EP3887568A2

EP3887568A2 - Verfahren zur herstellung eines bestandteils eines cvd-reaktors

Info

Publication number: EP3887568A2
Application number: EP19816553.2A
Authority: EP
Inventors: Marcel Kollberg; Francisco Ruda Y Witt
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2021-10-06
Also published as: TW202035778A; CN113302333A; JP2022513144A; US20220033965A1; WO2020109357A3; DE102018130140A1; JP7460621B2; WO2020109357A2; KR20210094043A

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines aus einem Quarzrohling gefertigten Bauteiles, in dem durch selektives Laserätzen zumindest ein Hohlraum (8', 8", 8''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) erzeugt wurde, als Bestandteil eines CVD-Reaktors (1), wobei durch den zumindest einen Hohlraum (8', 8'', 8''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) ein Fluid strömt und das Bauteil bei seiner Verwendung auf Temperaturen über 500°C erwärmt wird und in Kontakt tritt mit Hydriden der IV-, V- oder VI- Hauptgruppe und/ oder mit metallorganischen Verbindungen oder Halogenverbindungen von Elementen der II-, III- oder V -Hauptgruppe.

Description

Beschreibung

Verfahren zur Herstellung eines Bestandteils eines CVD-Reaktors

Gebiet der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bestandteils eines CVD-Reaktors, welches aus Quarz besteht und zumindest einen Hohl raum aufweist. [0002] Die Erfindung betrifft eine Verwendung eines aus einem Quarzrohling gefertigten Bauteiles.

Stand der Technik

[0003] Ein Gaseinlassorgan aus Quarz wird in der DE 10 2008 055 582 Al be schrieben. Das dort beschriebene Gaseinlassorgan besitzt einen Zentralkörper, der um eine Figurenachse des Gaseinlassorganes angeordnet ist. In dem Zent- ralbereich des Gaseinlassorgans erstrecken sich mehrere, konzentrisch zuei nander angeordnete Gaseinlasskanäle, die in sich über eine gesamte Umfangs länge erstreckende Mündungen münden. An die Mündungen der Gaseinlass kanäle schließen sich ringförmig den zentralen Abschnitt umgebende Gasver teilkammern an, die durch Trennböden in mehrere übereinander angeordnete Gasverteilniveaus getrennt sind. Der radial äußere Rand jedes der Gasverteil kammern ist von einer Gas verteil wand umgeben, die eine Vielzahl von Gas durchtrittsöffnungen aufweisen, die in Gasaustrittsöffnungen münden, durch die Prozessgase in eine Prozesskammer eines CVD-Reaktors eingespeist wer den können. Jede der mehreren Gasverteilkammern ist mit einem individuellen Gasgemisch eines Prozessgases speisbar, so dass die Prozessgase in voneinan der verschiedenen Niveaus in eine sich an das Gaseinlassorgan anschließende Prozesskammer strömen können. In der Prozesskammer liegen auf einem von unten beheizten Suszeptor Substrate auf, die mit III-V-Schichten oder mit IV- Schichten oder mit II-VI-Schichten beschichtet werden können.

[0004] Aus den DE 100 29 110 B4, EP 3 036 061 Bl, DE 20 2017 002 851 Ul und DE 10 2018 202 687 Al sind Verfahren zur Strukturierung von Quarzkörpern vorbekannt. Ein Quarzrohling mit einer polierten Oberfläche wird zunächst mit einem Laserstrahl behandelt. Dabei erzeugt der Laserstrahl ultrakurze Pulse und wird fokussiert. Der Fokus wird in einer schreibenden Bewegung, bei spielsweise zeilenweise, durch das Volumen des Quarzrohlings verfahren. Im Fokus erreicht der Laserstrahl eine über einer Schwellintensität liegende Inten sität, bei der im Quarzmaterial eine Materialumwandlung stattfindet. Das um gewandelte Material lässt sich anschließend mit einem fluiden Ätzmittel, bei spielsweise Kalilauge, entfernen. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, mit diesem Verfahren Flüssigkeitskanäle für Düsenkörper von Sprühköpfen oder Sprühdosen zu fertigen. Es ist ferner bekannt, Hohlraumstrukturen in Kompo nenten für eine Projektionsbelichtungsanlage zu fertigen. Es ist ferner bekannt, mit diesem, als SLE (selective laser-induced etching) bezeichneten Verfahren Mikrokanäle, Formbohrungen und -schnitte in transparenten Bauteilen aus Quarzglas, Borsilikatglas, Saphir und Rubin zu fertigen.

[0005] Zum Stand der Technik gehört ferner der Artikel "Selective, Laser- induced Etching of Fused Silica at High Scan-Speeds Using KOH, JLMN- Journal of Laser Micro/Nanoengineering Vol. 9, No. 2, 2014, S. 126-131" sowie DE 102 47 921 Al, DE 10 2010 000 554 Al, DE 10 2014 104 218 Al,

DE 20 2017 005 165 Ul und DE 20 2018 003 890 Ul sowie der Artikel "Selective Laser-induced Etching of 3D Precision Quartz Glass Components for Micro- fluidic Applications - Up-Scaling of Complexity and Speed. In Micromachines, Vol. 8(4), 2017, No. 110, S. 1-10". Zusammenfassung der Erfindung

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich insbesondere komplex gestaltete Bestandteile eines CVD-Reaktors aus Quarz fertigen lassen, sowie ein derartiges Quarzteil anzugeben.

