DE102018121854A1 - Verfahren zum Einrichten oder zum Betrieb eines CVD-Reaktors - Google Patents

Verfahren zum Einrichten oder zum Betrieb eines CVD-Reaktors Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einrichten oder zum Betrieb eines CVD-Reaktors sowie einen CVD-Reaktor zur Durchführung des Verfahrens, bei dem ein oder mehrere Schichten auf ein oder mehrere Substrate abgeschieden werden können. Ein Suszeptor (2) wird mittels einer Heizeinrichtung (3) beheizt. Wärme wird vom Suszeptor (2) durch eine Prozesskammer (4) hin zu einer Prozesskammerdecke (1), durch die Prozesskammerdecke (1) hindurch und von der Prozesskammerdecke (1) durch einen Spaltabstandsraum (5) zu einem Wärmeableitkörper (6) transportiert. Die Temperatur der Prozesskammerdecke (1) wird zumindest an zwei unterschiedlichen azimutalen Winkelpositionen um ein Zentrum (Z) der Prozesskammer (4) gemessen. Die Messstellen beziehungsweise Zonen (8, 8', 8", 8'") haben denselben radialen Abstand (R) zum Zentrum (Z) der Prozesskammer (4). Aus diesen zumindest zwei Temperaturmesswerten wird ein Mittelwert oder ein Differenzwert gemessen.

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einrichten oder zum Betrieb eines CVD-Reaktors, mit dem ein oder mehrere Schichten auf ein oder mehreren Substraten abgeschieden werden können, wobei ein Suszeptor mittels einer Heizeinrichtung beheizt wird, Wärme vom Suszeptor durch eine Prozesskammer hin zu einer Prozesskammerdecke, durch die Prozesskammerdecke und von der Prozesskammerdecke durch einen Spaltabstandsraum zu einem Wärmeableitkörper transportiert wird.
  • Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
  • Stand der Technik
  • Die DE 10 2010 000 554 A1 beschreibt einen MOCVD-Reaktor mit einem Reaktorgehäuse, in dem ein Suszeptor angeordnet ist, der von unten mit einer Heizeinrichtung beheizbar ist. Auf eine zu einer Prozesskammer weisenden Breitseitenfläche des Suszeptors können Substrate aufgelegt werden, die durch Einleiten von Prozessgasen in die Prozesskammer beschichtet werden. Die Prozesskammer wird nach oben hin durch eine Prozesskammerdecke begrenzt. Oberhalb der Prozesskammerdecke befindet sich ein Wärmeableitkörper mit Temperierkanälen zur Ableitung der Wärme, die vom Suszeptor durch die Prozesskammer hindurch auf die Prozesskammerdecke übertragen wird. Zum Einstellen des Temperaturprofils der Prozesskammerdecke werden Wärmeleitkörper verwendet, die eine nicht ebene, zur Prozesskammerdecke weisende Oberfläche aufweisen. Mit diesen Maßnahmen wird das radiale Temperaturprofil innerhalb einer Prozesskammer eingestellt.
  • CVD-Reaktoren mit von unten beheizten Suszeptoren und gekühlten Prozesskammerdecken sind auch bekannt aus den DE 10 2007 009 145 A1 und DE 10 2014 106 871 A1 .
  • Üblicherweise wird die Temperatur der Prozesskammerdecke trotz Maßnahmen, um diese zu homogenisieren nur an einem Punkt bestimmt. Dieser ist willkürlich gewählt, so dass an diesem Punkt eine willkürliche Temperatur gemessen wird, die von einer exakten mittleren Temperatur abweicht. Die mittlere Temperatur wird benötigt, um den realen Energiefluss durch den Reaktor vom Suszeptor zum Wärmeableitkörper zu bestimmen. Der Wärmefluss kann dabei durch die Variation der Wärmeleiteigenschaft eines Spülgases in den Spaltabstandsraum zwischen der Prozesskammerdecke und dem Wärmeableitkörper variiert werden. Das Spülgas besteht aus einer Mischung von zumindest zwei Gasen, die sich hinsichtlich ihrer Wärmeleiteigenschaft stark unterscheiden, so dass je nach Mischungsverhältnis der beiden Gase entweder ein stark wärmeleitendes Spülgas oder ein nur schwach wärmeleitendes Spülgas durch den Spaltabstandsraum zwischen der Prozesskammerdecke und dem Wärmeableitkörper hindurchströmt beziehungsweise dort vorhanden ist.
