EP3887568A2 - Method for producing a component part of a cvd reactor - Google Patents

Method for producing a component part of a cvd reactor

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EP3887568A2
EP3887568A2 EP19816553.2A EP19816553A EP3887568A2 EP 3887568 A2 EP3887568 A2 EP 3887568A2 EP 19816553 A EP19816553 A EP 19816553A EP 3887568 A2 EP3887568 A2 EP 3887568A2
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EP
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gas
cavity
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gas distribution
component
Prior art date
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Application number
EP19816553.2A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Marcel Kollberg
Francisco Ruda Y Witt
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Aixtron SE
Original Assignee
Aixtron SE
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Publication date
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    • B23K2103/54Glass

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component of a CVD reactor, which consists of quartz and has at least one cavity.
  • the invention relates to the use of a component made of a quartz blank.
  • a gas inlet element made of quartz is described in DE 10 2008 055 582 A1.
  • the gas inlet element described there has a central body which is arranged around a figure axis of the gas inlet element.
  • In the central region of the gas inlet member there are a plurality of gas inlet channels arranged concentrically to one another, which open into mouths that extend over an entire circumference.
  • the central section is surrounded by gas chambers which are separated by dividing floors into several gas distribution levels arranged one above the other.
  • each of the gas distribution chambers is surrounded by a gas distribution wall, which have a multiplicity of gas passage openings which open into gas outlet openings, through which process gases can be fed into a process chamber of a CVD reactor.
  • a gas distribution wall which have a multiplicity of gas passage openings which open into gas outlet openings, through which process gases can be fed into a process chamber of a CVD reactor.
  • Each of the several gas distribution chambers can be fed with an individual gas mixture of a process gas, so that the process gases can flow in different levels from one another into a process chamber adjoining the gas inlet element.
  • In the process chamber lie on one of below heated susceptor substrates that can be coated with III-V layers or with IV layers or with II-VI layers.
  • a quartz blank with a polished surface is first treated with a laser beam.
  • the laser beam generates ultrashort pulses and is focused.
  • the focus is moved in a writing movement, for example line by line, through the volume of the quartz blank.
  • the laser beam reaches an intensity above a threshold intensity, at which material conversion takes place in the quartz material.
  • the converted material can then be removed with a fluid etchant, for example potassium hydroxide solution. It is known from the prior art to use this method to produce liquid channels for nozzle bodies of spray heads or spray cans.
  • the prior art also includes the article "Selective, Laser-induced Etching of Fused Silica at High Scan-Speeds Using KOH, JLMN- Journal of Laser Micro / Nanoengineering Vol. 9, No. 2, 2014, p. 126 -131 "and DE 102 47 921 Al, DE 10 2010 000 554 Al, DE 10 2014 104 218 Al,
  • the invention has for its object to provide a method with which in particular complex components of a CVD reactor can be made of quartz, and to specify such a quartz part.
  • the part of a CVD reactor according to the invention consisting of quartz has cavities which are produced by selective laser-induced etching (SLE).
  • SLE selective laser-induced etching
  • a local material conversion of the homogeneous quartz starting body is carried out in a first process step.
  • an ultrashort pulsed laser beam is focused on a focus in the micrometer range, with the focus being guided through the volume of the quartz body in writing by a three-dimensional movement of the laser beam relative to the quartz workpiece.
  • the first step is to manufacture a solid quartz body that can have a polished surface.
  • a focused laser beam is used to expose volume areas that are distant from the surface.
  • the focus of the laser beam is a material conversion of the quartz material.
  • the material converted in this way can be removed in a second process step using an etching fluid.
  • the etching fluid is preferably a liquid, for example KOH.
  • this method known per se, is intended to manufacture components of a CVD reactor.
  • the gas distribution wall, its gas passage openings, the central base, its gas supply lines and the distance between the central section can be in a disk-shaped quartz base body and gas distribution wall extending flow barrier including the passage opening are manufactured.
  • the disk-shaped gas distribution bodies / sections which are produced in this way and have the same material can then be stacked one on top of the other and, in particular, be integrally connected to one another.
  • the gas distribution bodies are connected to one another in the same material.
  • the previously described SLE method is also used to produce such a one-piece gas inlet organ made from a uniform quartz blank.
  • those components of a CVD reactor can be manufactured which cannot be manufactured by other shaping methods, for example by casting, blowing or machining.
  • the components produced according to the invention can have complex cavity designs and are able to be used at temperatures above 500 ° C. in a CVD reactor, where they come into contact with hydrides of the IV, V or VI main group or with organometallic compounds or halogens of elements of the II, III or V main group.
  • the quartz parts according to the invention are in particular substrate carriers, gas outlet elements, gas inlet elements, screen plates, susceptors, light passage plates, cladding tubes or cover plates, it being provided in particular that these components have cavity arrangements which have a multiplicity of gas passage openings which extend between two surfaces of the component and in Are arranged substantially uniformly on a gas outlet surface.
  • Such components serve in particular the purpose of generating a homogeneous gas flow in a process chamber of a CVD reactor, for which purpose the gas outlet openings of a gas outlet surface, that is to say the free ends of gas through-holes, are distributed uniformly over a surface.
  • the gas passage bores can have a diameter that is less than 0.1 mm. However, it is also provided that the gas passage bores have a diameter that is less than 3 mm,
  • the component has a cavity which is at least formed by a large chamber which forms a gas distribution chamber.
  • the Gasverteilkam mer branches into a variety of gas through holes, so that gas outlet openings can communicate with a common or with several gas distribution chambers.
  • At least one gas supply line opens into the gas distribution chamber. It is particularly provided that an inner surface of the gas distribution chamber is made of the same material and is interrupted only by the mouth of the at least one gas supply line and the openings of the gas through holes.
  • a gas supply line with a small free flow cross-section opens into a gas distribution chamber which has a large free cross-section, the free cross-sectional area extending perpendicular to the direction of flow.
  • the free cross section of the gas distribution chamber can be at least ten times, preferably twenty times larger than the free cross section of the at least one gas feed line or the sum of the free cross sections of several gas feed lines. It is further provided that the free cross section of the gas distribution chamber extending transversely to the flow through the constituent is at least twice, five times, ten times, preferably at least twenty times, at least fifty times or at least one hundred times as large as the sum of the free cross sections from the Gas distribution chamber leading gas passage bore.
  • the gas passage bores which open into a gas outlet opening, run essentially parallel to one another. If the gas outlet openings are in one plane, the gas through holes preferably run mathematically parallel. If the gas outlet openings lie on a cylindrical surface, the gas passage bores preferably run in a radial direction. It can further be provided that the gas outlet bores are not aligned with one or more gas supply lines. Furthermore, it can be provided that the cavities, in particular gas lines, do not run in a straight line within the quartz component, but rather have several change of direction positions. The gas supply lines can have rectilinear sections which merge into one another in the form of kinks.
