DE102014118704A1

DE102014118704A1 - Gaseinlassorgan eines CVD-Reaktors mit gewichtsverminderter Gasaustrittsplatte

Info

Publication number: DE102014118704A1
Application number: DE102014118704.0A
Authority: DE
Inventors: Baskar Pagadala Gopi; Michael Long; Markus Gersdorff
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-07-16
Also published as: TWI652371B; WO2015104155A1; KR20160106169A; US10323322B2; CN105899709A; JP6524104B2; JP2017503925A; TW201533264A; CN105899709B; US20160326644A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines CVD-Prozesses mit einem in einem Reaktorgehäuse angeordneten, eine einer Prozesskammer zugewandten Gasaustrittsplatte (8) aufweisenden Gaseinlassorgan, welche Gasaustrittsplatte (8) einen porösen Werkstoff und eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen (9) aufweist, welche von einem im Gaseinlassorgan angeordneten Gasverteilvolumen mit Prozessgasen gespeist werden. Um ein Gaseinlassorgan, insbesondere für einen CVD-Reaktor mit einer großen Beschichtungsfläche, herstellungstechnisch zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass der poröse Werkstoff den Kern (12) der Gasaustrittsplatte (8) bildet, deren mit dem Prozessgas in Berührung tretenden Oberflächenabschnitte versiegelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines CVD-Prozesses mit einem in einem Reaktorgehäuse angeordneten, eine einer Prozesskammer zugewandten Gasaustrittsplatte aufweisenden Gaseinlassorgan, welche Gasaustrittsplatte einen porösen Werkstoff und eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen aufweist, welche von einem im Gaseinlassorgan angeordneten Gasverteilvolumen mit Prozessgasen gespeist werden.
Aus der DE 10 2006 018 515 A1 ist ein CVD-Reaktor bekannt, bei dem die zur Prozesskammer weisende unterste Platte eines Gaseinlassorgans zum Einlass von Prozessgasen in die Prozesskammer von einem porösen Körper gebildet ist. Oberhalb des porösen Körpers befindet sich eine wassergekühlte untere Wandung des Gasaustrittsorgans.
Die WO 2012/175124 beschreibt eine Prozessgasquelle für einen CVD-Reaktor, bei der ein Festkörperschaum verwendet wird.
Die EP 1 869 691 B1 beschreibt ähnlich wie die DE 102 11 442 A1 einen als Diffusor wirkenden Festkörperschaum, der an einem Gaseinlassorgan verwendet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gaseinlassorgan insbesondere für einen CVD-Reaktor mit einer großen Beschichtungsfläche herstellungstechnisch zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.
Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass die Gasaustrittsplatte einen porösen Kern besitzt, dessen mit dem Prozessgas in Berührung tretende Oberflächenabschnitte versiegelt sind. Die Versiegelung der Oberfläche kann eine Beschichtung sein. Die Beschichtung kann aus einem keramischen oder einem metallischen Material bestehen. Die Beschichtung kann von einer auf die Breitseitenfläche der Gasaustrittsplatte aufgebrachten dünnen Platte ausgebildet sein. Insbesondere die beiden voneinander wegweisenden Breitseitenflächen des den Kern ausbildenden porösen Körpers sind jeweils mit einer gasdichten dünnen Platte oder Folie beschichtet. Auch die Wände der Gasaustrittsöffnungen sind in dieser Weise versiegelt. Die Versiegelung hat zur Folge, dass die Poren des porösen Körpers im Bereich der Versiegelung verschlossen sind. Als Folge dieser Ausgestaltung ist eine Gasaustrittsplatte geschaffen, die erheblich geringeres Gewicht als herkömmliche, aus Vollmaterial bestehende Gasaustrittsplatten aufweist. Eine Breitseitenfläche der Gasaustrittsplatte weist unmittelbar zur Prozesskammer. Sie bildet die Prozesskammerdecke. Die gegenüberliegende Breitseite der Gasaustrittsplatte weist zum Gaseinlassorgan und kann insbesondere eine Wandung eines Gasverteilvolumens innerhalb des