DE102019117479A1

DE102019117479A1 - In einem CVD-Reaktor verwendbares flaches Bauteil

Info

Publication number: DE102019117479A1
Application number: DE102019117479.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Griebel; Mike Pfisterer; Marcel Kollberg
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2020-12-31
Also published as: TW202117060A; WO2020260449A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Deckenplatte eines CVD-Reaktors oder einen CVD-Reaktor mit einer derartigen Deckenplatte (2). Die Deckenplatte (2) ist ein flaches Bauteil (2) mit einer der Prozesskammer (3) zuwendbaren ersten Breitseite (4) und mit einer davon wegweisenden zweiten Breitseite (5), wobei das Bauteil einen Innenbereich (6) und einen davon beabstandeten Außenbereich (7) aufweist, wobei die zweite Breiteseite (5) ein oder mehrere jeweils eine untergreifbare Befestigungsschulter (9) aufweisende Befestigungselemente (8) aufweist. Wesentlich ist, dass die erste Breitseitenfläche (4) an den Stellen, an denen auf der gegenüberliegenden Seite die zweite Breitseitenfläche ein Befestigungselement (8) aufweist, eine geschlossene Oberfläche besitzt. Wesentlich ist ferner, dass die ein oder mehreren Befestigungselemente (8) vom Außenbereich (7) derart in Richtung eines Zentrums beabstandet sind, dass die Befestigungselemente (8) im in einem CVD-Reaktor eingebautem Zustand vertikal oberhalb einer von einem Suszeptor (20) gebildeten Prozesskammer-Bodenfläche (11) angeordnet sind.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft ein in einem CVD-Reaktor als Deckenplatte verwendbares flaches Bauteil mit einer der ersten Prozesskammer zuwendbaren ersten Breitseite und einer davon wegweisenden zweiten Breitseite, wobei das Bauteil einen Innenbereich und einen davon beabstandeten Außenbereich aufweist. Die zweite Breitseite besitzt ein oder mehrere Befestigungsschultern, die von Befestigungselementen gebildet sind. Diese können von Halteschultern von Haltegliedern untergriffen werden, um die Deckenplatte oberhalb eines Suszeptors in der Prozesskammer zu fixieren.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen mit einer derartigen Deckenplatte ausgebildeten CVD-Reaktor zum thermischen behandeln von Substraten und insbesondere zum Abscheiden von Schichten auf Substraten, wobei der CVD-Reaktor insbesondere ein MOCVD-Reaktor ist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Montage oder Demontage einer Deckenplatte in einem derartigen CVD-Reaktor. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Fertigung eines als Deckenplatte in einem CVD-Reaktor verwendbaren flachen Bauteils sowie die Verwendung des flachen Bauteils als Deckenplatte in einem CVD-Reaktor.
Stand der Technik
Die WO 2014/064179 beschreibt eine Deckenplatte eines CVD-Reaktors, die unterhalb einer Gasaustrittsfläche eines Gaseinlassorganes, welches die Form eines shower heads aufweist, angeordnet ist. Die Deckenplatte besitzt einen Zentralbereich und einen daran angrenzenden Außenbereich. Der Zentralbereich überdeckt einen Suszeptor, auf dem thermisch zu behandelnde Substrate aufliegen. Der Außenbereich überragt in Radialauswärtsrichtung bezogen auf das Zentrum der Deckenplatte den radial äußeren Rand des Suszeptors. In diesem Außenbereich befinden sich Befestigungselemente, die Befestigungsschultern aufweisen, die von Halteschultern von Halteelementen untergriffen werden. Dabei greifen Endabschnitte von Haltegliedern, die jeweils eine Halteschulter ausbilden durch Fenster des äußersten Randes der Deckenplatte hindurch, um die Deckenplatte haltend zu untergreifen.
Die EP 2 741 316 B1 und EP 2 741 371 A1 beschreiben jeweils einen CVD-Reaktor mit einer Prozesskammerdecke, deren Boden von einem Suszeptor gebildet wird und deren Decke von einem flachen Bauteil gebildet ist. Das flache Bauteil stützt sich auf Stützschultern ab, die im radial äußeren Bereich des Innenraumes des CVD-Reaktorgehäuses angeordnet sind.
Die US 2004/0005731 A1 beschreibt einen CVD-Reaktor mit einem im Zentrum einer Prozesskammer angeordneten Gaseinlassorgan zum Einleiten eines Prozessgases in die Prozesskammer, deren Decke von mehreren flachen Bauteilen gebildet ist, die sich gegenseitig unterstützen.
Die WO 99/43874 A1 beschreibt einen CVD-Reaktor, bei dem eine kreisscheibenförmige, eine zentrale Öffnung aufweisende flache Deckenplatte einer Prozesskammer von einem zentralen Gaseinlassorgan getragenen wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Deckenplatte, den CVD-Reaktor, ein Fertigungsverfahren zur Herstellung einer Deckenplatte und das Verfahren zur Montage einer Deckenplatte in einem CVD-Reaktor gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden.