  • the gas lines can also wind through the quartz component and in particular run along a three-dimensionally winding path.
  • the process temperature is greater than 600, 800, 1,000 or 1,200 ° C., so that the constituent can be heated to these temperatures.
  • the quartz part can in particular be heated to any temperature that is permissible for the use of quartz parts.
  • FIG. 1 in a longitudinal cross section essentially schematically
  • FIG. 2 is a perspective view of five gas distribution bodies 4.1, 4.2,
  • FIG. 4 shows the gas inlet element shown in FIG. 3 in section along the line IV-IV in FIG. 3,
  • section V in Figure 4 shows a section along the line VI-VI in FIG. 4,
  • FIG. 7 shows a second exemplary embodiment of a gas inlet element
  • FIG. 8 shows a third exemplary embodiment in a representation according to FIG. 1 with a gas inlet valve 2 designed according to the invention, a susceptor 19 designed according to the invention, a substrate carrier 33 designed according to the invention, a gas outlet 22 designed according to the invention and with a light passage plate 34 designed according to the invention,
  • FIG. 11 shows the section along the line XI-XI in FIG. 10,
  • FIG. 12 shows a fourth exemplary embodiment of the invention in a representation according to FIG. 1 with a gas inlet element 2 designed according to the invention, a shield plate 42 designed according to the invention and a susceptor 19 designed according to the invention,
  • Fig. 15 shows another embodiment in the form of a cladding tube for an optical waveguide and 16 shows the section along the line XVI-XVI in FIG. 15.
  • Figure 1 shows essentially schematically the structure of a CVD reactor, in the process chamber 20, a CVD deposition process can be carried out, in which an in particular semiconducting layer can be deposited on several substrates 21.
  • the substrates 21 can consist of III-V compounds, silicon, sapphire or another suitable material.
  • One or more layers are deposited on the substrate, which may consist of elements from the IV main group, the III-V main group or the II-VI main group.
  • Various process gases are introduced into the process chamber 20 through a gas inlet member 2 by means of a carrier gas, for example Fh, or a noble gas, the process gases Hyd ride of the V main group, the IV main group or metal-organic compounds of the IV main group or the III- Main group can contain.
  • a carrier gas for example Fh, or a noble gas
  • a substrate 19 carrying susceptor 19 made of coated graphite or the like is applied from below with a heating device 24 to a process temperature, so that the process gases fed into the center of the process chamber 20 by means of the gas inlet element are arranged on the surfaces of the circles around the Disassemble the center-arranged substrates pyrolytically to form a single-crystal layer.
  • the process gas which flows through the process chamber 20 in the radial direction, leaves the process chamber 20 through a gas outlet 22 surrounding the susceptor 19, which is connected to a vacuum pump, not shown.
  • the susceptor 19 is supported on a support plate 44 made of quartz.
  • the support plate 44 is supported on a support tube 45, which if just consists of quartz.
  • a diffusion barrier 46 made of quartz extends between the heating device 24 and the susceptor 19.
  • Within the reactor housing 1 there is a process chamber cover 23 through which a fastening section 3 protrudes into the process chamber 20.
  • the gas inlet element 2 is fastened to the fastening section 3, which can consist of metal, in particular stainless steel.
  • the gas distribution body / sections shown in Figure 2 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 and 4.5 each have a circular disc-shaped base plate, which forms a partition 11, by means of which gas distribution body 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 and arranged one above the other 4.5 are separated.
  • annular gas distribution wall 6, which has a plurality of evenly arranged gas through holes 13.
  • the gas passage holes 13 have a diameter which is less than 3 mm and in particular less than 1 mm.
  • the height of a gas distribution body 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 measured in the axial direction - with respect to the figure axis - of the gas inlet member 2 can be between 5 mm and 2 cm be.
  • the width of the gas distribution wall 6, which extends in the radial direction - based on the figure axis - can likewise be in the range between 0.5 cm and 2 cm.
  • the gas distribution wall 6 surrounds a gas distribution chamber 8 which extends around the central section 15.
  • the gas distribution chamber 8 is, for example, divided into three annular sections 8 ', 8 "and 8 in the embodiment.
  • a first section 8' of the gas distribution chamber 8 extends from the gas distribution wall 6 to a flow barrier 12 which is arranged concentrically with the gas distribution wall 6.
  • a second likewise extends Flow barrier 12 'running centrally to the gas distribution wall 6, which surrounds a section 8'"of the gas distribution chamber 8 which adjoins the central section 15.
  • the flow barriers 12, 12 ' have the same height as the gas distribution wall 6 and, in the exemplary embodiment, also the same radial width
  • the distance between two adjacent flow barriers 12, 12 'or between the central section 15 and the flow barriers 12' or between the flow barriers 12 and the gas distribution wall 6 is greater than the wall thickness of the flow barriers 12, 12 'or the gas distribution wall 6.
  • the radial The width of the sections 8 ', 8 ", 8'" of the gas distribution chamber 8 is in particular greater than 1 cm.
  • the annular flow barriers 12, 12 ' have gas passage holes 14, 14' which are arranged in a uniform circumferential distribution.
  • the diameter of the gas passage bore 14, 14 'can have the same diameter as that of the gas passage bore 13.
  • the gas passage bores 14 'of an inner flow barrier 12' have a smaller diameter than the gas passage bores 14 of an outer flow barrier 12 and that the gas passage bores 13 of the gas distribution wall 6 have a larger diameter than the gas passage bores 14 the flow barrier 12.
  • the central section 15 is designed as a base and has the same axial height as the flow barriers 12, 12 'or the gas distribution wall 6, so that the upper sides of the flow barriers 12, 12' and the gas distribution wall lie in the same plane, in which a broad side surface 15 'of the base 15 also extends.
  • Each of the bases has a mouth 10 with which the respective
  • Gas distribution body 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 and 4.5 assigned gas inlet duct 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5 opens into the radially inner section 8 "of the gas distribution chamber 8.
  • the openings 10 extend from the top of the partition 11 to the bottom of the partition 11 of an upper gas distributor.
  • either the individual gas distribution bodies 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 and 4.5 can in each case be worked "from the full" out of a quartz blank. It is also considered advantageous that the entire gas inlet element 2 also includes The gas distribution bodies 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 and 4.5, which are then interconnected in the same material, can be worked out from a single blank.
  • the SLE method already mentioned above is preferably used, in which, with a strongly focused and ultrashort pulsed laser beam, the volume ranges of the quartz blank material are changed to a certain extent. These volume areas are the gas passage bores 13, the gas passage bores 14, the sections 8 ', 8 ", 8" of the gas distribution chamber 8, the gas inlet channels 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, their mouths 10 and the fastening opening 17. After that Ma material conversion, the converted material is removed from the quartz body by means of an etching liquid.
