DE102016106441A1

DE102016106441A1 - Absaughaube in einem CVD-Reaktor

Info

Publication number: DE102016106441A1
Application number: DE102016106441.6A
Authority: DE
Inventors: Carl Galewski; Stephen Edward Savas; Merim Mukinovic
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2016-04-05
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2017-10-05
Also published as: KR102414033B1; CN109072429A; US10294562B2; US20170283946A1; TWI726084B; WO2017174618A1; CN109072429B; TW201739955A; KR20180132123A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absaugen eines Prozessgases aus einem CVD- oder PVD-Reaktor mit einem einen Strömungskanal aufweisenden Absaugorgan (1), wobei der Strömungskanal eine Saugöffnung (2), einen sich in einer Strömungsrichtung (S) daran anschließenden Gasansaugraum (3) und einen sich in der Strömungsrichtung (S) nach dem Gasansaugraum (3) angeordneten, in eine Saugleitung (4) mündenden Gassammelraum (5) aufweist, wobei die sich in einer Längsseitenrichtung (L) erstreckende Länge der Saugöffnung (2) wesentlich größer ist als die Breite und wobei der Gasansaugraum (3) und der Gassammelraum (5) derart von sich in der Längsseitenrichtung (L) erstreckenden Längsseitenwinden (6, 8) und von sich in der Schmalseitenrichtung (W) erstreckenden Schmalseitenwänden (7) begrenzt sind, dass sich als Folge eines in der Saugleitung (4) erzeugten Unterdrucks im Strömungskanal eine Gasströmung ausbildet. In zumindest einem zwischen Gasansaugraum (3) und Gassammelraum (5) angeordneten Zwischenraum (9) sind strömungsbeeinflussende Strukturen vorgesehen, die in einer mittig zwischen den Schmalseitenwänden (7) angeordneten Zentralzone (Z) einen größeren Strömungswiderstand auf die Gasströmung ausüben als in zwischen der Zentralzone (Z) und den Schmalseitenwänden (7) angeordneten Randzonen (R).

Description

Gebiet der Technik
Vorrichtung zum Absaugen eines Prozessgases aus einer Beschichtungsanlage, insbesondere einem CVD- oder PVD-Reaktor mit einem einen Strömungskanal aufweisenden Absaugorgan, wobei der Strömungskanal eine Saugöffnung, einen sich in einer Strömungsrichtung daran anschließenden Gasansaugraum und einen sich in der Strömungsrichtung nach dem Gasansaugraum angeordneten, in eine Saugleitung mündenden Gassammelraum aufweist, wobei die sich in einer Längsseitenrichtung erstreckende Länge der Saugöffnung wesentlich größer ist als die sich in einer Schmalseitenrichtung erstreckende Breite und wobei der Gasansaugraum und der Gassammelraum derart von sich in der Längsseitenrichtung erstreckenden Längsseitenwinden und von sich in der Schmalseitenrichtung erstreckenden Schmalseitenwinden begrenzt sind, dass sich als Folge eines in der Saugleitung erzeugten Unterdrucks im Strömungskanal eine Gasströmung ausbildet.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen CVD-Reaktor und insbesondere einen Plasma-CVD-Reaktor mit einer Elektrodenanordnung, einem Gaseinlassorgan zum Einspeisen eines Prozessgases in die Prozesskammer und einem Absaugorgan zum Absaugen des Prozessgases von der Oberfläche des Substrates.
Stand der Technik
Eine Vorrichtung zur Plasma-Beschichtung eines Substrates wird in der US 8,697,197 B2 beschrieben. Die dort beschriebene Vorrichtung, die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung weitergebildet wird, besitzt ein gasdichtes Gehäuse, in dem auf einem Träger ein Substrat angeordnet ist, welches unterhalb einer Elektrodenanordnung in einer Transportrichtung transportiert wird. Die Elektrodenanordnung erstreckt sich quer zur Transportrichtung des Substrates über dessen Breite und besitzt einen ersten Spalt, in den durch ein Gaseinlassorgan ein Prozessgas eingespeist wird. Zwischen den Elektroden wird ein erstes Plasma und in einem zweiten Spalt zwischen den Elektroden und dem Substrat ein zweites Plasma erzeugt. Das durch den Spalt zwischen den Elektroden und dem Substrat hindurchströmenden Prozessgas wird auf der Leeseite der Elektrodenanordnung von einer Absaugeinrichtung abgesaugt. Eine diesbezügliche Absaugeinrichtung besitzt ein haubenartiges Gehäuse mit einer zum Substrat hin offenen Saugöffnung. An die Saugöffnung schließt sich ein Gasansaugraum an, in dem sich als Folge eines Unterdrucks in einer Saugleitung eine Gasströmung ausbildet.
Zum Stand der Technik gehören darüber hinaus die US 2009/0081885 A1 , US 6,890,386 B2 , US 2014/0205769 A1 und US 8,758,512 B2 .
