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Gebiet der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer in einem Reaktorgehäuse angeordneten Prozesskammer, einem Gaseinlassorgan zum Einspeisen eines Prozessgases in die Prozesskammer, mit einem Suszeptor zur Aufnahme eines in der Prozesskammer zu behandelnden Substrates und mit einem Gasauslassorgan, das eine Strömungsverbindung der Prozesskammer zu einer Pumpleitung zum Entfernen des in die Prozesskammer eingespeisten Prozessgases oder Zerlegungsprodukte des Prozessgases ausbildet, wobei das Reaktorgehäuse insbesondere öffenbar ist und das Gasauslassorgan beim Schließen des Reaktorgehäuses gegen die Rückstellkraft eines Federelementes von einer Servicestellung in eine Prozessstellung verlagert werden kann.
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Stand der Technik
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung beschreibt die
JP 4255747 oder die
WO 2009/09491 .
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere ein CVD Reaktor mit einem Reaktorgehäuse, in dem sich eine Prozesskammer befindet. Auf einem Suszeptor der Prozesskammer liegen ein oder mehrere Substrate, die durch Einleiten von Prozessgasen durch ein Gaseinlassorgan in die Prozesskammer beschichtet werden. Die Prozessgase zerlegen sich in der Prozesskammer in Zerlegungsprodukte. Diese und ein ebenfalls durch das Gaseinlassorgan eingespeistes Trägergas werden durch ein Gasauslassorgan zu einer Vakuumpumpe abgeleitet. Hierzu bildet das Gasauslassorgan eine Strömungsverbindung zwischen der Prozesskammer und einer Pumpleitung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ein Verschlusselement, mit dem die Strömungsverbindung blockierbar ist. Das Verschlusselement kann insbesondere selbsttätig in Wirkung treten und insbesondere dann, wenn das Reaktorgehäuse geöffnet wird. Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung kann ein Gasauslassorgan aufweisen, das sich auf Federelementen abstützt. Das Reaktorgehäuse kann geöffnet werden. Im geöffneten Zustand entspannen sich die Federelemente und verlagern das Gasauslassorgan von einer Prozessstellung in eine Servicestellung, in der beispielsweise der Suszeptor ausgetauscht werden kann oder in der Substrate auf den Suszeptor aufgelegt werden können. Um zu vermeiden, dass in der Servicestellung Rückstände, insbesondere Gase aus der Pumpleitung zurück in die Prozesskammer gelangen, wird das erfindungsgemäße Verschlusselement vorgeschlagen. Das Verschlusselement blockiert in der Servicestellung die Strömungsverbindung, sodass keine Gase, Dämpfe oder dergleichen aus der Pumpleitung durch das Gasauslassorgan in die Prozesskammer gelangen können. Indem das Verschlusselement eine Gasströmung, die insbesondere auf einen Kamineffekt zurückzuführen ist, unterbindet, werden auch keine Partikel aus dem Gasauslassorgan in die Prozesskammer transportiert. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Rückstellkraft des Federelementes ausgenutzt, um das mindestens eine Verschlusselement in seine die Strömungsverbindung blockierende Wirkstellung zu bringen. Das Verschlusselement ist insbesondere so ausgebildet, dass es ein oder mehrere Öffnungen verschließt. Dies erfolgt bevorzugt dadurch, dass eine Dichtfläche des Verschlusselementes an einer Gegendichtfläche anliegt. Die Gegendichtfläche kann von einem Rand ausgebildet sein, der die Öffnung, die vom Verschlusselement verschlossen werden soll, umgibt. In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Gasauslassorgan eine Wand, insbesondere eine die Prozesskammer ringförmig umgebende Wand ausbildet, die eine nach oben weisende Stirnseite besitzt. Diese Stirnseite kann an einer Prozesskammerdecke anliegen. Das Reaktorgehäuse besitzt bevorzugt einen Deckel, der von einem oberen Rand einer Gehäusewand des Reaktorgehäuses abgehoben werden kann, um das Reaktorgehäuse zu öffnen. Am Deckel kann die Prozesskammerdecke befestigt