EP4547887A2

EP4547887A2 - Vorrichtung und verfahren zum behandeln eines substrates

Info

Publication number: EP4547887A2
Application number: EP23735294.3A
Authority: EP
Inventors: Karl-David LÄPPLE; Olof Claes Erik Kordina; Martin Eriksson
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2023-06-26
Publication date: 2025-05-07
Also published as: KR20250028391A; DE102022002350A1; US20250389484A1; TW202421835A; WO2024002961A2; WO2024002961A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln eines Substrates (3) mit einer in einem Reaktorgehäuse (1) angeordneten Heizeinrichtung (4) zum Aufheizen des Substrates (3), wobei beim Aufheizen der Vorrichtung ein Wärmefluss (8) von einer Heizeinrichtung (4) zu einem Substrat (3) und beim Abkühlen ein Wärmefluss (7) vom Substrat (3) zu einem kalten Bereich (2) fließt. Zur Minimierung der Zeiten des Aufheizens und des Abkühlens wird eine Schirmeinrichtung (5) zur Beeinflussung des Wärmeflusses (7) vorgeschlagen, die zwischen einer ersten und einer zweiten Betriebsstellung verstellbar ist, wobei die Schirmeinrichtung (5) mehrere relativ zueinander bewegbare Schirmelemente (6, 6') aufweist.

Description

Beschreibung

Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln eines Substrates

Gebiet der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln eines Substrates mit einer in einem Reaktorgehäuse angeordneten Heizeinrichtung zum Aufheizen des Substrates, wobei im Reaktorgehäuse ein kalter Bereich derart angeordnet ist, dass vom aufgeheizten Substrat entlang einer Wärmeübertragungsstrecke ein Wärmefluss zum kalten Bereich fließt, und mit einer in der Wärmeübertragungsstrecke angeordneten Schirmeinrichtung, die zwischen einer ersten und einer zweiten Betriebsstellung verstellbar ist, wobei die Schirmeinrichtung in der ersten Betriebsstellung eine größere Schirmwirkung auf den Wärmefluss ausübt als in der zweiten Betriebsstellung.

[0002] Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Behandeln eines Substrates in einer derartigen Vorrichtung.

Stand der Technik

[0003] Eine derartige Vorrichtung dient insbesondere zum Abscheiden von SiC. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren werden Substrate, die mit einer SiC-Schicht beschichtet werden sollen, beispielsweise durch eine Be- und Entladeöffnung eines Reaktorgehäuses in das Reaktorgehäuse gebracht, wo sich eine Prozesskammer befindet, die einen Suszeptor aufweist, auf den zumindest ein Substrat aufgelegt wird. Dies kann bei einer moderat erhöhten Temperatur, aber auch bei Temperaturen bis 1000°C erfolgen. Die Be- und Entladeöffnung wird geschlossen. Die Prozesskammer wird mit einer Heizeinrichtung auf eine Prozesstemperatur aufgeheizt. Bei dieser Prozesstemperatur werden nach eventuellen vorbereitenden Prozessschritten ein oder mehrere Schichten auf das Substrat abgeschieden. Danach wird die Prozesskammer und insbesondere der Suszeptor, auf dem das Substrat liegt, oder das Substrat, falls es frei in der Prozesskammer gehalten ist, auf die moderate erhöhte Temperatur abgekühlt, um anschließend durch die Be- und Entladeöffnung aus der Prozesskammer entnommen zu werden. Daran anschließend kann sich der Prozess mit einem weiteren Substrat wiederholen. Um die Zykluszeit, die nicht nur die Prozessschritte, sondern auch die Aufheiz- und Abkühlschritte umfasst, zu minimieren, schlägt die US 8,430,965 B2 eine Schirmeinrichtung vor, die eine hoch- reflektive Oberfläche aufweist und die während des Aufheizens in eine Wärmetransportstrecke gebracht wird, über die vom Substrat Wärme zu einem kalten Bereich des Reaktorgehäuses übertragen wird. Hierdurch vermindert sich der Wärmeabfluss vom Substrat. Beim Abkühlen des Substrates wird die Schirmeinrichtung aus der Wärmetransportstrecke entfernt, sodass der Wärmeabfluss vom Substrat erhöht wird.

[0004] Schirmeinrichtungen, die zu anderen Zwecken bei CVD-Reaktoren oder dergleichen verwendet werden, sind insbesondere bekannt aus der DE 102010 000447 Al oder der DE 102017103 055 Al, welche eine aus mehreren Teilplatten bestehende Schirmplatte offenbart.

[0005] Die DE 10 2009049954 Al beschreibt eine Vorrichtung zum Temperieren von Substraten mit einer Schirmeinrichtung, die eine Vielzahl von verstellbaren Schirmelementen aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einfachen Mitteln von einer ersten in eine zweite Betriebs Stellung bringbare und platzsparend angeordnete Schirmeinrichtung anzugeben. [0007] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Die Unteransprüche stellen nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Erfindung, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe dar.