[0007] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Er- findung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den jeweils nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Erfindung darstel len, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe.

[0008] Der erfindungs gemäße aus Quarz bestehende Bestandteil eines CVD- Reaktors besitzt Hohlräume, die durch selektives laser-induced etching (SLE) hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wird in einem ersten Prozessschritt eine lokale Materialumwandlung des homogenen Quarzausgangskörpers vor genommen. Hierzu wird ein ultrakurz gepulster Laserstrahl auf einem im Mik rometerbereich liegenden Fokus fokussiert, wobei durch eine dreidimensionale Bewegung des Laserstrahls relativ gegenüber dem Quarz-Werkstück der Fokus schreibend durch das Volumen des Quarzkörpers geführt wird. Es wird zu nächst ein massiver Quarzkörper gefertigt, der eine polierte Oberfläche aufwei sen kann. Mit einem fokussierten Laserstrahl werden Volumenbereiche, die von der Oberfläche entfernt sind, belichtet. Über einen Multi-Photonen-Prozess er folgt im Fokus des Laserstrahls eine Materialumwandlung des Quarzmaterials. Das so umgewandelte Material kann in einem zweiten Prozessschritt durch ein Ätzfluid entfernt werden. Bei dem Ätzfluid handelt es sich bevorzugt um eine Flüssigkeit, beispielsweise um KOH. Mit diesem an sich bekannten Verfahren sollen erfindungsgemäß Bestandteile eines CVD-Reaktors gefertigt werden. Beispielsweise können mit diesem Verfahren in einem scheibenförmigen Quarzgrundkörper die Gasverteilwand, deren Gasdurchlassöffnungen, der zentrale Sockel, dessen Gaszuleitungen und die sich zwischen Zentralabschnitt und Gasverteilwand erstreckende Strömungsbarriere inklusive deren Durch lassöffnung gefertigt werden. Die derart gefertigten, materialeinheitlichen scheibenförmigen Gas verteilkörper/ -abschnitte können dann übereinanderge- stapelt und insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden werden. In ei ner besonders bevorzugten Variante der Erfindung sind die Gas verteilkörper materialeinheitlich miteinander verbunden. Zur Herstellung eines derartigen einstückigen, aus einem einheitlichen Quarzrohling gefertigten Gaseinlassorga nes wird ebenfalls das zuvor beschriebene SLE- Verfahren verwendet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere solche Bestandteile eines CVD-Reaktors gefertigt werden, die durch andere formgebende Verfahren, bei spielsweise durch Gießen, Blasen oder eine zerspanende Bearbeitung nicht fer tigbar sind. Die erfindungsgemäß hergestellten Bestandteile können komplexe Hohlraumgestaltungen aufweisen und sind in der Lage, bei Temperaturen über 500°C in einem CVD-Reaktor verwendet zu werden, wobei sie dort in Kontakt treten mit Hydriden der IV-, V-, oder VI-Hauptgruppe oder mit metallorgani schen Verbindungen oder Halogenen von Elementen der II-, III- oder V-Haupt- gruppe. Die erfindungsgemäßen Quarzteile sind insbesondere Substratträger, Gasauslassorgane, Gaseinlassorgane, Schirmplatten, Suszeptoren, Lichtdurch trittsplatten, Hüllrohre oder Abdeckplatten, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass diese Bestandteile Hohlraumanordnungen besitzen, die eine Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen aufweisen, die sich zwischen zwei Oberflächen des Bestandteiles erstrecken und im Wesentlichen gleichförmig auf einer Gasaus trittsfläche angeordnet sind. Derartige Bestandteile dienen insbesondere dem Zweck, in einer Prozesskammer eines CVD-Reaktors einen homogenen Gas strom zu erzeugen, wozu die Gasaustrittsöffnungen einer Gasaustrittsfläche, also die freien Enden von Gasdurchtrittsbohrungen gleichmäßig über eine Flä che verteilt sind. Die Gasdurchtrittsbohrungen können einen Durchmesser aufweisen, der kleiner als 0,1 mm ist. Es ist aber auch vorgesehen, dass die Gasdurchtrittsbohrungen einen Durchmesser aufweisen, der kleiner als 3 mm,

