DE102020117645A1

DE102020117645A1 - Transportring für einen CVD-Reaktor

Info

Publication number: DE102020117645A1
Application number: DE102020117645.7A
Authority: DE
Inventors: Francisco Ruda Y Witt; Marcel Kollberg; Georg Quartier; Hendrik Rauf; Stefan Cremer
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2022-01-05
Also published as: TW202213616A; WO2022002848A3; WO2022002848A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Transportring zum Transportieren eines Substrates (21), aufweisend einen sich um eine Achse (A) erstreckenden ringförmigen Körper (1) mit einem ringförmigen Unterteil (2), wobei das Unterteil (2) einen Außenabschnitt (6) und radial innerhalb des Außenabschnitts (6) eine Auflagefläche (5) zur Auflage eines Randes des Substrates (21) aufweist, wobei der Außenabschnitt (6) mit Distanzmitteln (7, 7') ein ringförmiges Oberteil (3) trägt, das gegenüber einem radial äußeren Bereich des Außenabschnittes (6) in einer Richtung parallel zur Achse (A) um einen Abstand (D) beabstandet ist. Erfindungsgemäß werden die Distanzmittel (7, 7') von in Umfangsrichtung um die Achse (A) voneinander beanstandeten Einzelstegen gebildet, zwischen denen sich ein beidseitig offener Spalt ausbildet. Die Fertigung der Einzelstege erfolgt beispielsweise durch Drahterosion.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft einen Transportring zum Transportieren und/oder Lagern eines Substrates auf einem Suszeptor in einer Prozesskammer eines Gehäuses eines CVD-Reaktors, aufweisend einen sich um eine Achse erstreckenden ringförmigen Körper mit einem ringförmigen Unterteil, wobei das Unterteil einen Außenabschnitt und radial innerhalb des Außenabschnitts eine Auflagefläche zur Auflage eines Randes des Substrates aufweist, wobei der Außenabschnitt mit Distanzmitteln ein ringförmiges Oberteil trägt, das gegenüber einem radial äußeren Bereich des Außenabschnittes in einer Richtung parallel zur Achse um einen Abstand beabstandet ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Lagerung eines Substrates, aufweisend einen derartigen Transportring.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen CVD-Reaktor mit einer Vorrichtung zur Lagerung eines Substrates, die einen Transportring aufweist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Fertigung eines Transportrings.
Stand der Technik
Ein CVD-Reaktor besitzt ein nach außen gasdichtes Gehäuse, in dem sich ein Suszeptor befindet, der ein oder mehrere Substrathalter trägt, auf denen jeweils ein Substrat angeordnet werden kann. Mit einer im Gehäuse angeordneten Heizeinrichtung kann der Suszeptor auf eine Prozesstemperatur aufgeheizt werden. In eine sich zwischen dem Suszeptor und einer Prozesskammerdecke erstreckenden Prozesskammer kann ein Prozessgas eingespeist werden, welches aus mehreren Komponenten besteht. Die Komponenten können ein Trägergas, eine metallorganische Verbindung eines Elementes der III-Hauptgruppe und ein Hydrid eines Elementes der V-Hauptgruppe sein. Durch eine pyrolytische Zerlegung und chemische Reaktion scheidet sich auf der Oberfläche des Substrates eine Schicht ab. Um das Substrat zu handhaben, ist ein Transportring vorgesehen, der den Rand des Substrates untergreift. Ein derartiger Transportring wird in der DE 10 2017 129 699 A1 beschrieben.
Details eines CVD-Reaktors beschreiben auch die DE 103 23 085 A1 , US 2018/138074 A1 und die DE 10 2017101 648 A1 .
Die innerhalb eines CVD-Reaktors und insbesondere in unmittelbarer Nachbarschaft zum Substrat oder zu einem Substrathalter angeordneten Bestandteile des CVD-Reaktors müssen so ausgestaltet sein, dass das sich auf der zur Prozesskammer weisenden Seite des Substrates ausbildende Temperaturprofil möglichst glatt ist. Die Technologie ist an einem möglichst flach verlaufenden Temperaturprofil interessiert, so dass die lokalen Abweichungen der Oberflächentemperaturen auf der Substratoberfläche möglichst gering sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, mit denen während eines Behandlungsprozesses eines Substrates ein möglichst flacher Temperaturverlauf auf dessen zur Prozesskammer weisenden Oberfläche erreichbar ist oder mit denen ein definierter Temperatur-Sprung von Substrathalter zum Substrat erreichbar ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Lösung, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen.