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 betrifft die Erfindung eine Weiterbildung eines flachen Bauteils, welches als Deckenplatte in einem CVD-Reaktor verwendet werden kann bzw. verwendet wird. Die Deckenplatte besitzt zwei voneinander wegweisende Breitseiten. Bevorzugt handelt es sich um ebene Flächen, die parallel zueinander verlaufen, wobei eine der Breitseiten zur Prozesskammer weist und eine zweite Breitseite von der Prozesskammer weg. Die zweite, von der Prozesskammer wegweisende Breitseite besitzt Befestigungselemente, mit denen die Deckenplatte an einem Reaktorgehäuse befestigt werden kann. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Befestigungselement vorgesehen ist. Bevorzugt sind mehrere Befestigungselemente vorgesehen. Es können mehrere Befestigungselemente vorgesehen sein, die auf einer Kreisbogenlinie um ein Zentrum angeordnet ist, wobei das Zentrum in einer ringförmigen Öffnung des flachen Bauteils liegt. Das Befestigungselement besitzt eine Befestigungsschulter. In einer ersten Variante wird vorgeschlagen, dass das Befestigungselement nur von der zweiten Breitseitenfläche des flachen Bauteils zugänglich ist. Das Befestigungselement kann ein von der zweiten Breitseite wegweisender Vorsprung sein. Das Befestigungselement kann aber auch eine Vertiefung sein. Die Vertiefung besitzt dabei eine maximale Tiefenerstreckung, die geringer ist, als die Materialstärke des flachen Bauteils, also der Abstand der beiden voneinander wegweisenden Breitseiten, welche bevorzugt von Ebenen gebildet sind, die parallel zueinander verlaufen. Erfindungsgemäß bildet sich eine durchgehende, ununterbrochene zur Prozesskammer weisende erste Breitseite aus. Dort, wo die zweite Breitseitenfläche ein Befestigungselement aufweist, verläuft die gegenüberliegende erste Breitseitenfläche unterbrechungsfrei und kontinuierlich. Ein Boden einer Vertiefung, welche ein Befestigungselement ausbildet, ist somit durch einen Volumenabschnitt des flachen Bauteils von der ersten Breitseitenfläche beabstandet. Die Vertiefung besitzt somit eine geschlossene Bodenfläche. Die zur Prozesskammer weisende Oberfläche des flachen Bauteils ist bevorzugt über ihre gesamte Flächenerstreckung glatt oder gleichmäßig strukturiert. Die Fläche kann eine Ringform aufweisen mit einer zentralen Öffnung. Sie besitzt bevorzugt sonst keine Öffnungen in der zur Prozesskammer weisenden Breitseite. In einer zweiten Variante der Erfindung, die mit der ersten Variante der Erfindung kombinierbar ist, ist vorgesehen, dass die Befestigungselemente in einem Zustand, in dem die Deckenplatte in einem CVD-Reaktor eingebaut ist, vertikal oberhalb der Substrate angeordnet ist, die auf einer Prozesskammer-Bodenfläche angeordnet sind, die insbesondere von einem Suszeptor gebildet ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das flache Bauteil einen Innenbereich und einen Außenbereich aufweist, wobei der Innenbereich einem Zentrum näher liegt, als der Außenbereich. Es kann vorgesehen sein, dass das Zentrum der Deckenplatte von einer zentralen Öffnung ausgebildet ist, durch die im eingebauten Zustand in einem CVD-Reaktor ein Gaseinlassorgan hindurchragt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Befestigungselemente dem Rand dieser Öffnung näherliegen, als dem Außenrand des Außenbereichs. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Befestigungselemente unmittelbar dem Rand der Öffnung benachbart liegen. Der Rand der Öffnung kann auf einer Kreisbogenlinie verlaufen. Das Zentrum der Kreisbogenlinie kann ein Symetriezentrum des flachen Bauteils sein, dessen Außenrand ebenfalls auf einer Kreisbogenlinie verlaufen kann. In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Befestigungsschulter von einem hinterschnittenen Abschnitt einer Bohrung, einer Ausweisung oder einer Vertiefung ausgebildet ist. Es kann sich dabei um eine Sackbohrung handeln. Die Befestigungsschulter kann auch von einem hinterschnittenen Abschnitt eines Vorsprungs, insbesondere einer Rippe ausgebildet sein. Bevorzugt wird die Befestigungsschulter von einem hinterschnittenen Abschnitt einer sich quer zur zweiten Breitseitenfläche erstreckenden Wand ausgebildet, wobei diese Wand von einer Vertiefung und einer Erhöhung ausgebildet sein kann. Bei der Vertiefungen kann es sich um einzelne Bohrungen handeln, die voneinander beabstandet sind oder in gleichmäßiger Umfangsverteilung um ein Zentrum der Deckenplatte angeordnet sind. Die Bohrungen, insbesondere Sackbohrungen können einen schlüssellochartigen Umriss aufweisen. Die Sackbohrungen können durch ein spanabtragendes Bearbeitungsverfahren gefertigt werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass sie durch Fräsen gefertigt werden. Es wird insbesondere ein Scheibenfräser verwendet, der an seinem Umfangsrand Spankanten aufweist und der an seiner Breitseitenfläche Spankanten aufweist. Mit den an der Breitseitenfläche angeordneten Spankanten wird die Vertiefung erzeugt, bis eine Bodenfläche entsteht, die von der zur Prozesskammer weisenden Breitseite beabstandet ist. Dies erfolgt durch eine Vertikalverlagerung des Fräswerkzeuges. Durch eine anschließende Horizontalverlagerung des Fräswerkzeuges wird die Befestigungsschulter erzeugt. In einer Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Breitseite, die zur Befestigung der Deckenplatte an einem Gehäuse des CVD-Reaktors verwendet wird, ein oder mehrere Vorsprünge aufweist. Jeder der Vorsprünge kann eine Befestigungsschulter ausbilden. Es ist aber auch vorgesehen, dass ein Befestigungsvorsprung mehrere Befestigungsschultern ausbildet. In einer Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Befestigungsschulter von einer Hinterschneidung einer sich konzentrisch um ein Zentrum des flachen Bauteils erstreckenden Rippe gebildet wird. Es ist somit ein rippenartiger Vorsprung vorgesehen, der sich auch um eine zentrale Öffnung des flachen Bauteils erstrecken kann, wobei der Vorsprung unmittelbar an die zentrale Öffnung angrenzen kann, insbesondere deren Rand bilden kann. Eine ringförmige Befestigungsschulter kann aber nicht nur von einer Rippe, sondern auch von einer Vertiefung ausgebildet sein.
