Beläge können danach durch einen Gasstrom durch das Gasauslassorgan abtransportiert werden. Die mechanische Einwirkung kann durch Borsten, ein oder mehrere Schabkanten oder dergleichen erfolgen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Drehantrieb, mit dem das mechanische Reinigungselement innerhalb des Ringkanals bewegt wird, vom Suszeptor ausgebildet. Das Drehantriebselement kann aber auch ein gesondertes Antriebsglied sein. Bevorzugt besitzt das Reinigungselement einen Kupplungsabschnitt. Es formt somit ein Kupplungselement, das mit einem Gegenkupplungselement des Drehantriebselementes, beispielsweise des Suszeptors gekuppelt werden kann, so dass die Drehung des Antriebselementes das Reinigungselement durch den Ringkanal bewegt. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nimmt der Suszeptor in einem Abscheideprozessschritt eine obere Stellung ein. Die oberhalb des Suszeptors angeordnete Prozesskammer besitzt eine von einem Gaseinlassorgan ausgebildete Decke. Das Gaseinlassorgan besitzt eine Vielzahl von gleichmäßig auf seiner zur Prozesskammer weisenden Unterseite angeordnete Gasaustrittsöffnungen, durch die ein oder mehrere Prozessgase in die von unten oder aber auch von oben beheizte Prozesskammer eintreten können. Diese, die Elemente Indium, Gallium, Stickstoff, Phosphor und/oder Arsen enthaltenen Prozessgase zerlegen sich innerhalb der Prozesskammer, so dass eine Elemente der III. und Elemente der V. Hauptgruppe enthaltene Schicht auf den Substraten, die auf dem Suszeptor aufliegen, abgeschieden werden. Die Beläge können aber auch Elemente der IV. Hauptgruppe bzw. Elemente der II. und VI. Hauptgruppe enthalten. Innerhalb des Gasauslassringes kommt es zu Kondensation. An den Innenwänden des Ringkanals bilden sich parasitäre Belegungen. Wird nach Beendigung des Abscheideprozesses der Suszeptor von der oberen Stellung in eine untere Stellung abgesenkt, so kuppelt ein am äußeren Rand des kreisscheibenförmigen Suszeptors angeordnetes Gegenkupplungselement mit einem Kupplungselement des Reinigungselementes. Wird der Suszeptor gedreht, so wird das Reinigungselement mitgeschleppt. Der Suszeptor oder ein anderes Drehantriebsglied ist somit durch eine Vertikalbewegung mit dem Reinigungselement derart kuppelbar, dass es bei einer Drehbewegung des Drehantriebselementes um eine Vertikalachse mitgeschleppt wird. Das Kupplungselement des Reinigungselementes kann an einem Arm sitzen. Dieser Arm ist fest mit dem Reinigungskörper des Reinigungselementes verbunden und durchragt eine Ringöffnung des Ringkanals, die beim Abscheideprozess die Gasaustrittsöffnung bildet, durch die Gase aus der Prozesskammer in den Ringkanal gelangen. Der Reinigungskörper, der sich innerhalb des Ringkanals befindet, kann ein Schaber oder eine Bürste sein. Er besitzt Borsten oder andersartige mechanische Reinigungshilfselemente, mit denen mechanisch auf die Oberfläche einer Wandung des Ringkanals berührend eingewirkt werden kann. Die Querschnittskontur des Reinigungselementes ist im Wesentlichen der Querschnittskontur des Ringkanals angepasst. Das Reinigungselement kann aber auch eine T-Form oder eine Ringform ausbilden. Das Kupplungselement bzw. das Gegenkupplungselement kann von einem Vorsprung gebildet sein, der in eine Vertiefung eintritt. Es ist aber auch möglich, dass das Gegenkupplungselement lediglich einen einzigen Vorsprung ausbildet, der nur in einer Drehrichtung am Kupplungselement des Reinigungselementes angreift. Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Reinigungselement über zwei entsprechend gepolte Magnete mit einem Drehantriebselement, beispielsweise dem Suszeptor kuppelbar ist. Hierzu besitzen sowohl das Reinigungselement als auch das Drehantriebselement je einen Magneten, die sich anziehen. Das Reinigungselement kann permanent innerhalb des Ringkanals angeordnet bleiben. Es kann so im Ringkanal sitzen, dass es ausgetauscht werden kann. Ferner besteht die Möglichkeit, mehrere Reinigungselemente an voneinander verschiedenen Umfangspositionen im Ringkanal des Gasauslassorgans anzuordnen.