Gaseinlassorgans oder die Wandung einer Kühlkammer innerhalb des Gaseinlassorgans bilden. Mit einer derart gefertigten Gasaustrittsplatte wird dem Effekt entgegengewirkt, dass großflächige Gasaustrittsplatten die Tendenz haben, sich schwerkraftbedingt nach unten hin zu verformen. Die „Sandwich-Bauweise” der erfindungsgemäßen Gasaustrittsplatte, bei der ein leichtgewichtiger Schaumkörper verwendet wird, verhindert ein Durchhängen der Gasaustrittsplatte im zentralen Bereich. Die Beschichtung kann mittels eines keramischen Klebers auf die beiden Breitseiten des porösen Grundkörpers aufgebracht werden. Die Beschichtung der Wände der Gasaustrittsöffnungen kann von Hülsen gebildet sein. Hierzu werden in die Gasaustrittsplatte, nachdem ein poröser Kern beidseitig versiegelt worden ist, eine Vielzahl von Löcher gebohrt, in die Hülsen aus Metall oder Keramik eingesteckt werden. Die Verbindung kann auch hier mit einem keramischen Kleber erfolgen. Die beiden jeweils eine Breitseite versiegelnden Schichten bestehen, bevorzugt aus demselben Material. Die Versiegelung kann derart erfolgen, dass keine Prozessgase in die Hohlräume des porösen Kernes eindringen können. Es ist aber auch vorgesehen, gezielt Bereiche der Oberfläche des porösen Körpers nicht zu versiegeln, damit ein Druckausgleich stattfinden kann, wenn die Vorrichtung in einem Vakuumprozess verwendet wird. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die entlang der Umrisskontur der Gasaustrittsplatte verlaufenden Schmalseiten nicht versiegelt sind oder nicht versiegelte Abschnitte aufweisen, so dass Gas in den porösen Körper hineintreten bzw. daraus heraustreten kann. Der Werkstoff des Kerns ist vorzugsweise ein Festkörperschaum. Er kann aus Kohlenstoff, bspw. Graphit, bestehen. er kann aber auch aus einem keramischen Material, bspw. Siliziumkarbid, bestehen. Der poröse Körper ist hitzebeständig und offenporig. Er besitzt eine Porosität von etwa 100 Poren pro Zoll. Die Poren verlaufen unregelmäßig durch den Festkörper. Sie bilden eine netzartige Struktur aus. Der Festkörperschaum, der den Kern der Gasaustrittsplatte bildet, kann elektrisch leitend sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Gasaustrittsplatte temperiert werden soll. An der Gasaustrittsplatte können Elektroden in Form von Kontaktflächen angebracht sein, über die eine Spannung an die Gasaustrittsplatte angelegt werden kann, so dass durch die Gasaustrittsplatte ein Strom fließen kann. Dies führt zu einer Erwärmung der Gasaustrittsplatte. Die Kontaktflächen können von den Breitseitenbeschichtungen ausgebildet sein. Diese sind dann aus einem elektrisch leitfähigen Material und nicht miteinander verbunden. Eine Beschichtung der Schmalseiten kann dann aus einem nicht-leitenden, bspw. keramischen Material erfolgen. Die Kontaktflächen können aber auch den Schmalseiten zugeordnet sein. In diesem Falle sind die Breitseitenbeschichtungen aus nicht oder schlecht elektrisch leitfähigem Material, bspw. einem keramischen Werkstoff. Die Versiegelung kann unter Vakuumbedingungen derart erfolgen, dass sämtliche Oberflächenabschnitte des Festkörperschaums versiegelt werden. Dies hat zur Folge, dass sich bei einer Verwendung eines erfindungsgemäß ausgestatteten Gaseinlassorgans unter Vakuumbedingungen im Inneren des Festkörperschaums kein Druck aufbauen kann. Die Beschichtung kann durch Aufbringen eines Festkörpers, bspw. einer Folie, durch Einsetzen von Hülsen oder dergleichen erfolgen. Es ist aber auch vorgesehen, die Beschichtung galvanisch vorzunehmen, bspw. in einem Galvanikbad oder im Wege eines CVD-Prozesses aufzubringen. Wesentlich ist, dass die Poren des Kerns geschlossen werden. Eine CVD-Versiegelung des porösen Kernes erfolgt insbesondere durch Aufbringen einer Silizium-Carbid-Schicht auf einen