[0008] Die erfindungsgemäße Schirmeinrichtung besitzt mehrere relativ zueinander bewegbare Schirmelemente. Es kann von Vorteil sein, wenn diese Schirmelemente während der Verlagerung der Schirmeinrichtung zwischen der ersten und der zweiten Betriebsstellung innerhalb eines Wärmeübertragungsraums bleiben, durch den der Wärmefluss hindurchfließt. Die Schirmelemente können verschiedene Oberflächenabschnitte aufweisen, die wahlweise in die Richtung des Wärmeflusses gebracht werden können. Es ist aber auch möglich, dass die Schirmeinrichtung aus nur einem Schirmelement besteht, das beim Verstellen zwischen den beiden Betriebs Stellungen verdreht wird. Es kann einen großflächigen Oberflächenabschnitt aufweisen, der in der ersten Betriebsstellung eine große Schirmwirkung auf den Wärmefluss ausübt. Es kann einen kleinflächigen Oberflächenabschnitt aufweisen, der in der zweiten Betriebsstellung eine kleine Schirmwirkung auf den Wärmefluss ausübt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Schirmelemente flache, insbesondere rechteckige Streifen sind, die eine Breitseitenfläche und eine Schmalseitenfläche aufweisen. Die Schirmelemente können derart um eine Drehachse verdreht werden, dass sie in der ersten Betriebs Stellung ihre Breitseitenfläche dem Wärmefluss entgegensetzen und in der zweiten Betriebsstellung ihre Schmalseitenfläche. Die Drehachse der ein oder mehreren Schirmelemente kann eine Richtungskomponente aufweisen, die senkrecht zur Richtung des Wärmeflusses verläuft. Bevorzugt verläuft aber die Drehachse selbst senkrecht zur Richtung des Wärmeflusses oder zumindest im Wesentlichen senkrecht dazu. Zwischen den beiden Betriebsstellungen können sich die Schirmelemente um beispielsweise 90 Grad verschwenken. Die Schirmelemente können sich aber auch um andere, beispielsweise kleinere oder größere Winkel ver schwenken, wobei dieser Winkel auch in einem Bereich zwischen 45 und 90 Grad liegen kann. Gemäß einer Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich zumindest zwei Schirmelemente gegeneinander verschieben lassen, sodass sie in der ersten Betriebsstellung im Wesentlichen nebeneinander liegen und in der zweiten Betriebsstellung sich zumindest teilweise oder vollständig überlappen. Die Schirm elemente können jeweils einem Schirmelementeträger zugeordnet sein. Der Schirmelementeträger kann einen rechteckigen Grundriss oder einen kreisförmigen Grundriss aufweisen. Ein Schirmelementeträger, der einen rechteckigen Grundriss aufweist, kann mehrere parallel zueinander angeordnete und sich in einer Ebene erstreckende schmale rechteckige Schirmelemente aufweisen, zwischen denen sich ein Freiraum erstreckt, der in etwa die gleiche Flächenerstreckung aufweist, wie die Schirmelemente. Durch ein relatives Verschieben der in unterschiedlichen, aber parallel zueinander verlaufenden Ebenen angeordneten Schirmelementeträger können die Schirmelemente in eine Überlappungslage gebracht werden, in der ein Wärmefluss durch die Freiräume hindurchtreten kann. In der Überlappungslage liegen die Schirmelemente sich gegenseitig überdeckend übereinander. Die Abschirmwirkung hängt dann von dem Grad der Überdeckung ab. In der ersten Betriebsstellung liegen die Schirmelemente derart versetzt zueinander, dass sie die Freiräume des jeweils anderen Schirm elementeträgers verschließen. Alternativ dazu können die Schirmelemente aber auch Kreissektoren sein. Die beiden dann kreisförmigen Schirmelementeträger können um eine Drehachse relativ zueinander verdreht werden, sodass entweder die Freiräume verschlossen sind oder sich die Schirmelemente überlappen. Einer der beiden Schirmelementeträger kann fest mit dem Reaktorgehäuse verbunden sein. Der andere Schirmelementeträger kann um eine Drehachse verdreht werden. Bevorzugt erstreckt sich die Drehachse parallel zur Richtung des Wärmeflusses. Es können ein oder mehrere Heizeinrichtungen vorgesehen sein. Eine Prozesskammer kann zwischen zwei Heizeinrichtungen angeordnet sein, sodass die Prozesskammer beispielsweise von unten oder von oben beheizt wird. Eine Prozesskammer kann auch innerhalb einer Heizeinrichtung angeordnet sein, wie es beispielsweise der oben genannte Stand der Technik zeigt, bei dem sich eine Spule um die Prozesskammer erstreckt, die ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt. Innerhalb der Prozesskammer können Körper aus elektrisch leitendem Material vorhanden sein. Beispielsweise können die Wände der Prozesskammer aus Graphit gefertigt sein. Es ist aber auch möglich, dass die Prozesskammer einen Suszeptor aus Graphit besitzt. In diesen elektrisch leitenden Körpern werden Wirbelströme erzeugt, die die Körper aufheizen.

[0009] Die Wirbelströme werden induktiv durch elektromagnetische Wechselfelder erzeugt. Die elektromagnetischen Wechselfelder werden von einem Heizelement erzeugt. Das Heizelement kann aber auch einen kalten Bereich ausbilden, wenn es beispielsweise von einer gekühlten Spule ausgebildet ist.