  • the second exemplary embodiment shown in FIG. 7 is a gas inlet element 2 with two gas distribution chambers 8 arranged one above the other, the gas distribution chambers 8 being divided into two sections by means of a flow barrier 12, namely an upstream section 8 ′′ and a downstream section
  • a gas chamber opens into each gas distribution chamber 8.
  • the essentially cylindrical body of the gas inlet element 2 has gas passage bores 13, 14, 14 'on its cylindrical surface and thereby forms a gas distribution wall 6.
  • the two gas distribution chambers 8 are separated from one another by means of a partition 11.
  • a base plate 31 forms the bottom of the lower gas distribution chamber 8.
  • the gas inlet member 2 consists of a one-piece quartz part.
  • the cavities are manufactured using the SLE process.
  • FIGS. 8 to 11 there is a susceptor 19, a gas outlet 22, a substrate carrier 33, a gas inlet member 2 and a light passage plate 34 made of quartz. These components are also manufactured using the SLE process.
  • the susceptor 19 has a gas supply line 39, with which a flushing gas can be fed into a pocket 40.
  • a flushing gas can be fed into a pocket 40.
  • a substrate 33 In the pocket 40 is a substrate 33, which hovers on a gas cushion.
  • the gas generating the gas cushion is fed in through the feed line 39.
  • the substrate carrier 33 has on its underside a feed line 39 which opens into a gas distribution chamber 38, which in turn has openings which open into a pocket 40 of the substrate carrier 33.
  • the substrate 21 is stored in the pocket 40 'of the substrate carrier 33.
  • the distribution chamber 38 and the feed line 39 are at 19 and at
  • Substrate carrier 33 made with the SLE method.
  • the gas outlet 22 also has cavities. It is a ring-shaped body which surrounds the susceptor 19 and which follows several Has openings facing above, through which the process gas fed into the process chamber of the CVD reactor can flow into a gas collection chamber, from which the process gas can exit through a gas outlet opening.
  • gas feed openings arranged on an arc of a circle through which the process gas flows into the annular gas collecting chamber.
  • the gas inlet openings have a smaller free cross section than the gas collection chamber.
  • One or more gas outlet openings in total also have a smaller free cross section than the cross section of the gas collection chamber.
  • the gas inlet element 2 can be configured according to FIGS. 1 to 6 or according to FIG. 7.
  • the reference numeral 32 denotes pyrometers with which temperatures of the susceptor surface or the surface of the substrate 21 can be measured.
  • a light passage plate 34 made of quartz, which has at least one light passage opening 36.
  • three light passage openings 36 are provided, each through which an optical path passes.
  • Figures 10 and 11 show the light passage opening 36 enlarged.
  • the light passage opening 36 is surrounded by a gas distribution chamber 38, from which flushing channels 37 extend to the light passage opening 36 in order to flush the light passage opening 36 with a flushing gas.
  • the distribution chamber 38 surrounds the light passage opening 36 in a ring shape. From the distributing chamber 38 radially inwardly directed rinsing channels 37 start, the rinsing channels 37 extending obliquely to the direction of the light passage opening 36.
  • a feed line 39 is provided through which a flushing gas can be fed into the distribution chamber 38.
  • FIGS. 12 to 14 shows a CVD reactor 1 with a showerhead gas inlet element 2, in which two different process gases can be fed into one gas distribution chamber 8 through two gas inlet channels 9.1, 9.2.
  • the two gas distribution chambers 8 lie vertically one above the other and each have gas passage bores 13, 13 ′, which end in a gas outlet surface of the gas inlet element 2.
  • a coolant volume 41 adjoins the gas outlet surface 43, through which a coolant can flow in order to cool the gas inlet element 2.
  • a shield plate 42 which also has gas passage bores 13, is arranged below the gas outlet surface 43.
  • a susceptor 19 made of quartz extends below the screen plate 42 and has pockets in each of which there are substrate carriers 33 which rest on a gas cushion.
  • a heating device 24 is provided in order to bring the susceptor 19 to a process temperature.
  • Figures 15 and 16 show a cladding tube 48 for a Lichtwellenlei ter 49.
  • the optical fiber 49 is inserted in a central cavity 36.
  • open gas passage holes 37 which connect to gas supply lines 39 forming an acute angle, the run parallel to the inner wall of the cavity 36 in the axial direction of the cavity 36.
  • cavities 37, 39 provided in the circumferential direction, which form the purge lines for feeding a purge gas into the cavity 36.
  • quartz parts described above can each be made from a quartz blank with the SLE - Process are manufactured, it also being provided that only individual components, for example the gas inlet device 2 or the susceptor 19, are manufactured using the SLE method and the components are connected to one another with a suitable material-locking agent, for example by means of a boron silicate cement.
  • a method which is characterized in that the cavity 85 8 ", 8"; 13, 14, 14 '; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 is made by selective laser etching.
  • a method or use which are characterized in that the component comprises a gas inlet member 2, a substrate support 33, a gas outlet member 22, a screen plate 42, a susceptor 19, a light passage plate 34, a support tube 45, a diffusion barrier 46 , A support plate 44, cladding tube 48 or a cover plate.
  • a method or use which are characterized in that the at least one cavity 85 8 ", 8"; 13, 14, 145 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 has a plurality of gas passage openings 13, 14, 14 ', which extend between two surfaces of the component and are arranged substantially uniformly distributed on a gas outlet surface.
  • a method or use which are characterized in that the gas passage bore 13, 14, 145 37 has a diameter which is less than 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.5 mm, 0.2 mm or Is 0.1 mm.
  • a method or use which are characterized in that the at least one cavity is a gas distribution chamber 8, 85 8 ", 38 which communicates with the plurality of gas passage bores 13, 14, 14 ', 37.
  • a method or use which are characterized in that an inner surface of the gas distribution chamber 8, 83 8 ", 38 except for the gas supply lines leading into it 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39 and the executing from it Gas passage bores 13, 14, 145 37 material ge is closed.
  • a method or use which are characterized in that the free cross-section of the gas distribution chamber 8, 85 8'5 38 extending transversely to the flow through the component is at least ten times, at least twenty times, at least fifty or at least one hundred times as large such as the sum of the free cross sections of the gas supply lines 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39 leading into the gas distribution chamber or of the gas passage bores 13, 14, 145 37 leading out of it.
  • a method or use which is characterized in that are that the gas supply lines 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39 are out of alignment with the gas passage bores 13, 14, 145 37.
  • a method or a use which are characterized in that the at least one cavity is a depression 40, 40 'for receiving a substrate 21 or a substrate holder 33.