Silizium-Carbid-Körperschaum. Gemäß einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gaseinlassorgan eine Gasaustrittsplatte aufweist, die Gasaustrittsöffnungen aufweist, durch die voneinander verschiedene Prozessgase in eine Prozesskammer eintreten können. Dabei sind mehrere Gasaustrittsöffnungen jeweils unterschiedlichen Gasverteilvolumen zugeordnet. Unterschiedliche Gasverteilvolumen speisen dann unterschiedliche Gasaustrittsöffnungen. Es sind ferner Gasverteilkanäle vorgesehen, die jeweils mehrere Gasaustrittsöffnungen speisen. Die Gasverteilkanäle verlaufen bevorzugt innerhalb der Gasaustrittsplatte. Es können zwei nicht miteinander strömungsverbundene Gasverteilvolumina vorgesehen sein, die von getrennten Zuleitungen gespeist werden. Jedes Gasverteilvolumen speist eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen. Die Gasaustrittsöffnungen, die zu voneinander verschiedenen Gasverteilvolumen gehören, können zeilenartig nebeneinander angeordnet sein. Jeweils eine Zeile kann einem Gasverteilkanal zugeordnet sein. Von der Bodenfläche der Gasverteilkanäle können Rohre abgehen, die in eine Gasaustrittsfläche der Gasaustrittsplatte münden. Ein Gasverteilvolumen kann bevorzugt vollständig innerhalb des Volumens der Gasaustrittsplatte angeordnet sein. Dieses Volumen erstreckt sich zwischen den beiden Breitseitenflächen der Gasaustrittsplatte. Das Gasverteilvolumen kann von mehreren kammartig oder gitterartig angeordneten Gasverteilkanälen ausgebildet sein. Zwischen diesen Gasverteilkanälen können Gasverteilkanäle verlaufen, die mit einem oberhalb der Gasaustrittsplatte angeordneten Gasverteilvolumen strömungsverbunden sind. Die Gasverteilkanäle können als offene Rinnen ausgebildet sein, deren Böden über Rohre mit der Gasaustrittsfläche verbunden sein können. Die Gasverteilkanäle können aber auch als geschlossene Rinnen ausgebildet sein, beispielsweise können die Rinnen von einer Metallschicht abgeschlossen sein. Zwischen benachbarten Gasverteilkanälen befindet sich der Werkstoff des porösen Kerns.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung durch das Gehäuse eines CVD-Reaktors, wobei nur die wesentlichen Funktionselemente schematisch dargestellt sind,
2 den Ausschnitt II in 1 eines ersten Ausführungsbeispiels,
3 eine Darstellung gemäß 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels,
4 eine Darstellung gemäß 1 eines dritten Ausführungsbeispiels,
5 den Ausschnitt V in 4,
6 eine Darstellung gemäß 2 eines vierten Ausführungsbeispiels,
7 einen Querschnitt durch ein Gasauslassorgan 2 eines fünften Ausführungsbeispiels entlang der Linie VII-VII in 8 und
8 den Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in 7.
Der in der 1 dargestellte CVD-Reaktor besitzt ein Gehäuse 1, welches das Innere des Gehäuses gasdicht gegenüber der Umgebung abschließt. Innerhalb des CVD-Reaktors 1 befindet sich ein Gaseinlassorgan 2. Bei dem Gaseinlassorgan 2 handelt es sich um einen Körper, der einen Hohlraum ausbildet. Der Hohlraum bildet ein Gasverteilvolumen 7 aus, das von außen durch eine Zuleitung 15 mit Prozessgasen gespeist wird. In der 1 ist lediglich ein Gasverteilvolumen 7 dargestellt. In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können mehrere Gasverteilvolumen vorhanden sein, die voneinander getrennt sind und in die durch entsprechende Zuleitungen voneinander verschiedene Prozessgase eingespeist werden können.
Das Gaseinlassorgan 2 besitzt eine Gasaustrittsplatte 8. Die Gasaustrittsplatte 8 besitzt eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 9, die duschkopfartig angeordnet sind. Durch die Gasaustrittsöffnung 9 kann das in das Gasverteilvolumen 7 eingespeiste Prozessgas austreten. Das Gasverteilvolumen 7 speist somit eine Vielzahl von insbesondere auf Gitternetzpunkten angeordnete Gasaustrittsöffnungen 9.