[0010] Es ist aber auch möglich, die Wände der Prozesskammer oder den Suszeptor durch Wärmestrahlung aufzuheizen. Es kann ferner vorgesehen sein, dass eine Spule, bei der es sich um eine Wendeigangspule handeln kann oder bei der es sich um eine Spiralspule handeln kann, eine Höhlung aufweist, durch die ein Kühlmittel fließt, um die Spule zu kühlen. Die Spule hat dann nicht nur die Funktion, einen Energiefluss zu liefern, mit dem ein Suszeptor oder ein Substrat auf geheizt wird, sondern bildet zugleich eine Wärmesenke. Bei einer derartigen Anordnung kann die Schirmeinrichtung zwischen der Spule und dem Suszeptor beziehungsweise dem Substrat angeordnet sein. Ist die Spule oberhalb einer Prozesskammerdecke angeordnet, so kann die Schirmeinrichtung zwischen einer Deckenplatte und der Heizeinrichtung, beispielsweise der Spule, angeordnet sein. Bei einer derartigen Konstellation erweist es sich von Vorteil, wenn die Schirmeinrichtung für elektromagnetische Wechselfelder im Bereich von 10 kHz transparent ist. Die Anordnung der Heizeinrichtung kann so gewählt sein, dass der von ihr erzeugte Energiefluss zum Substrat oder zum Suszeptor durch denselben Raum fließt, durch den auch die Wärme fließt, die das Substrat oder der Suszeptor an den kalten Bereich, beispielsweise an eine aktiv gekühlte Zone des Reaktorgehäuses, abgibt. Die Schirmelemente haben bevorzugt zumindest eine Oberfläche, die einen hohen Reflexionsgrad oder einen geringen Absorptionsgrad aufweisen. Der Reflexions grad für Wärmestrahlung soll bevorzugt größer als 0,6 sein. Er kann aber auch größer als 0,7 oder 0,8 sein. Der Absorptions grad für Wärmestrahlung soll bevorzugt kleiner als 0,4 sein. Er kann aber auch kleiner als 0,3 oder kleiner als 0,2 sein. Die Oberfläche ist insbesondere hochreflektierend. Der Reflexionsgrad des Schirmelementes ist insbesondere größer als der Reflexionsgrad des kalten Bereichs. Die Schirmelemente sollen für Wärmestrahlung intransparent sein. Es ist vorteilhaft, wenn die Schirmelemente auch unabhängig voneinander verstellbar sind. Es ist aber auch vorgesehen, dass die Schirmelemente aneinander gekoppelt sind oder dass zumindest einige der Schirmelemente aneinander gekoppelt sind, sodass sie von einem gemeinschaftlichen Antrieb bewegt werden können. Die Vorrichtung kann als CVD-Reaktor ausgebildet sein. Der CVD-Reaktor kann ein Horizontalreaktor mit einer zylinderförmigen Spule sein. Es kann sich dabei um eine IR-Heizung handeln, wie sie oben bereits beschrieben worden ist. Das Substrat oder ein das Substrat haltender Suszeptor kann aber auch widerstandsbeheizt sein. Die Spule kann innerhalb des Reaktorgehäuses, aber außerhalb eines Prozesskammergehäuses angeordnet sein. Die Schirmelemente können die Gestalt von flachen Blenden haben, die um ihre Längsachsen rotativ angetrieben werden oder die parallel zu ihren Längsachsen verschoben werden können. Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn die Schirmelemente in allen Phasen des Betriebs der Vorrichtung innerhalb eines Wärmeübertragungsraums bleiben, durch den Wärme vom Substrat beziehungsweise Suszeptor zum kalten Bereich abgegeben wird. Ein derartiger Wärmeübertragungsraum wird insbesondere auf der einen Seite durch die beheizte und zum Wechseln des Substrates abzukühlende Fläche des Suszeptors und auf der anderen Seite durch eine insbesondere dem Substrat oder dem Suszeptor gegenüberliegende gekühlte Fläche definiert. Die beiden Flächen können gleichgroß sein, sodass der Wärmeübertragungsraum ein Zylinder ist, der sowohl eine kreisrunde Querschnittsfläche als auch eine polygonale Querschnittsfläche aufweisen kann. Der Wärmeübertragungsraum kann aber auch die Form eines Kegelstumpfes oder Pyramidenstumpfes haben. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Schirmeinrichtung eine Hitzeschildanordnung ausbildet, die eine aktive Fläche besitzt, die während des Aufheizens des Substrates oder des Suszeptors mindestens doppelt so groß ist, wie eine aktive Fläche während des Abkühlens des Substrates oder des Suszeptors. Die Vorrichtung kann ein Warmwandreaktor, ein Planetenreaktor oder ein Shower- headreaktor sein.

[0011] Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine zuvor beschriebene Vorrichtung zunächst von einer ersten moderaten Temperatur, die beispielsweise zwischen 50°C und 200°C liegen kann, bei der die Vorrichtung mit einem Substrat beladen worden ist, auf eine erhöhte Temperatur aufgeheizt, die über 1000°C betragen kann. Während dieser Aufheizphase werden die Schirmelemente in der ersten Betriebsstellung betrieben, sodass sie dem Wärmefluss vom Substrat zum kalten Bereich eine maximale Schirmwirkung entgegenbringen. Vom Substrat abgegebene Wärmestrahlung wird an der insbesondere hochreflektiven Oberfläche der Schirm elemente reflektiert. Während der Prozessphase, die ebenfalls bei Temperaturen über 1000°C stattfinden kann, werden die Schirmelemente in der ersten Betriebsstellung gehalten. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass während der Prozessphase die Schirmelemente in eine Zwischenstellung gebracht werden, sodass damit der Wärmeabfluss vom Substrat erhöht wird. Hierdurch lässt sich durch Verstellen der Schirmelemente die Substratemperatur variieren. Es kann auch vorgesehen sein, dass während der Prozessphase lokal verschieden nur einige der Schirmelemente verstellt werden, sodass zonenweise der Wärmeabfluss vom Substrat erhöht und damit zonenweise die Substratemperatur oder die Suszeptortemperatur beeinflusst werden kann. Hierzu können mehrere Sätze von Schirmelementen vorgesehen sein, die zusammen zwischen den Betriebs Stellungen hin- und herverlagert werden können, wobei die Schirmelemente unterschiedlicher Sätze verschiedene Betriebsstellungen einnehmen können. Die Sätze der verschiedenen Schirmelemente können in einer Strömungsrichtung eines Prozessgases durch die Prozesskammer hintereinanderliegend angeordnet sein. Sie können aber auch in Strömungsrichtung nebeneinander liegen. Ferner kann vorgesehen sein, dass die verschiedenen Sätze von Schirmelementen um ein gemeinsames Zentrum angeordnet sind. Bei einer derartigen Anordnung kann es eine zentrale Zone geben, in der Schirmelemente angeordnet sind, die unabhängig von ein oder mehreren radial äußeren Zonen hinsichtlich ihrer Betriebsstellung geändert werden können. Nach Beendigung der Prozessphase werden die Schirmelemente in die zweite Betriebsstellung gebracht, in der sie ihre minimale Schirmwirkung entfalten, sodass der Wärmefluss vom Substrat zum kalten Bereich maximal ist. Hierdurch lassen sich die Zykluszeiten vermindern. Der Bauraum kann ebenfalls vermindert sein, da die Schirmelemente beim Verstellen den Wärmeübertragungsraum nicht verlassen, sondern in beiden Betriebsstellungen zwischen dem kalten Bereich und dem zu kühlenden heißen Bereich liegen. Es kann eine Regeleinrichtung oder eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, mit der die Betriebsstellungen der Schirmelemente verändert werden kann. Die Steuereinrichtung kann mit einem Sensor, insbesondere einem Temperatursensor, bspw. mit einem Pyrometer Zusammenwirken. Es ist aber auch vorgesehen, dass eine Regeleinrichtung mit ein oder mehreren Sensoren zusammenwirkt, um eine Oberflächentemperatur eines Suszeptors oder des Substrates auf einen konstanten Wert zu regeln. Die Regelung der Temperatur erfolgt mit einer Verstellung der Schirmelemente der ein oder mehreren Zonen beziehungsweise Sätze von Schirmelementen. Handelt es sich bei dem Sensor um ein Pyrometer, so ist insbesondere in dem Gehäusedeckel eine Öffnung vorgesehen, die mit einem Inertgas gespült werden kann und/ oder die mit einem Fenster verschlossen ist. Durch diese Öffnung führt ein optischer Pfad zum Suszeptor oder zum Substrat. Der optische Pfad kann durch ein Schirmelement hindurch verlaufen. Das Schirmelement kann dort eine Öffnung besitzen, durch die der optische Pfad hindurchtritt. Die Öffnung kann ein Schlitz sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0012] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Art eines Vertikalschnitts durch ein Reaktorgehäuse eines CVD-Reaktors, wobei um Achsen 9 verschwenkbare Schirmelemente 6 ihre erste Betriebsstellung einnehmen, in der sie eine maximale Schirmwirkung auf einen Wärmefluss 7 von einem Suszeptor 13 zu einer Kühleinrichtung 2 ausüben,