  • Aufgrund von Toleranzen oder Verzügen der Bauteile können sich die Spalthöhen örtlich verändern, wobei unter Spalthöhe der Abstand zwischen der zur Prozesskammerdecke weisenden Unterseite des Wärmeableitkörpers und der zum Wärmeableitkörper weisenden Oberseite der Prozesskammerdecke verstanden wird. Eine derartige lokale Änderung der Spalthöhe führt zu lokal unterschiedlichen Temperaturen an der Unterseite der Prozesskammerdecke.
  • Wird nun die Spülgasmischung anhand des willkürlichen Temperatursignals eingestellt, so übersetzt sich die lokale Variation der Spalthöhe in eine Abweichung der Flächenmittel-Temperatur der Prozesskammerdecke vom Sollwert. Werden Prozesskammerdecke (Wartung) und/oder Wärmeableitkörper (System) ausgetauscht, so ergeben sich neue Toleranzen oder Verzüge und damit andere lokale Variationen der Spalthöhe und somit andere Abweichungen der Flächenmittel-Temperatur vom Sollwert.
  • Da die in der Prozesskammer ablaufenden chemischen Reaktionen stark temperaturabhängig sind, führen derartige Temperaturunterschiede zu unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten in der Prozesskammer, so dass an voneinander verschiedenen Stellen in der Prozesskammer, oder zwischen zwei Systemen, andere Wachstumsbedingungen zum Abscheiden der ein oder mehreren Schichten auf dem Substrat herrschen. Dies hat zur Folge, dass auf voneinander verschiedenen Schichten qualitativ andere Schichten abgeschieden werden oder verschiedene Systeme unterschiedliche Wachstumsergebnisse erzielen, was nicht wünschenswert ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zur geschilderten Nachteile des Standes der Technik zu beheben und insbesondere Mittel anzugeben, um die Prozesskammer-Deckentemperatur aussagekräftiger zu bestimmen und somit genauere Angaben über den Energiehaushalt des CVD-Reaktors machen zu können.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der nebengeordneten Ansprüche, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen.
  • Zunächst und im Wesentlichen werden ein Verfahren zum Einrichten oder zum Betrieb eines CVD-Reaktors und eine hierzu zu verwendende Vorrichtung vorgeschlagen. Dabei wird beim Einrichten der CVD-Reaktor ohne Substrate oder nur mit Testsubstraten und beim Betrieb der CVD-Reaktor mit Substraten betrieben. Dabei wird mittels der Heizeinrichtung Heizenergie erzeugt, die insbesondere als Wärme dem Suszeptor zugeführt wird. An zumindest zwei unterschiedlichen azimutalen Winkelpositionen um ein Zentrum der Prozesskammer und im selben radialen Abstand zum Zentrum der Prozesskammer wird eine Temperatur der Prozesskammerdecke gemessen. Die Wärme kann dabei als Wärmestrahlung von einer IR-Heizung erzeugt werden. Die Wärme kann aber auch induktiv von der Heizeinrichtung zum Suszeptor transportiert werden, wobei zumindest ein Teil der Wärme vom Suszeptor durch die Prozesskammer und die Prozesskammerdecke hindurch zum Wärmeableitkörper transportiert wird, wo sie beispielsweise mittels eines Kühlmittels abgeführt wird. Der Wärmefluss durch den Spaltabstandsraum kann mittels einer geeigneten Spülgaszusammensetzung reguliert werden. Das Spülgas besteht beispielsweise aus einer Mischung von Wasserstoff und Stickstoff oder zwei anderen sich hinsichtlich ihrer Wärmeleitfähigkeit stark unterscheidenden Gasen, so dass durch die Zusammensetzung der Spülgasmischung im Spaltabstandsraum der Wärmewiderstand des Spaltabstandsraums eingestellt werden kann. Es ist eine Gaszuleitung vorgesehen, mit der die Spülgasmischung in den Spaltabstandsraum zwischen Wärmeableitkörper und Prozesskammerdecke eingespeist wird. Die Spalthöhe ist zumindest um einen Faktor 100, bevorzugt um einen Faktor 200, kleiner als eine charakteristische laterale Erstreckungslänge der Prozesskammerdecke, beispielsweise ein Durchmesser der Prozesskammerdecke. Der Abstand zwischen Prozesskammerdecke und Wärmeableitkörper liegt im Bereich von 0,5 bis 3 mm. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zumindest zwei jeweils an unterschiedlichen azimutalen Winkelpositionen um ein Zentrum der Prozesskammer angeordnete Messeinrichtungen auf, die im selben radialen Abstand zur Prozesskammer angeordnet sind, so dass zumindest zwei Temperaturen im selben radialen Abstand zum Zentrum, jedoch an zwei verschiedenen Winkelpositionen gemessen werden. Die Temperaturmesseinrichtungen sind bevorzugt, bezogen auf die Prozesskammer, rückwärtig der Prozesskammerdecke angeordnet, so dass die gemessenen Temperaturen Oberflächentemperaturen sind. Es handelt sich insbesondere um Oberflächentemperaturen von Zonen der zum Wärmeableitkörper weisenden Breitseitenfläche der Prozesskammerdecke. Die Zonen können vom Rand beabstandet sein, dem Rand benachbart sein oder unmittelbar am Rande liegen. Bevorzugt sind diese Zonen dem Rand derart benachbart, dass ihr Abstand zum radial äußeren Rand der beispielsweise kreisförmigen Prozesskammerdecke geringer ist, als ihr Abstand zum Zentrum der Prozesskammerdecke. Die Zonen können aber auch in einem Bereich liegen, der in dasselbe Maß vom Zentrum beabstandet ist, wie die auf dem Suszeptor aufliegenden Substrate. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die azimutalen Winkelpositionen gleichmäßig um das Zentrum verteilt sind. Der Winkelabstand der benachbarten Temperaturmesszonen beziehungsweise Temperaturmesseinrichtungen ist dann immer derselbe. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die zumindest beiden Temperaturmesseinrichtungen Pyrometer. Die Pyrometer können ausserhalb des Reaktorgehäuses angeordnet sein. Die Reaktorgehäusedecke, die auch vom Wärmeableitkörper ausgebildet sein kann, besitzt einen Kanal, durch den der optische Strahlengang des Pyrometers hindurchgeht, mit dem an den Messzonen die Oberflächentemperatur der Rückseite der Prozesskammerdecke gemessen wird. Aus den zumindest zwei Temperaturen kann ein Mittelwert gebildet werden. Aus den zumindest zwei Temperaturen kann ein Differenzwert gebildet werden. Bevorzugt wird sowohl ein Mittelwert als auch ein Differenzwert gebildet. Der Mittelwert kann verwendet werden, um die Zusammensetzung des Spülgases zu wählen. Das Spülgas besteht aus zumindest zwei unterschiedlichen Wärmeleiteigenschaften aufweisenden Gasen, die auch Edelgase sein können. Als Gaspaarungen kommen beispielsweise H2/N2 oder Ar/He oder H2/Ar zum Einsatz. Der Differenzwert kann verwendet werden, um örtliche Korrekturen der Spalthöhe vorzunehmen, beispielsweise kann die Prozesskammerdecke höheneinstellbar mit dem Reaktorgehäuse verbunden werden. Ergeben sich Differenzwerte zwischen zwei gemessenen Temperaturen, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten, so kann örtlich die Spalthöhe eingestellt werden. Dadurch ändert sich die Länge der Wärmeübertragungsstrecke im Spaltabstandsraum und einhergehend damit der Wärmefluss durch den Spaltabstandsraum. Ein Überschreiten eines Differenzwertes oder mehrerer Differenzwerte eines oder mehrerer vorgegebener Sollwerte kann aber auch zum Anlass genommen werden, eine Prozesskammerdecke auszutauschen oder eine neue Prozesskammerdecke, die bei einer Wartung des CVD-Reaktors gegen eine fehlerhafte, d.h. im Abstand zu stark variierende, Prozesskammerdecke ausgetauscht worden ist, zurückzuweisen. In einer Variante der Erfindung, bei der die aufeinander zu weisenden Breitseitenflächen der Prozesskammerdecke und des Wärmeableitkörpers Ebenen