Sind mehrere Gasverteilvolumen vorgesehen, so ist jedes Gasverteilvolumen mit dem jeweiligen Gasverteilvolumen individuell zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 9 verbunden, durch die das Prozessgas in eine unterhalb des Gaseinlassorgans 2 angeordnete Prozesskammer 3 einströmen kann.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist unmittelbar oberhalb der Gasaustrittsplatte 8 eine Kühlkammer vorgesehen, die mit einem Kühlmittel, bspw. Wasser, durchströmt werden kann. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel bildet die zum Gaseinlassorgan 2 gewandte Breitseitenfläche der Gasaustrittsplatte 8 die Wandung einer Kühlkammer.
Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die zum Gaseinlassorgan 2 gewandte Wandung der Gasaustrittsplatte 8 eine Innenwand des Gasverteilvolumens 7.
Innerhalb des Gasverteilvolumens 7 befinden sich Gasleitbleche, die für eine gleichmäßige Verteilung des Gases und für eine gleichmäßige Ausbildung einer Gasaustrittsströmung aus den Gasaustrittsöffnungen 9 erforderlich sind.
Die Gasaustrittsplatte 8 erstreckt sich in einer Horizontalebene. In einer Horizontalebene, die unterhalb der Gasaustrittsplatte 8 angeordnet ist, befindet sich ein Suszeptor 4, der aus Graphit, insbesondere beschichtetem Graphit, Molybdän oder einem anderen geeigneten Material bestehen kann. Auf dem Suszeptor 4 liegen die zu beschichtenden Substrate 9.
Unterhalb des Suszeptors 4 befindet sich eine Heizung 6. Es kann sich um eine Widerstandsheizung oder um eine RF-Heizung handeln. Mit dieser Heizung 6 wird der Suszeptor 4 auf eine Prozesstemperatur aufgeheizt, bei der sich die aus den Gasaustrittsöffnungen 9 in die Prozesskammer 3 eingeleiteten Prozessgase pyrolytisch zerlegen können oder miteinander reagieren können, so dass auf den Substraten 5 eine dünne, homogene Schicht abgeschieden werden kann.
Die 4 zeigt wie die 1 rein schematisch den Aufbau eines OVPD-Reaktors mit einem Gehäuse 1, einem darin angeordneten Gaseinlassorgan 2 und einem Suszeptor 4 zur Aufnahme eines oder mehrerer zu beschichtenden Substrate 5. Im OVPD-System werden organische Schichten zur Herstellung von OLED-Displays abgeschieden. Dies erfolgt im Wesentlichen in einem Kondensationsverfahren, bei dem das Substrat 5 auf einem gekühlten Suszeptor 4 liegt. Hierzu besitzt der Suszeptor 4 eine Kühlkammer, bspw. in Form von Kühlkanälen 20, durch die ein flüssiges Kühlmedium durch den Suszeptor 4 hindurch fließt. Das Gaseinlassorgan 2 wird bei diesem Ausführungsbeispiel beheizt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Gasaustrittsplatte 8 widerstandsbeheizt wird. Sie kann hierzu aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff bestehen, durch den ein elektrischer Strom hindurchgeleitet werden kann.
Die Gasaustrittsplatte 8 ist in den Ausführungsbeispielen lediglich an ihrem Rand mit dem Gaseinlassorgan 2 verbunden. Um zu vermeiden, dass der Zentralbereich der Gasaustrittsplatte 8 nach unten hin durchhängt, ist die erfindungsgemäße Gasaustrittsplatte 8 in einer Leichtbautechnik gefertigt. Sie besteht aus einem, eine geringe Dichte aufweisenden Kern, dessen mit dem Prozessgas in Berührung tretenden Oberflächenabschnitte versiegelt sind, wobei die Versiegelung derart vorgenommen wird, dass sich eine kontinuierliche Oberfläche aus dem zur Versiegelung verwendeten Werkstoff ausbildet. Bei den Ausführungsbeispielen sind die beiden voneinander wegweisenden Breitseiten 10, 11 durchgängig versiegelt. Darüber hinaus sind die Wandungen der Gasaustrittsöffnungen 9 mit einer Versiegelungsschicht 13 versehen.