Fig. 2 den Schnitt etwa gemäß der Linie II-II in Figur 1,

Fig. 3 eine Darstellung gemäß Figur 1, wobei die Schirmelemente 6 ihre zweite Betriebsstellung einnehmen, in der sie eine minimale Schirmwirkung auf den Wärmefluss 7 ausüben, Fig. 4 eine Darstellung gemäß Figur 1, wobei die Schirmelemente 6 eine Zwischenstellung einnehmen,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß Figur 1, wobei in einer Horizontalebene verschiebliche Schirmelemente 6' im Bereich zwischen Lücken zwischen Schirmelementen 6 angeordnet sind und somit eine maximale Schirmwirkung ausüben,

Fig. 6 das zweite Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß Figur 3, wobei die Schirmelemente 6' in eine vollständige Überlappungslage zu den Schirmelementen 6 gebracht sind und somit eine minimale Schirmwirkung ausüben,

Fig. 7 das zweite Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß Figur 4, wobei die Schirmelemente 6' in einer Zwischenstellung liegen,

Fig. 8 den Schnitt etwa gemäß der Linie VIII-VIII in Figur 7,

Fig. 9 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht, wobei die Schirmelemente 6, 6' von sektorförmigen Abschnitten eines kreisscheibenförmigen Schirmelementeträgers 23 ausgebildet sind,

Fig. 9a eine Variante des dritten Ausführungsbeispiels, bei der die Schirmelemente 6, 6' sich über zwei konzentrisch zu einem Zentrum 9 erstreckenden Zonen angeordnet sind und sich die Schirmelemente 6, 6' der voneinander verschiedenen Zonen individuell verstellen lassen,

Fig. 10 den Schnitt gemäß der Linie X-X in Figur 9, wobei die beweglichen Schirmelemente 6' im Bereich von Lücken zwischen festen Schirmelementen 6 angeordnet sind, diese ausfüllen und somit eine maximale Schirmwirkung ausüben,

Fig. 11 eine Darstellung gemäß Figur 10, wobei die Schirmelemente 6' in eine vollständige Überlappungslage zu den Schirmelementen 6 gebracht sind und somit eine minimale Schirmwirkung ausüben,

Fig. 12 eine Darstellung gemäß Figur 10, wobei die Schirmelemente 6' eine Zwischenstellung einnehmen,

Fig. 13 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Einzel-Horizontal-Reaktors zum Abscheiden von SiC-Schichten auf Substraten 3, die in einer Prozesskammer 11 angeordnet sind, die von allen vier Umfangs seifen mit einer Heizeinrichtung 4 beheizbar ist, wobei zwischen einer unteren Heizeinrichtung 4 und einem unteren kalten Bereich 2 und zwischen einer oberen Heizeinrichtung 4 und einem oberen kalten Bereich 2 jeweils eine aus mehreren Schirmelementen 6 bestehende Schirmeinrichtung 5 angeordnet ist,

Fig. 14 ein fünftes Ausführungsbeispiel, wobei, anders als beim vierten Ausführungsbeispiel, die Schirmeinrichtung 5 zwischen einer oberen Wandung der Prozesskammer 11 und der oberen Heiz- einrichtung 4 und zwischen einer unteren Wandung der Prozesskammer 11 und einer unteren Heizeinrichtung 4 angeordnet ist,

Fig. 15 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Suszeptor 13 eine Vielzahl von um ein zentrales Gaseinlassorgan 14 angeordnete Substrate trägt, der Suszeptor 13 gedreht werden kann und die Substrate 3 auf drehbaren Tellern liegen können und eine Schirmeinrichtung 5 zwischen einer Heizeinrichtung 4, die unterhalb des Suszeptors 13 angeordnet ist und in einem gekühlten Bereich 2 angeordnet ist,

Fig. 16 ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Gaseinlassorgan 14 als Showerhead ausgebildet ist und die Heizeinrichtung 4 und die Schirmeinrichtung 5 wie beim sechsten Ausführungsbeispiel angeordnet ist,

Fig. 17 ein achtes Ausführungsbeispiel, bei dem die Heizeinrichtung 4 eine Widerstandsheizung oder eine Lampenheizung ist, mit der das auf einem transparenten Suszeptor 13 liegende Substrat 3 unmittelbar durch Wärmestrahlung beheizt wird und eine Schirmeinrichtung 5 zwischen der Heizeinrichtung 4 und einem gekühlten Bereich 2 angeordnet ist,