Der CVD-Reaktor, in dem eine derart beschriebene Deckenplatte verwendet wird, besitzt ein gasdichtes Gehäuse, welches evakuierbar ist. Innerhalb des Gehäuses befindet sich ein Suszeptor zur Aufnahme der thermisch zu behandelnden und insbesondere zu beschichtenden Substrate. Die Substrate können auf Substrathaltern aufliegen, die jeweils in einer Tasche des Suszeptors einliegen und dort auf einem Gaskissen gelagert sind. Der das Gaskissen erzeugende Gasstrom strömt bevorzugt derart gerichtet in die Tasche ein, dass die Substrathalter während der thermischen Behandlung der Substrate drehangetriebenen werden. Der Suszeptor kann auf einem Schaft ruhen, der um eine Schaftachse gedreht werden kann, sodass sich der Suszeptor in einer Drehebene drehen kann. Unterhalb des Suszeptors kann eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, mit der der Suszeptor auf eine Prozesstemperatur aufgeheizt werden kann. Die Heizeinrichtung kann eine RF-Heizung oder eine IR-Heizung sein. Es ist ein Gaseinlassorgan vorgesehen, mit dem Prozessgase in die Prozesskammer des CVD-Reaktors eingespeist werden können. Bei dem Prozessgasen handelt es sich bevorzugt um metallorganische Verbindungen der III. Hauptgruppe und Hydride der V. Hauptgruppe. Der CVD-Reaktor kann somit bevorzugt einen MOCVD-Reaktor sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung ragt das Gaseinlassorgan durch eine zentrale Öffnung der Deckenplatte in die Prozesskammer hinein, sodass aus Gasaustrittszonen des Gaseinlassorganes das Prozessgas in die Prozesskammer einströmen kann, durch welche es in vertikaler Richtung strömt. Das oben beschriebene flache Bauteil wird in einem derartigen CVD-Reaktor als Deckenplatte verwendet. Zur Befestigung der Deckenplatte oberhalb des Suszeptors und zur Ausrichtung der Deckenplatte in Vertikalrichtung und/oder in Neigungsrichtung, sodass die zur Prozesskammer weisende Breitseite parallel zur Prozesskammer-Bodenfläche oder senkrecht zur Drehachse des Suszeptors verläuft, sind Halteglieder vorgesehen. Die Halteglieder ragen bevorzugt von einer Decke des Gehäuses des CVD-Reaktors ab. Dort können auch Stellglieder vorgesehen sein, mit denen jeweils ein Halteglied in Vertikalrichtung verlagert und/oder um eine Vertikalachse gedreht werden kann. Erfindungsgemäß besitzt der CVD-Reaktor ein oder mehrere Halteglieder, welche Halteschultern aufweisen, die die Befestigungsschultern untergreifen können. Die Halteschultern können von quer zu einem Schaft des Haltegliedes abragenden Flügeln oder von einem Teller ausgebildet sein. Der Teller kann eine Kreisscheibenform besitzen. Der Schaft des Haltgliedes ist im Zentrum der Kreisscheibe mit dem Teller verbunden. Die Erstreckungsfläche des Tellers oder Flügels verläuft bevorzugt quer zur Erstreckungsrichtung des Schaftes des Haltegliedes. Die Halteglieder sind bevorzugt derart ausgebildet, dass sie durch eine Drehung um ihren jeweiligen Schaft von einer Freigabestellung in eine Untergriffstellung bringbar sind. In der Untergriffstellung untergreift die Halteschulter die Befestigungsschulter. In einer Variante der Erfindung, in der insbesondere die Halteschulter von einem Teller ausgebildet ist, wird die Deckenplatte durch eine Drehung um ihre Achse von einer Freigabestellung in eine Untergriffstellung gebracht. Hierzu besitzen die Befestigungsglieder die oben beschriebene Form von schlüssellochartigen Vertiefungen. Die Halteschultern, also die Teller werden dabei zunächst durch eine vertikale Aufwärtsbewegung der Deckenplatte in die Sackbohrungen eingeführt. Anschließend wird die Deckenplatte um ihre Figurenachse soweit gedreht, dass die Halteschultern in die Schmalabschnitte der schlüssellochartigen Sackbohrungen eintreten, wobei Randabschnitte des Tellers die Befestigungsschultern untergreifen. Bei dieser Variante können die Halteschultern aber auch von Flügeln ausgebildet sein, die lediglich in einer Richtung vom freien Ende des Schaftes des Haltegliedes abragen. Auch bei dieser Variante kann vorgesehen sein, dass die Halteschultern nicht durch eine Drehung des flachen Bauteils, sondern durch eine Drehung des Schaftes des Haltegliedes von einer Freigabestellung in eine Untergriffstellung gebracht werden. Zur Demontage der Deckenplatte wird je nach Variante entweder die Deckenplatte geringfügig um ihre Achse zurückgedreht oder es werden die Halteschultern der Halteglieder durch eine Drehung des Schaftes des Haltegliedes individuell aus der Untergriffstellung gebracht.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 einen schematischen Schnitt durch einen CVD-Reaktor mit einer erfindungsgemäßen Halteanordnung zur Halterung einer Deckenplatte,