Ein erster Aspekt der Erfindung sieht eine Weiterbildung des aus der DE 10 2017129 699 A1 her bekannten Distanzmittel vor. Während sich dort das Distanzmittel kontinuierlich über den gesamten Umfang des Transportrings erstreckt, sind die erfindungsgemäßen Distanzmittel in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Die erfindungsgemäßen Distanzmittel sind Einzelstege, die räumlich voneinander getrennt sind. Mit den Einzelstegen wird das Unterteil gegenüber dem Oberteil beabstandet. Es kann vorgesehen sein, dass die Einzelstege in gleichmäßiger Umfangsverteilung um eine Achse, insbesondere Symmetrieachse der Vorrichtung angeordnet sind. Zwischen den Einzelstegen erstrecken sich azimutale Zwischenräume. In diesen azimutalen Zwischenräumen überspannt das Oberteil frei das Unterteil. Zwischen Oberteil und Unterteil befindet sich ein Spalt, der sowohl in Radialeinwärtsrichtung als auch in Radialauswärtsrichtung bezogen auf die Achse offen ist. Durch diesen Spalt kann Wärmestrahlung hindurchtreten. Durch den Spalt kann aber auch Gas hindurchströmen. Durch den Spalt kann somit ein Wärmefluss fließen bzw. Wärme transportiert werden. Ein Wärmefluss von der Unterseite des Transportrings zur Oberseite des Transportrings ist allerdings als Folge des Spaltes geringer als bei einem Transportring, der keinen Spalt aufweist. Der Spalt unterbricht im Wesentlichen die Wärmeleitung in vertikaler Richtung. Die Höhe des Spaltes kann für die zu erreichende Zieltemperatur entscheidend sein. Es kann vorgesehen sein, dass der Spalt zwei parallel zueinander verlaufende Begrenzungsflächen aufweist. Eine erste Begrenzungsfläche wird von einer Unterseite des Oberteils ausgebildet, der einen Außenring ausbildet. Eine zweite Begrenzungsfläche kann von einem Außenabschnitt des Unterteils ausgebildet sein. Die beiden Begrenzungsflächen können Ebenen sein. Der Umfangswinkel des Zwischenraumes zwischen zwei benachbarten Einzelstegen kann größer sein als der Umfangswinkel der Einzelstege. Der Umfangswinkel des Zwischenraumes kann größer als 60° sein. Der Umfangswinkel eines Einzelsteges kann kleiner 10°, 15°, 20° oder 30° sein. Es können drei, vier, fünf oder sechs Einzelstege vorgesehen sein, die in gleichmäßiger Umfangsverteilung um die Achse angeordnet sind. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, der die Merkmale des ersten Aspektes beinhalten kann, ist vorgesehen, dass das Unterteil und das Oberteil mittels mehrerer voneinander getrennter Einzelstege materialeinheitlich miteinander verbunden sind und die Einzelstege bevorzugt im Grundriss dreieckig gestaltet sind. Dabei kann eine lange Dreiecksseite mit einer Zentrierfläche zusammenfallen, die von der radial inneren Randfläche des Oberteils gebildet ist. Die beiden kürzeren Dreiecksseiten des dreieckigen Grundrisses eines Einzelsteges können gleich lang sein. Die Dreiecksseiten, insbesondere kürzeren Dreiecksseiten können sich in einem Schnittpunkt schneiden. Der Schnittpunkt kann von einer Außenumfangsfläche des Unterteiles oder Oberteiles beabstandet sein. Der Schnittpunkt kann auch von der Innenumfangsfläche des Oberteils beabstandet sein. Es ist insbesondere vorgesehen, dass zwei Dreiecksseiten eines Einzelsteges jeweils mit einer Dreiecksseite eines benachbarten Einzelsteges fluchten. Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung, der die Merkmale der anderen Aspekte der Erfindung beinhalten kann, ist vorgesehen, dass mehrere voneinander beabstandete ringförmige Abschnitte, insbesondere ringförmige Körper übereinanderliegen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass zwischen einem zuoberst liegenden Außenring und dem Grundkörper ein Zwischenring angeordnet ist. Der Außenring und der Zwischenring können mittels Distanzmitteln miteinander verbunden sein, wobei die Distanzmittel von Einzelstegen ausgebildet sind, wie sie zuvor beschrieben sind. Auch der Zwischenring und der Grundkörper können mittels Einzelstegen miteinander verbunden sein, wobei die den Grundkörper und den Zwischenring miteinander verbindenden Einzelstege winkelversetzt zu den Einzelstegen angeordnet sind, die den Zwischenring mit dem zuoberst liegenden Außenring verbinden. Es können mehrere Zwischenringe vorgesehen sein, wobei zwischen den übereinander angeordneten Ringen jeweils ein Spalt gebildet ist, der bevorzugt parallel zueinander verlaufende Spaltwände aufweist. Die ein oder mehreren übereinander und insbesondere über dem Grundkörper sich erstreckenden Ringe können deckungsgleich übereinanderliegen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, der die Merkmale der zuvor erörterten Aspekte der Erfindung beinhalten kann, können die mehreren ringförmigen Körper aus demselben Werkstoff oder aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt sein. Zwei aus demselben Werkstoff gefertigte Körper sind bevorzugt materialeinheitlich miteinander verbunden, so dass der Zwischenraum