Ein Gasauslassorgan eines CVD-Reaktors besitzt zumindest ein Gasableitrohr, mit dem der Ringkanal, also der vom Gasauslassorgan umkapselte Hohlraum mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Das Gasableitrohr schließt sich an eine Öffnung im Boden des Ringkanals an. Der sich unmittelbar an den Ringkanal anschließende Abschnitt des Gasableitrohres ist ebenso wie die Innenwandung des Gasauslassorgans Belegungen ausgesetzt. Um diese Belegungen zu entfernen kann ein Einsatzstück vorgesehen sein, welches schrittweise drehangetrieben werden kann. Dies erfolgt bevorzugt über einen Mitnehmer, der an einem einer Vielzahl von Antriebsvorsprüngen des Einsatzstückes angreift. Das Einsatzstück kann ein Rohrstück sein, welches drehbar im Gasableitrohr gelagert ist. Die Antriebsvorsprünge können über den Boden des Ringkanals ragen. Der Mitnehmer kann vom Reinigungselement ausgebildet werden. Er greift an einem der Antriebsvorsprünge an und schiebt diesen um eine gewisse Strecke weiter. Dies geht einher mit einer Teildrehung des vom Einsatzstück gebildeten Rohres. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Einsatzstück von einer Stütze getragen, die von einem aus der Innenwandung des Gasableitrohres abragenden Vorsprung gebildet ist. Es kann ferner ein Arm vorgesehen sein, der sich bezogen auf die Drehachse des Einsatzstücks in Achsrichtung erstreckt und an der Innenwandung des Einsatzstückes anliegt. Der Arm liegt berührend bzw. in geringem Abstand an der Innenwandung des Einsatzstückes an, sodass der Arm bei einer Teildrehung des Einsatzstückes an der Innenwandung des Einsatzstückes entlang gleitet. Etwaige sich dort abgeschiedene Belegungen werden dadurch mechanisch entfernt. Eine Mehrzahl von Umdrehungen des Reinigungselementes führen zu einer vollständigen Drehung des Einsatzstückes.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Weiterbildung des Gasauslassorganes als solches, wie es in einem CVD-Reaktor Verwendung findet, wo es ortsfest im radial äußeren Bereich einer Prozesskammer angeordnet ist und einen insbesondere drehbaren Suszeptor umgibt. Das Gasauslassorgan besteht aus einem ringförmigen Hohlkörper und besitzt auf seiner nach oben weisenden oberen Wandung eine als Schlitz ausgebildete Gaseinlassöffnung. Ein oder mehrere Gasauslassöffnungen können dem Boden des Hohlkörpers zugeordnet sein. Die Gasauslassöffnungen sind jeweils mit einem Gasableitrohr verbunden. Durch die Gasauslassöffnung wird durch die Gaseinlassöffnung in den Hohlkörper hereingesaugtes Gas abtransportiert. Als Folge der Ausgestaltung der Gaseinlassöffnung als Schlitz lässt sich das Reinigungselement in Umfangsrichtung von außerhalb des Hohlkörpers her bewegen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gaseinlassöffnung ein Schacht ist, der von zwei gerundeten Wänden flankiert wird. Der Abstand zwischen den beiden Wänden kann sich in Richtung auf den Hohlraum des Gasauslassorgans stetig vergrößern. Die beiden aufeinander zu gerichteten Wände des Schachtes sind glattwandig. Eine der beiden Wände ist konkav gekrümmt und eine Außenwandung des Hohlkörpers zugeordnet. Die andere Wandung ist konvex gekrümmt. An die konkav gekrümmte Wandung schließt sich eine ebenfalls konkav gekrümmte Wandung des unteren Teiles des Hohlkörpers an. Dies hat zur Folge, dass sich entlang der Außenwandung des Hohlraums des Hohlkörpers eine laminare Strömung aufbaut. Die laminare Strömung bildet einen stationären Wirbel mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Wirbelachse.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Gasauslassorgan mit einer oberen Wandung, an die sich radial außenseitig eine nach oben weisende Vertikalwand anschließt. Die schlitzförmig verlaufende Gaseinlassöffnung liegt im Eckbereich zwischen der im Wesentlichen horizontal verlaufenden oberen Wandung und der vertikalen Wand. Ein Gasauslassorgan mit einer oberen Wandung und einer sich nach oben erstreckenden radial außen angeordneten Vertikalwand ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung derart weitergebildet, dass sich eine Lippe radial innenseitig von der oberen Wandung abragend nach oben