Fig. 18 perspektivisch und teilweise aufgebrochen ein neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Schirmelemente 6 einer oberen Schirmeinrichtung 5 und einer unteren Schirmeinrichtung 5 jeweils mit einer Deckenplatte beziehungsweise einer Bodenplatte eines Reaktorgehäuses 1 verbunden sind, wobei die Schirmelemente 6 verschwenkbar sind,

Fig. 19 den Schnitt gemäß der Linie XIX-XIX in Figur 18,

Fig. 20 vergrößert den Ausschnitt XX in Figur 19, wobei die mit einer Koppelstange 17 mehrere miteinander gekoppelten Schirmelemente 6 ihre zweite Betriebsstellung einnehmen, in der sie sich parallel zum Wärmefluss 7 erstrecken,

Fig. 21 den Ausschnitt XX in Figur 19, jedoch mit Schirmelementen 6 in der ersten Betriebs Stellung, in der eine hochreflektierende Oberfläche einer Einlage 22 des Schirmelementes 6 vom kalten Bereich 2 weg weist,

Fig. 22 in einer perspektivischen Darstellung vier mit einer Koppelstange 17 gekoppelte leistenförmige Schirmelemente 6 in der zweiten Betriebsstellung,

Fig. 23 die in der Figur 23 dargestellten Schirmelemente 6 in der ersten Betriebsstellung und

Fig. 24 eine Darstellung ähnlich der Figur 19, wobei eine Steuereinrichtung 29 in der Lage ist, einen Stellantrieb 30 für die Schirmelemente 6, 6' anzusteuern und mit optischen Sensoren 27 zusammenwirkt, mit denen die Oberflächentemperatur des Suszeptors 13 oder des Substrates 3 gemessen werden kann. Beschreibung der Ausführungsformen

[0013] Die Figuren 1 bis 12 zeigen im Wesentlichen schematisch Anwendungsbeispiele und Ausgestaltungsbeispiele erfindungsgemäßer Schirmeinrichtungen 5 an einem CVD-Reaktor.

[0014] In einem Reaktorgehäuse 1, das aus Edelstahl bestehen kann und evakuierbar ist, mündet eine nicht dargestellte Gaszuleitung in ein nur in einigen Figuren dargestellten Gaseinlassorgan 14. Mit dem Gaseinlassorgan 14 werden Prozessgase in eine Prozesskammer 11 eingespeist. In der Prozesskammer 11 befindet sich ein Substrat 3, das in einem thermischen Behandlungsschritt beschichtet werden soll. Beispielsweise kann durch gleichzeitiges Einspeisen von Silan und Methan oder einer anderen Silizium Verbindung oder Kohlenstoffverbindung Siliziumkarbid auf dem Substrat 3 abgeschieden werden. Ein das Substrat 3 tragender Suszeptor 13 wird dabei mit einer Heizeinrichtung 4, beispielsweise einer IR-Heizeinrichtung, auf eine Prozesstemperatur von über 1000°C gebracht. Bei der Prozesstemperatur reagieren die Prozessgase derart miteinander beziehungsweise mit dem Substrat 3, dass sich auf der Oberfläche des Substrates 3 eine Siliziumkarbidschicht abscheidet. Gasförmige Reaktionsprodukte werden durch ein nicht dargestelltes Gasauslassorgan abgeführt. In der Vorrichtung können aber auch Gase und Elemente der III. und IV. Hauptgruppe verwendet werden, um III-V-Schichten abzuscheiden.

[0015] Während des Aufheizens fließt eine mit der Bezugsziffer 8 bezeichnete Leistung von der Heizeinrichtung 4 zum Suszeptor 13 und ein Wärmefluss 7 vom Suszeptor 13 beziehungsweise von dem auf dem Suszeptor 3 aufliegenden Substrat 3 vom Suszeptor 13 weg hin zu einem kalten Bereich 2 des Reaktorgehäuses 1. Der kalte Bereich 2 kann eine gekühlte Wand des Reaktor gehäuses 1 sein. Um diesen Wärmefluss zu beeinflussen befinden sich in der Wärmeübertragungsstrecke zwischen Substrat 3 beziehungsweise Suszeptor 13 mehrere Schirmelemente 6, die insgesamt eine Schirmeinrichtung 5 ausbilden. Die Figuren 2 bis 12 zeigen verschiedene Schirmeinrichtungen 5. Diese Schirmeinrichtungen 5 sollen in einer ersten Betriebsstellung, wie sie die Figuren 1, 5 und 10 darstellen, den vom Suszeptor 13 in Richtung des kalten Bereichs 2 fließenden Wärmefluss 7 abschirmen und möglichst reflektieren, sodass sich ein möglichst großer Wärmerückfluss 7' von den Schirmelementen 6 zum Substrat 3 oder Suszeptor 13 einstellt. Hierdurch wird die Aufheizphase minimiert beziehungsweise weniger Energie dazu verbraucht.

[0016] In der in den Figuren 3, 6 und 11 dargestellten zweiten Betriebsstellung sind die Schirm elemente 6 derart innerhalb der Wärmeübertragungsstrecke verstellt, dass der Wärmerückfluss 7' von den Schirmelementen 6 zum Substrat 3 oder zum Suszeptor 13 minimiert ist. Dies verkürzt die Abkühlphase.

[0017] In einer Zwischenstellung, wie sie die Figuren 4, 7, 8 und 12 zeigen, üben die Schirmelemente 6 eine verminderte Schirmwirkung aus. Während die Schirmelemente 6 in der ersten Betriebsstellung eine möglichst geschlossene hochreflektierende Oberfläche ausbilden und in der zweiten Betriebsstellung eine möglichst große Oberfläche zwischen sich frei belassen, lässt sich die reflektierende Oberfläche in verschiedenen Zwischenstellungen verändern. Damit lässt sich der Wärmeabfluss vom Substrat beziehungsweise Suszeptor beeinflussen und damit wiederum die Substrattemperatur beziehungsweise Suszeptortemperatur. Alle Schirmelemente 6 können aneinander gekoppelt sein. Sie können aber auch zonenweise aneinander gekoppelt sein oder individuell verstellbar sein, sodass die die Temperatur beeinflussende Wirkung lokal begrenzt werden kann.

