DE102014105294A1

DE102014105294A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Abgasreinigung an einem CVD-Reaktor

Info

Publication number: DE102014105294A1
Application number: DE102014105294.3A
Authority: DE
Inventors: Markus Deufel; Patrick Franken
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2015-10-15
Also published as: JP6574593B2; CN104975270B; TWI698547B; JP2015204461A; US20150292083A1; KR20150118552A; KR102339755B1; TW201546317A; US10329668B2; CN104975270A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Reaktor (3), in den in voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Prozessgase einspeisbar sind und der eine Abgasleitung (5) aufweist, durch die in den voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Abgase aus dem Reaktor (3) herausleitbar sind, mit einer ersten und einer zweiten Abgaseinrichtung (10, 20), die mittels einer Ventilanordnung (11, 21) wahlweise mit der Abgasleitung (5) strömungsverbindbar und davon trennbar ist, mit jeweils einem Reinigungsorgan (18, 28) zur Behandlung eines in voneinander verschiedenen Prozessschritten erzeugten Abgases, mit einer zwischen der Ventilanordnung (11, 21) und dem jeweiligen Reinigungsorgan (18, 28) angeordneten Gaseinspeiseeinrichtung (12, 22) zum Einspeisen eines Ausgleichsgases, mit jeweils einem Drucksensor (13, 23) zur Ermittlung jeweils eines Totaldrucks (PF, PT) in der Abgaseinrichtung (10, 20), wobei eine Regeleinrichtung (9) vorgesehen ist, deren Regelgröße die Druckdifferenz zwischen dem Totaldruck (PF) in den beiden Abgaseinrichtungen (10, 20) ist, und die so eingerichtet ist, dass die Druckdifferenz zumindest beim Schalten der Ventilanordnung (11, 21) gegen Null geregelt ist.

Description

Vorrichtungen mit einem Reaktor, in den in voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Prozessgase einspeisbar sind beziehungsweise Verfahren, bei denen in einem Reaktor in voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Prozessgase eingespeist werden, sind im Stand der Technik bekannt. So weist die US 7,647,886 B2 eine Prozesskammer auf, in die aus mehreren Gasquellen in voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Prozessgase eingespeist werden. Die Prozessgase treten durch ein Gaseinlassorgan in die Prozesskammer ein. In der Prozesskammer befindet sich auf einem beheizten Suszeptor ein Substrat, welches beschichtet werden soll. Dabei zerlegen sich die Prozessgase insbesondere pyrolytisch und bilden eine Beschichtung und ein Abgas. Das Abgas tritt durch eine Abgasleitung aus der Prozesskammer aus und wird in einer ersten Abgaseinrichtung, bei der es sich um eine Abgasreinigungseinrichtung handelt, gereinigt. Bei der Verwendung eines zweiten Prozessgases, beispielsweise eines Reinigungsgases, mit dem von den Wänden der Prozessgase parasitäre Belegungen abgeätzt werden sollen, wird eine zweite Abgaseinrichtung verwendet, bei der es sich ebenfalls um eine Abgasreinigungseinrichtung handelt. Die beiden Abgasreinigungseinrichtungen besitzen voneinander verschiedene Reinigungsorgane, in denen jeweils ein Abgas oder Reaktionsprodukt ausgefiltert wird.
Eine zwei Abgaseinrichtungen aufweisende Vorrichtung wird in der US 2007/0207625 A1 beschrieben. Jede der beiden Abgaseinrichtungen besitzt eine Pumpe und eine Gasreinigung in Form eines Scrubbers. Bei dieser Vorrichtung können in die beiden Abgaseinrichtungen Spülgase eingespeist werden.
Aus der US 2012/0304930 A1 ist eine Vorrichtung beziehungsweise ist ein Verfahren bekannt, bei dem zwei parallel nebeneinander angeordnete Abgaseinrichtungen verwendet werden, die jeweils eine Kühlfalle und ein Druckkontrollventil aufweisen.
Eine zwei Pumpen und eine gemeinsame Reinigungseinrichtung aufweisende Anordnung von Abgasreinigungseinrichtungen beschreibt auch die US 2013/0237063 A1 .
Die US 4,817,557 beschreibt eine Prozesskammeranordnung zur Durchführung eines CVD-Prozesses, wobei in einer Abgasleitung über einen Massenflussregler ein Ballastgas eingespeist werden kann, mit dem bei auf einem festen Wert gehaltener Saugleistung der Pumpenanordnung der Totaldruck in der Prozesskammer variiert beziehungsweise geregelt werden kann.
Beim Betrieb eines CVD-Reaktors wird durch ein Gaseinlassorgan ein Prozessgas in die Prozesskammer des CVD-Reaktors eingespeist. Das Prozessgas kann aus miteinander reagierenden Einzelgasen bestehen; beispielsweise kann das Prozessgas eine metallorganische III-Komponente aufweisen und ein III-Hydrid. Beispielsweise kann in die Prozesskammer eine metallorganische Galliumverbindung, eine metallorganische Indiumverbindung oder eine metallorganische Aluminiumverbindung eingespeist werden. Zum Abscheiden von III-V-Schichten wird zusätzlich ein Hydrid, beispielsweise Arsin, Phosphin oder Ammoniak eingespeist. Die chemischen Reaktionsprodukte bilden eine bevorzugt einkristalline Schicht auf dem auf einem geheizten Suszeptor in der Prozesskammer aufliegenden Substrat. Gasförmige Reaktionsprodukte oder aber auch unzerlegte Prozessgase werden durch eine Abgasleitung aus der Prozesskammer, die sich innerhalb des gasdichten Reaktors befindet, abgeleitet. Während des Wachstumsschrittes ist eine erste Abgaseinrichtung mit einem ersten Reinigungsorgan, beispielsweise einem Partikelfilter, mit der Abgasleitung verbunden. In dem Partikelfilter werden Partikel ausgefiltert, die sich in der Prozesskammer oder in der Gasableitung durch eine Reaktion der Prozessgase untereinander bilden. Während des Abscheideprozesses bildet sich nicht nur eine Schicht auf dem ein oder mehreren Substraten aus. Auch auf den Wänden der Prozesskammer und insbesondere auf den nicht von den Substraten abgedeckten Stellen der Oberfläche des beheizten Suszeptors bilden sich parasitäre Belegungen. In einem Reinigungsschritt, der nach dem Beschichtungsschritt durchgeführt wird, nachdem die Substrate aus der Prozesskammer entnommen worden sind, wird ein Reinigungsgas in die Prozesskammer eingeleitet. Typischerweise handelt es sich bei dem Reinigungsgas um Chlor. Mit dem Reinigungsgas werden die parasitären Belegungen auf den Oberflächen der Wände oder des Suszeptors der Prozesskammer entfernt. Durch die Abgasleitung fließt nicht nur das Reaktionsprodukt zwischen dem Reinigungsgas und den Belegungen, also beispielsweise ein Galliumchlorid, sondern auch Cl₂. Um eine Reaktion des Reinigungsgases mit den Rückständen in dem Filter zu vermeiden beziehungsweise um das Reinigungsgas aus dem Abgasstrom zu entfernen, wird mittels einer Ventilanordnung die erste Abgaseinrichtung von der