sind, können genau zwei Temperaturmesseinrichtungen, beispielsweise Pyrometer, verwendet werden. Diese beiden Temperaturmesseinrichtungen sind um 180 Grad winkelversetzt um das Zentrum angeordnet. Bei einer derartigen Konstellation führt eine Verkippung der beiden aufeinander zu weisenden Flächen an zwei sich diametral gegenüberliegenden Stellen zu einer minimalen und einer maximalen Spalthöhe. Im Bereich der minimalen Spalthöhe ist die Prozesskammer-Deckentemperatur minimal. Im Bereich der maximalen Spalthöhe ist die Prozesskammer-Deckentemperatur maximal. Auf einer Kreisbogenlinie um das Zentrum der Prozesskammer, die gleichzeitig das Zentrum der Prozesskammerdecke ist, hat der Temperaturverlauf einen sinusförmigen Charakter. Es ist deshalb unerheblich, an welcher Winkelposition die beiden sich diametral gegenüberliegenden Messzonen angeordnet sind. Der Mittelwert der an diesen beiden Zonen gemessenen Temperaturen ist der Mittelwert der Prozesskammerdeckentemperatur. In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Spülgaszuleitungen vorgesehen sind. Die Spülgaszuleitungen können in gleichmäßiger Winkelverteilung um das Zentrum angeordnet sein. Es bilden sich somit in Umfangsrichtung nebeneinanderliegende Segmente des Spaltabstandsraumes aus, die mit einer individuellen Spülgasmischung aus einem hoch wärmeleitenden und einem gering wärmeleitenden Spülgas gespült werden können. Das Mischungsverhältnis der beiden Gase des Spülgases wird anhand der gemessenen Temperaturen eingestellt.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 einen schematisch dargestellten Querschnitt durch einen CVD-Reaktor,
    • 2 in einer Schnittebene gemäß der Linien II-II in 1 die Draufsicht auf die Prozesskammerdecke 1, unter welcher der Suszeptor 2 liegt, eines ersten Ausführungsbeispiels, bei dem genau zwei Temperaturmesseinrichtungen 9, 9' vorgesehen sind, die an zwei sich gegenüberliegenden Temperaturmesszonen 8, 8' die Prozesskammer-Deckentemperatur messen,
    • 3 eine Darstellung gemäß 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem vier Temperaturmesseinrichtungen 9 vorgesehen sind, die an vier Temperaturmesszonen 8, 8', 8", 8"', die jeweils um einen Winkel α von 90 Grad versetzt zueinander sind, Prozesskammer-Deckentemperaturen messen und
    • 4 eine Darstellung gemäß 2 eines dritten Ausführungsbeispiels.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Der in den Zeichnungen dargestellte CVD-Reaktor ist dafür vorgesehen, auf Substraten 13, die auf einem Suszeptor 2 angeordnet sind, Schichten aus Elementen der III- und V-Hauptgruppe abzuscheiden. Auf der von der Heizeinrichtung 3 wegweisenden Seite des Suszeptors 2 befindet sich eine Prozesskammer, die nach oben hin durch eine Prozesskammerdecke 1 begrenzt ist. Oberhalb der Prozesskammerdecke 1 befindet sich ein Wärmeableitkörper 6 mit Kühlkanälen 18, durch welche ein flüssiges Kühlmittel hindurchströmt. Zwischen der zum Wärmeableitkörper 6 weisenden Breitseitenfläche 1' der Prozesskammerdecke 1 und der Unterseite 6' des Wärmeableitkörpers 6 befindet sich ein Spaltabstandsraum 5, der toleranzbedingt oder bauartbedingt oder verzugsbedingt an zwei voneinander verschiedenen Stellen unterschiedliche Spalthöhen h1 , h2 aufweisen kann.
  • In die Prozesskammer 4 mündet ein Gaseinlassorgan 15, das von einem Gaseinlass 14 gespeist wird, welcher sich im Zentrum Z der Prozesskammer 4 beziehungsweise der Prozesskammerdecke 1 befindet. Die Prozesskammerdecke 1 ist ein im Wesentlichen kreisscheibenförmiger Körper aus Graphit, Quarz oder einem geeigneten Metall. Die Prozesskammerdecke 1 hat eine Öffnung, die sich im Zentrum Z befindet und durch die der Gaseinlass 14 hindurchgeht.