zwischen den Körpern durch ein materialabtragendes Verfahren gefertigt wird. Zwei aus verschiedenen Werkstoffen gefertigte Körper können zwei Einzelkörper sein, die voneinander trennbar sind. Als Werkstoffe kommen bevorzugt Graphit, SiC, ein keramisches Material, Quarz oder ein metallisches Material in Betracht. Der Außenring übt insbesondere die Funktion eines Wärmeschutzschildes aus und ist hierzu mit den zuvor bezeichneten Mitteln von Grundkörpern thermisch entkoppelt. Es kann vorgesehen sein, dass der Transportring aus zumindest zwei Einzelteilen besteht, wobei ein unteres Einzelteil das Unterteil und ein oberes Einzelteil das Oberteil ausbildet. Zwischen Unterteil und Oberteil befindet sich der zuvor beschriebene Spalt, der sich in azimutaler Richtung zwischen Distanzmitteln erstreckt. Die Distanzmittel können von Einzelstegen ausgebildet sein, die materialeinheitlich dem Unterteil und/oder materialeinheitlich dem Oberteil zugeordnet sind. Jedem Einzelsteg eines der Einzelteile kann eine Nische des jeweils anderen Einzelteils zugeordnet sein. Die freien Enden der Einzelstege können dann jeweils in eine Nische eingreifen. Die Einzelstege und die Nischen können mit einem spanabhebenden Verfahren gefertigt werden. Es ist insbesondere von fertigungstechnischem Vorteil, wenn die Einzelstege materialeinheitlich dem Oberteil angeformt sind. Die Distanzmittel können sowohl vom Oberteil als auch vom Unterteil ausgebildet sein.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lagerung eines Substrates während eines Behandlungsprozesses in einem CVD-Reaktor weist neben dem zuvor beschriebenen Transportring einen Substrathalter auf. Der Substrathalter bildet eine Stützschulter aus, die einen zentralen Sockel umgibt, der das Substrat stützen kann. Der Transportring kann auf dem Sockel aufliegen. Während des Behandlungsprozesses kann das Substrat nicht auf der Auflagefläche des Transportrings aufliegen. Der Randbereich des Substrates übergreift die Auflageflächen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Substrat während des Behandlungsprozesses mit seinem Rand auf der Auflagefläche aufliegt. Das Substrat kann somit sowohl auf der Auflagefläche des Transportrings als auch auf Tragvorsprüngen des Substrathalters aufliegen. Der Transportring besitzt einen radialen Überstand, der von Fingern eines Greifers untergriffen werden kann, um den Transportring anzuheben, wobei die Auflagefläche des Transportrings einen radial äußeren Abstand des Substrates untergreift.
Die erfindungsgemäße CVD-Reaktor zeichnet sich durch mehrere der zuletzt beschriebenen Vorrichtungen aus, die in einer ringförmigen Anordnung um ein zentral in der Prozesskammer angeordnetes Gaseinlassorgan angeordnet sein können. Um den kreisscheibenförmigen Suszeptor, der die Vorrichtungen zur Lagerung des Substrates trägt, kann sich ein Gasauslassorgan erstrecken.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Fertigung insbesondere eines Transportrings, wie er zuvor beschrieben worden ist. Dabei wird zunächst ein einstückiger, insbesondere rotationssymmetrischer und ringförmiger Grundkörper gefertigt, der einen Abschnitt aufweist, aus dem ein Unterteil gefertigt werden kann und der einen Abschnitt aufweist, aus dem ein Oberteil gefertigt werden kann. Nach einer insbesondere materialabhebenden Formgebung des Rohlings wird der zwischen Unterteil und Oberteil vorgesehene Spalt gefertigt. Dies kann mit einem geradlinig arbeitenden Werkzeug erfolgen. Der Spalt kann mit einer Säge gesägt, mit einem Laserstrahl gefertigt oder durch Funkenerosion mit einem gespannten Draht erodiert werden. Dabei werden polygonale Einschnitte erzeugt, die zu dem oben beschriebenen dreieckigen Grundriss der Einzelstege führen.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert.

1 schematisch in der Art einer Schnittdarstellungen einen Querschnitt durch einen CVD-Reaktor;
2 etwa gemäß der Schnittlinie II - II in 1 die Draufsicht auf einen Suszeptor 23, der eine Vielzahl von Substraten 21 trägt, wobei jedes Substrat 21 von einer Substratlagervorrichtung getragen wird;
3 vergrößert den Ausschnitt III in 2;
4 in einem Schnitt gemäß der Linie IV - IV in 3 eine Substratlagervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
5 eine Draufsicht auf eine Substratlagervorrichtung zur Verdeutlichung der Lage und des Grundrisses von Distanzmitteln 7, wobei mit Hilfslinien der Verlauf von Dreiecksseiten 16 dargestellt ist;
6 eine Darstellung gemäß 5 eines weiteren Ausführungsbeispiels, wobei auch hier Hilfslinien den Verlauf von Dreiecksseiten darstellen;
7 vergrößert den Ausschnitt VII in 6;
8 eine Darstellung gemäß 4 eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Substratlagervorrichtung;
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß 4;
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung;
11 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung gemäß 10.