Das oben beschriebene Absaugorgan in Form einer Absaughaube mit einer Saugöffnung, die eine im wesentlichen rechteckige Saugfläche aufweist, die eine Länge besitzt, die wesentlich größer ist als die Breite, hat die Eigenschaft, dass sich in einer Zentralzone, die in der Längsmitte der Saugfläche bzw. des Horizontalquerschnitts des Gasansaugraumes angeordnet ist, und die von den Schmalrändern beabstandet ist, ein höherer Sog ausbildet als in Randzonen, die zwischen der Zentralzone und dem jeweiligen Schmalrand der Saugöffnung bzw. des Gassammelraumes liegen. Diese Ungleichförmigkeit des Gasstroms innerhalb des Absaugorganes und insbesondere im Bereich der Saugöffnung führt zu Inhomogenitäten in der auf dem Substrat abgeschiedenen Schicht und darüber hinaus zu einer Tendenz, dass an den Seitenwänden im Gasansaugraum bzw. Gassammelraum anhaftende Beläge gelöst werden und auf das Substrat fallen können. Es handelt sich hier insbesondere um lose an den Längsseitenwinden anhaftende Siliziumverbindungen. Diese Eigenschaft hat die Folge, dass die Wände des Gasansaugraumes bzw. des Gassammelraumes in kurzen Zeitabständen gereinigt werden müssen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Vorrichtung zum Absaugen eines Prozessgases von der Oberfläche eines Substrates in einem CVD-Reaktor gebrauchsvorteilhaft zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Die Unteransprüche stellen nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der nebengeordneten Ansprüche, sondern auch eigenständige Lösung der Aufgabe dar.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ein Absaugorgan, welches die Funktion einer Absaughaube besitzt. Mit den in den Ansprüchen angegebenen Merkmalen wird dem Gasstrom im Bereich eines Zwischenraumes, der sich zwischen Gasansaugraum und Gassammelraum befindet, in einer Zentralzone einer Querschnittsfläche ein größerer Strömungswiderstand entgegengesetzt als in Randzonen der Querschnittsfläche, die zwischen Zentralzone und den Schmalseitenwinden liegen. Hierzu sind strömungsbeeinflussende Strukturen im Zwischenraum vorgesehen, die in der Art einer lokalen Drossel wirken. Die strömungsbeeinflussenden Strukturen haben eine Homogenisierung der Gasströmung über die Saugfläche im Bereich der Saugöffnung zur Folge. Der Sog durch die Saugöffnung wird durch diese Maßnahmen im Zentralbereich auf den Wert herabgesetzt, den der Sog auch in den Randbereichen besitzt. Der die strömungsbeeinflussenden Strukturen aufweisende Zwischenraum kann örtlich auf die Zentralzone beschränkt sein. Der Zwischenraum kann sich aber auch bis hin zu den Schmalseitenwinden erstrecken. Der Zwischenraum ist dadurch gekennzeichnet, dass er strömungsbeeinflussende Strukturen aufweist, die sich zwischen einem stromaufwärtigen und einem stromabwärtigen Rand des Zwischenraumes erstrecken. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Zwischenraum in Strömungsrichtung örtlich unterschiedliche Erstreckungshöhen besitzt. Diese Erstreckungshöhen erstrecken sich in einer Höhenrichtung, die quer zur Längsseitenrichtung und quer zur Schmalseitenrichtung gerichtet ist. So ist insbesondere vorgesehen, dass die sich in Höhenrichtung erstreckende Höhe des Zwischenraumes in Strömungsrichtung in der lateralen Mitte einer Querschnittsfläche durch das Strömungsvolumen des Absaugorganes größer ist als an davon in Richtung auf die Längsseitenwand entfernten Stellen. Der Zwischenraum kann bezogen auf die Höhenrichtung einen unteren Rand aufweisen, der sich im Wesentlichen parallel zur Saugöffnung erstreckt. Ein zweiter, oberer Rand des Zwischenraumes, der an den Gassammelraum angrenzt, verläuft geneigt zum ersten Rand, der insbesondere quer zur Strömungsrichtung verläuft, so dass sich die in Strömungsrichtung gemessene Höhe des Zwischenraumes von den Randzonen her bis zur lateralen Mitte stetig vergrößert. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die strömungsbeeinflussenden Strukturen von den Längsseitenwänden des Zwischenraumes gebildet sind. Die Längsseitenwinde des Zwischenraumes erstrecken sich von einem zur Saugöffnung weisenden Rand bis zu einem zur Saugleitung hin weisenden Rand. Die bevorzugt parallel zueinander verlaufenden Längsseitenwände des Zwischenraumes sind geringer voneinander beabstandet als die bspw. parallel zueinander verlaufenden Längsseitenwinde im Gasansaugraum bzw. im Gassammelraum. Die Längsseitenwände des Gasansaugraumes oder des Gassammelraumes können aber auch geneigt zueinander verlaufen oder geneigt zueinander verlaufende Abschnitte aufweisen. Dann ist vorgesehen, dass der Abstand der Längsseitenwände des Zwischenraumes geringer ist als der geringste Abstand der Längsseitenwände des Gasansaugraumes oder des Gassammelraumes. Die Längsseitenwände erstrecken sich in Richtung der Länge der Saugöffnung und in einer Richtung