Die Grundfläche des Suszeptors 4, die gleich der Grundfläche der Gasaustrittsplatte 8 ist, kann mehrere Quadratmeter betragen. Die Grundflächen von Suszeptor 4 und Gasaustrittsplatte 8 können kreisförmig, polygonartig, bspw. quadratisch sein.
Bei dem in den 2, 3, 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen besteht die Gasaustrittsplatte 8 aus einem Kern 12, der von einem hitzebeständigen porösen Werkstoff gefertigt ist. Es handelt sich hierbei um einen Festkörperschaum mit einer Porendichte von etwa 100 Poren pro Zoll. Es können Festkörperschäume verwendet werden, die eine Porendichte von 50 bis 200 Poren pro Zoll besitzen. Es handelt sich um einen offenporigen Festkörperschaum, der aus Siliziumcarbid oder Graphit besteht. Der Festkörperschaum kann aber auch aus einem geeigneten anderen keramischen Material oder einem Metall bestehen. Die Beschichtungen 10, 11, 13 können durch eine CVD-Beschichtung erzeugt werden, bspw. kann in einem CVD-Prozess die Schaumkörperoberfläche mit Siliziumcarbid oder einem Metall derart beschichtet werden, dass die Poren verschlossen sind. Die erfolgt bevorzugt unter Vakuumbedingungen.
Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind dünne Platten verwendet worden, um die Versiegelungsschichten 10, 11 auszubilden. Es kann sich dabei um Metallplatten, aber auch um keramische Platten handeln. Die Platten sind mit einem keramischen, hitzebeständigen Kleber mit dem porösen Körper 12 verbunden.
Die Gasaustrittsöffnungen werden durch Bohren erzeugt. Die Wände der Bohrungen werden anschließend mit einem Versiegelungsmaterial, bspw. einer Metallschicht 13 versiegelt.
Bei dem in der 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind die Breitseitenflächen des aus porösem Werkstoff bestehenden Kernes 12 jeweils mit dünnen, wenigen Mikrometer dicken Schichten 10, 11 beschichtet. Es kann sich bei den Schichten um ein Folienmaterial handeln. Die Schichten 10, 11 können aber auch galvanisch oder in einem CVD-Verfahren aufgebracht werden. Die Schichten können bis zu einem Millimeter dick sein. Die Gesamtfläche einer Gasaustrittsplatte kann bis zu 5 m² oder mehr betragen.
Auch hier werden die Gasaustrittsöffnungen 9 durch Bohrungen erzeugt, die gefertigt werden, nachdem die beiden Breitseitenflächen des Schaumkörpers 12 versiegelt worden sind. In die vorgefertigten Bohrungen werden dann Hülsen 14 eingesetzt. Die Hülsen können einen nach radial außen weisenden Kragen aufweisen. Die Hülsenenden werden bspw. mit einem Keramikklebstoff mit den Stirnseitenversiegelungen verbunden, so dass eine gasdichte Verbindung entsteht.
Die Versiegelung erfolgt unter Vakuumbedingungen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass sämtliche Oberflächenabschnitte der Gasaustrittsplatte 8 versiegelt werden, so dass das Schaumkörperinnere gasdicht nach außen abgeschlossen ist. Es kann somit kein Gas von außen in die Poren des porösen Kernes eintreten. Es ist aber auch vorgesehen, dass gezielt Oberflächenabschnitte der Gasaustrittsplatte 8 nicht versiegelt werden, so dass durch den nicht versiegelten Bereich ein Druckausgleich stattfinden kann. Es ist somit möglich, dass bei einem Druckwechsel Gas in die Gasaustrittsplatte 8 eintreten kann bzw. aus der Gasaustrittsplatte 8 heraustreten kann.