  • Es ist eine Spülgaszuleitung 19 vorgesehen, durch die ein Spülgas in den Spaltabstandsraum 5 zwischen Prozesskammerdecke 1 und Wärmeableitkörper 6 eingespeist werden kann. Das Spülgas besteht aus einer Mischung aus zumindest zwei Gasen, die unterschiedliche Wärmeleiteigenschaften aufweisen. Bei den beiden Gasen kann es sich um Stickstoff und Wasserstoff handeln. Je nachdem, ob die Gasmischung überwiegend aus Stickstoff oder überwiegend aus Wasserstoff besteht, hat der Spaltabstandsraum 5 einen anderen Wärmeübertragungswiderstand, so dass aufgrund der hohen Temperaturdifferenz zwischen Suszeptor 2 und Wärmeableitkörper 6 von mehreren 100 Grad über die Zusammensetzung des Spülgases ein Mittelwert der Prozesskammer-Deckentemperatur eingestellt werden kann.
  • Auf dem Suszeptor 2 sind in einer kreisförmigen Anordnung um das Zentrum Z mehrere Substrate 13 angeordnet.
  • Die in der Regel etwa 1 mm hohe Spalthöhe ist in der 1 zur Verdeutlichung stark vergrößert dargestellt. Zwei Spalthöhen h1 und h2 , die sich im Ausführungsbeispiel diametral gegenüberliegen, können voneinander verschieden sein. Die beiden Spalthöhe h1 und h2 unterscheiden sich, so dass sich an den beiden Stellen unterschiedliche Prozesskammer-Deckentemperaturen einstellen. Da die Prozesskammer-Deckentemperatur lokal die chemische Reaktion innerhalb der Prozesskammer 4 beeinflusst, kann sich die Schichtqualität lokal unterscheiden.
  • Um diese Inhomogenitäten auszugleichen, ist grundsätzlich auch vorgesehen, den Suszeptor 2 mit nicht dargestellten, aber anderweitig bekannten Mitteln um das Zentrum Z drehanzutreiben.
  • In dem Wärmeableitkörper 6 sind an mehreren Winkelpositionen Messkanäle 10 angeordnet. Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Messkanäle an sich diametral gegenüberliegenden Stellen angeordnet. Bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Messkanäle 10 vorgesehen, die jeweils einen Winkelabstand α von 90 Grad besitzen. In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können auch andere Konfigurationen, beispielsweise eine sechszählige Symmetrie der Messkanäle vorgesehen sein. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung besitzen nicht gleichmäßig um das Zentrum Z verteilte Messkanäle 10.
  • Bei den in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen liegen die Messzonen 8, 8', 8", 8"' radial außerhalb eines Substrates 13. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die Messzonen 8 aber auch zwischen zwei Substraten 13 oder oberhalb der Substrate liegen.
  • Zu jedem Messkanal 10 gehört eine Temperaturmesseinrichtung 9, 9', 9", 9"', wobei es sich hier bevorzugt um Pyrometer handelt. Der Strahlengang 11 des Pyrometers 9, 9', 9", 9"' verläuft durch den Messkanal 10 hindurch. An Temperaturmesszonen 8 wird die Oberflächentemperatur der von der Prozesskammer 4 wegweisenden Breitseitenfläche der Prozesskammerdecke 1 gemessen. Sämtliche Temperaturmesszonen 8, 8', 8", 8"' haben denselben radialen Abstand R zum Zentrum Z. Wird beispielsweise in der in 1 dargestellten Konfiguration mit den Pyrometern 9 eine niedrigere Temperatur gemessen, als mit dem Pyrometer 9', so deutet dies darauf hin, dass die Spalthöhe h1 kleiner ist als die Spalthöhe h2 . Mittels einer Halterung 12, die eine Verstellmöglichkeit besitzen kann, kann eine Verkippt-Stellung der Prozesskammerdecke 1 korrigiert werden.