  • a method or a use which are characterized in that the at least one cavity is a gas line 38, 39, which does not run in a straight line, or has one or more change of direction points.
  • a method or use which is characterized in that the component is exposed to temperatures of greater than 600, greater than 800, greater than 1,000 or greater than 1,200 ° C when used.

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Abstract

The invention relates to the use of a component made of a quartz blank, as a component part of a CVD reactor (1), in which component at least one cavity (8', 8", 8''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) has been created by selective laser etching, wherein a fluid flows through the at least one cavity (8', 8'', 8''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41), and the component, when in use, is heated to temperatures in excess of 500°C and comes into contact with hydrides of the main groups IV, V or VI and/ or with organometallic compounds or halogenides of elements of the main groups II, III or V.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Herstellung eines Bestandteils eines CVD-Reaktors Process for making a component of a CVD reactor
Gebiet der Technik Technical field
[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. The invention relates to a method for producing a component of a CVD reactor, which consists of quartz and has at least one cavity. The invention relates to the use of a component made of a quartz blank.
Stand der Technik State of the art
[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. [0003] A gas inlet element made of quartz is described in DE 10 2008 055 582 A1. The gas inlet element described there has a central body which is arranged around a figure axis of the gas inlet element. In the central region of the gas inlet member, there are a plurality of gas inlet channels arranged concentrically to one another, which open into mouths that extend over an entire circumference. At the mouths of the gas inlet channels, the central section is surrounded by gas chambers which are separated by dividing floors into several gas distribution levels arranged one above the other. The radially outer edge of each of the gas distribution chambers is surrounded by a gas distribution wall, which have a multiplicity of gas passage openings which open into gas outlet openings, through which process gases can be fed into a process chamber of a CVD reactor. Each of the several gas distribution chambers can be fed with an individual gas mixture of a process gas, so that the process gases can flow in different levels from one another into a process chamber adjoining the gas inlet element. In the process chamber lie on one of below heated susceptor substrates that can be coated with III-V layers or with IV layers or with II-VI layers.
[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. Methods for structuring quartz bodies are known from DE 100 29 110 B4, EP 3 036 061 B1, DE 20 2017 002 851 Ul and DE 10 2018 202 687 Al. A quartz blank with a polished surface is first treated with a laser beam. The laser beam generates ultrashort pulses and is focused. The focus is moved in a writing movement, for example line by line, through the volume of the quartz blank. In focus, the laser beam reaches an intensity above a threshold intensity, at which material conversion takes place in the quartz material. The converted material can then be removed with a fluid etchant, for example potassium hydroxide solution. It is known from the prior art to use this method to produce liquid channels for nozzle bodies of spray heads or spray cans. It is also known to manufacture cavity structures in components for a projection exposure system. It is also known to use this method, known as SLE (selective laser-induced etching), to produce microchannels, shaped bores and cuts in transparent components made of quartz glass, borosilicate glass, sapphire and ruby.
[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, The prior art also includes the article "Selective, Laser-induced Etching of Fused Silica at High Scan-Speeds Using KOH, JLMN- Journal of Laser Micro / Nanoengineering Vol. 9, No. 2, 2014, p. 126 -131 "and 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 DE 20 2017 005 165 Ul and DE 20 2018 003 890 Ul as well as the article "Selective Laser-induced Etching of 3D Precision Quartz Glass Components for Microfluidic Applications - Up-Scaling of Complexity and Speed. In Micromachines, Vol. 8 (4th ), 2017, No. 110, pp. 1-10 ". Summary of the invention
[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. The invention has for its object to provide a method with which in particular complex components of a CVD reactor can be made of quartz, and to specify such a quartz part.
[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. [0007] The object is achieved by the invention specified in the claims, the subclaims not only representing advantageous developments of the invention specified in the respective independent claims, but also independent solutions to the object.
[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,The part of a CVD reactor according to the invention consisting of quartz has cavities which are produced by selective laser-induced etching (SLE). In this method, a local material conversion of the homogeneous quartz starting body is carried out in a first process step. For this purpose, an ultrashort pulsed laser beam is focused on a focus in the micrometer range, with the focus being guided through the volume of the quartz body in writing by a three-dimensional movement of the laser beam relative to the quartz workpiece. The first step is to manufacture a solid quartz body that can have a polished surface. A focused laser beam is used to expose volume areas that are distant from the surface. Using a multi-photon process, the focus of the laser beam is a material conversion of the quartz material. The material converted in this way can be removed in a second process step using an etching fluid. The etching fluid is preferably a liquid, for example KOH. According to the invention, this method, known per se, is intended to manufacture components of a CVD reactor. For example, with this method, the gas distribution wall, its gas passage openings, the central base, its gas supply lines and the distance between the central section can be in a disk-shaped quartz base body and gas distribution wall extending flow barrier including the passage opening are manufactured. The disk-shaped gas distribution bodies / sections which are produced in this way and have the same material can then be stacked one on top of the other and, in particular, be integrally connected to one another. In a particularly preferred variant of the invention, the gas distribution bodies are connected to one another in the same material. The previously described SLE method is also used to produce such a one-piece gas inlet organ made from a uniform quartz blank. With the method according to the invention, in particular those components of a CVD reactor can be manufactured which cannot be manufactured by other shaping methods, for example by casting, blowing or machining. The components produced according to the invention can have complex cavity designs and are able to be used at temperatures above 500 ° C. in a CVD reactor, where they come into contact with hydrides of the IV, V or VI main group or with organometallic compounds or halogens of elements of the II, III or V main group. The quartz parts according to the invention are in particular substrate carriers, gas outlet elements, gas inlet elements, screen plates, susceptors, light passage plates, cladding tubes or cover plates, it being provided in particular that these components have cavity arrangements which have a multiplicity of gas passage openings which extend between two surfaces of the component and in Are arranged substantially uniformly on a gas outlet surface. Such components serve in particular the purpose of generating a homogeneous gas flow in a process chamber of a CVD reactor, for which purpose the gas outlet openings of a gas outlet surface, that is to say the free ends of gas through-holes, are distributed uniformly over a surface. The gas passage bores can have a diameter that is less than 0.1 mm. However, it is also provided that the gas passage bores have a diameter that is less than 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. 