2 vergrößert den Ausschnitt 2 in 1,
3 den Blick gemäß Pfeil III in 2 auf die zweite Breitseitenfläche der Deckenplatte 2,
4 eine perspektivische Darstellung eines schlüssellochartigen Befestigungselementes gemäß 2 und 3,
5 eine Draufsicht auf die Deckenplatte 2 und die in gleichmäßiger Umfangsverteilung um eine zentrale Öffnung angeordnete Befestigungsglieder,
6 eine Darstellung gemäß 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels,
7 eine Darstellung gemäß 4 des zweiten Ausführungsbeispiels,
8 eine Darstellung ähnlich 1 eines dritten Ausführungsbeispiels, wobei lediglich das flache Bauteil 2, ein Teil des Reaktorgehäuses 1 und Halteglieder 25 dargestellt sind,
9. eine Draufsicht auf die Deckenplatte des in der 8 dargestellten Ausführungsbeispiels,
10 eine perspektivische Darstellung eines von einem bogenrippenartigen Vorsprung gebildeten Befestigungselementes gemäß Ausführungsbeispiel 8,
11 eine Darstellung gemäß 10 jedoch in der Untergriffstellung.

Beschreibung der Ausführungsformen
Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung ist ein MOCVD-Reaktor mit einem Reaktorgehäuse 1, welches von einem Metallgehäuse, beispielsweise Edelstahlgehäuse oder Aluminiumgehäuse ausgebildet ist. Das Gehäuse ist evakuierbar. Von der Decke des Gehäuses 1 ragt ein Gaseinlassorgan 22 in das Innere des Gehäuses 1, in dem sich eine Prozesskammer 3 befindet, die nach oben hin von einer Deckenplatte 2 und nach unten hin von einem Suszeptor 20 begrenzt wird. Durch das Gaseinlassorgan 22 können Prozessgase in die Prozesskammer 3 eingespeist werden, um dort auf der Prozesskammer-Bodenfläche 11 aufliegenden Substraten 10 eine Halbleiterschicht abzuscheiden. Hierzu treten die Prozessgase, bei denen es sich bevorzugt um metallorganische Verbindungen der III. Hauptgruppe und Hydride der V. Hauptgruppe handelt, die von einem Trägergas transportiert werden, durch Gasaustrittszonen 23 in die Prozesskammer 3.
Unterhalb des Suszeptors 20, der von einem Schaft 21 getragen wird, der um eine Drehachse antreibbar ist, befindet sich eine Heizeinrichtung 19, mit der der Suszeptor 20 auf eine Prozesstemperatur aufgeheizt werden kann. Durch den Schaft 21 erfolgt eine nicht dargestellte Gasversorgung von nicht dargestellten Gasaustrittsöffnungen im Boden von Vertiefungen zur Lagerung von Substrathaltern 24. Durch die Gasaustrittsöffnungen tritt ein Gasstrom aus, der die Substrathalter 24 in drehender Schwebe hält.
In einer vertikalen Abstandslage zur Prozesskammer-Bodenfläche 11 erstreckt sich innerhalb des Reaktorgehäuses 1 eine aus Graphit gefertigte Deckenplatte 2. Es handelt sich insbesondere um eine aus beschichtetem Graphit gefertigte Deckenplatte, die von einem flachen Bauteil 2 ausgebildet ist. Die Deckenplatte 2 kann einen Kern aus Graphit besitzen, dessen Oberfläche mit einem beispielsweise keramischen Material beschichtet ist. Das flache Bauteil 2 besitzt eine zentrale Öffnung 12, durch die das Gaseinlassorgan 22 hindurchgreift. An den Rand der Öffnung 12 schließt sich ein Innenbereich 6 der Deckenplatte 2 an, welcher bis an den Rand der Öffnung 12 angrenzt. Die im Wesentlichen kreisscheibenförmige Deckenplatte 2 besitzt einen radial äußeren Umfangsrand, der die Grenze eines Außenbereiches 7 darstellt. Während der Innenbereich 6 sich vertikal oberhalb der mit den Substraten 10 belegten Prozesskammer-Bodenfläche 11 erstreckt, erstreckt sich der Außenbereich 7 radial außerhalb dieses von den Substraten 10 belegten Bereichs der Prozesskammer-Bodenfläche 11. Die Deckenplatte 2 besitzt eine Unterseite, die eine erste Breitseite 4 ausbildet, die in einer Ebene verläuft und die möglichst parallel zur Prozesskammer-Bodenfläche 11 verlaufen soll. Die erste Breitseite 4 verläuft bei einem Reaktor, bei dem der Suszeptor 20 um eine Drehachse drehantreibbar ist, vorzugsweise senkrecht zu dieser Drehachse. Der ersten Breitseite 4 liegt eine zweite Breitseite 5 gegenüber, die nicht notwendigerweise parallel zur ersten Breitseite 4 verlaufen muss, die aber auch nicht in einer Ebene sich erstrecken muss. Im Ausführungsbeispiel verläuft die zweite Breitseite 5 jedoch parallel zur ersten Breitseite 4.