erstreckt. Diese Lippe bildet eine Nutwand einer sich ringsum das Gasauslassorgan erstreckenden Ringnut, deren Boden die obere Wandung des Hohlkörpers und deren andere Nutwand die Vertikalwand bildet. Radial innenseitig der Lippe befindet sich eine Vertikalwand des Suszeptors. Die obere Wandung des Gasauslassorgans befindet sich auf einem tieferem Niveau, als die obere Horizontalfläche des Suszeptors. Bei einem drehangetriebenen Suszeptor kann es passieren, dass sich auf dem Suszeptor aufliegende Substrate lösen und zufolge der Fliegkraft nach radial außen geschleudert werden. Sie fallen in einen Spalt zwischen der Vertikalwand des Gasauslassorgans und der radial außen liegenden Seitenwand des Suszeptors. Da der Suszeptor und auch die Seitenwand drehangetrieben ist, können bei fehlender Lippe Bruchstücke des Substrates zu einer Verklemmung und zu einer Beschädigung des Gasauslassorgans bzw. des Suszeptors führen. Mit der von der Erfindung vorgeschlagenen Lippe werden die Substratbruchstücke in der erwähnten Ringnut aufgenommen, die ortsfest ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 grob schematisch einen Querschnitt durch das Reaktorgehäuse 1 eines CVD-Reaktors, der eine rotationssymmetrische Gestalt besitzt, wobei der Suszeptor 2 in einer angehobenen oberen Stellung dargestellt ist;
2 eine Darstellung gemäß 1, wobei der Suszeptor 2 in eine Kupplungsstellung zu einem Reinigungselement 7 abgesenkt worden ist;
3 den Schnitt gemäß der Linie III–III;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei lediglich ein Abschnitt des Ringkanals 5 dargestellt ist, in dem ein T-förmiges Reinigungselement 7 angeordnet ist;
4a bereichsweise eine Draufsicht auf das Gasauslassorgan 4 des zweiten Ausführungsbeispiels mit darin steckendem Reinigungselement 7;
5 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das Reinigungselement 7 mittels zweier Magnete 14, 15 an einem Suszeptor 2 drehgekoppelt ist;
6 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Reinigungselement 7 Borsten ausbildet;
7 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Reinigungskörper des Reinigungselementes 7 eine der Innenkontur des Ringkanals 5 angepasste Ringform ausbildet;
8 als sechstes Ausführungsbeispiel schematisch die Ausbildung eines Kupplungselementes 9 mit zugeordnetem Gegenkupplungselement 10, mit denen eine Drehbewegung des Suszeptors 2 auf das Reinigungselement 7 übertrag bar ist;
9 als siebtes Ausführungsbeispiel eine Darstellung ähnlich der 3, jedoch mit insgesamt drei in gleichmäßiger Winkelverteilung angeordneten Reinigungselementen 7,
10 ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
11 ein neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
12 das in 10 dargestellte neunte Ausführungsbeispiel mit einem in einen Ringkanal gefallenen Substratbruchstück,
13 ein zehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung und
14 das zehnte Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne Reinigungselement,
15 eine Schnittdarstellung durch ein Gasableitrohr eines elften Ausführungsbeispiels,
16 einen Schnitt gemäß der Linie XVI-XVI in 15.
In den Zeichnungen ist der CVD-Reaktor lediglich schematisch dargestellt. Er besitzt ein Reaktorgehäuse 1, welches beispielsweise aus Edelstahl bestehen kann und welches das Reaktorgehäuseinnere gasdicht von der Umgebung abschirmt. Innerhalb des Reaktorgehäuses 1 befindet sich ein duschkopfartiges Gaseinlassorgan 3, welches durch eine Zuleitung hindurch mit Prozessgasen gespeist wird. An seiner Unterseite besitzt das Gaseinlassorgan 3 eine Vielzahl gleichmäßig über die Unterseite verteilte Austrittsöffnungen, durch die das ein oder mehrere Prozessgase enthaltene Gas aus dem Hohlraum des Gaseinlassorgans 3 in die unterhalb des Gaseinlassorgans 3 angeordnete Prozesskammer austreten kann. Der Boden der Prozesskammer wird von einem in Vertikalrichtung mittels Hubelementen 12 verlagerbaren Suszeptor 2 ausgebildet. Der Suszeptor 2 ist der Träger einer Vielzahl von in einem Beschichtungsprozess zu beschichtenden Substraten. Der eine Kreisscheibenform aufweisende Suszeptor 2 wird von einem ringförmigen Gasauslassorgan 4 umgeben.