2 mm, 1 mm, 0,5 mm oder 0,2 mm ist. Es ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass das Bestandteil einen Hohlraum aufweist, der zumindest von einer großen Kammer gebildet ist, die eine Gasverteilkammer ausbildet. Die Gasverteilkam mer zweigt sich in eine Vielzahl von Gasdurchtrittsbohrungen auf, so dass Gasaustrittsöffnungen mit einer gemeinsamen oder mit mehreren Gasverteil kammern kommunizieren können. In die Gasverteilkammer mündet zumindest eine Gaszuleitung. Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine Innenoberfläche der Gasverteilkammer materialeinheitlich ausgebildet ist und nur durch die Mündung der zumindest einen Gaszuleitung und die Öffnungen der Gasdurch trittsbohrungen unterbrochen ist. Es kann somit vorgesehen sein, dass eine Gaszuleitung mit einem kleinen freien Strömungsquerschnitt in eine Gasverteil kammer mündet, die einen großen freien Querschnitt besitzt, wobei sich die freie Querschnittsfläche senkrecht zur Strömungsrichtung erstreckt. Der freie Querschnitt der Gasverteilkammer kann zumindest zehnmal, bevorzugt zwan zigmal größer sein als der freie Querschnitt der mindestens einen Gaszuleitung oder der Summe der freien Querschnitte von mehreren Gaszuleitungen. Es ist ferner vorgesehen, dass der sich quer zur Strömung durch das Bestandteil er streckende freie Querschnitt der Gasverteilkammer mindestens zweimal, fünf mal, zehnmal, bevorzugt mindestens zwanzigmal, mindestens fünfzigmal oder mindestens hundertmal so groß ist, wie die Summe der freien Querschnitte der aus der Gasverteilkammer herausführenden Gasdurchtrittsbohrung. Es kann insbesondere ferner vorgesehen sein, dass die Gasdurchtrittsbohrungen, die in eine Gasaustrittsöffnung münden, im Wesentlichen parallel zueinander verlau fen. Liegen die Gasaustrittsöffnungen in einer Ebene, so verlaufen die Gas durchtrittsbohrungen bevorzugt mathematisch parallel. Liegen die Gasaus trittsöffnungen auf einer Zylindermantelfläche, so verlaufen die Gasdurchtritts bohrungen bevorzugt in einer Radialrichtung. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Gasaustrittsbohrungen nicht mit einer oder mehreren Gaszuleitungen fluchten. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Hohlräume, insbesondere Gas leitungen, innerhalb des Quarzbestandteiles nicht geradlinig verlaufen, sondern mehrere Richtungswechselstellungen aufweisen. Die Gaszuleitungen können geradlinig verlaufende Abschnitte aufweisen, die in Form von Knickstellen in einander übergehen. Die Gasleitungen können aber auch gewunden sich durch das Quarzbestandteil erstrecken und insbesondere auf einem dreidimensional gewundenen Pfad verlaufen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass in dem CVD- Reaktor Prozesse durchgeführt werden, bei denen die Prozesstemperatur grö ßer als 600, 800, 1.000 oder 1.200°C ist, so dass das Bestandteil auf diese Tempe raturen aufgeheizt werden kann. Das Quarzteil kann insbesondere auf jede Temperatur aufgeheizt werden, die für die Verwendung von Quarzteilen zuläs sig ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0009] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand bei gefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Längsquerschnitt im Wesentlichen schematisch den

Aufbau eines CVD-Reaktors mit einem erfindungs gemäßen Gaseinlassorgan 2,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung fünf Gasverteilkörper 4.1, 4.2,

4.3, 4.4 und 4.5, die übereinander angeordnet ein Gaseinlassor gan 2 ausbilden,

Fig. 3 ein Gaseinlassorgan in einer Ansicht,

Fig. 4 das in der Figur 3 dargestellte Gaseinlassorgan im Schnitt ge mäß der Linie IV-IV in Figur 3,

Fig. 5 vergrößert, den Ausschnitt V in Figur 4, Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI- VI in Figur 4,

Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gaseinlassorganes,

Fig. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß Fi gur 1 mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Gaseinlassor gan 2, einem erfindungsgemäß aus gestalteten Suszeptor 19, ei nem erfindungsgemäß ausgestalteten Substratträger 33, einem erfindungsgemäß ausgestalteten Gasauslass 22 und mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Lichtdurchtrittsplatte 34,

Fig. 9 vergrößert, den Ausschnitt IX in Figur 8,

Fig. 10 vergrößert, den Ausschnitt X in Figur 8,

Fig. 11 den Schnitt gemäß der Linie XI-XI in Figur 10,

Fig. 12 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstel lung gemäß Figur 1 mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Gaseinlassorgan 2, einer erfindungsgemäß ausgestalteten Schirmplatte 42 und einem erfindungs gemäß ausgestalteten Suszeptor 19,

Fig. 13 den Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in Figur 12,

Fig. 14 den Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV in Figur 12,

Fig. 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel in Form eines Hüllrohres für einen Lichtwellenleiter und Fig. 16 den Schnitt gemäß der Linie XVI-XVI in Figur 15.