quer dazu, in der Höhenrichtung. Die Länge der Saugöffnung ist wesentlich größer, insbesondere mindestens viermal so groß wie die Breite der Saugöffnung, die sich quer zur Länge in einer Schmalseitenrichtung erstreckt. Die Schmalseitenwände können im Bereich des Gasansaugraumes und, sofern der Zwischenraum bis zu den Schmalseiten reicht, auch im Zwischenraum und/oder im Gassammelraum parallel zueinander verlaufen. Bevorzugt verlaufen die Schmalseitenwände bezogen auf die Höhenrichtung im oberen Abschnitt des Gassammelraumes aber geneigt zueinander, so dass der Gassammelraum trichterartig zumindest hinsichtlich der Schmalseitenwinde zu einer Öffnung zuläuft, wo der Gassammelraum in die Saugleitung mündet, in der von einer Vakuumpumpe ein Unterdruck erzeugt wird. Der Zwischenraum bildet einen Strömungsbeeinflussungsraum mit strömungsbeeinflussenden Strukturen, die sich über das gesamte Volumen des Strömungsbeeinflussungsraumes erstrecken und deren körperliche Gestalt durch Simulationsrechnung bestimmt werden kann, wobei der Zielparameter der Simulationsrechnung die örtliche Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes in der Saugöffnung ist. Bei der Simulationsrechnung wird insbesondere die in Strömungsrichtung gemessene Höhe der Strömungsbeeinflussungszone derart variiert, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Gasströmung in der lateralen Mitte der Saugöffnung in etwa gleich ist der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des lateralen Randes der Saugöffnung. Die Strömungsbeeinflussungszone kann sich über die gesamte Querschnittsfläche des Absaugkanals zwischen Saugöffnung und Saugleitung erstrecken. Es ist aber auch vorgesehen, dass sich die Strömungsbeeinflussungszone nur über einen Zentralbereich erstreckt. Die Saugöffnung und der sich daran anschließende Gasansaugraum haben einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Die Breite kann zwischen 10 mm und 30 mm liegen. Die Länge dieser Querschnittsfläche ist mindestens viermal so groß wie die Breite, bevorzugt mehr als zehnmal so groß. Der Abstand der Längsseitenwinde im Zwischenraum kann zwischen 1 mm und 10 mm liegen. Bevorzugt liegt der Abstand in einem Bereich zwischen 2 mm und 6 mm. Als Folge des in diesem Bereich vergrößerten Strömungswiderstandes bildet sich innerhalb des Zwischenraumes eine höhere Strömungsgeschwindigkeit aus. Dies hat einen höheren lokalen Druckabfall in der Mitte des Zwischenraumes als im Randbereich zur Folge. Mit der erfindungsgemäßen Weiterbildung des Absaugorgans wird eine vertikale Gasströmung erzeugt, deren Strömungsgeschwindigkeit über die Fläche der Saugöffnung in gegenüber dem Stand der Technik vermindertem Maße variiert. Der von der Gasströmung entfaltete Sog ist somit im Bereich der Zentralzone in etwa gleich groß wie in den Randzonen, wobei sich die beiden Randzonen und die Zentralzone in etwa jeweils über einem Drittel der Gesamtlänge der Saugöffnung erstrecken. Als Folge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird darüber hinaus die Verweilzeit der Gase innerhalb des Strömungskanales zwischen Saugöffnung und Saugleitung vermindert, was zu einer Verminderung der Ablagerungen von Kondensaten an den Oberflächen der Seitenwände des Strömungskanales zur Folge hat. Darüber hinaus ist die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Bereich der Saugöffnung bzw. in Höhenrichtung unmittelbar darüber, also zu Beginn des Gasansaugraumes über die gesamte Querschnittsfläche im Wesentlichen homogen. Die in Strömungsrichtung gemessene Höhe der strömungsbeeinflussenden Zone variiert von etwa 5 cm im Bereich der lateralen Mitte des Strömungskanales zu 1 cm oder weniger als 1 cm im Bereich des Schmalseitenrandes des Strömungskanales. Die in Strömungsrichtung gemessene Höhe der strömungsbeeinflussenden Zone nimmt von der lateralen Mitte des Strömungskanales hin zum Schmalrand insbesondere kontinuierlich ab. Hierdurch erfährt die Strömung am Rand einen geringeren Widerstand als im Bereich des Zentrums. Gleichwohl verlaufen die Stromlinien der Gasströmung innerhalb des Strömungskanales bis hin zum Gassammelraum im Wesentlichen parallel zueinander. Es ist ferner vorgesehen, dass im Übergangsbereich zwischen Gasansaugraum und Zwischenraum bzw. im Übergangsbereich zwischen Zwischenraum und Gassammelraum die Längsseitenwände knickstellenfrei, gerundet in Strömungsrichtung ineinander übergehen, so dass Strömungsabrisse an Kanten und die Bildung von Wirbelstraßen vermieden wird. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die in Strömungsrichtung gemessene Höhe der strömungsbeeinflussenden Zone zwischen 10 mm und 100 mm liegt, der Abstand der beiden Längsseitenwände dort zwischen 2 mm und 8 mm beträgt, wohingegen der Abstand der Längsseitenwände in dem sich zwischen Saugöffnung und strömungsbeeinflussender Zone befindenden Gasansaugraum zwischen 10 mm und 25 mm liegt. Der Strömungskanal besitzt dort, wo sich die strömungsbeeinflussende Zone, also der Zwischenraum befindet, bevorzugt dieselbe Länge, die auch die Saugöffnung besitzt. Erst in dem sich stromabwärts an die strömungsbeeinflussende Zone anschließenden Gassammelraum vermindert sich die Länge des Querschnitts des Strömungskanales. Der Gasansaugraum kann einen Abschnitt besitzen, in dem die Längsseitenwinde geneigt zueinander verlaufen. Die Querschnittsfläche des Gasansaugraumes vermindert sich in Strömungsrichtung. Zwischen diesem, die geneigten Längsseitenwinde aufweisenden Abschnitt und der Saugöffnung kann der Gasansaugraum eine Zone mit parallel zueinander verlaufenden Längsseitenwänden aufweisen. Im Bereich der Saugöffnung kann die Querschnittsfläche des Strömungskanales ein Maximum aufweisen. Der Strömungskanal kann hier einen in Richtung der Höhe kurzen querschnittsvergrößerten Abschnitt aufweisen. Er kann dort in Schmalseitenrichtung vergrößert sein. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Absaugorgane integraler Bestandteil eines Gehäuses, welches eine Elektrodenanordnung zur Erzeugung eines Plasmas aufweist. Die Elektrodenanordnung kann zwei parallel zueinander verlaufende Elektroden aufweisen, zwischen denen ein Gaseinlassspalt angeordnet ist. Die Elektroden besitzen zwei voneinander weg weisende Längsseitenflächen. Diese Längsseitenflächen können die Längsseitenwinde des Strömungskanales ausbilden. Insbesondere bilden sie eine Längsseitenwand des Gasansaugraumes aus. Der Zwischenraum kann von einem Einsatzkörper gebildet sein, der in eine entsprechende Ausnehmung des Gehäuses eingesetzt ist, um den querschnittsverminderten Bereich des Strömungskanales auszubilden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wir die Erfindung anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Absaugorgans eines ersten Ausführungsbeispiels;
2 die Seitenansicht in Richtung auf die Längsseitenwand des Absaugorgans;
3 den Schnitt gemäß der Linie III-III in 2;
4 den Schnitt gemäß der Linie IV-IV in 2;
5 eine Darstellung gemäß 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels;
6 eine Darstellung gemäß 2 des zweiten Ausführungsbeispiels;
7 den Schnitt gemäß der Linie VII-VII in 6;
8 den Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in 6;
9 eine Darstellung durch einen Längsquerschnitt durch den Strömungskanal zwischen Saugöffnung 2 und Saugleitung 4 zur Verdeutlichung der Lage der Querschnittsebenen a, b, c, d;
10 eine Darstellung des Geschwindigkeitsprofils der sich im Strömungskanal ausbildenden Gasströmung in der Querschnittsebene a durchgezogen, der Querschnittsebene b strichpunktiert, der Querschnittsebene c gestrichelt und der Querschnittsebene d doppelstrichpunktiert;
11 schematisch die Anordnung zweier Absaugorgane neben zwei Plasma-Elektroden 13 in einer Vorrichtung, wie sie die US 8,697,197 oder die WO 2014/210613 beschreiben. Der Offenbarungsgehalt dieser beiden Druckschriften wird deshalb vollinhaltlich mit in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung einbezogen;
12 eine Darstellung gemäß 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels;
13 einen Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV eines weiteren Ausführungsbeispiels;
14 den Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in 13.
Beschreibung der Ausführungsformen
Die 11 zeigt ein Anwendungsbeispiel eines Absaugorganes 1 in Form einer Absaughaube in einem Plasma-CVD-Reaktor. Auf einem Träger 18 liegt ein Substrat 17, welches mit einer Schutzschicht beschichtet werden soll. Oberhalb des Substrates 17 befinden sich zwei Plasma-Elektroden 13, die voneinander beabstandet sind, so dass sich ein Spalt 15 zwischen zwei Plasma-Elektroden 13 ausbildet, durch den ein Prozessgas 14 in den Spalt 15 eingespeist wird. Im Spalt 15 befindet sich ein erstes Plasma. Das Prozessgas 14 strömt durch einen zweiten Spalt 16, der sich zwischen Substrat 17 und einer Unterseite der Elektrode 13 befindet. Der Träger 18 kann eine dritte Elektrode sein, so dass sich auch im Spalt 16 ein Plasma ausbilden kann. Es sind ferner nicht dargestellte zusätzliche Einspeiseöffnungen vorgesehen, durch die weitere Prozessgase beispielsweise nur in den zweiten Spalt 16 oder stromabwärts im ersten Spalt 15 in die Gasströmung eingespeist werden können. Mit der Absaughaube 1 wird das Prozessgas von der Oberfläche des Substrates 17 abgesaugt. Hierzu besitzt das Absaugorgan 2 eine Saugöffnung 2, die sich über die gesamte Breite des Substrates erstreckt. Der Träger 18 ist in der Lage, das Substrat 17 in Richtung seiner Längserstreckungsrichtung zu fördern. Das Absaugorgan 1 erstreckt sich parallel zu den Elektroden 13 und parallel zu den Spalten 15, 16 über die gesamte Breite des Trägers 18.