Das Gasauslassorgan 4 besitzt eine Öffnung 6, die von einem ringförmigen Spalt ausgebildet ist und durch die während der Substratbeschichtung ein die Prozessgase transportierendes Trägergas aber auch unkondensiertes, insbesondere nicht verbrauchtes Prozessgas in einen Ringkanal 5 des Gasauslassorgans 4 gelangt. Der Ringkanal 5 ist mit mindestens einem Gasableitrohr 29 mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden. Es ist ein Drehantrieb vorgesehen, mit dem eine Achse 13 eines Trägers 11, auf dem der Suszeptor 2 liegt, gedreht werden kann. Die Drehachse 13 liegt in der Symmetrieachse der Prozesskammer. Das Gasauslassorgan 4 ist somit koaxial zur Drehachse 13 angeordnet.
Um die während des Abscheideprozesses sich innerhalb des Ringkanals 5 aber auch im Bereich der Ringöffnung 6 abscheidenden Belegungen zumindest teilweise zu entfernen ist ein Reinigungselement 7 vorgesehen. Das Reinigungselement 7 ragt mit einem Reinigungskörper in den Ringkanal 5. Das in den 1 bis 3 dargestellte Reinigungselement 7 besitzt einen Arm, der aus der Ringöffnung 6 herausragt und sich parallel zur inneren Seitenwandung des Gasauslassorgans 4 nach unten erstreckt. An seinem unteren freien Ende besitzt der Arm 8 ein Kupplungselement 9. Der Suszeptor 2 besitzt an seiner unteren Randkante ein Gegenkupplungselement 10. In der in der 1 dargestellten Stellung, in der der Suszeptor 2 seine Beschichtungsprozessstellung einnimmt, sind Kupplungselement 9 und Gegenkupplungselement 10 voneinander getrennt. Wird der Suszeptor 2 in dieser Betriebsstellung gedreht, was zum Abscheiden von homogenen Schichten erforderlich ist, so wird das Reinigungselement 7 nicht mitgeschleppt. Um das Reinigungselement 7 durch den Ringkanal 5 hindurch zu bewegen, wird der Suszeptor 2 in die in 2 dargestellte Stellung abgesenkt, in der das Kupplungselement 9 mit dem Gegenkupplungselement 10 kuppelt. Dabei tritt ein nach radial innen weisender Vorsprung des Armes 8 in einen Einschnitt des Randes des Suszeptors 2 ein. Wird jetzt der Suszeptor 2 um die Drehachse 13 gedreht, so wird das Reinigungselement 7 mitgeschleppt. Es bewegt sich auf einer kreisförmigen Bewegungsbahn durch den Ringkanal 5, wobei der Reinigungskörper des Reinigungselementes 7 an den Belegungen auf der Innenwandung des Ringkanals 5 angreift und diese mechanische zumindest teilweise entfernt.
Zur mechanischen Einwirkung kann das Reinigungselement 7 als Schaber oder als Bürste ausgebildet sein. Es besitzt hierzu Schabkanten bzw. Borsten, die beim Bewegen des Reinigungselementes 7 mechanisch an der Oberfläche der Wandung des Ringkanals 5 angreifen.
Das in der 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen eine T-Form aufweisenden Reinigungskörper eines Reinigungselementes 7. Das T steht auf dem Kopf, so dass die beiden T-Schenkel mechanisch auf den Boden des Ringkanals 5 einwirken. Der T-Steg ragt vertikal nach oben und durchragt bereichsweise die Ringöffnung 6. Er bildet mit einem dort im Querschnitt trapezförmigen Bereich ein Kupplungselement 9, das in geeigneter Weise mit einem Gegenkupplungselement 10 des Suszeptors 2 oder einem anderen Drehantriebselement kuppelbar ist.