[0018] Bei dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schirmelemente schmale Streifen, die zumindest auf einer Seite hoch reflek- tierend ausgeführt sind. In der ersten Betriebsstellung (vergleiche Figur 1) weist diese hoch reflektierende Oberfläche zum Substrat 3 beziehungsweise Suszep- tor 13. In der Längsmitte des Schirmelementes 6 erstreckt sich eine Drehachse, um die das Schirmelement 6 um 90 Grad zwischen den in den Figuren 1 und 3 dargestellten Stellungen verschwenkt werden kann. In der in Figur 3 dargestellten Stellung weist eine Schmalseite des Schirmelementes 6 in Richtung auf das Substrat 3 beziehungsweise den Suszeptor 13. Die Drehachse 9 verläuft hier in einer Parallelebene zur Erstreckungsebene des Substrates 3 beziehungsweise des Suszeptors 13. Die Drehachsen 9 aller Schirmelemente 6 verlaufen parallel zueinander.

[0019] Bei dem in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiele sind die Schirmelemente 6, 6' in einer Ebene, die sich parallel zur Ebene des Substrates 3 beziehungsweise des Suszeptors 13 erstreckt, verschieblich. Es gibt zwei Sätze von Schirmelementen. Die Schirmelemente 6 bilden einen ersten Satz, der in einer ersten Horizontalebene angeordnet ist. Die Schirmelemente 6 sind um das Maß ihrer Breite in Vertikalrichtung voneinander beabs fandet. In den Lücken zwischen den Schirmelementen 6 befinden sich Schirmelemente 6' eines zweiten Satzes, der in einer zweiten Horizontalebene angeordnet ist, die gegenüber der ersten Horizontalebene geringfügig versetzt ist. Auch diese Schirmelemente 6' können um das Maß ihrer Breite voneinander beabstandet sein. Die Schirmelemente 6, 6' sind aber ansonsten identisch. Die beiden Sätze der Schirmelemente 6, 6' können gegeneinander verschoben werden, sodass die Schirmelemente 6, 6' von einer Nebeneinanderlage, in der sie die jeweiligen Lücken zwischen den anderen Schirmelemente 6, 6' ausfüllen, in eine Überlapptlage gebracht werden können, in der die Schirmelemente 6 über den Schirmelementen 6' liegen und die Lücken zwischen den Schirmelementen 6, 6' zum Durchtritt einer Wärmestrahlung frei sind. [0020] Das in den Figuren 9 bis 12 dargestellte Ausführungsbeispiel hat sek- torförmige Schirmelemente 6, 6'. Wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, gehören Schirmelemente 6 zu einem ersten Schirmelementeträger 23 und Schirmelemente 6' zu einem zweiten Schirmelementeträger 23'. Die beiden Schirmelementeträger 23, 23' sind untereinander gleich ausgebildet und besitzen um einen Mittelpunkt angeordnete sektorförmige Schirmelemente 6, 6', zwischen denen sich Freiräume 24, 24' erstrecken, deren Fläche den Flächen der Schirmelemente 6, 6' entspricht. Durch ein relatives Verdrehen der beiden Schirmelementeträger 23, 23' um eine vertikale Achse 9 können die Freiräume 24, 24' geschlossen sein, vollständig offen sein oder in einer Zwischenstellung teilweise geschlossen sein.

[0021] Die Figur 9a zeigt eine Variante des in der Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiels. In einer inneren Zone 32, die sich um die Achse 9 erstreckt, befinden sich erste Schirmelemente 6, 6'. Die Schirmelemente 6, 6' sind zwischen einem mittleren Ringelement 34 und einem Zentralelement 33 gelagert und können in Umfangsrichtung um die Achse 9 derart verschoben werden, dass sie von einer Nebeneinanderlage in eine Überdecktlage gebracht werden können. Es ist aber auch möglich, die Schirmelemente 6, 6' um in Radialrichtung, bezogen auf die Achse 9, zu verschwenken.

[0022] Die radial innere Zone 32 wird von einer radial äußeren Zone 31 umgeben. In der radial äußeren Zone 31 liegen die Schirmelemente 6, 6' zwischen einem äußeren Ringelement 35 und dem mittleren Ringelement 34. Die in der radial äußeren Zone 31 angeordneten Schirmelemente 6, 6' können unabhängig von den in der inneren Zone 32 angeordneten Schirmelementen 6, 6' verlagert werden. Die Schirmelemente 6, 6' der äußeren Zone 31 können zwischen einer Nebeneinanderlage und einer Überdecktlage hin- und herverlagert werden. Sie können aber auch um jeweils in der Erstreckungsebene der Schirmelemente- Anordnung liegende, radial zur Achse 9 verlaufende Schwenkachsen ver- schwenkt werden.

[0023] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt die Figur 13. Zwischen zwei gekühlten Wänden, die kalte Bereiche 2 ausbilden, befindet sich innerhalb eines Reaktorgehäuses 1 eine Prozesskammer 11. Die Prozesskammer 11 kann eine massive Gehäusewand aufweisen. In die Prozesskammer 11 mündet ein nicht dargestelltes Gaseinlassorgan. Es ist auch ein nicht dargestelltes Gasauslassorgan vorgesehen. Innerhalb der Prozesskammer 11 befindet sich ein Suszeptor 13, der ein einzelnes Substrat 3 trägt. Mit der Bezugsziffer 12 ist eine obere und eine untere für elektromagnetische Wechselfelder transparente Wand dargestellt. Die Prozesskammer 11 kann ringsummantelt sein. Die von den Wänden 12 ausgebildete Ummantelung kann rohrförmig sein. Es kann sich dabei um ein Rohr mit einem kreisrunden Querschnitt oder mit einem rechteckigen Querschnitt handeln.