  • Es ist aber auch möglich, die unterschiedlichen Prozesskammer-Deckentemperaturen zu tolerieren, da von ihr hervorgerufene Effekte durch eine Drehung des Suszeptors 2 ausgeglichen werden. In diesem Fall kann mit der in der 2 dargestellten Konfiguration sehr genau eine mittlere Prozesskammer-Temperatur ermittelt werden. Die Flächen 6', 1' verlaufen nicht parallel zueinander, sind jeweils aber Ebenen. Aus Symmetriegründen reichen zwei der oben genannten Temperaturmesszonen 8, 8', 8", 8"' aus, um eine mittlere Temperatur zu ermitteln, wobei die Neigungsachse, um die die Prozesskammerdecke 1 gegenüber dem Wärmeableitkörper 6 geneigt ist, in einer x-beliebigen Winkelposition zur Verbindungslinie zwischen den beiden Temperaturmesszonen 8, 8', 8", 8'" verlaufen kann.
  • Eine aus den Messwerten der beiden Pyrometer 9, 9' gewonnene mittlere Temperatur kann zur Regelung des Mischungsverhältnisses eines aus zwei Gasen bestehenden Spülgases verwendet werden.
  • Mit der in 3 dargestellten Anordnung können Abweichungen von der Ebenheit der Prozesskammerdecke ermittelt werden.
  • Bei dem in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Zonen 8, 8', 8", 8'" auf demselben Radialabstand R zum Zentrum Z, auf dem auch die Substrate 13 liegen.
  • Die 4 zeigt eine Weiterbildung hinsichtlich der Spülgaszuleitung. Es sind vier Spülgaszuleitungen 19, 19', 19", 19'" vorgesehen, die in gleichmäßiger Umfangsverteilung um das Zentrum Z angeordnet sind. Die Spülgaszuleitungen 19, 19', 19", 19'" sind vom Zentrum Z beabstandet und liegen etwa in der radialen Mitte des Spaltabstandsraums 5. Durch jede Spülgaszuleitung 19, 19', 19", 19'" kann eine individuelle Mischung eines Spülgases aus zwei Basisgasen eingespeist werden, wobei die beiden Basisgase sich durch ihre Wärmeleitfähigkeit unterscheiden. Es können die oben genannten Gase verwendet werden. Das Mischungsverhältnis der beiden Basisgase wird in Abhängigkeit von den in den Zonen 8, 8', 8" 8'" gemessenen Temperaturen eingestellt, um damit die Temperatur der Prozesskammerdecke 1 auf einen möglichst gleichbleibenden Wert zu bringen.
  • 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, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mittels zumindest zwei jeweils an unterschiedlich azimutalen Winkelpositionen um ein Zentrum Z der Prozesskammer 4 und im selben radialen Abstand R zum Zentrum Z der Prozesskammer 4 eine Temperatur der Prozesskammerdecke 1 gemessen wird.
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Temperaturen die Oberflächentemperaturen von insbesondere dem Rand 7 der Prozesskammerdecke 1 benachbarten, vom Rand 7 beabstandeten, insbesondere im Bereich des Radialabstandes eines Substrates 13 angeordneten Zonen 8 der zum Wärmeableitkörper 6 weisenden Breitseitenfläche 1' sind, die insbesondere mit jeweils einem Pyrometer 9, 9' gemessen werden.
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die azimutalen Winkelpositionen gleichmäßig um das Zentrum Z verteilt sind.
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass aus den gemessenen Temperaturen ein Mittelwert und/oder zumindest ein Differenzwert gebildet wird.
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Mittelwert zur Wahl einer Zusammensetzung eines aus zumindest zwei unterschiedliche Wärmeleiteigenschaften aufweisenden Gasen bestehenden Spülgases in den Spaltabstandsraum 5 verwendet wird, wobei ein oder mehrere Spülgaszuleitungen 19, 19', 19", 19'" vorgesehen sind, wobei insbesondere mehrere Spülgaszuleitungen 19, 19', 19", 19'" in voneinander verschiedenen Winkelpositionen gegenüber dem Zentrum Z bevorzugt in gleichmäßiger Umfangsverteilung angeordnet Zentrum Z sind und durch die Spülgaszuleitungen 19, 19', 19", 19'" voneinander verschiedene Mischungen der beiden Gase eingespeist werden, wobei das Mischungsverhältnis unter Verwendung der gemessenen Temperaturen eingestellt wird. Die Spülgaszuleitungen 19, 19', 19", 19'" sind hier in einer regelmäßigen Umfangsverteilung angeordnet, so dass die Wärmeleitfähigkeiten durch den Spaltabstandsraum 5 in mehreren Segmenten individuell eingestellt werden kann.