Das in der 5 dargestellte Reinigungselement 7 greift an einer Seitenwand des Ringkanals 5 an. Es besitzt einen Magneten 14. Der Suszeptor 2 besitzt einen Magneten 15, der eine magnetische Anziehung auf den Magneten 14 ausübt, wenn der Suszeptor 2 oder der Magnet 15 eine geeignete Stellung einnimmt. Beispielsweise können sich die Magneten 14, 15 nur dann anziehen, wenn der Suzeptor 2 abgesenkt ist. Es ist aber auch möglich, den Magneten 15 drehbeweglich oder anderweitig beweglich dem Suszeptor 2 zuzuordnen, so dass er in einer verlagerten oder verdrehten Stellung keine Anziehungskraft auf den Magneten 14 ausübt. Das Reinigungselement 7 wird somit nur dann drehmitgeschleppt, wenn die beiden Magneten 14, 15 sich durch die Wandung des Gasauslassorgans 4 hindurch anziehen. Der Magnet 15 kann auch an einem eigenen Drehantriebsglied befestigt sein.
Das in der 6 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein Gasauslassorgan 4, bei dem der Ringkanal 5 den Querschnitt eines Kreises aufweist. Der innerhalb des Ringkanals 5 angeordnete Reinigungskörper des Reinigungselementes 7 besitzt drei Bürstenarme 16, an denen Borsten angeordnet sind, die mechanisch auf die Innenwandung des Ringkanals 5 einwirken. Die Borstenarme 16 sind an einem Arm 8 befestigt, dessen Ende ein Kupplungselement 9 ausbildet, das mit einem Gegenkupplungselement 10 des Suszeptors 2 kuppelbar ist.
Bei dem in der 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich der Reinigungskörper des Reinigungselementes 7 dargestellt. Er ist der rechteckigen Innenkontur des Ringkanals 5 angepasst. Er bildet einen ringförmigen Schaber aus. Der Ring ist zur Ringöffnung 6 des Gasauslassorgans 4 hin offen, so dass dort beispielsweise ein Arm 8 hineingesteckt werden kann, mit dem der Reinigungskörper des Reinigungselementes 7 drehmitgeschleppt werden kann.
Die 8 zeigt eine Variante einer Kupplung, mit der der Suszeptor 2 an das mechanische Reinigungselement ankuppelbar ist. Das Reinigungselement 7 besitzt ein Kupplungselement 9 in Form eines radial einwärts abragenden Vorsprungs. Der Suszeptor 2 besitzt einen nach radial auswärts ragenden Vorsprung, der das Gegenkupplungselement 10 ausbildet. Wird der Suszeptor 2 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so beaufschlagt das Gegenkupplungselement 10 das in seiner Bewegungsbahn liegende Kupplungselement 9 und schleppt das Reinigungselement 7 in Drehrichtung mit.
Die 9 zeigt eine Variante, bei der nicht nur ein einziges sondern insgesamt drei Reinigungselemente 7 in gleichmäßiger Winkelverteilung im Ringkanal 5 des Gasauslassorgans 4 sitzen. Jedes der drei Reinigungselemente 7 besitzt einen radial einwärts ragenden Vorsprung, der ein Kupplungselement 9 ausbildet. Der Suszeptor 2 besitzt insgesamt drei in gleichmäßiger Winkelverteilung in Radialauswärtsrichtung sich erstreckende Vorsprünge, die jeweils ein Gegenkupplungselement 10 ausbilden. Wird der Suszeptor 2 gedreht, so nimmt jedes Gegenkupplungselement 10 ein Kupplungselement 9 mit, so dass die drei Reinigungselemente 7 gleichzeitig durch den Ringkanal 5 hindurch bewegt werden. Es ist auch möglich weniger als drei oder mehr als drei Reinigungselemente 7 gleichzeitig durch den Suszptor 2 drehmitzuschleppen. Die einzelnen Reinigungselemente 7 können voneinander verschiedenartige Reinigungskörper aufweisen. Die Vorsprünge 9 können auch in Ausnehmungen des Suszeptorrandes eingreifen, so dass sie formschlüssig mit dem Suszeptor 2 drehgekuppelt sind.