Beschreibung der Ausführungsformen

[0010] Die Figur 1 zeigt im Wesentlichen schematisch den Aufbau eines CVD- Reaktors, in dessen Prozesskammer 20 ein CVD- Abscheideprozess durchge führt werden kann, bei dem auf mehreren Substraten 21 eine insbesondere halbleitende Schicht abgeschieden werden kann. Die Substrate 21 können aus III- V-Verbindungen, aus Silizium, aus Saphir oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Auf das Substrat werden ein oder mehrere Schichten abge schieden, die aus Elementen der IV-Hauptgruppe, der III-V-Hauptgruppe oder der II-VI-Hauptgruppe bestehen können. Durch ein Gaseinlassorgan 2 werden mittels eines Trägergases, beispielsweise Fh, oder eines Edelgases verschiedene Prozessgase in die Prozesskammer 20 eingeleitet, wobei die Prozessgase Hyd ride der V-Hauptgruppe, der IV-Hauptgruppe oder metall organische Verbin dungen der IV-Hauptgruppe oder der III-Hauptgruppe enthalten können. Ein die Substrate 21 tragender Suszeptor 19 aus beschichtetem Graphit oder der gleichen wird von unten her mit einer Heizeinrichtung 24 auf eine Prozesstem peratur aufgebracht, so dass sich die mittels des Gaseinlassorganes in das Zent rum der Prozesskammer 20 eingespeisten Prozessgase auf den Oberflächen der kreisförmig um das Zentrum angeordneten Substrate pyrolytisch zerlegen, um eine insbesondere einkristalline Schicht zu bilden. Das Prozessgas, welches die Prozesskammer 20 in Radialrichtung durchströmt, verlässt die Prozesskam mer 20 durch einen den Suszeptor 19 umgebenden Gasauslass 22, der an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen ist.

[0011] Der Suszeptor 19 stützt sich auf einer Stützplatte 44 ab, die aus Quarz besteht. Die Stützplatte 44 stützt sich auf einem Stützrohr 45 ab, welches eben falls aus Quarz besteht. Zwischen der Heizeinrichtung 24 und dem Suszep tor 19 erstreckt sich eine aus Quarz gefertigte Diffusionsbarriere 46. [0012] Innerhalb des Reaktorgehäuses 1 befindet sich eine Prozesskammerde cke 23, durch welche ein Befestigungsabschnitt 3 in die Prozesskammer 20 hin einragt. Am Befestigungsabschnitt 3, der aus Metall, insbesondere Edelstahl bestehen kann, ist das Gaseinlassorgan 2 befestigt.

[0013] Die in der Figur 2 dargestellten Gas verteilkörper/ -abschnitte 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 und 4.5 weisen jeweils eine kreisscheibenförmige Grundplatte auf, die einen Trennboden 11 ausbildet, mittels dessen übereinander angeordnete Gas verteilkörper 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 und 4.5 voneinander getrennt sind.

[0014] Vom kreisförmigen Rand eines Trennbodens 11 erstreckt sich eine kreisringförmige Gas verteil wand 6, die eine Vielzahl von gleichmäßig ange ordneten Gasdurchtrittsbohrungen 13 aufweist. Die Gasdurchtrittsbohrun gen 13 besitzen einen Durchmesser, der kleiner ist als 3 mm und insbesondere kleiner ist als 1 mm. Die sich in Radialrichtung erstreckenden Gasdurchtritts bohrungen 13 münden jeweils in einer Gasaustrittsöffnung 7. Die in Achsrich- tung - bezogen auf die Figurenachse - des Gaseinlassorganes 2 gemessene Hö he eines Gasverteilkörpers 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 kann zwischen 5 mm und 2 cm betragen. Die sich in Radialrichtung - bezogen auf die Figurenachse - erstre ckende Breite der Gasverteilwand 6 kann ebenfalls im Bereich zwischen 0,5 cm und 2 cm liegen.

[0015] Die Gasverteilwand 6 umgibt eine Gasverteilkammer 8, die sich um den Zentralabschnitt 15 erstreckt. Die Gasverteilkammer 8 ist beim Ausführungs beispiel in drei ringförmige Abschnitte 8', 8" und 8 aufgeteilt. Ein erster Ab schnitt 8' der Gasverteilkammer 8 erstreckt sich von der Gasverteilwand 6 bis zu einer Strömungsbarriere 12, die konzentrisch zur Gasverteilwand 6 ange ordnet ist. Radial innerhalb des von der Strömungsbarriere 12 umgebenden Abschnitt 8' der Gasverteilkammer 8 erstreckt sich eine zweite ebenfalls kon- zentrisch zur Gasverteilwand 6 verlaufende Strömungsbarriere 12', die einen Abschnitt 8'" der Gasverteilkammer 8 umgibt, der an dem Zentralabschnitt 15 angrenzt. Die Strömungsbarrieren 12, 12' haben dieselbe Höhe wie die Gasver teilwand 6 und im Ausführungsbeispiel auch dieselbe radiale Breite. Der Ab- stand zwischen zwei benachbarten Strömungsbarrieren 12, 12' beziehungsweise zwischen dem Zentralabschnitt 15 und der Strömungsbarrieren 12' beziehungs weise zwischen der Strömungsbarrieren 12 und der Gasverteilwand 6 ist größer als die Wandstärke der Strömungsbarrieren 12, 12' beziehungsweise der Gas verteilwand 6. Die radiale Breite der Abschnitte 8', 8", 8'" der Gasverteilkam- mer 8 ist insbesondere größer als 1 cm.