Abgasleitung getrennt. Mittels der Ventilanordnung wird eine zweite Abgaseinrichtung mit der Abgasleitung verbunden, in der ein zweites Reinigungsorgan angeordnet ist. Zum Ausfrieren des Reinigungsgases kann beispielsweise eine auf 77°K gekühlte Kühlfalle verwendet werden. Bei einem derartigen Verfahren beziehungsweise bei einer derartigen Vorrichtung wird mit der Ventilanordnung wechselweise entweder die erste Abgaseinrichtung oder die zweite Abgaseinrichtung mit der Abgasleitung verbunden. Beim Umschalten kann es allerdings zu einem Übersprechen kommen. Dies bedeutet, dass beispielsweise Chlorgas in die Abgasreinigungseinrichtung eindringt, die für die Reinigung des Prozessgases beim Abscheideprozess verwendet wird beziehungsweise dass NH₃ in die Abgasreinigungseinrichtung hineintritt, die zum Ausfrieren des Reinigungsgases verwendet wird. In beiden Fällen hat dies eine Reaktion von Cl mit NH₃ zu NH₄Cl zur Folge und damit eine Verminderung der Standzeit der Reinigungsorgane. Eine derartige Kreuzkontamination tritt bei einer zum Stand der Technik gehörenden Vorrichtung ein, wenn aus Sicherheitsgründen beim Umschalten der Ventilanordnung kurzzeitig beide Absperrventile geöffnet sind, mit denen die jeweilige Abgaseinrichtung mit der Abgasleitung verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung beziehungsweise ein Verfahren zur Abgasreinigung einer CVD-Einrichtung gebrauchsvorteilhaft zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe zunächst durch eine Vorrichtung mit einem Reaktor, in den in voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Prozessgase einspeisbar sind und der eine Abgasleitung aufweist, durch die in den voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Abgase aus dem Reaktor herausleitbar sind, mit einer ersten Abgaseinrichtung, die mittels einer Ventilanordnung mit der Abgasleitung strömungsverbindbar und davon trennbar ist, mit einem ersten Reinigungsorgan zur Behandlung eines in einem ersten der voneinander verschiedenen Prozessschritte erzeugten Abgases, mit einer zwischen der Ventilanordnung und dem ersten Reinigungsorgan angeordneten ersten Gaseinspeiseeinrichtung zum Einspeisen eines ersten Ausgleichsgases, mit einem ersten Drucksensor zur Ermittlung des Totaldrucks in der ersten Abgaseinrichtung und insbesondere einem ersten Massenflussregler zum Einstellen des Massenflusses des Ausgleichsgases, und mit einer zweiten Abgaseinrichtung, die mittels der Ventilanordnung mit der Abgasleitung strömungsverbindbar und davon trennbar ist, mit einem zweiten Reinigungsorgan zur Behandlung eines in einem zweiten der voneinander verschiedenen Prozessschritte erzeugten Abgases, mit einer zwischen der Ventilanordnung und dem zweiten Reinigungsorgan angeordneten zweiten Gaseinspeiseeinrichtung zum Einspeisen eines zweiten Ausgleichsgases, mit einem zweiten Drucksensor zur Ermittlung des Totaldrucks in der zweiten Abgaseinrichtung und insbesondere mit einem zweiten Massenflussregler zum Einstellen des Massenflusses des zweiten Ausgleichsgases, wobei eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, deren Regelgröße die Druckdifferenz zwischen dem Totaldruck in der ersten Abgaseinrichtung und dem Totaldruck in der zweiten Abgaseinrichtung ist, und die so eingerichtet ist, dass die Druckdifferenz zunächst beim Schalten der Ventilanordnung gegen Null geregelt wird.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren beziehungsweise in einem Datenspeicher gespeichertes Steuerprogramm zum Betrieb eines Reaktors, in den in voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Prozessgase eingespeist werden und bei dem in den voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Abgase durch eine Abgasleitung aus dem Reaktor herausgeleitet werden, wobei in einem ersten Prozessschritt eine erste Abgaseinrichtung mittels einer Ventilanordnung mit der Abgasleitung strömungsverbunden ist und zumindest eine zweite Abgaseinrichtung davon getrennt ist, wobei das erste Abgas mit einem ersten Reinigungsorgan der ersten Abgaseinrichtung behandelt wird und mittels einer insbesondere einen ersten Massenflussregler aufweisenden ersten Gaseinspeiseeinrichtung zwischen Ventilanordnung und dem ersten Reinigungsorgan ein erstes Ausgleichsgas eingespeist wird und mit einem ersten Drucksensor der Totaldruck in der ersten Abgaseinrichtung ermittelt wird, wobei in einem zweiten Prozessschritt eine zweite Abgaseinrichtung mittels der Ventilanordnung mit der Abgasleitung strömungsverbunden ist und zumindest die erste Abgaseinrichtung davon getrennt ist, wobei das zweite Abgas mit einem zweiten Reinigungsorgan der zweiten Abgaseinrichtung behandelt wird und mittels einer insbesondere einen zweiten Massenflussregler aufweisenden zweiten Gaseinspeiseeinrichtung zwischen der Ventilanordnung und dem zweiten Reinigungsorgan ein zweites Ausgleichsgas eingespeist wird und mit einem zweiten Drucksensor der Totaldruck in der zweiten Abgaseinrichtung ermittelt wird, wobei mittels einer Regeleinrichtung die Druckdifferenz zwischen dem Totaldruck in der ersten Abgaseinrichtung und dem Totaldruck in der zweiten Abgaseinrichtung zunächst während des Schaltens der Ventilanordnung gegen Null geregelt wird. In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist ein Drucksensor vorgesehen, mit dem der Totaldruck in der Prozesskammer ermittelt werden kann. Es ist ferner zumindest eine Vakuumpumpe vorgesehen, mit der durch eine der Abgaseinrichtungen hindurch die Prozesskammer evakuiert werden kann. Stromaufwärts der mindestens einen Vakuumpumpe befindet sich ein Drosselventil. Das Drosselventil besitzt einen Stellmotor, der von der Regeleinrichtung angetrieben wird. Mit dem Stellmotor kann der Öffnungsquerschnitt des Drosselventils und damit die Pumpleistung variiert werden. Während des Prozessschrittes wird der vom Drucksensor gemessene Totaldruck innerhalb der Prozesskammer beispielsweise durch Variation der Stellung des Drosselventiles auf einen Sollwert geregelt. Zur Regelung des Totaldrucks in der Prozesskammer kann aber auch der Massenfluss des Ausgleichsgases, das hier als Ballastgas wirkt, verwendet werden. Das oben beschriebene Verfahren wird zumindest während des Umschaltens von einem Prozessschritt zum nächsten Prozessschritt angewendet. Zu Beginn der Umschaltphasen werden durch Variation der Stellung des Drosselventils und/oder durch eine Variation des Massenflusses des Ausgleichs- beziehungsweise Ballastgases in die beiden Abgaseinrichtungen die dortigen Totaldrucke auf einen gemeinsamen Wert geregelt.