Die 10 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Gasauslassorgan 4 mehrteilig ausgebildet ist. Ein unteres Teil 19 des Gasauslassorgans 4 bildet eine ringförmige Wanne aus, die mit zwei mittleren Teilen 18, 18' verbunden ist, sodass sich ein Hohlkörper ausbildet, der eine obere Wandung ausbildet, die einen ringsum laufenden Schlitz bildet. Dieser Schlitz bildet die Ringöffnung 6 aus. Die Ringöffnung 6 ist eine Gaseinlassöffnung, durch welche Gas in den Hohlkörper hineintreten kann. Das Gasauslassorgan 4 besitzt nicht dargestellte Gasaustrittsöffnungen, die an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist, sodass Gas durch die Ringöffnung 6 hindurchgesaugt werden kann.
Das mittlere Bauteil 18 ist mit einem oberen Bauteil 17 verbunden, welches eine Vertikalwand 28 ausbildet. Die Vertikalwand 28 verläuft im Wesentlichen auf der radial Außenseite des Gasauslassorgans 4.
Radial innenseitig des Gasauslassorgans 4 befindet sich ein drehangetriebener Suszeptor 2, der eine obere Suszeptorplatte 21 besitzt, die eine Vertikalfläche ausbildet, auf der Substrate aufgelegt sind. Der Suszeptor besitzt zwei ringförmige Vertikalwandabschnitte 22, 23, die parallel zur Vertikalwand 28 des Gasauslassorgans 4 verlaufen.
Mit der Bezugsziffer 7 ist ein Reinigungselement bezeichnet, welches über das mit einem Kupplungselement 9 mit dem Suszeptor 2 in eine Drehmitnahmekupplung gebracht werden kann. Das Reinigungselement 7 ragt durch die Ringöffnung 6 hindurch in den Hohlkörper.
Es ist eine Lippe 20 vorgesehen, die sich parallel zur Vertikalwand 28 erstreckt und die auf der Radialinnenseite des Gasauslassorgans 4 angeordnet ist. Die Lippe 20 bildet zusammen mit der oberen Wandung 27 und der Vertikalwand 28 eine Ringnut aus.
Die 12 zeigt ein sich von der Oberseite des Suszeptors 2 gelöstes Bruchstück 24 eines Substrates, welches zufolge der Fliegkraft in Richtung der Vertikalwand 28 geschleudert wird. Das Bruchstück 24 fällt in den Spalt zwischen der Wandung 22' des Suszeptors 2 und der Vertikalwand 28 bis auf die obere Wandung 27. Da es in die Ringnut zwischen Lippe 20 und Vertikalwand 28 fällt, kommt es zu keiner unter Umständen zu Beschädigungen führenden Berührung des Suszeptors bzw. der Suszeptoraußenwandung 22'.
Das in der 11 dargestellte neunte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 10 dargestellten Ausführungsbeispiel. Die nach radial außen weisende Wandung der Lippe 20 ist hier gerundet und geht knickstellenfrei in eine schräg verlaufende obere Wandung 27 über. Das Reinigungselement 7 ist wie auch bei dem in der 10 dargestellten Ausführungsbeispiel in der Lage, nicht nur die Innenwände des Hohlkörpers, sondern auch die Außenwände des Gasauslassorgans 4 zu reinigen. Es hat eine Reinigungsflanke, die der Kontur der Ringnut zwischen Lippe 20 und Vertikalwand 28 angeformt ist.
Während die zuvor erörterten Ausführungsbeispiele Gasauslassorgane 4 betreffen mit einem im Wesentlichen J-förmigen Querschnitt zeigt die 13 als zehntes Ausführungsbeispiel ein Gasauslassorgan 4 mit einem G-förmigen Querschnitt. Die obere Wandung 27 ist ein Fortsatz einer radial inneren Wandung des Hohlkörpers. Aus der 14 ist zu entnehmen, dass die Ringöffnung 6 dem Eckbereich zwischen oberer Wandung 27 und Vertikalwand 28 entspringt. Es handelt sich bei der Ringöffnung 6 um eine Gaseinlassöffnung in Form eines Ringschachtes um den gesamten Umfang des Gasauslassorgans 4. Der Schacht besitzt gekrümmte Schachtwände 25, 26, wobei die Außenwandung des Hohlkörpers eine konkav geformte Schachtwand 25 ausbildet, der sich eine ebenfalls konkav gekrümmte Wandung 19' des Hohlraumes anschließt. Die Wände 25, 19' gehen knickstellenfrei ineinander über.