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein einen vorgegebenen Schwellwert überschreitender Differenzwert zur örtlichen Korrektur der durch den Abstand des Wärmeleitkörpers 6 von der Prozesskammerdecke 1 definierten Spalthöhe h1, h2 des Spaltabstandsraumes 5 oder als Anlass für einen Austausch der Prozesskammerdecke 1 verwendet wird.
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die zum Wärmeableitkörper 6 weisende Breitseitenfläche 1' der Prozesskammerdecke 1 und die zur Prozesskammerdecke 1 weisende Fläche 6' des Wärmeableitkörpers 6 im Wesentlichen Ebenen sind und genau zwei Temperaturmesseinrichtungen 9, 9' verwendet werden, die um einen Winkel α von 180 Grad winkelversetzt um das Zentrum Z angeordnet sind.
  • Eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch zumindest zwei Temperaturmesseinrichtungen 9, 9', insbesondere Pyrometern, die an unterschiedlichen azimutalen Winkelpositionen um ein Zentrum Z der Prozesskammer 4 im selben radialen Abstand R zum Zentrum Z angeordnet sind, um jeweils eine Temperatur der Prozesskammerdecke 1 zu messen.
  • Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mehrere Spülgaszuleitungen 19, 19', 19", 19'" vorgesehen sind, die in bevorzugt gleichmäßiger Winkelverteilung um das Zentrum Z angeordnet sind, wobei durch jede der Spülgaszuleitungen 19, 19', 19", 19'" eine von der gemessenen Temperatur abhängige Spülgasmischung in den Spaltabstandsraum 5 eingespeist wird.
  • Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die zum Wärmeableitkörper 6 weisende Breitseitenfläche 1' der Prozesskammerdecke 1 und die zur Prozesskammerdecke 1 weisende Fläche 6' des Wärmeableitkörpers 6 im Wesentlichen Ebenen sind und genau zwei Temperaturmesseinrichtungen 9, 9' verwendet werden, die um einen Winkel α von 180 Grad winkelversetzt um das Zentrum Z angeordnet 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, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Prozesskammerdecke
    1'
    Breitseitenfläche
    2
    Suszeptor
    3
    Heizeinrichtung
    4
    Heizeinrichtung
    5
    Spaltabstandsraum
    6
    Wärmeableitkörper
    6'
    Fläche, Unterseite
    7
    Rand
    8
    Zone
    8'
    Zone
    8"
    Zone
    8'"
    Zone
    9
    Pyrometer, Temperaturmesseinrichtung
    9'
    Pyrometer, Temperaturmesseinrichtung
    10
    Messkanal
    11
    optischer Strahlengang
    12
    Halterung
    13
    Substrat
    14
    Gaseinlass
    15
    Gaseinlassorgan
    16
    Gasauslass
    17
    Gehäuse
    18
    Temperiermittel
    19
    Spülgaszuleitung
    19'
    Spülgaszuleitung
    19"
    Spülgaszuleitung
    19'"
    Spülgaszuleitung
    h1
    Höhe
    h2
    Höhe
    R
    Abstand
    Z
    Zentrum
    α
    Winkel
  • 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.