[0016] Die ringförmigen Strömungsbarrieren 12, 12' besitzen Gasdurchtritts bohrungen 14, 14', die in gleichmäßiger Umfangsverteilung angeordnet sind. Die Durchmesser der Gasdurchtrittsbohrung 14, 14' können denselben Durch messer aufweisen, die auch die Gasdurchtrittsbohrung 13 aufweisen. Es ist aber auch vorgesehen, dass die Gasdurchtrittsbohrungen 14' einer inneren Strö mungsbarriere 12' einen geringeren Durchmesser aufweisen, als die Gasdurch trittsbohrungen 14 einer äußeren Strömungsbarriere 12 und dass die Gasdurch trittsbohrungen 13 der Gasverteilwand 6 einen größeren Durchmesser aufwei sen, als die Gasdurchtrittsbohrungen 14 der Strömungsbarriere 12. [0017] Der zentrale Abschnitt 15 ist als Sockel ausgebildet und besitzt dieselbe axiale Höhe wie die Strömungsbarrieren 12, 12' oder die Gasverteilwand 6, so dass die Oberseiten der Strömungsbarrieren 12, 12' und der Gasverteilwand in derselben Ebene liegen, in der sich auch eine Breitseitenfläche 15' des Sockels 15 erstreckt. [0018] Jeder der Sockel besitzt eine Mündung 10, mit der ein dem jeweiligen

Gasverteilkörper 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 und 4.5 zugeordneter Gaseinlasskanal 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5 in den radial innenliegenden Abschnitt 8" der Gasverteilkammer 8 mündet. Die Mündungen 10 erstrecken sich von der Oberseite des Trennbo dens 11 bis an die Unterseite des Trennbodens 11 eines oberen Gas verteilkörpers.

[0019] Es wird ferner als vorteilhaft angesehen, dass entweder die einzelnen Gasverteilkörper 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 und 4.5 jeweils„aus dem Vollen" aus einem Quarzrohling herausgearbeitet werden können. Es wird ferner als vorteilhaft angesehen, dass das gesamte Gaseinlassorgan 2 mit den dann materialeinheit lich miteinander verbundenen Gasverteilkörpern 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 und 4.5 aus einem einzigen Rohling herausgearbeitet werden kann.

[0020] Zur Herstellung des Gaseinlassorganes 2 wird bevorzugt das oben be reits erwähnte SLE- Verfahren verwendet, bei dem mit einem stark fokussierten und ultrakurz gepulsten Laserstrahl gewissermaßen schreibend Volumenberei che des Quarzrohlings material verändert werden. Diese Volumenbereiche sind die Gasdurchtrittsbohrungen 13, die Gasdurchtrittsbohrungen 14, die Abschnit te 8', 8“ , 8‘“ der Gasverteilkammer 8, die Gaseinlasskanäle 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, deren Mündungen 10 und die Befestigungsöffnung 17. Nach der erfolgten Ma terialumwandlung wird das umgewandelte Material mittels einer Ätzflüssig keit aus dem Quarzkörper herausgelöst.

[0021] Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, dass sich mit dieser Ferti gungsmethode die zu montierenden Teile minimieren lassen.

[0022] Das in der Figur 7 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel ist ein Ga seinlassorgan 2 mit zwei übereinander angeordneten Gasverteilkammern 8, wobei die Gasverteilkammern 8 mittels einer Strömungsbarriere 12 in zwei Ab schnitte, nämlich einen stromaufwärtigen Abschnitt 8" und einen stromabwär- tigen Abschnitt aufgeteilt sind. In jede Gasverteilkammer 8 mündet ein Gaska- nal 9.1, 9.2. Der im Wesentlichen zylindrische Körper des Gaseinlassorganes 2 besitzt auf seiner Zylindermantelfläche Gasdurchtrittsbohrungen 13, 14, 14' und bildet dadurch eine Gasverteilwand 6 aus. Die beiden Gasverteilkammern 8 sind mittels eines Trennbodens 11 voneinander getrennt. Eine Grundplatte 31 bildet den Boden der unteren Gasverteilkammer 8.

[0023] Das Gaseinlassorgan 2 besteht aus einem einstückigen Quarzteil. Die Hohlräume sind im SLE- Verfahren gefertigt.

[0024] Bei dem in den Figuren 8 bis 11 dargestellten zweiten Ausführungsbei spiel bestehen ein Suszeptor 19, ein Gasauslass 22, ein Substratträger 33, ein Gaseinlassorgan 2 und eine Lichtdurchtrittsplatte 34 aus Quarz. Diese Bestand teile sind ebenfalls mit dem SLE- Verfahren gefertigt.

[0025] Der Suszeptor 19 besitzt eine Gaszuleitung 39, mit der ein Spül gas in eine Tasche 40 eingespeist werden kann. In der Tasche 40 lagert ein Substrat träger 33, der auf einem Gaspolster schwebt. Das das Gaspolster erzeugende Gas wird durch die Zuleitung 39 eingespeist.

[0026] Der Substratträger 33 besitzt an seiner Unterseite eine Zuleitung 39, die in eine Gasverteilkammer 38 mündet, die wiederum Öffnungen aufweist, die in eine Tasche 40 des Substratträgers 33 münden. In der Tasche 40' des Substrat trägers 33 lagert das Substrat 21. [0027] Die Verteilkammer 38 und die Zuleitung 39 sind beim 19 und beim

Substratträger 33 mit dem SLE- Verfahren gefertigt.

[0028] Der Gasauslass 22 besitzt ebenfalls Hohlräume. Es handelt sich um ei nen ringförmigen Körper, der den Suszeptor 19 umgibt und der mehrere nach oben weisende Öffnungen aufweist, durch die das in die Prozesskammer des CVD-Reaktors eingespeiste Prozessgas in eine Gassammelkammer strömen kann, von der aus das Prozessgas durch eine Gasaustrittsöffnung heraustreten kann.