sein. Am Deckel kann auch das Gaseinlassorgan befestigt sein. Beim Schließen des Reaktorgehäuses stützt sich ein Rand der Prozesskammerdecke an der Stirnseite der Wand ab. Einhergehend damit wird die Wand und mit ihr das Gasauslassorgan gegen die Rückstellkraft des Federelementes verlagert. Das Federelement liefert eine Anpresskraft, mit der der Stirnrand der Wand an der Prozesskammerdecke anliegt, um so eine Dichtwirkung zu erzeugen. Das Gasauslassorgan kann eine ringförmige Gestalt besitzen. Das Gasauslassorgan kann einen ringförmigen Gassammelkanal ausbilden. Der Gassammelkanal ist mit einer Vielzahl von Gasauslassöffnungen versehen, durch die das Prozessgas oder die Zerlegungsprodukte aus der Prozesskammer in den Gassammelkanal herausgelassen werden können. Der Gassammelkanal kann darüber hinaus ein oder mehrere Absaugöffnungen aufweisen, die beispielsweise über eine flexible Verbindung, wie ein Faltenbalg, mit einer Pumpleitung verbunden sind. Erfindungsgemäß werden die ein oder mehreren Öffnungen von ein oder mehreren Verschlusselementen in der Servicestellung verschlossen. Dies erfolgt einhergehend mit einer vom sich entspannenden Federelement verursachten Bewegung des Gasauslassorganes. Das Gasauslassorgan bewegt sich insbesondere gegen ein ortsfest gehaltenes Verschlusselement. Das Verschlusselement kann am Ende eines Schaftes sitzen, der durch die Absaugöffnung hindurchragt. Der Schaft kann fest mit dem Gehäuse verbunden sein. Das Verschlusselement bildet gewissermaßen einen Stempel aus. Dieser verschließt die Absaugöffnung. Das Verschlusselement kann bei dieser Variante innerhalb des Gassammelkanales angeordnet sein. In einer Variante der Erfindung kann das Verschlusselement aber auch die Gasauslassöffnungen des Gasauslassorganes verschließen. Hierzu kann das Verschlusselement eine Ringform ausbilden. Das Verschlusselement kann insbesondere von einem radial äußeren Rand einer Platte, beispielsweise einer Zwischenplatte, die eine diffusionshemmende Wirkung hat, ausgebildet sein. Die Zwischenplatte kann unterhalb des Suszeptors angeordnet sein. Sie kann zwischen einer Heizeinrichtung zum Aufheizen des Suszeptors und dem Suszeptor angeordnet sein. Die Zwischenplatte kann sich in der Prozessstellung auf einem Stützelement abstützen. Die Zwischenplatte kann beim Verlagern des Gasauslassorganes von der Prozessstellung in die Servicestellung angehoben werden, sodass sie vom Stützelement beabstandet ist. Der Suszeptor ist hierzu bevorzugt durch einen Spalt von der Zwischenplatte beabstandet. Die Spaltweite des Spaltes ist in der Prozessstellung größer als in der Servicestellung. Das Verschlusselement hat in der Prozessstellung einen vertikalen Abstand gegenüber den ein oder mehreren Gasauslassöffnungen. Der äußere Rand der Zwischenplatte kann einen radialen Abstand zur Wand der Prozesskammer besitzen, sodass das abzusaugende Gas durch diesen Abstandsraum strömen kann. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Spalt zwischen Suszeptor und Zwischenplatte gespült werden. Hierzu bildet ein Mittelstück, welches beispielsweise den Suszeptor tragen kann und selbst von einem Schaft getragen ist, der drehangetriebenen werden kann, einen mit einer Spülgasquelle verbundenen Spülkanal aus, sodass ein Spülgas, insbesondere ein Inertgas, in den Spalt eingespeist werden kann.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 schematisch einen Querschnitt durch eine Prozesskammer eines CVD-Reaktors in einer Prozessstellung,
- 2 vergrößert, den Ausschnitt II in 1,
- 3 eine Darstellung gemäß 2, jedoch in einer Servicestellung,
- 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Halbschnitts in der Prozessstellung und
- 5 das zweite Ausführungsbeispiel in der Servicestellung.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Die Zeichnungen zeigen ein Reaktorgehäuse 1 eines CVD-Reaktors in einem Längsschnitt durch eine zentrale Schnittebene durch ein Gaseinlassorgan 4.