Die 1 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Absaugorgan 1 die Form einer Absaughaube besitzt. Die Absaughaube besitzt einen Strömungskanal, der sich in Strömungsrichtung von einer Saugöffnung 2 bis hin zu einer Saugleitung 4 erstreckt. An der Saugleitung 4 ist eine Vakuumpumpe angeschlossen, um einen Unterdruck zu erzeugen, so dass sich innerhalb des Saugkanales eine Gasströmung mit der Strömungsrichtung S ausbildet. Die Saugöffnung 2 besitzt einen rechteckigen Querschnitt mit einer Länge, die sich in einer Längsseitenrichtung L erstreckt, und die mindestens viermal, bevorzugt mindestens zehnmal so groß ist wie eine Breite der Saugöffnung 2, die sich quer zur Längsseitenrichtung L in einer Schmalseitenrichtung W erstreckt. Die Saugöffnung 2 kann einen ihre Breite vergrößernden, bspw. verdoppelnden Fortsatz aufweisen, so dass die Saugöffnung 2 breitenvermindert in einen Gasansaugraum 3 übergeht. Der Gasansaugraum 3 besitzt einen rechteckigen Querschnitt und wird von Längsseitenwänden 6, die parallel zueinander verlaufen, und von quer dazu verlaufenden Schmalseitenwänden 7 begrenzt. Die Schmalseitenwände 7 verlaufen ebenfalls parallel zueinander, so dass das von den Seitenwänden 7, 6 umgebene Strömungsvolumen quaderförmig gestaltet ist. Der Abstand der beiden Längsseitenwände 6 beträgt etwa 10 mm bis 30 mm. Der Abstand der Schmalseitenwände 7 kann im Bereich zwischen 200 mm und 1000 mm liegen.
Die in Strömungsrichtung S gemessene Höhe H des Gasansaugraumes 3, die sich in einer Höhenrichtung H, die senkrecht zur Längsseitenrichtung L und zur Schmalseitenrichtung W verläuft, ist bevorzugt größer als 50 mm, besonders bevorzugt größer als 70 mm. An einen Bereich, in dem die Längsseitenwände (6) parallel zueinander verlaufen, kann sich ein Abschnitt des Strömungskanales anschließen, in dem die Längsseitenwinde geneigt zueinander verlaufen, so dass sich die Querschnittsfläche des Strömungskanales in Höhenrichtung H vermindert.
In Strömungsrichtung S schließt sich an den Gasansaugraum 3 ein Zwischenraum 9 an, der, da er strömungsbeeinflussende Strukturen aufweist, eine Strömungsbeeinflussungszone ausbildet. Der untere, zur Saugöffnung 2 weisende Rand 11 des Zwischenraumes 9 verläuft im Wesentlichen parallel zur Flächenerstreckungsrichtung der Saugöffnung 2. Der zur Saugleitung 4 hin weisende, stromaufwärtige Rand 12 des Zwischenraumes 9 verläuft V-förmig. In der Mitte (bezogen auf die Längsseitenrichtung L) besitzt der Rand 12 seinen größten Abstand vom Rand 11 in Strömungsrichtung S. Im Bereich der Schmalseitenwände 7 besitzt der Rand 12 seinen kleinsten Abstand in Strömungsrichtung S vom Rand 11. Der Rand 12 erstreckt sich derart gegenüber dem Rand 11, dass die in Strömungsrichtung S gemessene Höhe des Zwischenraumes 9 von der Mitte zum Rand hin sich verringert.
Die 3 zeigt, dass die parallel zueinander verlaufenden Längsseitenwände 6 des Gasansaugraumes 3 unter Ausbildung eines gerundeten Übergangsbereichs im Bereich des Randes 11 in Längsseitenwinde 10 des Zwischenraumes 9 übergehen, die geringer voneinander beabstandet sind. Die Längsseitenwände 10 des Zwischenraumes 9 verlaufen parallel zueinander und besitzen einen Abstand im Bereich zwischen 1 mm und 10 mm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 2 mm und 6 mm. Im Bereich des Randes 12 gehen die abstandsverminderten Längsseitenwinde 10 knickstellenfrei in Längsseitenwinde 8 eines Gassammelraumes 5 über, der sich in Strömungsrichtung S dem Zwischenraum anschließt.