Die in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen Gasaustrittsplatten 8, die mit Hilfe eines elektrischen Stromes beheizt werden können. Bei dem in der 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Breitseitenflächen 10, 11 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, bspw. Metall. Die beiden sich gegenüberliegenden Breitseitenbeschichtungen 11, 12 bilden somit Kontaktflächen aus. Sie sind galvanisch voneinander getrennt. Die Breitseitenbeschichtung 10 ist mit einem Anschlusskontakt 16 und die Breitseitenbeschichtung 11 mit einem Anschlusskontakt 17 verbunden. An die beiden Anschlusskontakte 16, 17, kann eine Heizspannung U_H angelegt werden. Dies führt zu einem elektrischen Strom durch die bspw. aus einem Graphitschaum bestehende Gasaustrittsplatte 8, um sie zu erhitzen.
Bei dem in der 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Breitseitenbeschichtungen 10, 11, aus einem nicht leitenden Material gefertigt, bspw. aus einem keramischen Material. An zwei sich gegenüberliegenden Schmalseitenflächen sind Kontaktflächen 18, 19 aus Metall aufgebracht. Die Kontaktflächen 18, 19 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der jeweiligen Schmalseite. Die Kontaktflächen 18, 19 sind mit Anschlusskontakten 16, 17 versehen, so dass an die Gasaustrittsplatte 8 eine Heizspannung U_H angelegt werden kann. Dies führt zu einem durch die Gasaustrittsplatte 8 hindurchfließenden Strom und zu einer Erwärmung der Gasaustrittsplatte 8.
Bei dem in den 7 und 8 dargestellten fünften Ausführungsbeispiels besitzt das Gaseinlassorgan 2 nicht miteinander strömungsverbundene Zuleitungen 15, 30. Eine Zuleitung 15 speist ein oberhalb der Gasaustrittsplatte 8 angeordnetes Gasverteilvolumen 7. Dieses Gasverteilvolumen 7 ist mit rinnenförmigen Gasverteilkanälen 21 verbunden, die sich innerhalb der Gasaustrittsplatte 8 erstrecken. Die Tiefe der Gasverteilkanäle 21 kann auch Null sein, so dass die Seitenwände 22 der Gasverteilkanäle 21 die Höhe Null besitzen und der Boden 23 des Gasverteilkanals 21 bündig mit der Metallschicht 10 abschließt, die den porösen Kern 12 zum Gasvolumen 7 hin isoliert. Beim Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Gasverteilkanäle 21 jedoch in etwa über die halbe Materialstärke der Gasaustrittsplatte 8, deren Materialstärke im Wesentlichen vom porösen Kern 12 gebildet ist und deren Breitseitenflächen 10, 11 eine Metallschicht aufweist.
Zwischen jeweils zwei sich über die gesamte Breite des Gaseinlassorgans 2 erstreckenden Gasverteilkanälen 21 erstrecken sich zum Gasverteilvolumen 7 geschlossene Gasverteilkanäle 26. Während die Gasverteilkanäle 21 endseitig mit einer Schmalwand 25 verschlossen sind, sind sämtliche Gasverteilkanäle 26 mit ihren schmalseitigen Enden miteinander verbunden. Dies erfolgt über Querkanäle, die entlang der Außenwandung 31 des Gaseinlassorgans 2 verlaufen. Das Kanalsystem bildet ein zweites Gasverteilvolumen 7' aus, das durch eine Zuleitung 30 beziehungsweise 30' mit einem Prozessgas gespeist wird. Die einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Gasverteilkanäle 21, 26 besitzen zwei voneinander beabstandete Seitenwände 22, 27, die parallel zueinander und parallel zu den Seitenwänden 27, 22 der jeweils anderen Gasverteilkanäle 26, 21 verlaufen. Die Gasverteilkanäle 21, 26 bilden Bodenflächen 23, 28 aus, die jeweils mit einer Vielzahl von Rohren 29 mit der Gasaustrittsfläche der Gasaustrittsplatte verbunden sind.
Die zeilenartig angeordneten Gasaustrittsöffnungen 9 sind somit mit den Gasverteilkanälen 21 strömungsverbunden und die Gasaustrittsöffnungen 9' mit den Gasverteilkanälen 26. Auch hier besitzt die Gasaustrittsplatte 8 einen Kern aus einem porösen Material und lediglich die Breitseitenflächen 10, 11 bestehen aus metallischen Platten.