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Das Reaktorgehäuse 1 besitzt ein zylinderförmiges Gehäuse 1, welches eine obere Öffnung aufweist, die von einem abnehmbaren Deckel 2 verschlossen ist. Ein Gaseinlassorgan 4 zum Einspeisen von Prozessgasen in eine das Gaseinlassorgan 4 umgebende Prozesskammer ist fest mit dem Deckel 2 verbunden. Eine Prozesskammerdecke 20 sitzt am Gaseinlassorgan 4 und ist damit ebenso fest mit dem Deckel 2 verbunden.
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In einen die Prozesskammer bildenden Raum zwischen Decke 20 und einem Suszeptor 3 ragt das Gasaustrittsöffnungen aufweisende Gaseinlassorgan 4, mit dem die Prozessgase eingespeist werden können.
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Die untere Stirnseite des Gaseinlassorganes 4 kann in einer Ausnehmung der Oberseite des Suszeptors 3 einliegen.
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Auf einer Umfangslinie um das Gaseinlassorgan 4 liegen auf der zur Prozesskammerdecke 20 weisenden Breitseitenfläche des Suszeptors 3 Substrate 26, die durch Einleiten des Prozessgases beschichtet werden sollen. Die Substrate 26 können aber auch auf nicht dargestellten Substrathaltern aufliegen, die in Taschen des Suszeptors 3 einliegen, wobei die Substrathalter von Trägergasströmen in eine Schwebestellung gebracht werden können und in dieser Schwebestellung drehangetrieben werden können.
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Der Suszeptor 3 ruht auf einem Schaft 24, der mit nicht dargestellten Mitteln drehangetrieben werden kann.
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Im Zentralbereich des Suszeptors 3 befindet sich unterhalb des Suszeptors 3 ein Mittelstück 21, welches den Suszeptor 3 tragen kann. Radial außerhalb des Mittelstückes 21 befindet sich eine kreisscheibenförmige Zwischenplatte 13, die eine Diffusionssperre ausbilden kann.
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Unterhalb des Suszeptors 3 befindet sich eine Heizeinrichtung 17. Es kann sich dabei um eine Induktionsspule handeln, mittels derer mittels eines RF-Feldes im Suszeptor 3 zu dessen Erwärmung Wirbelströme erzeugt werden können.
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Radial außerhalb des Suszeptors 3 beziehungsweise der Zwischenplatte 13 befindet sich ein ringförmiges Gasauslassorgan 6.
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Das Gasauslassorgan 6 umgibt ringförmig den Suszeptor 3. Es bildet eine radial einwärts gerichtete Stufe beziehungsweise Schulter aus, auf der ein radial äußerer Rand der Zwischenplatte 13 aufliegen kann.
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Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass das Gasauslassorgan 6 Träger einer Zwischenplatte 13 ist, wobei ein radial äußerer Rand der Zwischenplatte 13 fest mit dem Gasauslassorgan 6 verbunden ist bzw. vom Gasauslassorgan 6 getragen wird. Es besteht insbesondere eine weitestgehend gasdichte Verbindung zwischen dem Gasauslassorgan 6 und der Zwischenplatte 13.
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Das Gasauslassorgan 6 besitzt mehrere Gasauslassöffnungen 7. Die Gasauslassöffnungen 7 können kreisrunde Bohrungen sein, die hintereinander angeordnet auf einer Kreisbogenlinie um den Suszeptor 3 verlaufen. Die Gasauslassöffnungen 7 können aber auch von einer mehreren bogenförmig verlaufenden Öffnungen ausgebildet sein.
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Die Gasauslassöffnung 7 mündet in einen Gassammelkanal 12 des Gasauslassorganes 6, der sich über die gesamte Umfangslänge des Gasauslassorganes 6 erstreckt. Es sind eine Vielzahl, bspw. über einhundert Gasauslassöffnungen 7 vorgesehen. Den Gasauslassöffnungen 7 zumindest eine Absaugöffnung 8 gegenüber. In einer Variante ist vorgesehen, dass vier Absaugöffnungen 8 vorgesehen sind, die um 90° voneinander winkelversetzt sind. Es kann sich aber auch um genau eine Absaugöffnung 8 handeln. Diese mindestens eine Absaugöffnung 8 ist mit einer flexiblen Verbindung 11, beispielsweise einem Faltenbalg oder einer Teleskoprohr-Anordnung mit einer Pumpleitung 10 verbunden, die an einer Vakuumpumpe angeschlossen ist, die nicht dargestellt ist.