Von einem Fortsatz der oberen Wandung 27 wird eine konvexe Schachtwandung 26 ausgebildet, die ebenfalls knickstellenfrei ist. Die beiden gekrümmten Wände 25, 26 bilden einen Gaseinlassschacht 6 aus, dessen Schachtweite sich in Richtung in den Hohlkörper hinein stetig vergrößert.
Das in der 13 gezeigte Reinigungselement 7 besitzt einen Fortsatz, der in die Ringöffnung 6 hineinragt. Es ist hier über Magnete 14, 15 mit dem Suszeptor 2 kuppelbar, um bei Bedarf in Umfangsrichtung des Gasauslassorgans 4 mitgeschleppt zu werden.
Das in den 15 und 16 dargestellte elfte Ausführungsbeispiel zeigt ein Gasableitrohr 29, welches mit dem Boden des Hohlkörpers des Gasauslassorgans 4 verbunden ist, um Gas aus dem Gasauslassorgan abzusaugen. In dem unmittelbar an das Gasauslassorgan 4 angrenzenden Abschnitt des Gasableitrohres 29 steckt ein rohrförmiger Einsatz 30. Es handelt sich dabei um ein Einsatzstück, das eine Innenwandung aufweist, die sich beim Betrieb des CVD-Reaktors belegen kann.
Vom oberen Stirnrand des Rohreinsatzes 30 ragen in gleichmäßiger Winkelverteilung eine Vielzahl von Antriebsvorsprüngen 31 ab. Die Antriebsvorsprünge 31 ragen in die Bewegungsbahn eines Mitnehmers 32, der in Umfangsrichtung durch den Ringkanal 5 das Gasauslasselementes bewegbar ist. Der Mitnehmer 32 greift etwa tangential an einem in seiner Bewegungsbahn liegenden Antriebsvorsprung 31 an, um ihn in Bewegungsrichtung des Mitnehmers 32 mitzuschleppen. Dies geht mit einer Teildrehung des Einsatzstückes 30 einher. Ein mehrmaliges Mitschleppen jeweils eines der Antriebsfortsätze 31 führt zu einer vollständigen Drehung des Einsatzstückes 30.
Das Einsatzstück 30 stützt sich an einer Stütze 33 ab. Im Ausführungsbeispiel wird die Stütze 33 von einem von der Innenwand des Gasableitrohres 29 abragenden Vorsprungs ausgebildet.
Es ist ein Reinigungsarm 34 vorgesehen, der beim Ausführungsbeispiel von dem von der Innenwandung des Gasableitrohres 29 abragenden Vorsprungs abragt. Der Reinigungsarm 34 erstreckt sich entlang der Innenwandung des Einsatzrohres 30. Es besitzt einen geringen Abstand zur Innenwandung bzw. liegt in berührender Anlage an der Innenwandung an. Der Arm 34 erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Einsatzrohres 30, sodass er in der Lage ist, sich an der Innenwandung des Einsatzrohres 30 gebildete Ablagerungen mechanisch zu entfernen.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste

1: Reaktorgehäuse
2: Suszeptor
3: Gaseinlassorgan
4: Gasauslassorgan
5: Ringkanal
6: Ringöffnung
7: Reinigungselement, mechanisch
8: Arm
9: Kupplungselement
10: Gegenkupplungselement
11: Träger
12: Hubelement
13: Drehachse
14: Magnet
15: Magnet
16: Bürstenarme
17: Bauteil
18, 18': Bauteil
19: Bauteil
19': Gekrümmte Wandung
20: Lippe
21: Bauteil
22: Bauteil
22': Suszeptoraußenwandung
23: Bauteil
24: Bruchstück
25: Wand
26: Wand
27: Obere Wandung
28: Vertikalwand
29: Gasableitrohr
30: Einsatzstück
31: Antriebsvorsprung
32: Mitnehmer
33: Stütze
34: Arm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6261408 B1 [0002]
US 2012/0027936 A1 [0002, 0003]

Claims

CVD-Reaktor mit einem drehantreibbaren Suszeptor und einem diesen umgebendes Gasauslassorgan (4) sowie einem mechanischen Reinigungselement (7), mit dem Bereiche des Gasauslassorgans (4) durch mechanische Einwirkung zumindest teilweise von Belägen befreibar sind, die sich während eines Abscheideprozesses im CVD-Reaktor dort anlagern, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungselement (7) in einem Ringkanal (5) des Gasauslassorgans (4) angeordnet ist und von einem Drehantrieb innerhalb des Ringkanals bewegbar ist, um zumindest eine Innen-, oder Außenwand des Ringkanals mechanisch zu reinigen.