[0029] Es sind mehrere auf einer Kreisbogenlinie angeordnete Gaseinspeise öffnungen vorgesehen, durch die das Prozessgas in die ringförmige Gassamm elkammer strömt. Die Gaseintrittsöffnungen haben einen kleineren freien Quer schnitt als die Gassammelkammer. Ein oder mehrere Gasaustrittsöffnungen haben in der Summe ebenfalls einen kleineren freien Querschnitt als der Quer schnitt der Gassammelkammer.

[0030] Das Gaseinlassorgan 2 kann gemäß den Figuren 1 bis 6 oder gemäß Fi gur 7 ausgestaltet sein.

[0031] Mit der Bezugsziffer 32 sind Pyrometer bezeichnet, mit denen Tempera turen der Suszeptoroberfläche oder der Oberfläche des Substrates 21 gemessen werden können. In der Prozesskammerdecke 23 befindet sich eine Lichtdurch trittsplatte 34 aus Quarz, die zumindest eine Lichtdurchtrittsöffnung 36 auf weist. Im Ausführungsbeispiel sind drei Lichtdurchtrittsöffnungen 36 vorgese hen, durch die jeweils ein optischer Pfad hindurchgeht.

[0032] Die Figuren 10 und 11 zeigen die Lichtdurchtrittsöffnung 36 vergrößert. Die Lichtdurchtrittsöffnung 36 ist von einer Gasverteilkammer 38 umgeben, von der aus Spülkanäle 37 zur Lichtdurchtrittsöffnung 36 ausgehen, um die Lichtdurchtrittsöffnung 36 mit einem Spül gas zu spülen. Die Verteilkammer 38 umgibt die Lichtdurchtrittsöffnung 36 kreisringförmig. Von der Verteilkam mer 38 gehen radial einwärts gerichtete Spülkanäle 37 aus, wobei die Spülkanä le 37 schräg zur Richtung der Lichtdurchtrittsöffnung 36 verlaufen. [0033] Es ist eine Zuleitung 39 vorgesehen, durch die ein Spül gas in die Ver teilkammer 38 eingespeist werden kann.

[0034] Das in den Figuren 12 bis 14 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ei nen CVD-Reaktor 1 mit einem Showerhead-Gaseinlassorgan 2, bei dem durch zwei Gaseinlasskanäle 9.1, 9.2 zwei verschiedene Prozessgase in jeweils eine Gasverteilkammer 8 eingespeist werden kann. Die beiden Gasverteilkammern 8 liegen vertikal übereinander und besitzen jeweils Gasdurchtrittsbohrungen 13, 13', die in einer Gasaustrittsfläche des Gaseinlassorganes 2 enden. Innerhalb jeder Gasverteilkammer 8 befindet sich eine Strömungsbarriere 12, 12' mit Gas- durchtrittsbohrungen 14, wobei die Strömungsbarrieren 12, 12' als Druckbarrie ren wirken.

[0035] An die Gasaustrittsfläche 43 grenzt ein Kühlmittelvolumen 41, durch welches ein Kühlmittel strömen kann, um das Gaseinlassorgan 2 zu kühlen. Die Gasdurchtrittsbohrungen 13, 13' gehen durch das Kühlmittelvolumen 41 hin- durch.

[0036] Unterhalb der Gasaustrittsfläche 43 ist eine Schirmplatte 42 angeordnet, die ebenfalls Gasdurchtrittsbohrungen 13 aufweist.

[0037] Unterhalb der Schirmplatte 42 erstreckt sich ein Suszeptor 19 aus Quarz mit Taschen, in denen jeweils Substratträger 33 einliegen, die auf einem Gas- polster aufliegen.

[0038] Wie auch bei den vorherigen Ausführungsbeispielen ist eine Heizein richtung 24 vorgesehen, um den Suszeptor 19 auf eine Prozesstemperatur zu bringen. [0039] Die Figuren 15 und 16 zeigen ein Hüllrohr 48 für einen Lichtwellenlei ter 49. In einer zentralen Höhlung 36 steckt der Lichtwellenleiter 49. In die Höh lung 36 münden Gasdurchtrittsbohrungen 37, die sich unter Ausbildung eines spitzen Winkels an Gaszuleitungen 39 anschließen, die parallel zur Innenwan- düng der Höhlung 36 in Axialrichtung der Höhlung 36 verlaufen. Es sind meh rere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Anordnungen von Hohlräu men 37, 39 vorgesehen, die Spülleitungen ausbilden zum Einspeisen eines Spülgases in den Hohlraum 36.

[0040] Die zuvor beschriebenen Quarzteile (Gasdurchtrittsplatte 34, Substrat- träger 33, Suszeptor 19, Gasauslass 22, Gaseinlassorgan 2, Stützplatte 44, Stütz rohr 45, Diffusionsbarriere 46, Hüllrohre 48 und Schirmplatte 42) können je weils aus einem Quarzrohling mit dem SLE- Verfahren gefertigt werden, wobei auch vorgesehen ist, lediglich einzelne Bestandteile beispielsweise des Gasein lassorgans 2 oder des Suszeptors 19 mit dem SLE- Verfahren zu fertigen und die Bestandteile mit einem geeigneten Stoffschlussmittel miteinander zu verbinden, beispielsweise mittels eines Bor silikat-Zements.