Beschreibung der Ausführungsformen
Die 1 zeigt grob schematisch einen CVD-Reaktor mit einem Gehäuse 29, in dem sich ein von einer Heizeinrichtung 24 beheizbarer Suszeptor 23 befindet, der eine Prozesskammer 28 nach unten begrenzt, die durch eine Prozesskammerdecke 27 nach oben begrenzt ist. Im Zentrum der Prozesskammer 28 befindet sich ein Gaseinlassorgan 25, mit dem Prozessgase in die Prozesskammer 28 eingespeist werden können. Durch die Aufheizung der Prozesskammer 28 und insbesondere mehrerer vom Suszeptor 23 getragener Substrathalter 17 kann ein vom Substrathalter 17 getragenes Substrat 21 auf eine Prozesstemperatur derart aufgeheizt werden, dass auf der zur Prozesskammer 28 weisenden Breitseitenfläche des Substrates 21 eine Schicht abgeschieden wird, indem sich die Prozessgase pyrolytisch zerlegen und chemisch miteinander reagieren. Ein Trägergas, mittels welchem die Prozessgase in die Prozesskammer 28 eingespeist werden und gasförmige Reaktionsprodukte können durch ein den Suszeptor 23 umgebendes Gasauslassorgan 26 entfernt werden.
Eine Substrat-Lagervorrichtung, wie sie in den 4 bis 10 in verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist, besitzt einen Substrathalter 17, der eine im Wesentlichen ebene Unterseite 18 aufweist, die schwebend auf dem Boden einer im Suszeptor 23 angeordneten Tasche gelagert sein kann. Hierzu wird in die Tasche ein Spülgas eingespeist, welches ein Gaspolster ausbildet. Die Substrat-Lagervorrichtung ist von Abdeckplatten 22 umgeben, deren zur Prozesskammer 28 weisenden Oberseiten mit den ringförmigen Oberseiten der Substrat-Lagervorrichtung fluchten.
Der Substrathalter 17 besitzt eine einen Zentralbereich des Substrathalters 17 umgebende Stufe 32, auf der die Unterseite 8 eines Transportrings 1 ruht. Der Zentralbereich des Substrathalters 17 durchgreift eine von einer Innenwand 12 des Transportringes umgebenden Ringhöhlung des Transportrings 1. Auf der nach oben, zur Prozesskammer weisenden Seite des Substrathalters 17 erstreckt sich eine beispielsweise leicht gewölbte Oberseite 19, der Tragvorsprünge 30 entspringen können, auf denen die Unterseite des Substrates 21 aufliegen kann. Ein radial äußerer Randbereich des Substrates 21 kann in Radialauswärtsrichtung den Zentralbereich des Substrathalters 17 überragen.
Der Transportring 1 besteht aus zumindest einem Oberteil 3 und einem Unterteil 2. Das Unterteil 2 bildet einen Grundkörper, der die Unterseite 8 ausbildet, die auf der Stützschulter 32 aufliegt und der eine Auflagefläche 5 ausbildet, welche sich unterhalb des radial äußeren Randes des Substrates 21 erstreckt. Während des Behandelns eines Substrates in der Prozesskammer 28 kann die Auflagefläche 5 von der Unterseite des Substrates 21 beabstandet sein.
Ein radial äußerer Bereich, der von einem Außenabschnitt 6 des Unterteiles 2 des Transportrings 1 gebildet wird, überragt den Substrathalter 17 in Radialauswärtsrichtung. Er bildet eine Angriffsfläche 6' aus, unter den Greiffinger eines nicht dargestellten Greifers greifen können, um den Transportring 1 anzuheben. Bei einer Aufwärtsbewegung des Transportrings 1 tritt die kreisförmige Auflagefläche 5 in eine berührende Anlage an die Unterseite des Substrates 21, um das Substrat 21 abzuheben, sofern der Rand des Substrates 21 nicht bereits auf der Auflagefläche 5 aufliegt.
Das Oberteil 3 des Transportrings 1 bildet einen Außenring 3 aus. Der Außenring 3 ist nur punktuell, nämlich mittels Einzelstegen 7 mit dem Unterteil 2 verbunden. Wie der 5 zu entnehmen ist, reicht es aus, wenn lediglich drei Distanzmittel 7 jeweils in Form eines Einzelsteges in einer gleichmäßigen Umfangsverteilung um eine Symmetrieachse A angeordnet sind.