Die Schmalseitenwinde 7 haben im Bereich des Zwischenraumes 9 im Wesentlichen denselben Abstand, den sie auch im Bereich des Gasansaugraumes 3 besitzen. Die Schmalseitenwinde 7 verlaufen im stromabwärtigen Bereich des Gassammelraumes 5 aber schräg aufeinander zu bis in eine Mündung, in der sich die Saugleitung 4 an den Strömungskanal anschließt.
Eine Zentralzone Z der sich quer zur Strömungsrichtung S erstreckenden Querschnittsfläche des Strömungskanales erstreckt sich in Längsseitenrichtung L über das mittlere Drittel der Querschnittsfläche. Über die beiden in Längsseitenrichtung L äußeren Querschnittsflächen erstrecken sich Randzonen R. Durch die strömungsbeeinflussenden Strukturen innerhalb des Strömungskanales, die beim Ausführungsbeispiel durch den verminderten Längsseitenwandabstand 10 im Zwischenraum 9 realisiert ist, wird der Gasströmung in der Zentralzone Z ein größerer Strömungswiderstand entgegengesetzt als in den beiden Randzonen R. Dies führt dazu, dass sich das Strömungsprofil im Bereich der Saugöffnung 2, die in Strömungsrichtung vom Zwischenraum 9 beabstandet ist, vergleichmäßigt.
Während sich bei dem in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Zwischenraum 9 bis an die Schmalseitenwände 7 erstreckt, also über die gesamte Querschnittsfläche des Strömungskanales, erstreckt sich der Zwischenraum 9 des in den 5 bis 8 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels nur über einen Teilbereich der Querschnittsfläche des Strömungskanales. Die sich in Strömungsrichtung S erstreckenden Ränder 19 des Zwischenraumes 9 sind bei diesem Ausführungsbeispiel von den Schmalseitenwinden 7 beabstandet. Der Abstand kann im Bereich zwischen 50 mm und 150 mm liegen. In diesem Randbereich besitzt die Querschnittsfläche des Strömungskanales dieselbe in Schmalseitenrichtung W gemessene Breite, die er auch im Bereich des Gasansaugraumes 3 bzw. im Gassammelraum 5 besitzt. Im Bereich zwischen den Schmalrändern 19 des Zwischenraumes 9 ist der Abstand der Längsseitenwinde 10 des Zwischenraumes 9 aber in der Weise vermindert, wie er oben anhand des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben worden ist, so dass die dadurch gebildeten strömungsbeeinflussenden Strukturen der Saugströmung in einem Zentralbereich Z einen größeren Strömungswiderstand entgegenbringen als in den Randzonen R.
Die 10 zeigt die Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich des Strömungskanales in verschiedenen Querschnittsebenen a, b, c, d. Die räumliche Lage der Querschnittsebenen zeigt die 9. In der doppelstrichpunktiert dargestellten Ebene d, die sich im Bereich der Saugöffnung 2 erstreckt, ist die Strömungsgeschwindigkeit in der Zentralzone Z in etwa gleich groß wie die Strömungsgeschwindigkeit in den beiden Randzonen R. Aufgrund der in der Mitte am stärksten die Strömung beeinflussenden Strukturen bildet sich in der Ebene a, die unmittelbar stromaufwärts des Zwischenraumes 9 verläuft, das in der 10 durchgezogene Geschwindigkeitsprofil aus, das ein Maximum der Strömungsgeschwindigkeit in der Mitte zeigt. Dieses Maximum der Strömungsgeschwindigkeit geht mit einem dort maximalen Druckabfall in Strömungsrichtung einher. Zu den beiden Rändern vermindert sich die Strömungsgeschwindigkeit stetig, so dass dort ein gegenüber dem Zentralbereich verminderter Druckabfall herrscht. Der stromaufwärtige Rand 11 des Zwischenraumes 9 ist derart weit in Stromrichtung S von der Saugöffnung 2 beabstandet, dass sich im Bereich der Saugöffnung 2 ein Strömungsprofil ausbildet, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit in der Zentralzone Z im Wesentlichen der Strömungsgeschwindigkeit in den Randzonen R entspricht, wobei sich die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Zentralzone Z im Strömungskanal mit zunehmendem Abstand von der Saugöffnung 2 stetig um ein höheres Maß vergrößert, als die Strömungsgeschwindigkeit in den beiden Randzonen R. Die Strömungsgeschwindigkeiten in der Zentralzone Z und in den beiden Randzonen R weichen bevorzugt um maximal 5% voneinander ab.
Die 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß 2.
Der zur Saugseite hin weisende Rand 12 des Zwischenraumes 9 besitzt hier zwei auf jeweils gekrümmten Linien verlaufende Abschnitte, die sich in der Zentralzone Z unter Ausbildung eines Scheitels 12' treffen. Die Linie, auf der der Rand 12 verläuft, besitzt im Bereich des Scheitels 12' eine größere Steigung als im Bereich der Randzonen R.