[0041] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zu mindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenstän- dig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinatio nen auch kombiniert sein können, nämlich:

[0042] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Hohlraum 85 8", 8"; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 durch selektives Laserätzen gefertigt ist. [0043] Eine Verwendung eines aus einem Quarzrohling gefertigten Bauteiles, in dem durch selektives Laserätzen zumindest ein Hohlraum 85 8", 8"; 13, 14, 145 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 erzeugt wurde, als Bestandteil eines CVD-Reaktors 1, wobei durch den zumindest einen Hohlraum 85 8", 8"; 13, 14, 145 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 ein Fluid strömt und das Bauteil bei seiner Verwendung auf Temperaturen über 500°C erwärmt wird und in Kontakt tritt mit Hydriden der IV-, V- oder VI-Hauptgruppe und/ oder mit metall organischen Verbindungen oder Halogen Verbindungen von Elemen ten der II-, III- oder V-Hauptgruppe.

[0044] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Bestandteil ein Gaseinlassorgan 2, ein Substratträger 33, ein Gas auslassorgan 22, eine Schirmplatte 42, ein Suszeptor 19, eine Lichtdurchtritts platte 34, ein Stützrohr 45, eine Diffusionsbarriere 46, eine Stützplatte 44, Hüll rohr 48 oder eine Abdeckplatte ist.

[0045] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der mindestens eine Hohlraum 85 8", 8"; 13, 14, 145 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 eine Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen 13, 14, 14' aufweist, die sich zwischen zwei Oberflächen des Bestandteiles erstrecken und im Wesentlichen gleichförmig verteilt auf einer Gasaustrittsfläche ange ordnet sind.

[0046] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Gasdurchtrittsbohrung 13, 14, 145 37 einen Durchmesser auf weist, der kleiner als 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,2 mm oder 0,1 mm ist.

[0047] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der mindestens eine Hohlraum eine Gasverteilkammer 8, 85 8", 38 aufweist, die mit der Vielzahl der Gasdurchtrittsbohrungen 13, 14, 14', 37 kommuniziert.

[0048] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass eine Innenoberfläche der Gasverteilkammer 8, 83 8", 38 bis auf die in sie hineinführende Gaszuleitungen 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39 und die aus ihr her ausführenden Gasdurchtrittsbohrungen 13, 14, 145 37 materialeinheitlich ge schlossen ist.

[0049] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der quer zur Strömung durch das Bestandteil sich erstreckende freie Querschnitt der Gasverteilkammer 8, 85 8'5 38 mindestens zehnmal, mindes tens zwanzigmal, mindestens fünfzigmal oder mindestens hundertmal so groß ist wie die Summe der freien Querschnitte der in die Gasverteilkammer hinein führenden Gaszuleitungen 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39 oder der aus ihr herausfüh renden Gasdurchtrittsbohrungen 13, 14, 145 37. [0050] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Gaszuleitungen 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39 außer Fluchtlage zu den Gasdurchtrittsbohrungen 13, 14, 145 37 liegen.

[0051] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der mindestens eine Hohlraum eine Vertiefung 40, 40' zur Aufnahme eines Substrates 21 oder eines Substrathalters 33 ist.

[0052] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der mindestens eine Hohlraum eine Gasleitung 38, 39 ist, die nicht geradlinig verläuft, oder ein oder mehrere Richtungswechselstellen aufweist. [0053] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass das Bestandteil bei seiner Verwendung Temperaturen von größer 600, größer 800, größer 1.000 oder größer 1.200°C ausgesetzt ist.

[0054] 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 Prioritäts unterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender An meldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbe sondere 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 Er findung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorste henden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbeson dere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden kön- nen.

Liste der Bezugszeichen

1 CVD-Reaktor 14 Gasdurchtrittsbohrung

2 Gaseinlassorgan 14' Gasdurchtrittsbohrung

3 Befestigungsabschnitt 15 Zentralabschnitt, Sockel 3' Befestigungsfläche 15' Breitseitenfläche

4.1 Gas verteilkörper /-Abschnitt 16 Durchlassöffnung

4.2 Gas verteilkörper /-Abschnitt 17 Befestigungsöffnung

4.3 Gas verteilkörper /-Abschnitt 18 Prallwand

4.4 Gas verteilkörper /-Abschnitt 19 Suszeptor

4.5 Gas verteilkörper /-Abschnitt 20 Prozesskammer

5 Gaszuleitung 21 Substrat

6 Gasverteilwand 22 Gasauslass, -organ

7 Gasaustrittsöffnung 23 Prozesskammerdecke 7' Gasaustrittsöffnung 24 Heizeinrichtung

8 Gasverteilkammer 25 Vertiefung

8' stromabwärtiger Abschnitt 26 Gasaustrittsöffnung

8" stromabwärtiger Abschnitt 27 Befestigungsöffnung

stromaufwärtiger Abschnitt 28 Mutter

9.1 Gaseinlasskanal 29 Feder

9.2 Gaseinlasskanal 30 Befestigungsschraube

9.3 Gaseinlasskanal 31 Grundplatte

9.4 Gaseinlasskanal 32 Pyrometer

9.5 Gaseinlasskanal 33 Substratträger, -halter

10 Mündung 34 Lichtdurchtrittsplatte

11 Trennboden 35 Hohlraum, optischer Pfad

12 Strömungsbarriere 36 Hohlraum, Lichtdurchtritts 12' Strömungsbarriere öffnung

13 Gasdurchtrittsbohrung 37 Hohlraum, Gasdurchtrittsboh 13' Gasdurchtrittsbohrung rung, Spülkanal Hohlraum, Gasverteilkammer Hohlraum, Gaszuleitung Hohlraum, Vertiefung, Tasche Vertiefung, Tasche