Die 6 zeigt eine Variante, bei der insgesamt fünf in gleichmäßiger Umfangsverteilung um die Achse A angeordnete Einzelstege 7 vorgesehen sind. Die Einzelstege 7 besitzen einen dreieckigen Grundriss, wobei eine lange Dreiecksseite 15 mit einer radial inneren Randfläche 9 des Außenrings 3 zusammenfallen kann. Die innere Randfläche 9 des Außenrings 3 bildet eine Zentrierfläche, an der sich ein Außenrand des Substrates 21 abstützen kann.
Die dreieckigen Grundrisse der Einzelstege 7 haben jeweils zwei gleich lange kurze Dreiecksseiten 16. Es ist vorgesehen, dass die kurzen Dreiecksseiten 16 jeweils mit kurzen Dreiecksseiten 16 benachbarter Einzelstege 7 fluchten. Dies ist in den 5 und 6 mittels Hilfslinien dargestellt. Um dies fertigungstechnisch zu erreichen, können die Zwischenräume 31 zwischen zwei benachbarten Einzelstegen 7 durch Sägen, Funkenerosion mit einem gespannten Draht oder mittels eines Laserstrahls erzeugt werden. Sie können aber auch durch Schleifen oder ein anderes spanabhebendes Verfahren erzeugt werden. Die Distanzmittel 7 können sowohl auf der radial inneren Seite des Transportrings, also im Bereich der Zentrierfläche 9 angeordnet sein. Die Distanzmittel 7 können aber auch auf der radial äußeren Seite des Transportrings angeordnet sein. Die Distanzmittel 7 können also sowohl Abschnitte der radial inneren Umfangswand als auch Abschnitte der radial äußeren Umfangswand der die Auflagefläche 5 umgebenden Ringstruktur ausbilden.
Der azimutale Winkel um die Achse der Zwischenräume 31 kann mindestens zwei-, drei- vier oder fünfmal so groß sein, wie der azimutale Winkel, über den sich ein Einzelsteg 7 erstreckt, wobei die Einzelstege 7 bevorzugt untereinander gleichgestaltet und in gleichmäßiger Winkelverteilung um die Achse A angeordnet sind. Mit dem zuvor beschriebenen Fertigungsverfahren lassen sich Spalte 4 zwischen Oberteil 3 und Unterteil 2 fertigen, die zwei parallele Begrenzungsflächen 4' aufweisen, wobei eine obere Begrenzungsfläche 4' vom Oberteil 3 und eine untere Begrenzungsfläche 4' vom Unterteil 2 ausgebildet werden.
Die beiden Umfangsflächen 10 des Oberteiles 3 und 10' des Unterteiles 2 verlaufen bevorzugt auf identischen Zylinderaußenflächen.
Der Abstand D der beiden Begrenzungsflächen 4', 4" kann im Bereich zwischen 0,01 mm, und 2 mm, 0,05 mm und 2 mm oder im Bereich zwischen 0,5 mm und 2 mm liegen. Er kann etwa 1 mm betragen. Die lange Dreiecksseite 15 kann im Bereich zwischen 20 und 30 mm liegen. Die Höhe des Dreiecks der Querschnittsfläche des Einzelsteges 7 kann 7 mm betragen.
Bei dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich oberhalb des Unterteiles 2 ein einziger Außenring 3. Dieser ist über den gesamten Umfangsbereich bis auf die Einzelstege 7 vom Unterteil 2 um die Strecke D beabstandet.
Die 8 zeigt eine Variante eines Transportrings 1, bei der zwischen dem zuoberst angeordneten Außenring 3 und dem Unterteil 2 ein Zwischenring 11 angeordnet ist, der deckungsgleich unter dem Außenring 3 angeordnet ist. Zwischen der Oberseite des Transportrings 1, die durch die Sichtfläche des Außenrings 3 gebildet ist, die mit der Oberseite der in der 2 dargestellten Abdeckplatte 22 fluchtet, und dem Unterteil 2, also dem Grundkörper, befinden sich jetzt zwei bezogen auf die Achse A axial beabstandete Spalte 4.
Zwischen dem Unterteil 2 und dem Zwischenring 11 erstrecken sich die Einzelstege 7, die in gleichmäßiger Umfangsverteilung angeordnet sind. Zwischen dem Zwischenring 11 und dem Oberteil 3 erstrecken sich die Einzelstege 7', die ebenfalls in gleichmäßiger Umfangsverteilung angeordnet sind. Sie sind aber gegenüber den Einzelstegen 7 winkelversetzt und insbesondere auf Lücke angeordnet. Ein Einzelsteg 7' liegt somit etwa mittig zwischen zwei Einzelstegen 7.