Die 13 und 14 zeigen eine Absaugvorrichtung als integraler Bestandteil eines Gehäuses, in welchem jeweils zwei Elektrodenpaare 13 angeordnet sind, zwischen denen sich jeweils ein Gaseintrittsspalt 15 befindet. Zumindest eine Längsseitenwand 6 des Absaugorganes 1 wird hier von einer Seitenwand einer Elektrode 13 ausgebildet. Der Gasansaugraum 3 schließt sich unmittelbar an die Saugöffnung 2 an. Er besitzt zwei parallel zueinander verlaufende Längsseitenwände 6. Der Querschnitt des Ansaugraumes 3 vermindert sich in einem stromabwärtigen Bereich vor dem Rand 11, an dem in Strömungsrichtung der Zwischenraum 9 beginnt, welcher an seinem stromabwärtigen Rand 12 in einen Gassammelraum 5 übergeht. An den Gassammelraum 5 schließt sich in Strömungsrichtung die Saugleitung 4 an. In dem Gehäuse sind insgesamt vier Absaugeinrichtungen 1 vorgesehen, die jeweils ein Elektrodenpaar 13 flankieren.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, nämlich:
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in zumindest einem zwischen Gasansaugraum 3 und Gassammelraum 5 angeordneten Zwischenraum 9 strömungsbeeinflussende Strukturen vorgesehen sind, die in einer mittig zwischen den Schmalseitenwinden 7 angeordneten Zentralzone Z einen größeren Strömungswiderstand auf die Gasströmung ausüben als in zwischen der Zentralzone Z und den Schmalseitenwinden 7 angeordneten Randzonen R.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die strömungsbeeinflussenden Strukturen von den Längsseitenwinden 10 des Zwischenraumes 9 gebildet sind, die dort geringer voneinander beabstandet sind als im Gasansaugraum 3.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die strömungsbeeinflussenden Strukturen in der Mitte der Zentralzone Z eine sich in einer Höhenrichtung erstreckende Höhe aufweist, die größer ist als die Höhe in den Randzonen R.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Längsseitenwände 6, 8, 10 jeweils nahezu parallel zueinander verlaufen.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein zur Saugöffnung 2 weisender erster Rand 11 des Zwischenraumes 9 im Wesentlichen parallel zur Saugöffnung 2 verläuft.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein zum Gassammelraum 5 weisender Rand 12 des Zwischenraumes 9 schräg zu den zur Saugöffnung weisenden Rand 11 des Zwischenraumes 9 verläuft.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die zwischen einem zur Saugleitung 4 weisenden Rand 12 des Zwischenraumes 9 und einem zur Saugöffnung 2 weisenden Rand 11 des Zwischenraumes 9 verlaufenden Längsseitenwände 10 des Zwischenraumes 9 parallel zueinander verlaufen und einen Abstand voneinander besitzen, der geringer ist als der kleinste Abstand, den die Längsseitenwinde 6 des Gasansaugraumes 3 voneinander besitzen und kleiner ist als der kleinste Abstand, den die Längsseitenwinde 8 des Gassammelraumes 5 voneinander besitzen.
Eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch zwischen dem Gasansaugraum 3 und dem Gassammelraum 5 angeordnete strömungsbeeinflussende Strukturen deren sich in der Höhenrichtung H erstreckende Höhe auf halber Länge maximal ist und sich zu den Schmalseitenwänden 7 vermindert.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die strömungsbeeinflussenden Strukturen von abstandsverminderten Zonen 10 der Längsseitenwinde des Strömungskanales ausgebildet sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Absaugorgan 1 benachbart zu einer mindestens eine Elektrode 13 aufweisenden Plasmaerzeugungseinrichtung und einem Gaseintrittsspalt 15 angeordnet ist und sich die Saugöffnung 2 über die Breite eines Trägers 18 zur Aufnahme eines Substrates 17 erstreckt, um von der Oberfläche des Substrates 17 das durch einen Spalt 16 zwischen Elektrode 13 und Substrat 17 hindurchströmende Prozessgas abzusaugen.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mehrere Absaugorgane 1 integraler Bestandteil eines eine Elektrodenanordnung 13 zur Erzeugung eines Plasma aufweisenden Gehäuses sind.