2 mm, 1 mm, 0.5 mm or 0.2 mm. It is also preferably provided that the component has a cavity which is at least formed by a large chamber which forms a gas distribution chamber. The Gasverteilkam mer branches into a variety of gas through holes, so that gas outlet openings can communicate with a common or with several gas distribution chambers. At least one gas supply line opens into the gas distribution chamber. It is particularly provided that an inner surface of the gas distribution chamber is made of the same material and is interrupted only by the mouth of the at least one gas supply line and the openings of the gas through holes. It can thus be provided that a gas supply line with a small free flow cross-section opens into a gas distribution chamber which has a large free cross-section, the free cross-sectional area extending perpendicular to the direction of flow. The free cross section of the gas distribution chamber can be at least ten times, preferably twenty times larger than the free cross section of the at least one gas feed line or the sum of the free cross sections of several gas feed lines. It is further provided that the free cross section of the gas distribution chamber extending transversely to the flow through the constituent is at least twice, five times, ten times, preferably at least twenty times, at least fifty times or at least one hundred times as large as the sum of the free cross sections from the Gas distribution chamber leading gas passage bore. In particular, it can further be provided that the gas passage bores, which open into a gas outlet opening, run essentially parallel to one another. If the gas outlet openings are in one plane, the gas through holes preferably run mathematically parallel. If the gas outlet openings lie on a cylindrical surface, the gas passage bores preferably run in a radial direction. It can further be provided that the gas outlet bores are not aligned with one or more gas supply lines. Furthermore, it can be provided that the cavities, in particular gas lines, do not run in a straight line within the quartz component, but rather have several change of direction positions. The gas supply lines can have rectilinear sections which merge into one another in the form of kinks. However, the gas lines can also wind through the quartz component and in particular run along a three-dimensionally winding path. In particular, it is provided that processes are carried out in the CVD reactor in which the process temperature is greater than 600, 800, 1,000 or 1,200 ° C., so that the constituent can be heated to these temperatures. The quartz part can in particular be heated to any temperature that is permissible for the use of quartz parts.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0009] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand bei gefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen: BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the attached drawings. Show it:
Fig. 1 in einem Längsquerschnitt im Wesentlichen schematisch den Fig. 1 in a longitudinal cross section essentially schematically
Aufbau eines CVD-Reaktors mit einem erfindungs gemäßen Gaseinlassorgan 2, Structure of a CVD reactor with a gas inlet element 2 according to the invention,
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung fünf Gasverteilkörper 4.1, 4.2, 2 is a perspective view of five gas distribution bodies 4.1, 4.2,
4.3, 4.4 und 4.5, die übereinander angeordnet ein Gaseinlassor gan 2 ausbilden, 4.3, 4.4 and 4.5, which form a gas inlet gate 2 arranged one above the other,
Fig. 3 ein Gaseinlassorgan in einer Ansicht, 3 a gas inlet element in a view,
Fig. 4 das in der Figur 3 dargestellte Gaseinlassorgan im Schnitt ge mäß der Linie IV-IV in Figur 3, 4 shows the gas inlet element shown in FIG. 3 in section along the line IV-IV in FIG. 3,
Fig. 5 vergrößert, den Ausschnitt V in Figur 4, Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI- VI in Figur 4, 5 enlarged, the section V in Figure 4, 6 shows a section along the line VI-VI in FIG. 4,
Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gaseinlassorganes, 7 shows a second exemplary embodiment of a gas inlet element,
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, 8 shows a third exemplary embodiment in a representation according to FIG. 1 with a gas inlet valve 2 designed according to the invention, a susceptor 19 designed according to the invention, a substrate carrier 33 designed according to the invention, a gas outlet 22 designed according to the invention and with a light passage plate 34 designed according to the invention,
Fig. 9 vergrößert, den Ausschnitt IX in Figur 8, 9 enlarged, the detail IX in Figure 8,
Fig. 10 vergrößert, den Ausschnitt X in Figur 8, 10 enlarged, the detail X in Figure 8,
Fig. 11 den Schnitt gemäß der Linie XI-XI in Figur 10, 11 shows the section along the line XI-XI in FIG. 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, 12 shows a fourth exemplary embodiment of the invention in a representation according to FIG. 1 with a gas inlet element 2 designed according to the invention, a shield plate 42 designed according to the invention and a susceptor 19 designed according to the invention,
Fig. 13 den Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in Figur 12, 13 shows the section along the line XIII-XIII in FIG. 12,
Fig. 14 den Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV in Figur 12, 14 shows the section along the line XIV-XIV in FIG. 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. Fig. 15 shows another embodiment in the form of a cladding tube for an optical waveguide and 16 shows the section along the line XVI-XVI in FIG. 15.
Beschreibung der Ausführungsformen Description of the embodiments
[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. Figure 1 shows essentially schematically the structure of a CVD reactor, in the process chamber 20, a CVD deposition process can be carried out, in which an in particular semiconducting layer can be deposited on several substrates 21. The substrates 21 can consist of III-V compounds, silicon, sapphire or another suitable material. One or more layers are deposited on the substrate, which may consist of elements from the IV main group, the III-V main group or the II-VI main group. Various process gases are introduced into the process chamber 20 through a gas inlet member 2 by means of a carrier gas, for example Fh, or a noble gas, the process gases Hyd ride of the V main group, the IV main group or metal-organic compounds of the IV main group or the III- Main group can contain. A substrate 19 carrying susceptor 19 made of coated graphite or the like is applied from below with a heating device 24 to a process temperature, so that the process gases fed into the center of the process chamber 20 by means of the gas inlet element are arranged on the surfaces of the circles around the Disassemble the center-arranged substrates pyrolytically to form a single-crystal layer. The process gas, which flows through the process chamber 20 in the radial direction, leaves the process chamber 20 through a gas outlet 22 surrounding the susceptor 19, which is connected to a vacuum pump, not shown.
[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. The susceptor 19 is supported on a support plate 44 made of quartz. The support plate 44 is supported on a support tube 45, which if just consists of quartz. A diffusion barrier 46 made of quartz extends between the heating device 24 and the susceptor 19. Within the reactor housing 1 there is a process chamber cover 23 through which a fastening section 3 protrudes into the process chamber 20. The gas inlet element 2 is fastened to the fastening section 3, which can consist of metal, in particular stainless steel.
[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. The gas distribution body / sections shown in Figure 2 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 and 4.5 each have a circular disc-shaped base plate, which forms a partition 11, by means of which gas distribution body 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 and arranged one above the other 4.5 are separated.
[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. From the circular edge of a partition 11 extends an annular gas distribution wall 6, which has a plurality of evenly arranged gas through holes 13. The gas passage holes 13 have a diameter which is less than 3 mm and in particular less than 1 mm. The gas passage bores 13, which extend in the radial direction, each open into a gas outlet opening 7. The height of a gas distribution body 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 measured in the axial direction - with respect to the figure axis - of the gas inlet member 2 can be between 5 mm and 2 cm be. The width of the gas distribution wall 6, which extends in the radial direction - based on the figure axis - can likewise be in the range between 0.5 cm and 2 cm.