Dies erfolgt während einer Betriebsstellung, in der eine Abgaseinrichtung mit einem geöffneten Absperrventil mit der Gasableitung verbunden ist und die andere Abgaseinrichtung durch ein geschlossenes Absperrventil von der Abgasleitung getrennt ist. Nach einer Stabilisierung der Totaldrucke in den beiden Abgaseinrichtungen wird das bisher geschlossene Absperrventil geöffnet, so dass beide Abgaseinrichtungen mit der Abgasleitung strömungsverbunden sind. Wegen des auf einem gemeinsamen Wert gehaltenen Totaldrucks in den beiden Abgaseinrichtungen unterbleibt die beim Stand der Technik störende Querströmung. Gleichwohl ist aber sichergestellt, dass die Prozesskammer unterbrechungslos abgesaugt wird, da zu keinem Zeitpunkt alle Absperrventile geschlossen sind. Kurz nach dem Öffnen des Absperrventils beispielsweise der zweiten Abgaseinrichtung wird das Absperrventil der ersten Abgaseinrichtung geschlossen. In dem darauf folgenden Prozessschritt arbeitet die Regeleinrichtung wieder mit dem den Totaldruck in der Prozesskammer ermittelnden Drucksensor zusammen, um den Totaldruck in der Prozesskammer auf einem Sollwert zu halten. Da die Absperrventile in der Regel nicht 100 Prozent dicht sind, wird insbesondere durch Variation der Massenflüsse des ersten und/oder zweiten Ausgleichsgases die Druckdifferenz zwischen den Totaldrucken in den beiden Abgaseinrichtungen auch während der Prozessschritte möglichst konstant gehalten. Bei der Abgaseinrichtung, die von der Abgasleitung getrennt ist, kann die Druckregelung durch die Variation des Massenflusses des eingespeisten Ausgleichsgases erfolgen. Bei dem Ausgleichsgas handelt es sich bevorzugt um ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff. Es kann aber auch Wasserstoff oder ein geeignetes Edelgas verwendet werden. Die Einspeisung erfolgt in einem Bereich des Abgasorgans, der zwischen der Ventilanordnung und dem jeweiligen Reinigungsorgan liegt. In diesem Bereich erfolgt bevorzugt auch die Ermittlung des Totaldrucks. Bei dem Reinigungsorgan kann es sich um einen Partikelfilter handeln. Es kann sich aber auch um eine Kühlfalle handeln. Bevorzugt ist das erste Reinigungsorgan ein Partikelfilter und das zweite Reinigungsorgan eine Kühlfalle zum Ausfrieren von Chlor. Stromabwärts des Reinigungsorgans kann ebenfalls ein Drucksensor angeordnet sein. Dieser Drucksensor misst einen zufolge des Druckabfalls im Reinigungsorgan verminderten Totaldruck. Jede der einen oder mehreren Abgaseinrichtungen kann ein Drosselventil aufweisen, mit dem die Pumpleistung einer dem Drosselventil in Strömungsrichtung nachgeordneten Vakuumpumpe regelbar ist. Zur Regelung des Totaldrucks innerhalb der Abgaseinrichtung kann das Drosselventil in einer festen Ventilstellung gehalten werden. Dies hat zur Folge, dass die Pumpe mit konstanter Förderleistung arbeitet. Es ist aber auch möglich, den Totaldruck mit Hilfe des jeweiligen Drosselventils zu regeln und einen konstanten Ballastfluss in die Abgaseinrichtung einzuspeisen. In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird zu Beginn der Umschaltphase der Ausgleichsgasfluss in die Abgaseinrichtung, die noch von der Abgasleitung getrennt ist, die aber am Ende der Umschaltphase mit der Abgasleitung verbunden sein soll, auf einen Wert erhöht, der dem Gasfluss entspricht, der durch die Abgaseinrichtung strömt, die zu Beginn der Umschaltphase noch mit der Abgasleitung verbunden ist, aber nach Beendigung der Umschaltphase von der Abgasleitung getrennt sein wird. Beide Abgaseinrichtungen besitzen jeweils ein Drosselventil, mit dem der Totaldruck in der Prozesskammer eingestellt werden kann. Diese beiden Drosselventile haben dann unmittelbar vor dem Öffnen des geschlossenen Absperrventils in etwa die gleiche Ventilstellung. Nach dem Öffnen des bisher geschlossenen Absperrventils und des Schließens des bisher geöffneten Absperrventils braucht somit lediglich der Ausgleichsgasfluss in die jetzt mit der Abgasleitung verbundene Abgaseinrichtung vermindert werden, was schneller erfolgen kann, als eine Verstellung des Drosselventils. Dies hat einen nur geringfügigen Druckanstieg innerhalb der Prozesskammer zur Folge, wenn das Absperrventil geschlossen wird. Die Regelung des Totaldrucks innerhalb der Abgaseinrichtung erfolgt durch Ermittlung des Totaldrucks mittels des Drucksensors und der Regeleinrichtung, die den Massenfluss des Ausgleichsgases über den Massenflussregler variiert. In einer Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass nur eine Vakuumpumpe vorhanden ist, an die zwei oder mehrere Abgaseinrichtungen angeschlossen sind. Ferner kann vorgesehen sein, dass jede der Abgaseinrichtungen individuell eine Vakuumpumpe aufweist, wobei die Vakuumpumpe stromaufwärts oder stromabwärts des Reinigungsorgans angeordnet sein kann. Die Totaldruckermittlung erfolgt in jedem Falle aber unmittelbar stromabwärts der Ventilanordnung, so dass sich in einer Offenstellung aller Ventile der Ventilanordnung keine Querflüsse einstellen. Jede der zwei oder mehreren Abgaseinrichtungen kann ein individuelles Absperrventil aufweisen, welches Teil der Ventilanordnung ist. Stromaufwärts des Absperrventils ist die Abgaseinrichtung mit der Abgasleitung des Reaktors verbunden. Es ist bevorzugt mindestens eine Gasreinigung in Form eines Scrubbers vorgesehen. Es kann ein gemeinsamer Scrubber vorgesehen sein, der jede aus den Vakuumpumpen oder der Vakuumpumpe austretenden Gasströme reinigt. Es ist aber auch vorgesehen, dass jede der Abgaseinrichtungen ihren individuell zugeordneten Scrubber aufweist. Ferner kann vorgesehen sein, dass jede Abgaseinrichtung ein Drosselventil aufweist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass mindestens eine Abgaseinrichtung kein einstellbares Drosselventil aufweist, sondern lediglich eine Festdrossel, so dass der Totaldruck innerhalb dieses Abgassystems ausschließlich über das Ausgleichsgas eingestellt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 als Blockschaltbild ein erstes Ausführungsbeispiel mit zwei parallel zueinander angeordneten Abgasreinigungseinrichtungen 10, 20,
2 eine Darstellung gemäß 1, jedoch mit drei parallel nebeneinander angeordneten Abgasreinigungseinrichtungen 10, 20, 30,
3 eine Darstellung gemäß 1 eines dritten Ausführungsbeispiels, bei dem stromabwärts jeweils eines Drosselventils 15, 25 eine gemeinsame Vakuumpumpe 16 angeordnet ist,
4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Reinigungsorgane 18, 28 stromabwärts der Vakuumpumpen 16, 26 angeordnet sind und
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel, bei dem lediglich ein einstellbares Drosselventil 15 vorgesehen ist und in der Abgasreinigungseinrichtung 20 eine Festwertdrossel 25 sitzt.