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: Absaugorgan
2: Saugöffnung
3: Gasansaugraum
4: Saugleitung
5: Gassammelraum
6: Längsseitenwand
7: Schmalseitenwand
8: Längsseitenwand
9: Zwischenraum
10: Längsseitenwandabstand
11: Rand
12: Rand
12': Scheitel
13: Elektrode
14: Prozessgas
15: Gaseintrittsspalt
16: Spalt
17: Substrat
18: Träger
19: Schmalränder
a: Querschnittsebene
b: Querschnittsebene
c: Querschnittsebene
d: Querschnittsebene
H: Höhenrichtung
L: Längsseitenrichtung
R: Randzonen
S: Strömungsrichtung
W: Schmalseitenrichtung
Z: Zentralzone

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8697197 B2 [0003]
US 2009/0081885 A1 [0004]
US 6890386 B2 [0004]
US 2014/0205769 A1 [0004]
US 8758512 B2 [0004]
US 8697197 [0020]
WO 2014/210613 [0020]

Claims

Vorrichtung zum Absaugen eines Prozessgases aus einer Beschichtungsanlage, insbesondere einem CVD- oder PVD-Reaktor mit einem einen Strömungskanal aufweisenden Absaugorgan (1), wobei der Strömungskanal eine Saugöffnung (2), einen sich in einer Strömungsrichtung (S) daran anschließenden Gasansaugraum (3) und einen sich in der Strömungsrichtung (S) nach dem Gasansaugraum (3) angeordneten, in eine Saugleitung (4) mündenden Gassammelraum (5) aufweist, wobei die sich in einer Längsseitenrichtung (L) erstreckende Länge der Saugöffnung (2) wesentlich größer ist als die sich in einer Schmalseitenrichtung (W) erstreckende Breite und wobei der Gasansaugraum (3) und der Gassammelraum (5) derart von sich in der Längsseitenrichtung (L) erstreckenden Längsseitenwinden (6, 8) und von sich in der Schmalseitenrichtung (W) erstreckenden Schmalseitenwinden (7) begrenzt sind, dass sich als Folge eines in der Saugleitung (4) erzeugten Unterdrucks im Strömungskanal eine Gasströmung ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem zwischen Gasansaugraum (3) und Gassammelraum (5) angeordneten Zwischenraum (9) strömungsbeeinflussende Strukturen vorgesehen sind, die in einer mittig zwischen den Schmalseitenwinden (7) angeordneten Zentralzone (Z) einen größeren Strömungswiderstand auf die Gasströmung ausüben als in zwischen der Zentralzone (Z) und den Schmalseitenwinden (7) angeordneten Randzonen (R).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsbeeinflussenden Strukturen von den Längsseitenwinden (10) des Zwischenraumes (9) gebildet sind, die dort geringer voneinander beabstandet sind als im Gasansaugraum (3).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsbeeinflussenden Strukturen in der Mitte der Zentralzone (Z) eine sich in einer Höhenrichtung erstreckende Höhe aufweist, die größer ist als die Höhe in den Randzonen (R).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseitenwände (6, 8, 10) jeweils nahezu parallel zueinander verlaufen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Saugöffnung (2) weisender erster Rand (11) des Zwischenraumes (9) im Wesentlichen parallel zur Saugöffnung (2) verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Gassammelraum (5) weisender Rand (12) des Zwischenraumes (9) schräg zu den zur Saugöffnung weisenden Rand (11) des Zwischenraumes (9) verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen einem zur Saugleitung (4) weisenden Rand (12) des Zwischenraumes (9) und einem zur Saugöffnung (2) weisenden Rand (11) des Zwischenraumes (9) verlaufenden Längsseitenwände (10) des Zwischenraumes (9) parallel zueinander verlaufen und einen Abstand voneinander besitzen, der geringer ist als der kleinste Abstand, den die Längsseitenwinde (6) des Gasansaugraumes (3) voneinander besitzen und kleiner ist als der kleinste Abstand, den die Längsseitenwände (8) des Gassammelraumes (5) voneinander besitzen.
Vorrichtung zum Absaugen eines Prozessgases aus einem CVD-Reaktor mit einem einen Strömungskanal aufweisenden Absaugorgan (1), wobei sich der Strömungskanal in einer Strömungsrichtung (S) von einer Saugöffnung (2) über einen sich in der Strömungsrichtung (S) daran anschließenden Gasansaugraum (3) und einen Gassammelraum (5) bis zu einer Saugleitung (4) erstreckt, wobei die sich in einer Längsseitenrichtung (L) erstreckende Länge der Saugöffnung (2) wesentlich größer ist als die sich in einer Schmalseitenerstreckung (W) erstreckende Breite und wobei der Gasansaugraum (3) und der Gassammelraum (5) von sich in der Längsseitenrichtung (L) und einer Höhenrichtung (H) erstreckenden Längsseitenwänden (6, 8) und von sich in der Schmalseitenrichtung (W) und der Höhenrichtung (H) erstreckenden Schmalseitenwinden (7) begrenzt sind, gekennzeichnet durch zwischen dem Gasansaugraum (3) und dem Gassammelraum (5) angeordnete strömungsbeeinflussende Strukturen deren sich in der Höhenrichtung (H) erstreckende Höhe auf halber Länge maximal ist und sich zu den Schmalseitenwänden (7) vermindert.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsbeeinflussenden Strukturen von abstandsverminderten Zonen (10) der Längsseitenwinde des Strömungskanales ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absaugorgan (1) benachbart zu einer mindestens eine Elektrode (13) aufweisenden Plasmaerzeugungseinrichtung und einem Gaseintrittsspalt (15) angeordnet ist und sich die Saugöffnung (2) über die Breite eines Trägers (18) zur Aufnahme eines Substrates (17) erstreckt, um von der Oberfläche des Substrates (17) das durch einen Spalt (16) zwischen Elektrode (13) und Substrat (17) hindurchströmende Prozessgas abzusaugen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Absaugorgane (1) integraler Bestandteil eines eine Elektrodenanordnung (13) zur Erzeugung eines Plasma aufweisendes Gehäuses sind.
Vorrichtung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.