[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. The gas distribution wall 6 surrounds a gas distribution chamber 8 which extends around the central section 15. The gas distribution chamber 8 is, for example, divided into three annular sections 8 ', 8 "and 8 in the embodiment. A first section 8' of the gas distribution chamber 8 extends from the gas distribution wall 6 to a flow barrier 12 which is arranged concentrically with the gas distribution wall 6. Radially within the section 8 'of the gas distribution chamber 8 which is surrounded by the flow barrier 12, a second likewise extends Flow barrier 12 'running centrally to the gas distribution wall 6, which surrounds a section 8'"of the gas distribution chamber 8 which adjoins the central section 15. The flow barriers 12, 12 'have the same height as the gas distribution wall 6 and, in the exemplary embodiment, also the same radial width The distance between two adjacent flow barriers 12, 12 'or between the central section 15 and the flow barriers 12' or between the flow barriers 12 and the gas distribution wall 6 is greater than the wall thickness of the flow barriers 12, 12 'or the gas distribution wall 6. The radial The width of the sections 8 ', 8 ", 8'" of the gas distribution chamber 8 is in particular greater than 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 jeweiligenThe annular flow barriers 12, 12 'have gas passage holes 14, 14' which are arranged in a uniform circumferential distribution. The diameter of the gas passage bore 14, 14 'can have the same diameter as that of the gas passage bore 13. However, it is also provided that the gas passage bores 14 'of an inner flow barrier 12' have a smaller diameter than the gas passage bores 14 of an outer flow barrier 12 and that the gas passage bores 13 of the gas distribution wall 6 have a larger diameter than the gas passage bores 14 the flow barrier 12. The central section 15 is designed as a base and has the same axial height as the flow barriers 12, 12 'or the gas distribution wall 6, so that the upper sides of the flow barriers 12, 12' and the gas distribution wall lie in the same plane, in which a broad side surface 15 'of the base 15 also extends. Each of the bases has a mouth 10 with which the respective
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. Gas distribution body 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 and 4.5 assigned gas inlet duct 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5 opens into the radially inner section 8 "of the gas distribution chamber 8. The openings 10 extend from the top of the partition 11 to the bottom of the partition 11 of an upper gas distributor.
[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. [0019] It is also considered advantageous that either the individual gas distribution bodies 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 and 4.5 can in each case be worked "from the full" out of a quartz blank. It is also considered advantageous that the entire gas inlet element 2 also includes The gas distribution bodies 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 and 4.5, which are then interconnected in the same material, can be worked out from a single blank.
[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. For the production of the gas inlet element 2, the SLE method already mentioned above is preferably used, in which, with a strongly focused and ultrashort pulsed laser beam, the volume ranges of the quartz blank material are changed to a certain extent. These volume areas are the gas passage bores 13, the gas passage bores 14, the sections 8 ', 8 ", 8" of the gas distribution chamber 8, the gas inlet channels 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, their mouths 10 and the fastening opening 17. After that Ma material conversion, the converted material is removed from the quartz body by means of an etching liquid.
[0021] Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, dass sich mit dieser Ferti gungsmethode die zu montierenden Teile minimieren lassen. It is considered particularly advantageous that the parts to be assembled can be minimized with this production method.
[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. The second exemplary embodiment shown in FIG. 7 is a gas inlet element 2 with two gas distribution chambers 8 arranged one above the other, the gas distribution chambers 8 being divided into two sections by means of a flow barrier 12, namely an upstream section 8 ″ and a downstream section A gas chamber opens into each gas distribution chamber 8. nal 9.1, 9.2. The essentially cylindrical body of the gas inlet element 2 has gas passage bores 13, 14, 14 'on its cylindrical surface and thereby forms a gas distribution wall 6. The two gas distribution chambers 8 are separated from one another by means of a partition 11. A base plate 31 forms the bottom of the lower gas distribution chamber 8.
[0023] Das Gaseinlassorgan 2 besteht aus einem einstückigen Quarzteil. Die Hohlräume sind im SLE- Verfahren gefertigt. The gas inlet member 2 consists of a one-piece quartz part. The cavities are manufactured using the SLE process.
[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. In the second exemplary embodiment shown in FIGS. 8 to 11, there is a susceptor 19, a gas outlet 22, a substrate carrier 33, a gas inlet member 2 and a light passage plate 34 made of quartz. These components are also manufactured using the SLE process.
[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. The susceptor 19 has a gas supply line 39, with which a flushing gas can be fed into a pocket 40. In the pocket 40 is a substrate 33, which hovers on a gas cushion. The gas generating the gas cushion is fed in through the feed line 39.
[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 beimThe substrate carrier 33 has on its underside a feed line 39 which opens into a gas distribution chamber 38, which in turn has openings which open into a pocket 40 of the substrate carrier 33. The substrate 21 is stored in the pocket 40 'of the substrate carrier 33. The distribution chamber 38 and the feed line 39 are at 19 and at
Substratträger 33 mit dem SLE- Verfahren gefertigt. Substrate carrier 33 made with the SLE method.
[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. [0028] The gas outlet 22 also has cavities. It is a ring-shaped body which surrounds the susceptor 19 and which follows several Has openings facing above, through which the process gas fed into the process chamber of the CVD reactor can flow into a gas collection chamber, from which the process gas can exit through a gas outlet opening.
[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. There are several gas feed openings arranged on an arc of a circle through which the process gas flows into the annular gas collecting chamber. The gas inlet openings have a smaller free cross section than the gas collection chamber. One or more gas outlet openings in total also have a smaller free cross section than the cross section of the gas collection chamber.
[0030] Das Gaseinlassorgan 2 kann gemäß den Figuren 1 bis 6 oder gemäß Fi gur 7 ausgestaltet sein. The gas inlet element 2 can be configured according to FIGS. 1 to 6 or according to FIG. 7.
[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. The reference numeral 32 denotes pyrometers with which temperatures of the susceptor surface or the surface of the substrate 21 can be measured. In the process chamber ceiling 23 there is a light passage plate 34 made of quartz, which has at least one light passage opening 36. In the exemplary embodiment, three light passage openings 36 are provided, each through which an optical path passes.
[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. Figures 10 and 11 show the light passage opening 36 enlarged. The light passage opening 36 is surrounded by a gas distribution chamber 38, from which flushing channels 37 extend to the light passage opening 36 in order to flush the light passage opening 36 with a flushing gas. The distribution chamber 38 surrounds the light passage opening 36 in a ring shape. From the distributing chamber 38 radially inwardly directed rinsing channels 37 start, the rinsing channels 37 extending obliquely to the direction of the light passage opening 36. A feed line 39 is provided through which a flushing gas can be fed into the distribution chamber 38.