CVD-Reaktor nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb der Drehantrieb des Suszeptors (2) ist.
CVD-Reaktor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch Kupplungselemente (9, 10), mit denen das Reinigungselement (7) mit dem Suszeptor (2) kuppelbar ist.
CVD-Reaktor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungselement (9) des Reinigungselementes (7) durch Absenken des Suszeptors (2) mit einem Gegenkupplungselement (10) des Suszeptors (2) derart kuppelbar ist, dass das Reinigungselement (7) durch Drehen des Suszeptors (2) durch den Ringkanal (5) des Gasauslassorgans (4) bewegt wird.
CVD-Reaktor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungselement (7) einen Arm (8) aufweist, der durch eine Ringöffnung (6) des Gasauslassorgans (4) hindurchgreift und der ein Kupplungselement (9) ausbildet, an dem ein Gegenkupplungselement (10) eines drehangetriebenen Gliedes (2) angreift.
CVD-Reaktor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungselement (7) ein Schaber oder eine Bürste ist.
CVD-Reaktor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungselement (7) eine T-Form aufweist.
CVD-Reaktor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungselement (7) mittels der Kraft zweier sich anziehender Magnete (14, 15) an ein drehangetriebenes Glied (2) gekuppelt ist.
CVD-Reaktor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungselement (7) die Form eines Rings ausbildet.
CVD-Reaktor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch einen in ein Gasableitrohr (29) des Gasauslassorgans (4) eingesetztes Einsatzstück (30), welches insbesondere vom Reinigungselement (7) schrittweise drehantreibbar ist.
CVD-Reaktor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzstück (30) in den Ringkanal (5) ragende Antriebsvorsprünge (31) aufweist, die von Mitnehmern (32) insbesondere des Reinigungselementes (7) mitgeschleppt werden können.
CVD-Reaktor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass sich das ein Innenrohr ausbildende Einsatzstück (30) auf eine Stütze (33) abstützt und/oder, dass ein Arm (34) sich in Achsrichtung erstreckend an der Innenwandung des Einsatzstückes (30) anliegt.
Gasauslassorgan für einen CVD-Reaktor mit einem zylinderförmigen Hohlkörper (4), der eine Gaseinlassöffnung und eine Gasaustrittsöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseinlassöffnung (6) als ringsum offener Schlitz ausgebildet ist.
Gasauslassorgan nach Anspruch 13 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseinlassöffnung (6) ein Schacht ist, der von zwei gerundeten Wänden (25, 26) flankiert wird.
Gasauslassorgan nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass an eine obere Wandung (27) des Hohlkörpers (4), dem die Gaseinlassöffnung (6) zugeordnet ist, eine nach oben weisende Vertikalwand (28) angrenzt und die Gaseintrittsfläche der Gaseinlassöffnung (6) im Eckbereich zwischen oberer Wandung (27) und Vertikalwand (28) liegt und/oder dass sich der Abstand der beiden glattwandig verlaufenden Wände (25, 26) in Richtung in den Hohlkörper (4) hinein stetig vergrößert, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass sich an eine konkav gekrümmte Wand (25) ein konkav gekrümmter Wandungsabschnitt (19') anschließt, der glattwandig in eine Bodenwandung des Hohlkörpers (4) ausläuft.
Gasauslassorgan für einen CVD-Reaktor mit einem zylinderförmigen Hohlkörper, der eine obere Wandung (27) mit Gaseinlassöffnungen (6) aufweist, an die eine nach oben weisende, radial außen angeordnete Vertikalwand (28) angrenzt, gekennzeichnet durch eine radial innenseitige, an der oberen Wandung (27) angeformte, nach oben weisende Lippe (6), welche insbesondere zusammen mit einem unteren Abschnitt der Vertikalwand (28) und der oberen Wandung (27) eine sich um den gesamten Umfang des Gasauslassorgans erstreckende Ringnut ausbildet.