Die Ausführungsbeispiele beschreiben eine Abgasreinigungsvorrichtung zur Reinigung der verschiedenen Abgase, die bei der Durchführung eines CVD-Wachstumsprozesses erzeugt werden. Der CVD-Wachstumsprozess findet in einem Reaktor 3 statt. Bei dem Reaktor 3 handelt es sich um ein nach außen gasdicht verschlossenes Gehäuse, in dem sich ein Gaseinlassorgan 6 befindet. Das duschkopfartig ausgebildete Gaseinlassorgan 6 besitzt Gasaustrittsöffnungen, durch die von Gasquellen 1, 2, 2' bereitgestellte Prozessgase in eine Prozesskammer hineintreten, deren Boden von einem beheizten Suszeptor 7 ausgebildet wird. Auf dem Suszeptor 7 liegen ein oder mehrere Substrate 8, beispielsweise III-V-Substrate oder aber auch IV-Substrate, beispielsweise Siliziumsubstrate. Auf den Substraten 8 werden III-V-Schichten abgeschieden, beispielsweise Galliumarsenid-, Indiumarsenid-, Indiumphosphid- oder Galliumnitrit-Schichten. Ganz allgemein werden innerhalb der Prozesskammer Schichten, die Gallium, Indium, Aluminium, Phosphor, Arsen und/oder Stickstoff enthalten, abgeschieden. Die Schichten können des Weiteren durch Dotierstoffe dotiert sein. Zur Verwendung kommen Prozessgase in Form von metallorganischen Verbindungen oder Hydriden, beispielsweise NH₃. Die Prozessgase werden zusammen mit einem Trägergas durch das Gaseinlassorgan in die Prozesskammer eingeleitet. Als Trägergas kann Wasserstoff, Stickstoff oder ein Edelgas verwendet werden.
Nach dem Abscheiden ein oder mehrere verschiedene Zusammensetzungen aufweisender Schichten auf den Substraten 8 und Entnahme der Substrate 8 aus der Prozesskammer muss die Prozesskammer gereinigt werden. Hierzu wird ein Reinigungsgas in die Prozesskammer eingespeist. Ein typisches Reinigungsgas ist Chlor. Das Reinigungsgas wird zusammen mit einem Trägergas in die Prozesskammer eingespeist. Als Trägergas kommt bei der Verwendung von Chlor insbesondere Stickstoff zur Anwendung.
Die Prozessgase oder Abgase werden durch eine Abgasleitung 5 aus dem Reaktor 3 herausgeleitet. In der Abgasleitung 5 befindet sich ein Drucksensor 4, um den Totaldruck P_R innerhalb der Abgasleitung beziehungsweise innerhalb der Prozesskammer zu messen. Die Abgasleitung 5 verzweigt sich zu einem ersten Absperrventil 11 einer ersten Abgaseinrichtung 10. Es handelt sich um eine Abgasreinigungseinrichtung, die ein Reinigungsorgan 18, in Form eines Partikelfilters aufweist. Unmittelbar stromabwärts des ersten Absperrventils 11 befindet sich eine Gaseinspeisestelle 12 zum Einspeisen eines Ausgleichsgases, beispielsweise N₂. Der Massenfluss des Ausgleichsgases ist über einen Massenflussregler 12' regelbar. Unmittelbar stromabwärts des Absperrventils 11, also zwischen Reinigungsorgan 18 und Absperrventil 11, befindet sich ein Drucksensor 13, mit dem der Totaldruck P_F innerhalb der Abgaseinrichtung 10 gemessen werden kann. Es handelt sich bevorzugt um den Totaldruck unmittelbar stromabwärts des Absperrventils 11.
Mittels eines zweiten Drucksensors 13' kann der Totaldruck P_F stromabwärts des Reinigungsorgans 18 ermittelt werden.
Stromabwärts des Reinigungsorgans 18 befindet sich ein einstellbares Drosselventil 15, mit dem die Saugleistung der stromabwärts des Drosselventils 15 angeordneten Vakuumpumpe 16 einstellbar ist. Stromabwärts der Vakuumpumpe 16 befindet sich ein Scrubber 17 zur Gasreinigung.
Die Abgasleitung 5 verzweigt sich des Weiteren zu einer zweiten Abgaseinrichtung 20, die einen ähnlichen Aufbau wie die erste Abgaseinrichtung 10 besitzt. Sie besitzt ein zweites Absperrventil 21 und eine unmittelbar stromabwärts des Absperrventils 21 angeordnete zweite Einspeisestelle 22 zum Einspeisen eines zweiten Ausgleichsgases, dessen Massenfluss über einen zweiten Massenflussregler 22' eingestellt wird. Mittels eines zweiten Drucksensors 23 wird der Totaldruck P_T unmittelbar stromabwärts des zweiten Absperrventils 21 ermittelt. Mit dem Absperrventil 21, welches unabhängig vom Absperrventil 11 betätigt werden kann, kann die zweite Abgaseinrichtung 20 mit der Abgasleitung 5 verbunden oder von der Abgasleitung 5 getrennt werden.
Die zweite Abgaseinrichtung 20 besitzt ein zweites Reinigungsorgan 18 in Form einer Kühlfalle, die auf 77°K abgekühlt werden kann, um das Reinigungsgas auszufrieren. Stromabwärts des zweiten Reinigungsorgans 28 sitzt ein weiterer Drucksensor 23', um den Totaldruck P_T innerhalb der Abgaseinrichtung 20 zu bestimmen.
Ein einstellbares Drosselventil 25 befindet sich stromaufwärts einer zweiten Vakuumpumpe 26, um die Pumpleistung der zweiten Vakuumpumpe 26 einzustellen. Stromabwärts der zweiten Vakuumpumpe befindet sich ein zweiter Scrubber 27.