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    • DE 102014106871 A1 [0004]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Einrichten oder zum Betrieb eines CVD-Reaktors, mit dem ein oder mehrere Schichten auf ein oder mehreren Substraten abgeschieden werden können, wobei ein Suszeptor (2) mittels einer Heizeinrichtung (3) beheizt wird, Wärme vom Suszeptor (2) durch eine Prozesskammer (4) hin zu einer Prozesskammerdecke (1), durch die Prozesskammerdecke (1) und von der Prozesskammerdecke (1) durch einen Spaltabstandsraum (5) zu einem Wärmeableitkörper (6) transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest zwei unterschiedlichen azimutalen Winkelpositionen um ein Zentrum (Z) der Prozesskammer (4) und im selben radialen Abstand (R) zum Zentrum (Z) der Prozesskammer (4) eine Temperatur der Prozesskammerdecke (1) gemessen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturen die Oberflächentemperaturen von insbesondere dem Rand (7), der Prozesskammerdecke (1) benachbarten, vom Rand (7) beabstandeten, insbesondere im Bereich des Radialabstandes eines Substrates (13) angeordneten Zonen (8, 8', 8", 8"') der zum Wärmeableitkörper (6) weisenden Breitseitenfläche (1') sind, die insbesondere mit jeweils einem Pyrometer (9, 9') gemessen werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die azimutalen Winkelpositionen gleichmäßig um das Zentrum (Z) verteilt sind.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den gemessenen Temperaturen ein Mittelwert und/oder zumindest ein Differenzwert gebildet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert zur Wahl einer Zusammensetzung eines aus zumindest zwei unterschiedliche Wärmeleiteigenschaften aufweisenden Gasen bestehenden Spülgases in den Spaltabstandsraum (5) verwendet wird, wobei ein oder mehrere Spülgaszuleitungen (19, 19', 19", 19'") vorgesehen sind, wobei insbesondere mehrere Spülgaszuleitungen (19, 19', 19", 19'") in voneinander verschiedenen Winkelpositionen gegenüber dem Zentrum (Z) bevorzugt in gleichmäßiger Umfangsverteilung angeordnet sind und durch die Spülgaszuleitungen (19, 19', 19", 19'") voneinander verschiedene Mischungen der beiden Gase eingespeist werden, wobei das Mischungsverhältnis unter Verwendung der gemessenen Temperaturen eingestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein einen vorgegebenen Schwellwert überschreitender Differenzwert zur örtlichen Korrektur der durch den Abstand des Wärmeleitkörpers (6) von der Prozesskammerdecke (1) definierten Spalthöhe (h1, h2) des Spaltabstandsraumes (5) oder als Anlass für einen Austausch der Prozesskammerdecke (1) verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Wärmeableitkörper (6) weisende Breitseitenfläche (1') der Prozesskammerdecke (1) und die zur Prozesskammerdecke (1) weisende Fläche (6') des Wärmeableitkörpers (6) im Wesentlichen Ebenen sind und genau zwei Temperaturmesseinrichtungen (9, 9') verwendet werden, die um einen Winkel (α) von 180 Grad winkelversetzt um das Zentrum (Z) angeordnet sind.
  8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem mittels einer Heizeinrichtung (3) beheizbaren Suszeptor (2), mit einer an dem Suszeptor (2) und an einer parallel zum Suszeptor (2) verlaufenden Prozesskammerdecke (1) angrenzenden Prozesskammer (4) und einem Wärmeableitkörper (6), der durch einen Spaltabstandsraum (5), der von einem Spülgas spülbar ist, räumlich getrennt ist, wobei der Wärmeableitkörper (6) Temperiermittel (18) aufweist, um von der Heizeinrichtung (3) erzeugte Wärme, die durch den Suszeptor (2), die Prozesskammerdecke (1) und den Spaltabstandsraum (5) zum Wärmeableitkörper (6) transportiert wird, abzuführen, gekennzeichnet durch zumindest zwei Temperaturmesseinrichtungen (9, 9'), insbesondere Pyrometern, die an unterschiedlichen azimutalen Winkelpositionen um ein Zentrum (Z) der Prozesskammer (4) im selben radialen Abstand (R) zum Zentrum (Z) angeordnet sind, um jeweils eine Temperatur der Prozesskammerdecke (1) zu messen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spülgaszuleitungen (19, 19', 19", 19'") vorgesehen sind, die in bevorzugt gleichmäßiger Winkelverteilung um das Zentrum (Z) angeordnet sind, wobei durch jede der Spülgaszuleitungen (19, 19', 19", 19"') eine von der gemessenen Temperatur abhängige Spülgasmischung in den Spaltabstandsraum (5) eingespeist wird.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Wärmeableitkörper (6) weisende Breitseitenfläche (1') der Prozesskammerdecke (1) und die zur Prozesskammerdecke (1) weisende Fläche (6') des Wärmeableitkörpers (6) im Wesentlichen Ebenen sind und genau zwei Temperaturmesseinrichtungen (9, 9') verwendet werden, die um einen Winkel (α) von 180 Grad winkelversetzt um das Zentrum (Z) angeordnet sind.
  11. Vorrichtung oder Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.
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