[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. The exemplary embodiment shown in FIGS. 12 to 14 shows a CVD reactor 1 with a showerhead gas inlet element 2, in which two different process gases can be fed into one gas distribution chamber 8 through two gas inlet channels 9.1, 9.2. The two gas distribution chambers 8 lie vertically one above the other and each have gas passage bores 13, 13 ′, which end in a gas outlet surface of the gas inlet element 2. Within each gas distribution chamber 8 there is a flow barrier 12, 12 'with gas passage bores 14, the flow barriers 12, 12' acting as pressure barriers.
[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. A coolant volume 41 adjoins the gas outlet surface 43, through which a coolant can flow in order to cool the gas inlet element 2. The gas passage bores 13, 13 'pass through the coolant volume 41.
[0036] Unterhalb der Gasaustrittsfläche 43 ist eine Schirmplatte 42 angeordnet, die ebenfalls Gasdurchtrittsbohrungen 13 aufweist. A shield plate 42, which also has gas passage bores 13, is arranged below the gas outlet surface 43.
[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. A susceptor 19 made of quartz extends below the screen plate 42 and has pockets in each of which there are substrate carriers 33 which rest on a gas cushion.
[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. As in the previous exemplary embodiments, a heating device 24 is provided in order to bring the susceptor 19 to a process temperature. Figures 15 and 16 show a cladding tube 48 for a Lichtwellenlei ter 49. In a central cavity 36, the optical fiber 49 is inserted. In the cavity 36 open gas passage holes 37 which connect to gas supply lines 39 forming an acute angle, the run parallel to the inner wall of the cavity 36 in the axial direction of the cavity 36. There are several evenly distributed arrangements of cavities 37, 39 provided in the circumferential direction, which form the purge lines for feeding a purge gas into the cavity 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. The quartz parts described above (gas passage plate 34, substrate support 33, susceptor 19, gas outlet 22, gas inlet member 2, support plate 44, support tube 45, diffusion barrier 46, cladding tubes 48 and shield plate 42) can each be made from a quartz blank with the SLE - Process are manufactured, it also being provided that only individual components, for example the gas inlet device 2 or the susceptor 19, are manufactured using the SLE method and the components are connected to one another with a suitable material-locking agent, for example by means of a boron silicate cement.
[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: [0041] The above statements serve to explain the inventions covered by the application as a whole, which further develop the state of the art independently at least through the following combinations of features, two, more or all of these combinations of features also being able to be combined, namely :
[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. A method, which is characterized in that the cavity 85 8 ", 8"; 13, 14, 14 '; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 is made by selective laser etching. Use of a component made from a quartz blank, in which at least one cavity 85 8 ", 8"; 13, 14, 145 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 was generated, as part of a CVD reactor 1, wherein through the at least one cavity 85 8 ", 8"; 13, 14, 145 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 a fluid flows and the component, when used, is heated to temperatures above 500 ° C. and comes into contact with hydrides of the IV, V or VI main group and / or with metal organic compounds or halogen compounds of elements of the II, III or V main group.
[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. A method or use, which are characterized in that the component comprises a gas inlet member 2, a substrate support 33, a gas outlet member 22, a screen plate 42, a susceptor 19, a light passage plate 34, a support tube 45, a diffusion barrier 46 , A support plate 44, cladding tube 48 or a cover plate.
[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. A method or use, which are characterized in that the at least one cavity 85 8 ", 8"; 13, 14, 145 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 has a plurality of gas passage openings 13, 14, 14 ', which extend between two surfaces of the component and are arranged substantially uniformly distributed on a gas outlet surface.
[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. A method or use, which are characterized in that the gas passage bore 13, 14, 145 37 has a diameter which is less than 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.5 mm, 0.2 mm or Is 0.1 mm.
[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. A method or use, which are characterized in that the at least one cavity is a gas distribution chamber 8, 85 8 ", 38 which communicates with the plurality of gas passage bores 13, 14, 14 ', 37.
[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. A method or use, which are characterized in that an inner surface of the gas distribution chamber 8, 83 8 ", 38 except for the gas supply lines leading into it 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39 and the executing from it Gas passage bores 13, 14, 145 37 material ge is closed.
[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. A method or use, which are characterized in that the free cross-section of the gas distribution chamber 8, 85 8'5 38 extending transversely to the flow through the component is at least ten times, at least twenty times, at least fifty or at least one hundred times as large such as the sum of the free cross sections of the gas supply lines 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39 leading into the gas distribution chamber or of the gas passage bores 13, 14, 145 37 leading out of it. A method or use which is characterized in that are that the gas supply lines 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39 are out of alignment with the gas passage bores 13, 14, 145 37.
[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. A method or a use, which are characterized in that the at least one cavity is a depression 40, 40 'for receiving a substrate 21 or a substrate holder 33.
[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. A method or a use, which are characterized in that the at least one cavity is a gas line 38, 39, which does not run in a straight line, or has one or more change of direction points. A method or use which is characterized in that the component is exposed to temperatures of greater than 600, greater than 800, greater than 1,000 or greater than 1,200 ° C when used.
[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. All disclosed features are essential to the invention (by themselves, but also in combination with one another). The disclosure of the associated / attached priority documents (copy of the prior application) is hereby also included in full in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application. The sub-claims characterize, even without the features of a referenced claim, independent inventive developments of the prior art with their features, in particular in order to make divisional applications based on these claims. The invention specified in each claim can additionally have one or more of the features specified in the preceding description, in particular provided with reference numbers and / or in the list of reference numbers. The invention also relates to design forms in which some of the features mentioned in the preceding description are not realized, in particular insofar as they are recognizably unnecessary for the respective intended use or can be replaced by other technically equivalent means.