Während des Abscheideprozesses ist das zweite Absperrventil 21 geschlossen und das erste Absperrventil 11 geöffnet, so dass das Abgas, welches insbesondere NH₃ enthält, durch die Abgasleitung 5 in die erste Abgasreinigungseinrichtung 10 strömt. Partikel, die im Abgasstrom vorhanden sind, werden im Partikelfilter 18 ausgefiltert. Unzerlegtes Restgas gelangt durch die Vakuumpumpe 16 hindurch in die Gasreinigung 17. Während des Abscheidungsprozesses liefern die beiden Drucksensoren 13, 23 Druckwerte über den Totaldruck in der ersten Abgaseinrichtung 10 und der zweiten Abgaseinrichtung 20 an eine Regeleinrichtung 9. Die Regeleinrichtung 9 erhält darüber hinaus vom Drucksensor den Totaldruck P_R innerhalb der Prozesskammer. Durch eine Variation der Stellung der Drosselklappe des Drosselventils 15 wird der Totaldruck in der Prozesskammer auf einem Sollwert gehalten.
Nach dem Abscheideprozess erfolgt eine Umschaltphase. Die Umschaltphase hat zum Ziel, die erste Abgaseinrichtung 10 durch Trennen des Absperrventils 11 von der Abgasleitung 5 zu trennen und die zweite Abgaseinrichtung 20 durch Öffnen des Absperrventils 21 mit der Abgasleitung 5 zu verbinden.
Zu Beginn der Umschaltphase wird die Führungsgröße der Druckregelung geändert. Anstelle des Totaldrucks P_R in der Prozesskammer wird jetzt der Totaldruck P_F in der ersten Abgaseinrichtung auf einem konstanten Wert gehalten. Dies erfolgt entweder durch eine Variation des Massenflusses des durch den Massenflussregler 12' eingespeisten Ausgleichsgases oder durch Variation der Stellung der Drosselklappe des Drosselventils 15.
Zu Beginn der Umschaltphase wird der Massenfluss des Ausgleichsgases, welcher durch den Massenflussregler 22' an der Einspeisestelle 22 in die zweite Abgaseinrichtung 20 eingespeist wird, auf einen Wert gesetzt, der dem Massenfluss entspricht, der durch das Drosselventil 15 der ersten Abgaseinrichtung 10 hindurchströmt. Dies ist, wenn der Ausgleichsfluss klein ist, im Wesentlichen der Massenfluss, der auch durch die Prozesskammer des Reaktors 3 hindurchfließt. Der Totaldruck P_T in der zweiten Abgaseinrichtung 20 wird dann auf den Totaldruck P_F der ersten Abgaseinrichtung 10 geregt. Mit anderen Worten, die Totaldrucke P_F, P_T in beiden Abgaseinrichtungen 10, 20 werden auf denselben Wert geregelt.
Sobald sich die Totaldrucke P_F, P_T in den beiden Abgaseinrichtungen 10, 20 stabilisiert haben, kann das Absperrventil 21 geöffnet werden. Sobald das Ventil 21 vollständig geöffnet ist, wird das Absperrventil 11 der ersten Abgaseinrichtung 10 geschlossen. Für einen kurzen Moment sind somit beide Abgaseinrichtungen 10, 20 mit der Abgasleitung 5 strömungsverbunden. Wegen der Identität der Totaldrucke auf beiden Seiten kommt es nur zu einer minimalen Überströmung.
Einhergehend mit dem Schließen des ersten Absperrventils 11 der ersten Abgaseinrichtung wird der Massenfluss des Ausgleichsgases, das an der Einspeisestelle 22 in die zweite Abgaseinrichtung 20 eingespeist wird, auf ein Minimum reduziert, so dass beim Schalten der Ventilanordnung, also beim Öffnen des zweiten Absperrventils 21 und beim Schließen des ersten Absperrventils 11, die Stellungen der beiden Drosselventile 15, 25 im Wesentlichen gleich sind.
Wegen der Druckgleichheit kommt es beim Umschalten zu keinen Querflüssen. Das bei der Reinigung der Prozesskammer verwendete Chlor wird in der Kühlfalle 28 ausgefroren. Während des Reinigungsschrittes wird über die Einspeisung des Ausgleichsgases an der Einspeisestelle 12 in die erste Abgaseinrichtung der Totaldruck in der ersten Abgaseinrichtung 10 auf dem Totaldruck in der zweiten Abgaseinrichtung 20 gehalten.
Nach der Beendigung des Umschaltprozesses erhält die Regeleinrichtung 9 als Führungsgröße wieder den Totaldruck in der Prozesskammer, so dass der vom Druckregler 4 ermittelte Druck P_R zur Regelung des Drosselventils 25 verwendet wird. Auch hier ist es möglich, das Drosselventil 25 auf einen konstanten Wert zu halten und die Druckregelung über eine Variation des Massenflusses des Ausgleichsgases durchzuführen.
Nach Beendigung des Reinigungsschrittes erfolgt wiederum eine Umschaltphase, bei der zunächst der Totaldruck innerhalb der aktiven Abgaseinrichtung 20 auf einen konstanten Wert geregelt wird und der Totaldruck der nicht aktiven Abgaseinrichtung 10 auf denselben Totaldruck geregelt wird. Nach Erreichen von Druckstabilität, also einem Zustand, bei dem in beiden Abgaseinrichtungen 10, 20 derselbe Totaldruck herrscht, wird das Absperrventil 11 der passiven Abgaseinrichtung geöffnet und sobald dieses offen ist, das Absperrventil 21 der aktiven Abgaseinrichtung 20 geschlossen. Anschließend erfolgt wiederum der Wechsel zur Regelung des Totaldrucks innerhalb der Prozesskammer.
In der passiven Abgaseinrichtung wird der Massenfluss des dort an den Einspeisestellen 22 oder 12 eingespeisten Ausgleichsflusses auf einem Minimalwert gehalten. Gleichwohl wird von der Regeleinrichtung 9 aber der Totaldruck innerhalb der passiven Abgaseinrichtung auf dem Wert des Totaldrucks in der aktiven Abgaseinrichtung gehalten.
Bei dem in der 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist die in der 1 dargestellte Ausführungsform um eine dritte Abgasreinigungseinrichtung 30 ergänzt worden, deren Aufbau im Wesentlichen dem Aufbau der ersten Abgasreinigungseinrichtung 10 entspricht. Die dritte Abgasreinigung 30 besitzt ein drittes Absperrventil 31, das parallel zu den Absperrventilen 11, 21 geschaltet ist. An einer Einspeisestelle 32 wird ein drittes Ausgleichsgas mittels eines dritten Massenflussreglers 32' massenflusskontrolliert in die Abgaseinrichtung 30 eingespeist. Als drittes Reinigungsorgan 38 weist die dritte Abgaseinrichtung 30 einen Partikelfilter auf. Stromaufwärts des Partikelfilters 38 befindet sich ein dritter Drucksensor 33 zur Ermittlung des Totaldrucks innerhalb der dritten Abgaseinrichtung. Der dritte Drucksensor 33 liefert seinen Wert der Regeleinrichtung, die wiederum den dritten Massenflussregler 32' derart ansteuert, dass der Totaldruck innerhalb der Abgaseinrichtung 30 dem Totaldruck der beiden anderen Abgaseinrichtungen 10, 20 entspricht.