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Ein Verschlusselement 23 ist in der Lage, die Absaugöffnung 8 zu verschließen. Das Verschlusselement 23 besitzt im Ausführungsbeispiel die Form eines Verschlusstellers, der von einem Schaft 25' getragen wird, so dass die gesamte Verschlussanordnung einen Stempel 25 ausbildet. Der Schaft 25' ist ortsfest am Gehäuse 1 befestigt.
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Die Figuren zeigen ein Federelement 9. Das Federelement 9 ist im Ausführungsbeispiel eine Druckfeder. Es können mehrere Federelemente auf unterschiedlichen Umfangspositionen des Gasauslassorganes 6 vorgesehen sein. Mit den Federelementen 9 wird das Gasauslassorgan 6 mit einer Kraft in Richtung weg von einem Boden 18 des Reaktorgehäuses 1 beaufschlagt. Die von mindestens einem Federelement 9 erzeugte Kraft bildet in Prozess-Stellung eine Anpresskraft, mit der ein oberer Abschnitt einer mit dem Gasauslassorgan 6 verbundenen Wand 19 am Rand der Prozesskammerdecke 20 anliegt. Die Federelemente 9 erzeugen somit eine Dichtkraft zwischen der Wand 19 und dem Rand der Prozesskammerdecke 20. Mit dem Federelement 9 stützt sich das Gasauslassorgan 6 am Gehäuse 1 ab.
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In der in der 2 dargestellten Prozessstellung ist das Verschlusselement 23 von dem die Absaugöffnung 8 umgebenden Rand beabstandet, so dass eine Strömungsverbindung zwischen Prozesskammer 27 und Pumpleitung 10 besteht.
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Wird der Deckel 2 geöffnet, so wird auch die Prozesskammerdecke 20 vertikal nach oben verlagert mit der Folge, dass sich die Federelemente 9 in die in der 3 dargestellte Stellung entspannen können. Ein Spalt 16 zwischen der Unterseite des Suszeptors 3 und der Oberseite der Zwischenplatte 13 verkleinert sich dabei, weil das Gasauslassorgan 6 von der Kraft der sich entspannenden Federelemente 9 so weit angehoben wird, bis das Verschlusselement 23 mit seinem Rand auf dem die Absaugöffnung umgebenden Rand des Gassammelkanales 12 aufliegt, also die Absaugöffnung 8 verschließt.
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Wird der Deckel 2 anschließend wieder aufgesetzt, so legt sich der Rand der Prozesskammerdecke 20 auf den oberen Rand der Wand 19 und verlagert die Wand 19 und das mit der Wand befestigte Gasauslassorgan 6 nach unten, so dass sich die Absaugöffnung 8 wieder öffnet und das Federelement 9 spannt.
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Das in den 4 und 5 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel besitzt eine Zwischenplatte 13, die einen radial auswärts ragenden Randabschnitt aufweist, der ein Verschlusselement 23 ausbildet. Dieses Verschlusselement 23 kann in der in 5 dargestellten Servicestellung die Gasauslassöffnungen 7 verschließen.
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Auch hier wird das Gasauslassorgan 6 von ein oder mehreren Federelementen 9 getragen, so dass sich die in der in 3 dargestellten Prozessstellung gespannten Federelemente 9 geringfügig entspannen können, so dass das Verschlusselement 23 die Gasauslassöffnungen 7 verschließt. Dabei hebt sich die Zwischenplatte 13 geringfügig an.
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Es ist ein Stützelement 14 vorgesehen, auf dem die Zwischenplatte 13 in der in 4 dargestellten Prozessstellung aufliegen kann, so dass sich zwischen der Oberseite des Gasauslassorganes 6 und der Unterseite des das Verschlusselement 23 bildenden Randes der Zwischenplatte 13 ein spaltförmiger Raum ausbildet. Dieser ist mit der Prozesskammer 27 strömungsverbunden. Ein Gasstrom kann aus der Prozesskammer 27 um den radial äußeren Rand der Zwischenplatte 13 herum durch den Spalt zwischen Verschlusselement 23 und Gaseinlassorgan 6 in die Gasauslassöffnung 7 eintreten.
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Im Schaft 24 erstreckt sich ein Spülgaskanal, der in einen Spülkanal 22 des Mittelstücks 21 mündet. Dort mündet der Spülkanal 22 in Radialauswärtsrichtung in Richtung auf den Spalt 16 zwischen Zwischenplatte 13 und Suszeptor 3, so dass mit einem in den Spülkanal eingespeisten Spülgas der Spalt 16 gespült werden kann.