Das in der 9 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen im Wesentlichen dadurch, dass der Außenring 3 eine radialen Überstand 14 aufweist, mit dem er über die Umfangsfläche 10 des Grundkörpers 2 radial hinausragt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Greifer am Außenring 3 angreifen. Die Distanzmittel, die auch hier von Einzelstegen 7 ausgebildet sind, können die oben beschriebene Dreiecksquerschnittsform aufweisen. Die Einzelstege 7 können aber auch speichenförmig ausgebildet sein.
Bei dem in der 10 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die beiden Teile, nämlich das Unterteil 2 und das Oberteil 3 eines Transportrings 1 von voneinander trennbaren Körpern ausgebildet. Der Außenabschnitt 6 des Unterteiles 2 bildet eine nach oben weisende ebene Fläche, die eine Spaltbegrenzungsfläche 4' ausbildet. Von dieser Fläche 4' ragen mehrere Einzelstege 7 in Form von Vorsprüngen in Richtung der Achse A ab. Auf diese Vorsprünge kann das ringförmige Oberteil 3 aufgesetzt werden. Hierzu kann das ringförmige Oberteil 2 Nischen 13 aufweisen, in die die nach oben weisenden freien Enden der Vorsprünge eingreifen können, so dass eine Positionsfixierung vorliegt.
Bei dem in der 11 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Unterteil 2 und das Oberteil 3 des Transportrings 1 voneinander trennbare Körper. Anders als bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ragen ein oder mehrere Einzelstege 7 jetzt nicht vom Unterteil 2, sondern vom Oberteil 3 ab. Die Einzelstege 7 sind materialeinheitlich dem Oberteil 3 angeformt. Das Unterteil 2 besitzt an den korrespondierenden Stellen Nischen 13, in die die freien Enden der Einzelstege 7 eingreifen können, um das Oberteil 3 gegenüber dem Unterteil 2 in seiner Lage zu fixieren. Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen Anordnungen, bei denen das Substrat 21 auf Tragvorsprüngen 30 ruht. Zwischen Unterseite des Substrates 21 und Oberseite 19 des Substrathalters 17 bildet sich somit ein Hohlraum 20 aus. Der radial äußere Rand des Substrates 20 liegt in einem geringen Abstand gegenüber der Auflagefläche 5, so dass der Rand des Substrates 21 nur dann von der Auflagefläche 5 berührt wird, wenn der Transportring 1 angehoben wird. In anderen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass der Rand des Substrates 21 permanent auf der Auflagefläche 5 aufliegt. Auch dann kann sich zwischen der Oberseite 19 und der Unterseite des Substrates 21 ein Hohlraum ausbilden.
Die Tragvorsprünge 30 können auch bewegliche Elemente sein, mit denen das Substrat 21 angehoben werden kann.
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:
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Distanzmittel 7, 7' von in Umfangsrichtung um die Achse A voneinander beabstandeten Einzelstegen 7, 7' gebildet sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Einzelstege 7, 7' in gleichmäßiger Umfangsverteilung um die Achse A angeordnet sind und durch einen azimutalen Zwischenraum 31 voneinander getrennt sind, in welchem sich das Oberteil 3 unter Ausbildung eines in Radialrichtung beidseitig offenen Spaltes 4 frei über das Unterteil 2 erstreckt und/oder dass ein sich zwischen Oberteil 3 und Unterteil 2 erstreckender Spalt 4 parallel zueinander verlaufende Begrenzungsflächen und 4' aufweist und/oder dass ein Umfangswinkel eines azimutalen Zwischenraums 31 zwischen zwei Einzelstegen 7, 7' um mindestens das Drei- oder mindestens das Vier- oder Fünffache größer ist, als ein vom Einzelsteg 7, 7' eingenommener Umfangswinkel.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Einzelstege 7, 7' das Unterteil 2 und das Oberteil 3 materialeinheitlich verbinden und/oder dass die Einzelstege 7, 7' im Grundriss dreieckig gestaltet sind und/oder dass die im Grundriss dreieckig gestalteten Einzelstege 7, 7' eine lange Dreiecksseite 15, die mit einer vom Oberteil 3 ausgebildeten Zentrierfläche 9 zusammenfällt und zwei kurze Dreiecksseiten 16 aufweist und/oder dass zwei kurze Dreiecksseiten 16 der Einzelstege 7, 7' sich in einem Punkt schneiden, der von einer Umfangsfläche 10, 10' des Unterteils 2 oder des Oberteils 3 in Radialeinwärtsrichtung beabstandet ist und/oder dass der dreieckig gestaltete Einzelsteg 7, 7' zwei Dreiecksseiten 16 aufweist, die jeweils mit einer Dreiecksseite 16 eines unmittelbar benachbarten Einzelsteges 7, 7' fluchten.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein oder mehrere in Richtung der Achse A voneinander beabstandete ringförmige Körper 3, 11 übereinanderliegen und/oder dass mehrere ringförmige Körper 3, 11 deckungsgleich übereinander angeordnet sind und mit Distanzmitteln 7, 7' voneinander beabstandet sind und/oder dass die Distanzmittel (7) materialeinheitlich vom Oberteil (3) oder vom Unterteil (2) ausgebildet sind und/oder dass materialeinheitlich vom Oberteil (3) oder vom Unterteil (2) ausgebildete Distanzmittel (7) jeweils in eine Nische (13) des Unterteils (2) oder des 20 Oberteils (3) eingreifen und/oder dass zwischen dem ringförmigen Oberteil 3 und dem ringförmigen Unterteil 2 ein ringförmiger Zwischenring 11 angeordnet ist, der mit dem Oberteil 3 über erste Einzelstege 7' und mit dem Unterteil 2 über zweite Einzelstege 7 verbunden ist, wobei die ersten Einzelstege 7' und die zweiten Einzelstege 7 winkelversetzt zueinander angeordnet sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Unterteil 2 und ein oder mehrere ringförmige Oberteile 3 aus demselben Werkstoff oder aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt sind, wobei die Werkstoffe Graphit, SiC, ein keramisches Material, Quarz oder ein metallisches Material sind.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Transportring 1 gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.