Erfindungsgemäß besitzt die zweite Breitseite 5 Strukturen, insbesondere räumliche Strukturen, die Befestigungselemente 8 ausbilden, die in Zusammenwirkung mit Haltegliedern 25 die Deckenplatte 2 in einer vorbestimmten Position halten. Die räumlichen Strukturen sind so gestaltet, dass sie sich auf die zweite Breitseite 5 beschränken und nicht die kontinuierliche und ebene Flächenerstreckung der ersten Breitseite 4 beeinträchtigen.
Es können ein oder mehrere, insbesondere in gleichmäßiger Umfangsverteilung um eine Figurenachse der Deckenplatte 2 angeordnete Befestigungselemente 8 vorgesehen sein. Es kann aber auch ein einziges Befestigungselement 8 vorgesehen sein, welches sich über einen größeren Flächenbereich und insbesondere auf einer Kreisbogenlinie auf der zweiten Breitseite 5 erstreckt. Das Befestigungselement 8 besitzt einen bevorzugt minimalen radialen Abstand zum Zentrum der Deckenplatte 2. Dort, wo die zweite Breitseite 5 ein Befestigungselement 8 aufweist, besitzt die erste Breitseite eine glatte oder gleichmäßig strukturierte, ununterbrochene Oberfläche.
Bei den in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen werden die Befestigungselemente 8 von Vertiefungen und insbesondere von Sackbohrungen ausgebildet. Es handelt sich um einzelne Vertiefungen, die jeweils mit einem Halteglied 25 zusammenwirken. Die Sackbohrungen 14 besitzen jeweils einen Boden 16, der eine geschlossene Oberfläche aufweist, also keine Öffnung zur gegenüberliegenden ersten Breitseite 4 aufweist. Zwischen dem Boden 16 der Sackbohrung 14 erstreckt sich somit ein Volumenbereich 17 des aus bevorzugt Graphit gefertigten Kerns der Deckenplatte 2. Die Sackbohrung 14 wird bevorzugt mit einem Scheibenfräser gefertigt, der zunächst durch eine Vertikalbewegung eine Vertiefung erzeugt und anschließend durch eine Horizontalbewegung eine Befestigungsschulter 9. Dabei entsteht ein Schmalabschnitt 15 der Vertiefung. Insgesamt erhält die Vertiefung einen schlüssellochartigen Grundriss.
In die derart gefertigte Vertiefung kann eine Halteschulter 26 eines Haltegliedes 25 eingreifen. Bei dem in den 1-4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Halteschulter 26 von einem kreisrunden Teller 29 ausgebildet, von dessen Zentrum ein Schaft 27 quer zur Tellererstreckungsebene abragt. Die Teller 29 können aber auch einen Mehrkantgrundriss aufweisen.
Zur Montage der Deckenplatte 2 wird diese zunächst vertikal nach oben verlagert, bis die vom Teller 29 gebildeten Halteschultern 26 in die Sackbohrung 14 eingreifen. Durch eine anschließende Drehbewegung der Deckenplatte 2 um ihre Achse, die durch die zentrale Öffnung 12 verläuft, wird die Deckenplatte 2 durch eine drehende Befestigungsbewegung in eine Formschlussverbindung mit dem Teller 29 gebracht, wobei die von den Breitseitenflächen der Teller 29 ausgebildete Halteschulter 26 die Befestigungsschultern 9 des Befestigungselemente 8 untergreift. Die Deckenplatte 2 kann bevorzugt bajonettartig mit den Haltegliedern 25 verbunden sein.
Bei dem in den 6 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Halteschulter 26 von einem quer zur Erstreckungsrichtung eines Schaftes 27 abragenden Flügel 28 gebildet. Eine Breitseitenfläche des Flügels 28 bildet die Halteschulter 26, die in der Untergriffstellung an der Befestigungsschulter 9 anliegt.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Deckenplatte 2 durch eine bajonettartige Bewegung am Reaktorgehäuse 1 befestigt werden. Bei dieser Variante kann die Befestigung aber auch durch eine individuelle Drehung des Schaftes 27 um seine Achse erfolgen. Dies erfolgt mittels Stellgliedern 30, die die Halteglieder 25 nicht nur in Vertikalrichtung, sondern auch in einer Drehrichtung bewegen können.