Liste der Bezugszeichen List of reference numbers
1 CVD-Reaktor 14 Gasdurchtrittsbohrung1 CVD reactor 14 gas passage hole
2 Gaseinlassorgan 14' Gasdurchtrittsbohrung2 gas inlet member 14 'gas passage hole
3 Befestigungsabschnitt 15 Zentralabschnitt, Sockel 3' Befestigungsfläche 15' Breitseitenfläche 3 fastening section 15 central section, base 3 'fastening surface 15' broadside surface
4.1 Gas verteilkörper /-Abschnitt 16 Durchlassöffnung 4.1 Gas distribution body / section 16 passage opening
4.2 Gas verteilkörper /-Abschnitt 17 Befestigungsöffnung 4.2 Gas distribution body / section 17 Fastening opening
4.3 Gas verteilkörper /-Abschnitt 18 Prallwand 4.3 Gas distribution body / section 18 baffle
4.4 Gas verteilkörper /-Abschnitt 19 Suszeptor 4.4 Gas distribution body / section 19 Susceptor
4.5 Gas verteilkörper /-Abschnitt 20 Prozesskammer 4.5 Gas distribution body / section 20 process chamber
5 Gaszuleitung 21 Substrat 5 gas supply line 21 substrate
6 Gasverteilwand 22 Gasauslass, -organ 6 gas distribution wall 22 gas outlet, organ
7 Gasaustrittsöffnung 23 Prozesskammerdecke 7' Gasaustrittsöffnung 24 Heizeinrichtung 7 gas outlet opening 23 process chamber ceiling 7 'gas outlet opening 24 heating device
8 Gasverteilkammer 25 Vertiefung 8 gas distribution chamber 25 recess
8' stromabwärtiger Abschnitt 26 Gasaustrittsöffnung 8 'downstream section 26 gas outlet opening
8" stromabwärtiger Abschnitt 27 Befestigungsöffnung 8 "downstream section 27 mounting hole
stromaufwärtiger Abschnitt 28 Mutter upstream section 28 nut
9.1 Gaseinlasskanal 29 Feder 9.1 Gas inlet channel 29 spring
9.2 Gaseinlasskanal 30 Befestigungsschraube 9.2 Gas inlet duct 30 fastening screw
9.3 Gaseinlasskanal 31 Grundplatte 9.3 Gas inlet duct 31 base plate
9.4 Gaseinlasskanal 32 Pyrometer 9.4 Gas inlet channel 32 pyrometers
9.5 Gaseinlasskanal 33 Substratträger, -halter 9.5 Gas inlet duct 33 substrate carrier, holder
10 Mündung 34 Lichtdurchtrittsplatte 10 mouth 34 light passage plate
11 Trennboden 35 Hohlraum, optischer Pfad 11 divider 35 cavity, optical path
12 Strömungsbarriere 36 Hohlraum, Lichtdurchtritts 12' Strömungsbarriere öffnung 12 flow barrier 36 cavity, light passage 12 'flow barrier opening
13 Gasdurchtrittsbohrung 37 Hohlraum, Gasdurchtrittsboh 13' Gasdurchtrittsbohrung rung, Spülkanal Hohlraum, Gasverteilkammer Hohlraum, Gaszuleitung Hohlraum, Vertiefung, Tasche Vertiefung, Tasche 13 gas passage bore 37 cavity, gas passage bore 13 'gas passage bore, flushing channel Cavity, gas distribution chamber cavity, gas supply cavity, recess, pocket recess, pocket
Hohlraum, Kühlmittelvolu men Cavity, coolant volume
Schirmplatte Shield plate
Gasaustrittsfläche Gas outlet area
Stützplatte Support plate
Stützrohr Support tube
Diffusionsbarriere Diffusion barrier
Flanschabschnitt Flange section
Hüllrohr Cladding tube
Lichtwellenleiter optical fiber

Claims

Ansprüche Expectations
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. 1. A method for producing a component of a CVD reactor (1) which consists of quartz and at least one cavity (8 ', 8 ", 8 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35 , 36, 37, 38, 39, 40, 41), characterized in that the cavity (8 ', 8 ", 8 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36 , 37, 38, 39, 40, 41) is made by selective laser etching.
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 nach2. Use of a component made of a quartz blank, in which at least one cavity (8 ', 8 ", 8"; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37 , 38, 39, 40, 41) was generated as part of a CVD reactor (1), with 13, 14, 145 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5 through the at least one cavity (85 8 ", 8") ; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) a fluid flows and the component, when used, is heated to temperatures above 500 ° C. and comes into contact with hydrides of the IV, V or VI main group and / or with organometallic compounds or halogen compounds of elements of the II, III or V main group. 3. The method according to claim 1 or use according to claim 2, characterized in that the component comprises a gas inlet member (2), a substrate carrier (33), a gas outlet member (22), a screen plate (42), a susceptor (19) , A light passage plate (34), a support tube (45), a diffusion barrier (46), a support plate (44), cladding tube (48) or a cover plate. 4. The method according to any one of claims 1 or 3 or use according to
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohl raum (85 8", 8"; 13, 14, 145 9.1, 9.2, 9.Claim 2, characterized in that the at least one cavity (85 8 ", 8"; 13, 14, 145 9.1, 9.2, 9.
3, 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. 4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41) has a plurality of gas passage openings (13, 14, 14 ') which extend between two surfaces of the component and are arranged essentially uniformly distributed on a gas outlet surface.
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. 5. The method or use according to any one of the preceding claims, characterized in that the gas passage bore (13, 14, 14 ', 37) has a diameter which is less than 3 mm, 2 mm, 1 mm, 0.5 mm, 0, Is 2 mm or 0.1 mm.
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. 6. The method or use according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one cavity has a gas distribution chamber (8, 85 8 ", 38) which communicates with the plurality of gas through holes (13, 14, 145 37).
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 (9.1,7. The method or use according to one of the preceding claims, characterized in that an inner surface of the gas distribution chamber (8, 85 8 ", 38) except for the gas feed lines (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. 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) and the gas passage bores (13, 14, 145 37) leading out of it are closed using the same material.
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). 8. The method or use according to any one of the preceding claims, characterized in that the free cross section of the gas distribution chamber (8, 85 8 ", 38) extending transversely to the flow through the component at least ten times, at least twenty times, at least fifty times or at least a hundred times as much is as large as the sum of the free cross sections of the gas supply lines leading into the gas distribution chamber (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) or of the gas through holes (13, 14, 145 37) leading out of it.
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. 9. The method or use according to claim 7 or 8, characterized in that the gas supply lines (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) are except the escape position to the gas passage bores (13, 14, 145 37).
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. 10. The method or use according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one cavity is a recess (40, 40 ') for receiving a substrate (21) or a substrate holder (33).
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. 11. The method or use according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one cavity is a gas line (38, 39) which is not straight, or has one or more direction change points.
12. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestandteil bei seiner Verwendung12. The method or use according to any one of the preceding claims, characterized in that the component in its use
Temperaturen von größer 600, größer 800, größer 1.000 oder größer 1.200°C ausgesetzt ist. Temperatures of greater than 600, greater than 800, greater than 1,000 or greater than 1,200 ° C is exposed.
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",13. Device for gas distribution in a CVD reactor with a gas supply line (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) leading into a gas distribution chamber (8, 8 ', 8 ", 38) formed by a cavity and a plurality out of it leading gas passage bores (13, 14, 14 ', 37), characterized in that the inner surface of the gas distribution chamber (8, 85 8 ",
38) bis auf die in sie hineinführende Gaszuleitungen (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5,38) except for the gas supply lines leading into it (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5,
39) und die aus ihr herausführenden Gasdurchtrittsbohrungen (13, 14, 145 37) materialeinheitlich geschlossen ist. 39) and the gas passage bores (13, 14, 145 37) leading out of it are closed using the same material.
14. Verfahren, Verwendung oder Vorrichtung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche. 14. The method, use or device, characterized by one or more of the characterizing features of one of the preceding claims.
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