Ein CVD-Reaktor mit einem nach außen gasdichten Gehäuse 29, einer in dem Gehäuse 29 zwischen einer Prozesskammerdecke 27 und einem Suszeptor 23 angeordneten Prozesskammer 28, einem Gaseinlassorgan 25 zum Einleiten von Prozessgasen in die Prozesskammer 28, einem Gasauslassorgan 26 zur Ableitung gasförmiger Reaktionsprodukte, einer Heizeinrichtung 24 zum Aufheizen des Suszeptors 23 und mit mindestens einer Vorrichtung zur Lagerung von Substraten 21 gemäß Anspruch 6.
Ein Verfahren zur Fertigung einer Vorrichtung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zunächst ein einstückiger Grundkörper 2 mit einem materialeinheitlich dem Grundkörper 2 angeformten Oberteil 3 gefertigt wird und daran anschließend mit einem materialabtragenden Verfahren derart ein Spalt 4 zwischen Oberteil 3 und einem vom Grundkörper 2 ausgebildeten Unterteil 2 gefertigt wird, dass der Spalt 4 zwischen verbleibenden Einzelstegen 7, 7' sowohl in Radialeinwärtsrichtung als auch in Radialauswärtsrichtung offen ist.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Spalt 4 durch Funkenerosion mittels eines gespannten Drahtes oder mittels eines Laserstrahls erzeugt wird.
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: Transportring
2: Unterteil, Grundkörper
3: Oberteil, Außenring
4: Spalt
4': Begrenzungsfläche
4": Begrenzungsfläche
5: Auflagefläche
6: Außenabschnitt
6': Angriffsfläche
7: Distanzmittel, Einzelsteg
7': Distanzmittel, Einzelsteg
8: Unterseite
9: Zentrierfläche
10: Umfangsfläche
10': Umfangsfläche
10": Umfangsfläche
11: Zwischenring
12: Innenwand
13: Nische
14: Überstand
15: Dreiecksseite
16: Dreiecksseite
17: Substrathalter
18: Unterseite
19: Oberseite
20: Hohlraum
21: Substrat
22: Abdeckplatte
23: Suszeptor
24: Heizeinrichtung
25: Gaseinlassorgan
26: Gasauslassorgan
27: Prozesskammerdecke
28: Prozesskammer
29: Gehäuse
30: Tragvorsprung
31: Zwischenraum
32: Stützschulter
A: Drehachse des Substrathalters
A': Drehachse des Susszeptors
D: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017129699 A1 [0005, 0010]
DE 10323085 A1 [0006]
US 2018138074 A1 [0006]
DE 102017101648 A1 [0006]

Claims

Vorrichtung zum Transportieren und/oder Lagern eines Substrates (21) auf einem Suszeptor (23) in einer Prozesskammer (28) eines Gehäuses (29) eines CVD-Reaktors, aufweisend einen sich um eine Achse (A) erstreckenden ringförmigen Körper (1) mit einem ringförmigen Unterteil (2), wobei das Unterteil (2) einen Außenabschnitt (6) und radial innerhalb des Außenabschnitts (6) eine Auflagefläche (5) zur Auflage eines Randes des Substrates (21) aufweist, wobei der Außenabschnitt (6) ein ringförmiges Oberteil (3) trägt, das gegenüber einem radial äußeren Bereich des Außenabschnittes (6) in einer Richtung parallel zur Achse (A) mittels Distanzmitteln (7, 7') um einen Abstand (D) beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzmittel (7, 7') von in Umfangsrichtung um die Achse (A) voneinander beabstandeten Einzelstegen (7, 7') gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelstege (7, 7') in gleichmäßiger Umfangsverteilung um die Achse (A) angeordnet sind und durch einen azimutalen Zwischenraum (31) voneinander getrennt sind, in welchem sich das Oberteil (3) unter Ausbildung eines in Radialrichtung beidseitig offenen Spaltes (4) frei über das Unterteil (2) erstreckt und/oder dass ein sich zwischen Oberteil (3) und Unterteil (2) erstreckender Spalt (4) parallel zueinander verlaufende Begrenzungsflächen und (4') aufweist und/oder dass ein Umfangswinkel eines azimutalen Zwischenraums (31) zwischen zwei Einzelstegen (7, 7') um mindestens das Drei- oder mindestens das Vier- oder Fünffache größer ist, als ein vom Einzelsteg (7, 7') eingenommener Umfangswinkel.