Mit den Stellgliedern 30 kann die Neigungslage der Deckenplatte 2 geändert werden, sodass die erste Breitseite 4 in eine Parallellage zur Prozesskammer-Bodenfläche 11 gebracht werden kann.
Das in den 8 bis 11 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, dass das Befestigungselement 8 nicht von einer Vertiefung, sondern von einem Vorsprung gebildet wird. Beim Ausführungsbeispiel wird der Vorsprung 18 von einem rippenartigen Steg ausgebildet, der sich entlang des Randes der zentralen Öffnung 12 erstreckt. Auf seiner von der zentralen Öffnung 12 wegweisenden Seite besitzt der Vorsprung 18 einen Einschnitt, der eine Befestigungsschulter 9 ausbildet. Die Befestigungsschulter 9 kann von einer Halteschulter 26 eines Haltegliedes 25 untergriffen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt das Halteglied 25 ebenfalls einen länglichen, sich in einer Vertikalrichtung erstreckenden Schaft 27, an dessen freien Ende ein Flügel 28 angeordnet ist, der quer zur Erstreckungsrichtung des Schaftes 27 von Letzteren abragt. Eine nach oben weisende Fläche des Flügels 28 bildet die Halteschulter 26, die durch einen Drehung des Haltegliedes 25 um die Schaftachse in eine Untergriffstellung zur Befestigungsschulter 9 gebracht werden kann.
im Ausführungsbeispiel wird die Deckenplatte 2 von einem mit siliziumskarbidbeschichteten Graphitkörper gebildet. Die Deckenplatte 2 kann aber auch aus einem anderen Material, beispielsweise aus Quarzglas, Graphit, einem keramischen Material oder dergleichen bestehen. Im Ausführungsbeispiel ist die Deckenplatte 2 einteilig ausgebildet. Die Deckenplatte kann aber auch mehrteilig ausgebildet sein, wie es die US 2004/0003779 A1 beschreibt. Die Teile einer von ineinander geschachtelten ringförmigen Körper gebildete Deckenplatte können aus voneinander verschiedenen Teilen bestehen. Beispielsweise kann ein Teil aus Quarz und ein anderer Teil aus siliziumskarbidbeschichteten Graphit bestehenden.
Es können nicht dargestellte Federn vorgesehen sein, mit denen die Halteglieder 25 in einer abgefederten Stellung am Stellglied 30 befestigt sind oder die als Halteschulter wirken. Eine Hubbewegung, mit der die Deckenplatte durch eine Vertikalverlagerung der Halteglieder 25 abgesenkt oder angehoben werden kann, kann manuell, pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch angetrieben werden. Hierzu sind insbesondere Hubelemente 30 vorgesehen, die fest am Reaktorgehäuse 1 angeordnet sind. Die Materialstärke der Deckenplatte liegt bevorzugt im Bereich zwischen 4 mm und 20 mm. Mit den Haltegliedern 25 kann die Höhe der Prozesskammer eingestellt werden, die im Bereich zwischen 10 mm und 40 mm liegen kann.
Zusätzlich zu den in den Ausführungsbeispielen nahe dem Zentrum angeordneten Befestigungselementen 8 bzw. Haltegliedern 25 können auch weitere Befestigungselemente 8 oder Halteglieder 25 vorgesehen sein, die nahe dem radial äußeren Rand, insbesondere auch im Außenbereich 7 der Deckenplatte 2 angeordnet sind. Mehrere Befestigungselemente 8 können auf einer Kreisbogenlinie R um ein Symmetriezentrum des flachen Bauteils 2 angeordnet sein. Die Anordnung kann eine gleichmäßige Winkelverteilung sein. Die Hubelemente 30 können von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung elektrisch betrieben werden. Auch die Drehbewegung der Halteglieder 25 kann von einer Steuereinrichtung gesteuert elektromechanisch erfolgen.
Der durch die zentrale Öffnung 12 hindurchragende Abschnitt des Gaseinlassorganes 22 kann bis in eine Vertiefung des Suszeptors 20 hineinragen. Eine Gasaustrittszone 23 erstreckt sich bevorzugt auf einer Zylindermantelfläche.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Deckenplatte 2 ein flaches Bauteil. In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann das flache Bauteil auch aus mehreren Einzelstücken bestehen, die in einem zusammengesetzten Zustand ein flaches Bauteil ausbilden. Das flache Bauteil 2 kann aus mehreren ringförmigen Einzelkörpern zusammengesetzt sein, wobei ein ringförmiger Einzelkörper, beispielsweise der radial äußere oder der radial innere die Befestigungselemente 8 aufweist. Dieser Ringkörper kann eine Stützflanke ausbilden, an der sich ein weiterer Ringkörper abstützen kann, der entweder den die Befestigungselemente 8 aufweisenden Ringkörper umgibt oder vom die Befestigungselemente 8 aufweisenden Ringkörper umgeben wird. Die Befestigungselemente 8 können dieselbe Funktion und dieselbe Gestalt aufweisen, wie sie in den 1-11 beschrieben sind.