Bei dem in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel wechseln sich zwei mit verschiedenen Gasverteilvolumen verbundene Gasverteilkanäle 26, 21 ab. Es ist aber auch vorgesehen, dass sich drei oder mehr jeweils mit unterschiedlichen Gasverteilvolumen verbundene Gasverteilkanäle miteinander abwechseln, so dass nicht nur zwei voneinander verschiedene Gase durch voneinander verschiedene Gasaustrittsöffnungen 9, 9' in eine Prozesskammer eingeleitet werden können, sondern mehr als zwei voneinander verschiedene Prozessgase jeweils durch ihnen individuell zugeordnete Gasaustrittsöffnungen.
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 der poröse Werkstoff den Kern 12 der Gasaustrittsplatte 8 bildet, deren mit dem Prozessgas in Berührung tretenden Oberflächenabschnitte versiegelt sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die mit dem Prozessgas in Berührung tretenden Oberflächenabschnitte durch eine Beschichtung, insbesondere eine Keramik- oder Metallschicht versiegelt sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die beiden voneinander wegweisenden Breitseitenflächen 10, 11 der Gasaustrittsplatte 8 derart versiegelt sind, dass die Poren des Kernes 12 geschlossen sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wände 13 der von Bohrungen gebildeten Gasaustrittsöffnung 9 derart versiegelt sind, dass die Poren des Kerns 12 der Gasaustrittsplatte 8 verschlossen sind, oder dass Oberflächenabschnitte des Kernes 12 der Gasaustrittsplatte 8 nicht versiegelt sind, so dass bei einem Druckwechsel Gas in die Gasaustrittsplatte 8 hinein- oder heraustreten kann.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Werkstoff des Kernes 12 ein Festkörperschaum, insbesondere aus Kohlenstoff, Graphit oder Siliziumcarbid oder Metall ist, oder dass der Kern 12 aus einem hitzebeständigen Werkstoff gefertigt ist.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kern 12 Kontaktflächen 10, 11; 18, 19 aus elektrisch leitendem Material aufweist, die mit Anschlusskontakten 16, 17 verbunden sind, an die eine elektrische Heizspannung U_H anlegbar ist, um das Gaseinlassorgan 2 zu beheizen.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kern 12 ein offenporiger Festkörperschaum ist mit einer Porosität von einhundert Poren pro Inch.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wandungen der Gasaustrittsöffnungen 9, 9' von in Bohrungen eingesetzten Hülsen 14 oder Rohren 24, 29 ausgebildet sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass von den beiden versiegelten Breitseiten der Gasaustrittsplatte 8 eine nach unten weisende Breitseitenfläche 11 die Decke der Prozesskammer 3 ausbildet und eine nach oben weisende Breitseitenfläche 10 die Wandung eines Gasverteilvolumens 7 ausbildet.
Eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch in der Gasaustrittsplatte 8 verlaufende, jeweils mehrere Gasaustrittsöffnungen 9, 9' speisende Gasverteilkanäle 21, 26.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens zwei nicht miteinander strömungsverbundene Gasverteilvolumina 7, 7', die von getrennten Zuleitungen 15, 30 gespeist werden, mit voneinander verschiedenen Gasaustrittsöffnungen 9, 9' strömungsverbunden sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass unmittelbar nebeneinander angeordnete Gasverteilkanäle 21, 26 voneinander verschiedenen Gasverteilvolumina 7, 7' zugeordnet sind, so dass unterschiedliche Prozessgase getrennt voneinander in die Prozesskammer einspeisbar sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass unmittelbar nebeneinander angeordnete Gasverteilkanäle 21, 26 voneinander verschiedenen Gasverteilvolumina 7, 7' zugeordnet sind, so dass unterschiedliche Prozessgase getrennt voneinander in die Prozesskammer einspeisbar sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Gasverteilvolumen 7' innerhalb des von den Breitseitenflächen 10, 11 der Gasaustrittsplatte 8 begrenzten Volumens der Gasaustrittsplatte 8 angeordnet ist.