Stromabwärts des Reinigungsorgans 38 befindet sich ein weiterer Drucksensor 33'. Stromabwärts des Reinigungsorgans 38 befindet sich darüber hinaus ein drittes Drosselventil 35, welches die Pumpleistung einer dritten Vakuumpumpe 36 bestimmt. Auch das dritte Drosselventil 35 ist einstellbar. Stromabwärts der dritten Vakuumpumpe 36 befindet sich ein dritter Scrubber 37.
Bei dem in der 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel wird anders als beim ersten Ausführungsbeispiel nur eine Vakuumpumpe 16 verwendet. Die einzige Vakuumpumpe 16 ist stromabwärts der beiden Drosselventile 15, 25 angeordnet. Stromabwärts der Vakuumpumpe 16 befindet sich ein gemeinsamer Scrubber 17.
Bei dem in der 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel befinden sich die Vakuumpumpen 16, 26 stromaufwärts der Reinigungsorgane 18, 28, aber stromabwärts der Gaseinspeisestellen 12, 22. Die Vakuumpumpen 16, 26 pumpen hier mit konstanter Pumpleistung. Der Druck stromabwärts der Absperrventile 11, 21 wird hier durch Variation der Massenflüsse der beiden Ausgleichsgase eingestellt.
Das in der 4 dargestellte Ausführungsbeispiel kann dahingehend modifiziert werden, dass stromaufwärts der Vakuumpumpe 16 oder stromaufwärts der Vakuumpumpe 26, aber stromabwärts der Messstellen, an denen der Totaldruck P_F oder P_T gemessen wird, ein Drosselventil 11, 21 angeordnet ist, mit dem von der Regeleinrichtung 9 der Totaldruck regelbar ist.
Bei dem in der 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird lediglich ein einstellbares Drosselventil 15 stromaufwärts einer einzigen Vakuumpumpe 16 verwendet. Mit diesem Drosselventil 15 lässt sich im Wesentlichen nur der Totaldruck in der ersten Abgaseinrichtung 10 beeinflussen. Die zweite Abgaseinrichtung 20 besitzt ein auf einen festen Wert eingestelltes Drosselventil 25. Auch hier wird in Einspeisestellen 12, 22 ein von einem Regler 9 geregeltes Ausgleichsgas eingespeist, um den Totaldruck in der insbesondere von der Abgasleitung 5 getrennten Abgaseinrichtung einstellen zu können.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils eigenständig weiterbilden, nämlich:
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in einen Reaktor 3 in voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Prozessgase einspeisbar sind und der Reaktor 3 eine Abgasleitung 5 aufweist, durch die in den voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Abgase aus dem Reaktor 3 herausleitbar sind, mit einer ersten Abgaseinrichtung 10, die mittels einer Ventilanordnung 11, 21 mit der Abgasleitung 5 strömungsverbindbar und davon trennbar ist, mit einem ersten Reinigungsorgan 10 zur Behandlung eines in einem ersten der voneinander verschiedenen Prozessschritte erzeugten Abgases, mit einer zwischen der Ventilanordnung 11, 21 und dem ersten Reinigungsorgan 18 angeordneten ersten Gaseinspeiseeinrichtung 12 zum Einspeisen eines ersten Ausgleichsgases, mit einem ersten Drucksensor 13 zur Ermittlung des ersten Totaldrucks P_F in der ersten Abgaseinrichtung 10 und mit einer zweiten Abgaseinrichtung 20, die mittels der Ventilanordnung 11, 21 mit der Abgasleitung 5 strömungsverbindbar und davon trennbar ist, mit einem zweiten Reinigungsorgan 28 zur Behandlung eines in einem zweiten der voneinander verschiedenen Prozessschritte erzeugten Abgases, mit einer zwischen der Ventilanordnung 11, 21 und dem zweiten Reinigungsorgan 28 angeordneten zweiten Gaseinspeiseeinrichtung 22 zum Einspeisen eines zweiten Ausgleichsgases, mit einem zweiten Drucksensor 23 zur Ermittlung des zweiten Totaldrucks P_T in der zweiten Abgaseinrichtung 20, wobei eine Regeleinrichtung 9 vorgesehen ist, deren Regelgröße die Druckdifferenz zwischen dem Totaldruck P_F in der ersten Abgaseinrichtung 10 und dem Totaldruck P_T in der zweiten Abgaseinrichtung 20 ist, und die so eingerichtet ist, dass die Druckdifferenz zumindest beim Schalten der Ventilanordnung 11, 21 gegen Null geregelt ist.
Ein Verfahren oder Steuerprogramm, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zum Betrieb eines Reaktors 3, in den in voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Prozessgase eingespeist werden und bei dem in den voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Abgase durch eine Abgasleitung 5 aus dem Reaktor 3 herausgeleitet werden, wobei in einem ersten Prozessschritt eine erste Abgaseinrichtung 10 mittels einer Ventilanordnung 11, 21 mit der Abgasleitung 5 strömungsverbunden ist und zumindest eine zweite Abgaseinrichtung 20 davon getrennt ist, wobei das erste Abgas mit einem ersten Reinigungsorgan 18 der ersten Abgaseinrichtung 10 behandelt wird und mittels einer insbesondere einem ersten Massenflussregler 12' aufweisenden ersten Gaseinspeiseeinrichtung 12 zwischen Ventilanordnung 11, 21 und dem ersten Reinigungsorgan 18 ein erstes Ausgleichsgas eingespeist wird und mit einem ersten Drucksensor 13 der Totaldruck P_F in der ersten Abgaseinrichtung 10 ermittelt wird, wobei in einem zweiten Prozessschritt eine zweite Abgaseinrichtung 20 mittels der Ventilanordnung 11, 21 mit der Abgasleitung 5 strömungsverbunden ist und zumindest die erste Abgaseinrichtung 10 davon getrennt ist, wobei das zweite Abgas mit einem zweiten Reinigungsorgan 28 der zweiten Abgaseinrichtung 20 behandelt wird und mittels einer insbesondere einen zweiten Massenflussregler 22' aufweisenden zweiten Gaseinspeiseeinrichtung 22 zwischen der Ventilanordnung 11, 21 und dem zweiten Reinigungsorgan 28 ein zweites Ausgleichsgas eingespeist wird und mit einem zweiten Drucksensor 23 der Totaldruck P_T in der zweiten Abgaseinrichtung 20 ermittelt wird, wobei mittels einer Regeleinrichtung 9 die Druckdifferenz zwischen dem Totaldruck P_F in der ersten Abgaseinrichtung 10 und dem Totaldruck P_T in der zweiten Abgaseinrichtung 20 zumindest beim Schalten der Ventilanordnung gegen Null geregelt ist.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass das erste oder zweite Ausgleichsgas jeweils ein Inertgas, insbesondere Stickstoff ist.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Stellglieder der Regeleinrichtung 9 die Massenflussregler 12', 22' und/oder ein oder mehrere stromaufwärts einer Pumpe 16, 26 angeordnete Drosselventile 16, 26 sind.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass das erste Reinigungsorgan 18 ein Filter und/oder das zweite Reinigungsorgan 28 eine Kühlfalle ist.
Eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Ablaufs eines Verfahrens, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Prozessschritt, insbesondere der erste Prozessschritt ein Substrat-Beschichtungsschritt ist, bei dem in den Reaktor 3 insbesondere ein Hydrid, insbesondere NH₃ eingespeist wird.
Eine Steuereinrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Prozessschritt, insbesondere der zweite Prozessschritt ein Reinigungsschritt ist, bei dem in den Reaktor 3 ein Reinigungsgas, insbesondere ein Halogen enthaltendes Gas, insbesondere Cl₂ eingespeist wird.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, die gekennzeichnet sind durch eine mittels der Ventilanordnung 11, 21 mit der Abgasleitung 5 strömungsverbindbare und davon trennbare dritte Abgaseinrichtung 30 mit einem dritten Reinigungsorgan 38, mit einer insbesondere einen dritten Massenflussregler 32' aufweisenden dritten Gaseinspeiseeinrichtung 32 zum Einspeisen eines dritten Ausgleichsgases und einem dritten Drucksensor 33 zur Ermittlung des Totaldrucks in der dritten Abgaseinrichtung 30, wobei die Regeleinrichtung 9 den Totaldruck in der dritten Abgaseinrichtung 30 gegen den Totaldruck in der ersten oder zweiten Abgaseinrichtung 10, 20 regelt.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sämtliche der Abgaseinrichtungen 10, 20, 30 jeweils ein Drosselventil 15, 25, 35 aufweist und/oder dass zumindest eine Abgaseinrichtung 10, 20, 30 kein Drosselventil 15, 25, 35 aufweist.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Ventilanordnung 11, 21, 31 zwei beziehungsweise drei separat umschaltbare Einzelventile 11, 21, 31 aufweist, die stromaufwärts mit der Abgasleitung 5 und stromabwärts mit der Abgaseinrichtung 10, 20, 30 verbunden sind.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Drucksensor 13, 23, 33 stromaufwärts des Reinigungsorgans 18, 28, 38 und insbesondere zwischen Gaseinspeiseeinrichtung 12, 22, 32 und Reinigungsorgan 18, 28, 38 angeordnet ist.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, die gekennzeichnet sind durch einen weiteren, stromabwärts des Reinigungsorgans 18, 28, 38 angeordneten Drucksensor 13', 23', 33', zur Ermittlung eines Totaldrucks in der Abgaseinrichtung 10, 20, 30.
Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass jede der Abgaseinrichtungen 10, 20, 30 eine der jeweiligen Vakuumpumpe 16, 26, 36 in Strömungsrichtung nachgeordnete Gasreinigung 17, 27, 37 aufweist.
Eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Ablaufs eines Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass während des ersten Prozessschrittes von der Regeleinrichtung 9 ein von einem Drucksensor 4 ermittelter Prozesskammerdruck P_R insbesondere durch Variation der Stellung eines Drosselventils 15 auf einem Sollwert gehalten wird, dass vor dem Umschalten vom ersten Prozessschritt zum zweiten Prozessschritt der Totaldruck P_F der ersten Abgaseinrichtung 10 und der Totaldruck P_T der zweiten Abgaseinrichtung 20 jeweils auf denselben Sollwert geregelt werden, dass nach einer Stabilisierung der Totaldrücke P_F, P_T in den beiden Abgaseinrichtungen 10, 20 zunächst ein die zweite Abgaseinrichtung 20 mit der Abgasleitung 5 verbindendes Absperrventil 21 der Ventilanordnung geöffnet wird und daran anschließend ein die erste Abgaseinrichtung 10 mit der Abgasleitung 5 verbindendes Absperrventil 11 der Ventilanordnung geschlossen wird, und dass danach die Regeleinrichtung 9 den vom Drucksensor 4 ermittelten Prozesskammerdruck P_R durch Variation der Stellung eines Drosselventils 25 auf einen Sollwert regelt.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) 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 mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste

1: Gasquelle
2: Gasquelle
2': Gasquelle
3: Reaktor
4: Drucksensor
5: Abgasleitung
6: Gaseinlassorgan
7: Suszeptor
8: Substrat
9: Regeleinrichtung
10: Abgasreinigungseinrichtung
11: Absperrventil/Ventilanordnung
12: Gaseinspeiseeinrichtung
12': Massenflussregler
13: Drucksensor
13': Drucksensor
14
15: Drossenventil
16: Vakuumpumpe
17: Gasreinigung/Scrubber
18: Filter/Reinigungsorgan
19
20: Abgasreinigungseinrichtung
21: Absperrventil/Ventilanordnung
22: Gaseinspeiseeinrichtung
22': Massenflussregler
23: Drucksensor
23': Drucksensor
24
25: Festwertdrossel/Drosselventil
26: Vakuumpumpe
27: Gasreinigung/Scrubber
28: Kühlfalle/Reinigungsorgan
29
30: Abgasreinigungseinrichtung
31: Absperrventil/Ventilanordnung
32: Gaseinspeiseeinrichtung
32': Massenflussregler
33: Drucksensor
33': Drucksensor
34
35: Drosselventil
36: Vakuumpumpe
37: Gasreinigung/Scrubber
38: Filter/Reinigungsorgan
P_F: erster Totaldruck
P_R: Prozesskammerdruck
P_T: zweiter Totaldruck

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 7647886 B2 [0001]
US 2007/0207625 A1 [0002]
US 2012/0304930 A1 [0003]
US 2013/0237063 A1 [0004]
US 4817557 [0005]

Claims

Vorrichtung mit einem Reaktor (3), in den in voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Prozessgase einspeisbar sind und der eine Abgasleitung (5) aufweist, durch die in den voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Abgase aus dem Reaktor (3) herausleitbar sind, mit einer ersten Abgaseinrichtung (10), die mittels einer Ventilanordnung (11, 21) mit der Abgasleitung (5) strömungsverbindbar und davon trennbar ist, mit einem ersten Reinigungsorgan (10) zur Behandlung eines in einem ersten der voneinander verschiedenen Prozessschritte erzeugten Abgases, mit einer zwischen der Ventilanordnung (11, 21) und dem ersten Reinigungsorgan (18) angeordneten ersten Gaseinspeiseeinrichtung (12) zum Einspeisen eines ersten Ausgleichsgases, mit einem ersten Drucksensor (13) zur Ermittlung des ersten Totaldrucks (P_F) in der ersten Abgaseinrichtung (10) und mit einer zweiten Abgaseinrichtung (20), die mittels der Ventilanordnung (11, 21) mit der Abgasleitung (5) strömungsverbindbar und davon trennbar ist, mit einem zweiten Reinigungsorgan (28) zur Behandlung eines in einem zweiten der voneinander verschiedenen Prozessschritte erzeugten Abgases, mit einer zwischen der Ventilanordnung (11, 21) und dem zweiten Reinigungsorgan (28) angeordneten zweiten Gaseinspeiseeinrichtung (22) zum Einspeisen eines zweiten Ausgleichsgases, mit einem zweiten Drucksensor (23) zur Ermittlung des zweiten Totaldrucks (P_T) in der zweiten Abgaseinrichtung (20), wobei eine Regeleinrichtung (9) vorgesehen ist, deren Regelgröße die Druckdifferenz zwischen dem Totaldruck (P_F) in der ersten Abgaseinrichtung (10) und dem Totaldruck (P_T) in der zweiten Abgaseinrichtung (20) ist, und die so eingerichtet ist, dass die Druckdifferenz zumindest beim Schalten der Ventilanordnung (11, 21) gegen Null geregelt ist.