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:
In einem CVD-Reaktor als Deckenplatte einer Prozesskammer 3 verwendbares flaches Bauteil 2 mit einer der Prozesskammer 3 zuwendbaren ersten Breitseite 4 und mit einer davon wegweisenden zweiten Breitseite 5, wobei das Bauteil einen Innenbereich 6 und einen davon beabstandeten Außenbereich 7 aufweist, wobei die zweite Breitseite 5 ein oder mehrere jeweils eine untergreifbare Befestigungsschulter 9 aufweisende Befestigungselemente 8 aufweist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Breitseitenfläche 4 an den Stellen, an denen auf der gegenüberliegenden Seite die zweite Breitseitenfläche ein Befestigungselement 8 aufweist, eine geschlossene Oberfläche besitzt und/oder dass die ein oder mehreren Befestigungselemente 8 vom Außenbereich 7 derart in Richtung eines Zentrums beabstandet sind, dass die Befestigungselemente 8 im in einem CVD-Reaktor eingebautem Zustand vertikal oberhalb einer von einem Suszeptor 20 gebildeten Prozesskammer-Bodenfläche 11 angeordnet sind.
Ein Bauteil, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Innenbereich 6 an eine zentrale Öffnung 12 angrenzt und die Befestigungselemente 8 dem Rand der Öffnung 12 näherliegen, als dem Außenrand des Außenbereichs 7.
Ein Bauteil, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Befestigungsschulter 9 durch einen spannabtragendes Bearbeitungsverfahren an dem zumindest einen Kern aus Graphit bestehenden Bauteil 2 gefertigt ist.
Ein Bauteil, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Befestigungsschulter 9 von einem hinterschnittenen Abschnitt einer sich quer zur zweiten Breitseite 5 erstreckenden Wand 13 ausgebildet ist und/oder dass mehrere Befestigungselemente 8 auf einer Kreisbogenlinie R um ein Zentrum des Bauteils 2 angeordnet sind und/oder dass die von dem mindestens einen Befestigungselement 8 weg weisende erste Breitseite 4 eine geschlossene, über ihre gesamte Flächenerstreckung glatte oder gleichmäßig strukturierte Oberfläche aufweist.
Ein Bauteil, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die zweite Breitseite 5 ein oder mehrere aus einer Breitseitenfläche entspringenden Vorsprünge aufweist, die jeweils eine Befestigungsschulter 9 ausbilden.
Ein Bauteil, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Befestigungsschulter 9 von einer Hinterschneidung eines sich konzentrisch um ein Zentrum oder eine zentrale Öffnung 12 des Bauteils 2 erstreckenden rippenartigen Vorsprung 18 gebildet ist.
Ein CVD-Reaktor, der dadurch kennzeichnet ist, dass das flache Bauteil 2 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist und mit ein oder mehreren Haltegliedern 25 gehalten wird, welche Halteschultern 26 aufweisen, die die Befestigungsschultern 9 untergreifen.
Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Halteglieder 25 höhenverstellbar sind und/oder einen länglichen Schaft 27 aus einem thermisch isolierenden Material aufweisen.
Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Halteschulter 26 von einem am freien Ende des Haltegliedes 25 angeordneten Flügel 28 oder Teller 29 gebildet ist.
Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Halteschulter 26 durch eine Drehung des Haltegliedes 25 und/ oder durch eine Drehung des flachen Bauteils aus der Untergriffstellung zur Befestigungsschulter 9 oder in die Untergriffstellung bringbar ist.
Ein Verfahren zur Montage oder Demontage einer von einem flachen Bauteil 2 gebildeten Deckenplatte, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das flachen Bauteil 2 in eine Position oberhalb eines Suszeptors 20 des CVD-Reaktors an Haltegliedern 25 befestigt wird, wobei dass Halteglied 25 oder das flache Bauteil 2 gedreht wird.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das flache Bauteil 2 nach seiner Befestigung an den Haltegliedern 25 durch eine Vertikalverlagerung der Halteglieder 25 vertikal verlagert und/oder in einer Ebene ausgerichtet wird, die parallel zu einer Prozesskammer-Bodenfläche 11 oder einer Drehachse eines den Suszeptor 25 tragenden Schaftes 21 verläuft.
Ein Verfahren zur Fertigung eines flachen Bauteils, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mittels eines Fräswerkzeuges zunächst eine Sackbohrung 14 und anschließend in eine Wandung 13 der Sackbohrung 14 eine Hinterschneidung zur Ausbildung einer Befestigungsschulter 9 eingearbeitet wird.
Ein Bauteil, ein CVD-Reaktor, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13 oder eine Verwendung, die dadurch kennzeichnet sind, dass das flache Bauteil 2 einteilig oder mehrteilig ist.
Ein Bauteil, ein CVD-Reaktor, ein Verfahren, eine Verwendung, die gekennzeichnet sind durch eines der Merkmale der vorangehenden Ansprüche.