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: Reaktorgehäuse
2: Gaseinlassorgan
3: Prozesskammer
4: Suszeptor
5: Substrat
6: Heizung
7, 7': Gasverteilvolumen
8: Gasaustrittsplatte
9, 9': Gasaustrittsöffnung
10: Breitseiten(-fläche), -beschichtung
11: Breitseiten(-fläche), -beschichtung
12: Kern, Körper
13: Wände, (Versiegelungs-)Schicht
14: Hülse
15: Zuleitung
16: Anschlusskontakt
17: Anschlusskontakt
18: Kontaktfläche
19: Kontaktfläche
20: Kühlkanäle
21: Gasverteilkanal
22: Wand
23: Boden
24: Rohr
25: Schmalwand
26: Gasverteilkanal
27: Wand
28: Boden
29: Rohr
30, 30': Gaszuleitung
31: Wand
U_H: Heizspannung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006018515 A1 [0002]
WO 2012/175124 [0003]
EP 1869691 B1 [0004]
DE 10211442 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Durchführung eines CVD-Prozesses mit einem in einem Reaktorgehäuse (1) angeordneten, eine einer Prozesskammer (3) zugewandten Gasaustrittsplatte (8) aufweisenden Gaseinlassorgan (2), welche Gasaustrittsplatte (8) einen porösen Werkstoff und eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen (9, 9') aufweist, welche von einem im Gaseinlassorgan (2) angeordneten Gasverteilvolumen (7, 21, 26) mit Prozessgasen gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Werkstoff den Kern (12) der Gasaustrittsplatte (8) bildet, deren mit dem Prozessgas in Berührung tretenden Oberflächenabschnitte versiegelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Prozessgas in Berührung tretenden Oberflächenabschnitte durch eine Beschichtung, insbesondere eine Keramik- oder Metallschicht versiegelt sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden voneinander wegweisenden Breitseitenflächen (10, 11) der Gasaustrittsplatte (8) derart versiegelt sind, dass die Poren des Kernes (12) geschlossen sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (13) der von Bohrungen gebildeten Gasaustrittsöffnung (9) derart versiegelt sind, dass die Poren des Kerns (12) der Gasaustrittsplatte (8) verschlossen sind, oder dass Oberflächenabschnitte des Kernes (12) der Gasaustrittsplatte (8) nicht versiegelt sind, so dass bei einem Druckwechsel Gas in die Gasaustrittsplatte (8) hinein- oder heraustreten kann.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Kernes (12) ein Festkörperschaum, insbesondere aus Kohlenstoff, Graphit oder Siliziumcarbid oder Metall ist oder, dass der Kern (12) aus einem hitzebeständigen Werkstoff gefertigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Kern (12) Kontaktflächen (10, 11; 18, 19) aus elektrisch leitendem Material trägt, die mit Anschlusskontakten (16, 17) verbunden sind, an die eine elektrische Heizspannung (U_H) anlegbar ist, um das Gaseinlassorgan (2) zu beheizen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (12) ein offenporiger Festkörperschaum ist mit einer Porosität von einhundert Poren pro Inch.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen der Gasaustrittsöffnungen (9, 9') von in Bohrungen eingesetzten Hülsen (14) oder Rohren (24, 29) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von den beiden versiegelten Breitseiten der Gasaustrittsplatte (8) eine nach unten weisende Breitseitenfläche (11) die Decke der Prozesskammer (3) ausbildet und eine nach oben weisende Breitseitenfläche (10) die Wandung eines Gasverteilvolumens (7) ausbildet.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch in der Gasaustrittsplatte (8) verlaufende, jeweils mehrere Gasaustrittsöffnungen (9, 9') speisende Gasverteilkanäle (21, 26).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei nicht miteinander strömungsverbundene Gasverteilvolumina (7, 7'), die von getrennten Zuleitungen (15, 30) gespeist werden, mit voneinander verschiedenen Gasaustrittsöffnungen (9, 9') strömungsverbunden sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich über die gesamte Länge des Gaseinlassorganes (2) erstreckende Gasverteilkanäle (21, 26) zeilenweise nebeneinander erstrecken.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nebeneinander angeordnete Gasverteilkanäle (21, 26) voneinander verschiedenen Gasverteilvolumina (7, 7') zugeordnet sind, so dass unterschiedliche Prozessgase getrennt voneinander in die Prozesskammer einspeisbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasverteilvolumen (7') innerhalb des von den Breitseitenflächen (10, 11) der Gasaustrittsplatte (8) begrenzten Volumens der Gasaustrittsplatte (8) angeordnet ist.
Vorrichtung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.