[0024] Um diese Ummantelung 12 kann eine Heizeinrichtung 4 angeordnet sein. Die Heizeinrichtung 4 kann eine wendeigangförmig ausgebildete Spule sein, die die Wände 12 umgibt. Die Spule der Heizeinrichtung 4 kann ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugen, das innerhalb des Suszeptors 13 Wirbelströme erzeugt und damit den Suszeptor 13 heizt. Es ist aber auch möglich, die Ummantelung 12 aus elektrisch leitfähigem Material zu fertigen, sodass die Wände 12 durch darin induzierte Wirbelströme auf geheizt werden.

[0025] Alternativ dazu können die beiden Heizeinrichtungen 4, 5 aber auch als spiralförmige, sich in einer Ebene erstreckende Spulen ausgebildet sein, mit denen eine Heizwirkung nur im Bereich zweier sich gegenüberliegender Wände 12 erzeugt wird. [0026] Unterhalb der Heizeinrichtung 4 und oberhalb der Heizeinrichtung 4 ist jeweils eine Schirmeinrichtung 5 vorgesehen. Die Schirmeinrichtung 5 kann eine Ausgestaltung besitzen, wie sie oben beschrieben worden ist.

[0027] Das in der Figur 14 dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in der Figur 13 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen nur dadurch, dass die Schirmeinrichtung 5 nicht zwischen Heizeinrichtung 4 und kaltem Bereich, sondern zwischen der Prozesskammer 11 und der Heizeinrichtung 4 angeordnet ist.

[0028] Die Heizeinrichtung kann eine Spule sein, die von einem Rohr ausgebildet ist. Durch das Rohr kann ein Kühlmittel hindurchströmen, so dass die Heizeinrichtung 4 den kalten B

[0029] Während beim in der Figur 13 dargestellten Ausführungs beispiel die Schirmelemente 6 aus Metall bestehen können, müssen die Schirmelemente 6 bei dem in der Figur 14 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem für hochfrequente elektromagnetische Wechselfelder transparenten Material ausgeführt sein.

[0030] Die Figur 15 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel, bei dem ein Gaseinlassorgan 14 in ein Zentrum eines Horizontalreaktors mündet, bei dem eine Vielzahl von Substraten 3 ringförmig um das Zentrum auf einem Suszeptor 13 angeordnet sind, der um eine nicht dargestellte Drehachse gedreht werden kann. Die Substrate 13 können wiederum auf Substratträgern liegen, die ebenfalls um Drehachsen gedreht werden können. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Suszeptor 13 mit einer IR-Heizung 4 beheizt werden. Eine Prozesskammerdecke 12 kann hier entweder gekühlt werden oder beheizt werden. Die Schirmeinrichtung 5 ist hier zwischen einem vom Boden des Reaktor- gehäuses 1 gebildeten kalten Bereich 2, der aktiv gekühlt sein kann, und der Heizeinrichtung 4 angeordnet.

[0031] Ein der Figur 15 ähnliches Ausführungsbeispiel zeigt die Figur 16. Anstelle eines zentralen Gaseinlassorgans 14 ist hier ein, sich über die gesamte Fläche des Suszeptor 13 erstreckender Showerhead als Gaseinlassorgan 14 vorgesehen, der eine sich über die gesamte Fläche des Suszeptors 13 erstreckende Gasaustrittsfläche mit einer Vielzahl von gleichmäßig angeordneten Gasaustrittsöffnungen aufweist.

[0032] Während bei den zuvor beschriebenen Ausführungs beispielen das Substrat 3 auf einem beheizten Suszeptor 13 aufliegt, und über Wärmeleitung vom beheizten Suszeptor 13 beheizt wird, sind bei dem in der Figur 17 dargestellten Ausführungsbeispiel Heizeinrichtungen 4 vorgesehen, die das Substrat 3 unmittelbar beheizen. Das Substrat 3 kann beispielsweise auf einem für Wärmestrahlung transparenten Träger 13 aufliegen. Die Heizeinrichtung 4 kann eine Eampenheizung sein, die das Substrat 3 unmittelbar durch Wärmestrahlung aufheizt. Als Gaseinlassorgan 14 ist hier ein Showerhead dargestellt. Es können aber auch andere Gaseinlassorgane 14 Verwendung finden. Die Schirmeinrichtung 5 ist hier zwischen der Eampenheizung 4 und dem kalten Prozesskammerboden 2 angeordnet.

[0033] Die Figuren 18 bis 23 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zum Abscheiden von SiC. In eine nur gestrichelt dargestellte Prozesskammer 11, die, wie bei dem in der Figur 13 dargestellten Ausführungsbeispiel, rohrförmig ausgebildet sein kann und die von einer zylinderförmigen Heizspule 4 umgeben sein kann, wird mittels eines ebenfalls nur angedeuteten Gaseinlassorgans 14 ein Prozessgas eingespeist, das in der Prozesskammer 11 chemisch reagiert, sodass auf einem Substrat 3 eine Siliziumkarbidschicht abgeschieden wird. Durch ein mit der Bezugsziffer 15 angedeutetes Gasauslassorgan können Reaktionsprodukte abtransportiert werden. Das Substrat kann über eine Beladeöffnung 16 in die Prozesskammer 11 gebracht werden beziehungsweise daraus wieder entnommen werden.

[0034] Die Figur 24 zeigt eine Darstellung ähnlich der Figur 19. Es sind optische Sensoren 27 insbesondere in Form von Pyrometern vorgesehen, mit denen die Oberflächentemperatur des Substrates 3 beziehungsweise des Suszeptors 13 an zumindest einer Stelle gemessen werden kann. Der optische Pfad 28 verläuft durch eine Öffnung 25 der Gehäusedecke. Die Öffnung 25 kann mit einem Fenster verschlossen sein und mit einem Inertgas gespült werden. Der optische Pfad 28 verläuft zwischen der Öffnung 25 und der Oberfläche des Substrates 3 oder des Suszeptors 13. Ein Schirmelement 6, das sich unmittelbar unterhalb der Öffnung 25 befindet, kann eine Öffnung aufweisen, durch die der optische Pfad 28 auch dann hindurchläuft, wenn das Schirmelement 6 seine größte Schirmwirkung entfaltet. Der optische Pfad 28 verläuft insbesondere durch einen im Schirmelement 6 angeordneten Schlitz 26.