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelstege (7, 7') das Unterteil (2) und das Oberteil (3) materialeinheitlich verbinden und/oder dass die Einzelstege (7, 7') im Grundriss dreieckig gestaltet sind und/oder dass die im Grundriss dreieckig gestalteten Einzelstege (7, 7') eine lange Dreiecksseite (15), die mit einer vom Oberteil (3) ausgebildeten Zentrierfläche (9) zusammenfällt und zwei kurze Dreiecksseiten (16) aufweist und/oder dass zwei kurze Dreiecksseiten (16) der Einzelstege (7, 7') sich in einem Punkt schneiden, der von einer Umfangsfläche (10, 10') des Unterteils (2) oder des Oberteils (3) in Radialeinwärtsrichtung beabstandet ist und/oder dass der dreieckig gestaltete Einzelsteg (7, 7') zwei Dreiecksseiten (16) aufweist, die jeweils mit einer Dreiecksseite (16) eines unmittelbar benachbarten Einzelsteges (7, 7') fluchten.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere in Richtung der Achse (A) voneinander beabstandete ringförmige Körper (3, 11) übereinanderliegen und/oder dass mehrere ringförmige Körper (3, 11) deckungsgleich übereinander angeordnet sind und mit Distanzmitteln (7, 7') voneinander beabstandet sind und/oder dass die Distanzmittel (7) materialeinheitlich vom Oberteil (3) oder vom Unterteil (2) ausgebildet sind und/oder dass materialeinheitlich vom Oberteil (3) oder vom Unterteil (2) ausgebildete Distanzmittel (7) jeweils in eine Nische (13) des Unterteils (2) oder des Oberteils (3) eingreifen und/oder dass zwischen dem ringförmigen Oberteil (3) und dem ringförmigen Unterteil (2) ein ringförmiger Zwischenring (11) angeordnet ist, der mit dem Oberteil (3) über erste Einzelstege (7') und mit dem Unterteil (2) über zweite Einzelstege (7) verbunden ist, wobei die ersten Einzelstege (7') und die zweiten Einzelstege (7) winkelversetzt zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (2) und ein oder mehrere ringförmige Oberteile (3) aus dem selben Werkstoff oder aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt sind, wobei die Werkstoffe Graphit, SiC, ein keramisches Material, Quarz oder ein metallisches Material sind.
Vorrichtung zur Lagerung eines Substrates (21) mit einer Stützschulter (32) zum Stützen einer Unterseite (8) eines Transportrings (1), der eine Auflagefläche (5) aufweist, die bei einem Behandlungsprozess in einem CVD-Reaktor unter einem Rand des Substrates (21) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportring (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.
CVD-Reaktor mit einem nach außen gasdichten Gehäuse (29), einer in dem Gehäuse (29) zwischen einer Prozesskammerdecke (27) und einem Suszeptor (23) angeordneten Prozesskammer (28), einem Gaseinlassorgan (25) zum Einleiten von Prozessgasen in die Prozesskammer (28), einem Gasauslassorgan (26) zur Ableitung gasförmiger Reaktionsprodukte, einer Heizeinrichtung (24) zum Aufheizen des Suszeptors (23) und mit mindestens einer Vorrichtung zur Lagerung von Substraten (21) gemäß Anspruch 6.
Verfahren zur Fertigung einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein einstückiger Grundkörper (2) mit einem materialeinheitlich dem Grundkörper (2) angeformten Oberteil (3) gefertigt wird und daran anschließend mit einem materialabtragenden Verfahren derart ein Spalt (4) zwischen Oberteil (3) und einem vom Grundkörper (2) ausgebildeten Unterteil (2) gefertigt wird, dass der Spalt (4) zwischen verbleibenden Einzelstegen (7, 7') sowohl in Radialeinwärtsrichtung als auch in Radialauswärtsrichtung offen ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (4) durch Funkenerosion mittels eines gespannten Drahtes oder mittels eines Laserstrahls erzeugt wird.
Vorrichtung, CVD-Reaktor und Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.