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: Reaktorgehäuse
2: Flaches Bauteil
3: Prozesskammer
4: Breitseite
5: Breitseite
6: Innenbereich
7: Außenbereich
8: Befestigungselement
9: Befestigungsschulter
10: Substrat
11: Prozesskammer-Bodenfläche
12: Zentrale Öffnung
13: Wandung
14: Sackbohrung
15: Schmalabschnitt
16: Boden
17: Volumenbereich
18: Vorsprung
19: Heizeinrichtung
20: Suszeptor
21: Schaft
22: Gaseinlassorgan
23: Gasaustrittszone
24: Substrathalter
25: Halteglied
26: Halteschulter
27: Schaft
28: Flügel
29: Teller
30: Stellglieder / Hubelemente
R: Kreisbogenlinie

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

WO 2014/064179 [0003]
EP 2741316 B1 [0004]
EP 2741371 A1 [0004]
US 2004/0005731 A1 [0005]
WO 9943874 A1 [0006]
US 2004/0003779 A1 [0024]

Claims

In einem CVD-Reaktor als Deckenplatte einer Prozesskammer (3) verwendbares flaches Bauteil (2) mit einer der Prozesskammer (3) zuwendbaren ersten Breitseite (4) und mit einer davon wegweisenden zweiten Breitseite (5), wobei das Bauteil einen Innenbereich (6) und einen davon beabstandeten Außenbereich (7) aufweist, wobei die zweite Breitseite (5) ein oder mehrere jeweils eine untergreifbare Befestigungsschulter (9) aufweisende Befestigungselemente (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Breitseitenfläche (4) an den Stellen, an denen auf der gegenüberliegenden Seite die zweite Breitseitenfläche ein Befestigungselement (8) aufweist, eine geschlossene Oberfläche besitzt und/oder dass die ein oder mehreren Befestigungselemente (8) vom Außenbereich (7) derart in Richtung eines Zentrums beabstandet sind, dass die Befestigungselemente (8) im in einem CVD-Reaktor eingebautem Zustand vertikal oberhalb einer von einem Suszeptor (20) gebildeten Prozesskammer-Bodenfläche (11) angeordnet sind.
Bauteil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbereich (6) an eine zentrale Öffnung (12) angrenzt und die Befestigungselemente (8) dem Rand der Öffnung (12) näherliegen, als dem Außenrand des Außenbereichs (7).
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschulter (9) durch einen spannabtragendes Bearbeitungsverfahren an dem zumindest einen Kern aus Graphit bestehenden Bauteil (2) gefertigt ist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschulter (9) von einem hinterschnittenen Abschnitt einer sich quer zur zweiten Breitseite (5) erstreckenden Wand (13) ausgebildet ist und/oder dass mehrere Befestigungselemente (8) auf einer Kreisbogenlinie (R) um ein Zentrum des Bauteils (2) angeordnet sind und/oder dass die von dem mindestens einen Befestigungselement (8) weg weisende erste Breitseite (4) eine geschlossene, über ihre gesamte Flächenerstreckung glatte oder gleichmäßig strukturierte Oberfläche aufweist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Breitseite (5) ein oder mehrere aus einer Breitseitenfläche entspringenden Vorsprünge aufweist, die jeweils eine Befestigungsschulter (9) ausbilden.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschulter (9) von einer Hinterschneidung eines sich konzentrisch um ein Zentrum oder eine zentrale Öffnung (12) des Bauteils (2) erstreckenden rippenartigen Vorsprung (18) gebildet ist.
CVD-Reaktor mit einem Suszeptor (20) zur Aufnahme von in einer Prozesskammer (3) des CVD-Reaktors zu behandelnden Substraten (10) und mit einer von einem flachen Bauteil (2) gebildeten Deckenplatte, dadurch kennzeichnet, dass das flache Bauteil (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist und mit ein oder mehreren Haltegliedern (25) gehalten wird, welche Halteschultern (26) aufweisen, die die Befestigungsschultern (9) untergreifen.
CVD-Reaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteglieder (25) höhenverstellbar sind und/oder einen länglichen Schaft (27) aus einem thermisch isolierenden Material aufweisen.
CVD-Reaktor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschulter (26) von einem am freien Ende des Haltegliedes (25) angeordneten Flügel (28) oder Teller (29) gebildet ist.
CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschulter (26) durch eine Drehung des Haltegliedes (25) und/oder durch eine Drehung des flachen Bauteils aus der Untergriffstellung zur Befestigungsschulter (9) oder in die Untergriffstellung bringbar ist.
Verfahren zur Montage oder Demontage einer von einem flachen Bauteil (2) gebildeten Deckenplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 insbesondere in einem CVD-Reaktor gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das flachen Bauteil (2) in eine Position oberhalb eines Suszeptors (20) des CVD-Reaktors an Haltegliedern (25) befestigt wird, wobei dass Halteglied (25) oder das flache Bauteil (2) gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das flache Bauteil (2) nach seiner Befestigung an den Haltegliedern (25) durch eine Vertikalverlagerung der Halteglieder (25) vertikal verlagert und/ oder in einer Ebene ausgerichtet wird, die parallel zu einer Prozesskammer-Bodenfläche (11) oder einer Drehachse eines den Suszeptor (25) tragenden Schaftes (21) verläuft.
Verfahren zur Fertigung eines flachen Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Fräswerkzeuges zunächst eine Sackbohrung (14) und anschließend in eine Wandung (13) der Sackbohrung (14) eine Hinterschneidung zur Ausbildung einer Befestigungsschulter (9) eingearbeitet wird.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-6, CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7-10, Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13 oder Verwendung nach Anspruch 13, dadurch kennzeichnet, dass das flache Bauteil (2) einteilig oder mehrteilig ist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-6, CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7-10, Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13, Verwendung nach Anspruch 13 oder nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eines der Merkmale der vorangehenden Ansprüche.