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Die Ausführungsbeispiele zeigen Verschlusselemente 23, die beim Öffnen des Deckels 22 des Reaktorgehäuses 1 selbsttätig in eine Verschlussstellung treten, um eine Strömungsverbindung zwischen Pumpleitung 10 und Prozesskammer 27 zu blockieren. Dadurch wird verhindert, dass Gase, Partikel oder dergleichen bei geöffnetem Reaktorgehäuse 1 in die Prozesskammer 27 oder aus dem Reaktorgehäuse 1 heraustreten können.
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Beim Wiederverschließen das Reaktorgehäuses 1 wird das Verschlusselement 23 selbsttätig außer Wirkung gebracht, indem das Gasauslassorgan 6 verlagert wird. Eine Zwangsverlagerung des Gasauslassorgans 6 führt erfindungsgemäß zu verschiedenen Funktionsstellungen des Verschlusselementes 23.
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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:
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Eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch ein Verschlusselement 23, mit dem die Strömungsverbindung zwischen Pumpleitung 10 und Prozesskammer 27 blockierbar ist.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Reaktorgehäuse 1 öffenbar ist und das Gasauslassorgan 6 beim Schließen des Reaktorgehäuses (1) gegen die Rückstellkraft eines Federelementes 9 von einer Servicestellung in eine Prozessstellung verlagert wird, wobei das Verschlusselement 23 die Strömungsverbindung in der Servicestellung blockiert.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Öffnung 7, 8 des Gasauslassorganes 6 in der Servicestellung vom Verschlusselement 23 verschlossen ist, wobei ein die Öffnung 7, 8 umgebender Rand von einer Federkraft des Federelementes 9 am Verschlusselement 23 anliegt und/oder dass die Strömungsverbindung beim Wechsel von der Prozessstellung in die Servicestellung selbsttätig verschlossen wird.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gasauslassorgan 6 ein ringförmiger Körper ist, der den Suszeptor 3 umgibt und/ oder eine Wand 19 trägt, die in der Prozessstellung mit einer vom Federelement 9 gelieferten Kraft an einer Decke 20 der Prozesskammer 27 angepresst wird.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verschlusselement 23 von einem Stempel 25 ausgebildet ist und/oder dass ein Schaft 25' eines Stempels 25, der das Verschlusselement 23 bildet, durch eine Absaugöffnung 8 des Gasauslassorganes 6 hindurchgreift.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verschlusselement 23 von einem Rand oder Außenrand einer Zwischenplatte 13 gebildet ist, die vom Suszeptor 3 durch einen Spalt 16 beabstandet ist und/oder dass das Verschlusselement 23 eine Vielzahl von Gasauslassöffnungen 7 des Gasauslassorganes 6 verschließt.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das ringförmige Verschlusselement 23 in der Prozessstellung mit einem vertikalen Abstand vertikal oberhalb einer Vielzahl von Gasauslassöffnungen 7 liegt.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein mit einer Spülgasquelle verbundener Spülkanal 22 in einen Spalt 16 zwischen einer Zwischenplatte 13 und dem Suszeptor 3 mündet.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zwischenplatte 13 in der Prozessstellung auf einem Stützelement 14 aufliegt und sich bei ihrer Verlagerung in die Servicestellung vom Stützelement 14 abhebt.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reaktorgehäuse
- 2
- Deckel
- 3
- Suszeptor
- 4
- Gaseinlassorgan
- 5
- Gasaustrittsöffnung
- 6
- Gasauslassorgan
- 7
- Gasauslassöffnung
- 8
- Absaugöffnung
- 9
- Federelement
- 10
- Pumpleitung
- 11
- flexible Verbindung
- 12
- Gassammelkanal
- 13
- Zwischenplatte
- 14
- Stützelement
- 15
- Öffnung
- 16
- Spalt
- 17
- Heizeinrichtung
- 18
- Boden
- 19
- Wand
- 20
- Decke
- 21
- Mittelstück
- 22
- Spülkanal
- 23
- Verschlusselement
- 24
- Schaft
- 25
- Stempel
- 25'
- Schaft
- 26
- Substrat
- 27
- Prozesskammer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 4255747 [0002]
- WO 2009/09491 [0002]