Verfahren zum Betrieb eines Reaktors (3), insbesondere als in einem Datenspeicher gespeichertes Steuerprogramm, in den in voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Prozessgase eingespeist werden und bei dem in den voneinander verschiedenen Prozessschritten voneinander verschiedene Abgase durch eine Abgasleitung (5) aus dem Reaktor (3) herausgeleitet werden, wobei in einem ersten Prozessschritt eine erste Abgaseinrichtung (10) mittels einer Ventilanordnung (11, 21) mit der Abgasleitung (5) strömungsverbunden ist und zumindest eine zweite Abgaseinrichtung (20) davon getrennt ist, wobei das erste Abgas mit einem ersten Reinigungsorgan (18) der ersten Abgaseinrichtung (10) behandelt wird und mittels einer insbesondere einem ersten Massenflussregler (12') aufweisenden ersten Gaseinspeiseeinrichtung (12) zwischen Ventilanordnung (11, 21) und dem ersten Reinigungsorgan (18) ein erstes Ausgleichsgas eingespeist wird und mit einem ersten Drucksensor (13) der Totaldruck (P_F) in der ersten Abgaseinrichtung (10) ermittelt wird, wobei in einem zweiten Prozessschritt eine zweite Abgaseinrichtung (20) mittels der Ventilanordnung (11, 21) mit der Abgasleitung (5) strömungsverbunden ist und zumindest die erste Abgaseinrichtung (10) davon getrennt ist, wobei das zweite Abgas mit einem zweiten Reinigungsorgan (28) der zweiten Abgaseinrichtung (20) behandelt wird und mittels einer insbesondere einen zweiten Massenflussregler (22') aufweisenden zweiten Gaseinspeiseeinrichtung (22) zwischen der Ventilanordnung (11, 21) und dem zweiten Reinigungsorgan (28) ein zweites Ausgleichsgas eingespeist wird und mit einem zweiten Drucksensor (23) der Totaldruck (P_T) in der zweiten Abgaseinrichtung (20) ermittelt wird, wobei mittels einer Regeleinrichtung (9) die Druckdifferenz zwischen dem Totaldruck (P_F) in der ersten Abgaseinrichtung (10) und dem Totaldruck (P_T) in der zweiten Abgaseinrichtung (20) zumindest beim Schalten der Ventilanordnung gegen Null geregelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder zweite Ausgleichsgas jeweils ein Inertgas, insbesondere Stickstoff ist.
Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder der Regeleinrichtung (9) die Massenflussregler (12', 22') und/oder ein oder mehrere stromaufwärts einer Pumpe (16, 26) angeordnete Drosselventile (16, 26) sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Reinigungsorgan (18) ein Filter und/oder das zweite Reinigungsorgan (28) eine Kühlfalle ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Ablaufs eines Verfahrens, oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessschritt, insbesondere der erste Prozessschritt ein Substrat-Beschichtungsschritt ist, bei dem in den Reaktor (3) insbesondere ein Hydrid, insbesondere NH₃ eingespeist wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Ablaufs eines Verfahrens, oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessschritt, insbesondere der zweite Prozessschritt ein Reinigungsschritt ist, bei dem in den Reaktor (3) ein Reinigungsgas, insbesondere ein Halogen enthaltendes Gas, insbesondere Cl₂ eingespeist wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mittels der Ventilanordnung (11, 21) mit der Abgasleitung (5) strömungsverbindbare und davon trennbare dritte Abgaseinrichtung (30) mit einem dritten Reinigungsorgan (38), mit einer insbesondere einen dritten Massenflussregler (32') aufweisenden dritten Gaseinspeiseeinrichtung (32) zum Einspeisen eines dritten Ausgleichsgases und einem dritten Drucksensor (33) zur Ermittlung des Totaldrucks in der dritten Abgaseinrichtung (30), wobei die Regeleinrichtung (9) den Totaldruck in der dritten Abgaseinrichtung (30) gegen den Totaldruck in der ersten oder zweiten Abgaseinrichtung (10, 20) regelt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche der Abgaseinrichtungen (10, 20, 30) jeweils ein Drosselventil (15, 25, 35) aufweist und/oder dass zumindest eine Abgaseinrichtung (10, 20, 30) kein Drosselventil (15, 25, 35) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (11, 21, 31) zwei beziehungsweise drei separat umschaltbare Einzelventile (11, 21, 31) aufweist, die stromaufwärts mit der Abgasleitung (5) und stromabwärts mit der Abgaseinrichtung (10, 20, 30) verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (13, 23, 33) stromaufwärts des Reinigungsorgans (18, 28, 38) und insbesondere zwischen Gaseinspeiseeinrichtung (12, 22, 32) und Reinigungsorgan (18, 28, 38) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen weiteren, stromabwärts des Reinigungsorgans (18, 28, 38) angeordneten Drucksensor (13', 23', 33'), zur Ermittlung eines Totaldrucks in der Abgaseinrichtung (10, 20, 30).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Abgaseinrichtungen (10, 20, 30) eine der jeweiligen Vakuumpumpe (16, 26, 36) in Strömungsrichtung nachgeordnete Gasreinigung (17, 27, 37) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Ablaufs eines Verfahrens, oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des ersten Prozessschrittes von der Regeleinrichtung (9) ein von einem Drucksensor (4) ermittelter Prozesskammerdruck (P_R) insbesondere durch Variation der Stellung eines Drosselventils (15) auf einem Sollwert gehalten wird, dass vor dem Umschalten vom ersten Prozessschritt zum zweiten Prozessschritt der Totaldruck (P_F) der ersten Abgaseinrichtung (10) und der Totaldruck (P_T) der zweiten Abgaseinrichtung (20) jeweils auf denselben Sollwert geregelt werden, dass nach einer Stabilisierung der Totaldrücke (P_F, P_T) in den beiden Abgaseinrichtungen (10, 20) zunächst ein die zweite Abgaseinrichtung (20) mit der Abgasleitung (5) verbindendes Absperrventil (21) der Ventilanordnung geöffnet wird und daran anschließend ein die erste Abgaseinrichtung (10) mit der Abgasleitung (5) verbindendes Absperrventil (11) der Ventilanordnung geschlossen wird, und dass danach die Regeleinrichtung (9) den vom Drucksensor (4) ermittelten Prozesskammerdruck (P_R) durch Variation der Stellung eines Drosselventils (25) auf einen Sollwert regelt.
Vorrichtung oder Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.