Hohlraum, Kühlmittelvolu men

Schirmplatte

Gasaustrittsfläche

Stützplatte

Stützrohr

Diffusionsbarriere

Flanschabschnitt

Hüllrohr

Lichtwellenleiter

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Bestandteils eines CVD-Reaktors (1), wel ches aus Quarz besteht und zumindest einen Hohlraum (8', 8", 8 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) aufweist, dadurch ge kennzeichnet, dass der Hohlraum (8', 8", 8 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) durch selektives Laserätzen gefertigt ist.

2. Verwendung eines aus einem Quarzrohling gefertigten Bauteiles, in dem durch selektives Laserätzen zumindest ein Hohlraum (8', 8", 8"; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) erzeugt wurde, als Bestandteil eines CVD-Reaktors (1), wobei durch den zumindest einen Hohlraum (85 8“ , 8“) 13, 14, 145 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) ein Fluid strömt und das Bauteil bei seiner Verwendung auf Temperaturen über 500°C erwärmt wird und in Kontakt tritt mit Hydriden der IV-, V- oder VI- Hauptgruppe und/ oder mit metallorganischen Verbindungen oder Halo genverbindungen von Elementen der II-, III- oder V-Hauptgruppe. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestandteil ein Gaseinlassorgan (2), ein Substrat träger (33), ein Gasauslassorgan (22), eine Schirmplatte (42), ein Suszep- tor (19), eine Lichtdurchtrittsplatte (34), ein Stützrohr (45), eine Diffusions barriere (46), eine Stützplatte (44), Hüllrohr (48) oder eine Abdeckplatte ist. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 oder Verwendung nach

Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohl raum (85 8", 8"; 13, 14, 145 9.1, 9.2, 9.

3, 9.

4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) ei ne Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen (13, 14, 14') aufweist, die sich zwischen zwei Oberflächen des Bestandteiles erstrecken und im Wesentli- chen gleichförmig verteilt auf einer Gasaustrittsfläche angeordnet sind.

5. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdurchtrittsbohrung (13, 14, 14', 37) einen Durchmesser aufweist, der kleiner als 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,2 mm oder 0,1 mm ist.

6. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum eine Gas verteilkammer (8, 85 8", 38) aufweist, die mit der Vielzahl der Gasdurch trittsbohrungen (13, 14, 145 37) kommuniziert.

7. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenoberfläche der Gasverteilkam mer (8, 85 8", 38) bis auf die in sie hineinführende Gaszuleitungen (9.1,

9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) und die aus ihr herausführenden Gasdurchtrittsboh rungen (13, 14, 145 37) materialeinheitlich geschlossen ist.

8. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der quer zur Strömung durch das Bestand teil sich erstreckende freie Querschnitt der Gasverteilkammer (8, 85 8", 38) mindestens zehnmal, mindestens zwanzigmal, mindestens fünfzigmal oder mindestens hundertmal so groß ist wie die Summe der freien Quer schnitte der in die Gasverteilkammer hineinführenden Gaszuleitun- gen (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) oder der aus ihr herausführenden Gasdurch trittsbohrungen (13, 14, 145 37).

9. Verfahren oder Verwendung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Gaszuleitungen (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) außer Fluchtla ge zu den Gasdurchtrittsbohrungen (13, 14, 145 37) liegen.

10. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum eine Vertie fung (40, 40') zur Aufnahme eines Substrates (21) oder eines Substrathal ters (33) ist.

11. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum eine Gaslei tung (38, 39) ist, die nicht geradlinig verläuft, oder ein oder mehrere Rich tungswechselstellen aufweist.

12. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestandteil bei seiner Verwendung

Temperaturen von größer 600, größer 800, größer 1.000 oder größer 1.200°C ausgesetzt ist.

13. Vorrichtung zur Gasverteilung in einem CVD-Reaktor mit einer in eine von einem Hohlraum gebildete Gasverteilkammer (8, 8', 8", 38) hineinfüh- rende Gaszuleitung (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) und eine Mehrzahl aus ihr herausführenden Gasdurchtrittsbohrungen (13, 14, 14', 37), dadurch ge kennzeichnet, dass die Innenoberfläche der Gasverteilkammer (8, 85 8",

38) bis auf die in sie hineinführende Gaszuleitungen (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5,

39) und die aus ihr herausführenden Gasdurchtrittsbohrungen (13, 14, 145 37) materialeinheitlich geschlossen ist.

14. Verfahren, Verwendung oder Vorrichtung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.