[0035] Mit einem Stellantrieb 30 können die Schirmelement 6 zwischen ihren Betriebsstellungen verlagert werden. Die Figur 24 zeigt nur ein Stellelement 30. Auf dem Boden des Reaktorgehäuses und an der Decke des Reaktorgehäuses sind mehrere Sätze von Schirmelementen 6 angeordnet, wobei die Schirmelemente 6 jeweils eines Satzes unabhängig von den Schirmelementen eines anderen Satzes durch einen jeweiligen Stellantrieb 30 verlagert werden können.

[0036] Mit einer Steuereinrichtung 29, die einen Regelkreis beinhalten kann, können die Schirmelemente 6 der voneinander verschiedenen Sätze derart verstellt werden, dass durch die individuell eingestellten Schirmwirkungen die Temperatur der Oberfläche des Substrates 3 oder des Suszeptors 13 gegen einen Sollwert geregelt werden kann.

[0037] Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Schirmelemente 6 als um eine Achse 9 schwenkbare Leisten ausgebildet, wobei die Schwenklager unmittelbar am Boden oder an der Decke des Reaktorgehäuses 1 angeordnet sind. Sowohl der Boden als auch die Decke bilden jeweils kalte Bereiche 2, die auch von einer aktiven Kühleinrichtung ausgebildet sein können.

[0038] Mehrere leistenförmige Schirmelemente 6 sind mittels einer Koppelstange 17 über eine Achse 18 an einem kurzen Arm eines Schirmelementes 6 angelenkt, sodass eine Linearverlagerung der Koppelstange 17 zu einem gleichzeitigen Schwenkverlagern mehrerer Schirmelemente 6 führt. Die Schirmelemente 6 können somit zonenweise zwischen einer in der Figur 21 dargestellten ersten Betriebs Stellung, in der sie eine hohe Abschirmwirkung entfalten, und einer in der Figur 20 dargestellten zweiten Betriebsstellung, in der sie eine geringe Abschirmwirkung entfalten, verschwenkt werden.

[0039] Mit einem Träger 19, der von einer Leiste ausgebildet sein kann, können die Schirmelemente 6 am Boden beziehungsweise an der Decke des Reaktorgehäuses 1 befestigt sein. Der Träger 19 kann dabei in einer Nut einliegen. In der ersten Betriebsstellung können die Schirmelemente mit einer rückwärtigen Breitseitenfläche an einer Oberfläche des Bodens oder des Deckels anliegen.

[0040] Das Schirmelement 6 kann einen Schirmkörper 21 mit einer Ausnehmung aufweisen, in der eine Einlage 22 einliegt. In der in der Figur 21 dargestellten ersten Betriebsstellung weist eine Oberfläche der Einlage 22, die hochreflektierend ausgebildet ist, zur Prozesskammer 11. [0041] In der in der Figur 20 dargestellten zweiten Betriebsstellung ragen die Schirmelemente 6 im Wesentlichen senkrecht vom Boden beziehungsweise von der Decke ab.

[0042] An beiden Enden der Schirmelemente 6 können Lagerböckchen 20 vorgesehen sein, mit denen die Schirmelemente 6 am Boden beziehungsweise an der Decke befestigt sind.

[0043] Zusammengefasst:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln eines Substrates 3 mit einer in einem Reaktorgehäuse 1 angeordneten Heizeinrichtung 4 zum Aufheizen des Substrates 3, wobei beim Aufheizen der Vorrichtung ein Leistungs- beziehungsweise Wärmefluss 8 von einer Heizeinrichtung 4 zu einem Substrat 3 und beim Abkühlen ein Wärmefluss 7 vom Substrat 3 zu einem kalten Bereich 2 fließt. Zur Minimierung der Zeiten des Aufheizens und des Abkühlens wird eine Schirmeinrichtung 5 zur Beeinflussung des Wärmeflusses 7 vorgeschlagen, die zwischen einer ersten und einer zweiten Betriebsstellung verstellbar ist, wobei die Schirmeinrichtung 5 mehrere relativ zueinander bewegbare Schirmelemente 6, 6' aufweist.

[0044] Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung, bei der das Substrat 3 oder ein das Substrat 3 tragender Suszeptor 13 von einer gekühlten Heizeinrichtung 4 beheizt wird, die ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, das im Substrat 3 oder dem Suszeptor 13 Wirbelströme ausbildet. Mit den Schirmelementen 6, 6' kann ein Wärmerückfluss von Substrat 3 oder Suszeptor 13 zur Heizeinrichtung 4 moduliert werden.

[0045] 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 eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:

[0046] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schirmelemente (6, 6') für die elektromagnetischen Wechselfelder durchlässig sind.

[0047] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schirmelemente 6, 6^Z zwischen der Heizeinrichtung 4 und dem Substrat 3 angeordnet sind.

[0048] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schwenkachse 18 im Bereich einer Längsrandkante des Schirmelementes 6 verläuft und nahe dem Boden oder der Decke des Reaktorgehäuses 1 angeordnet sind.

[0049] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schirmelemente 6 mittels im Bereich der Schmalränder der Schirmelemente 6 angeordneten Lagerböckchen 20 am Reaktorgehäuse 1 befestigt sind, wobei die Schwenkachsen 18 durch die Lagerböckchen 20 verlaufen.

[0050] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mehrere am Boden oder an der Decke des Reaktorgehäuses verstellbar angeordnete Schirmelemente 6 mittels einer Koppelstange 17 aneinandergekoppelt sind, wobei eine Linearverlagerung der Koppelstange 17 zu einem gleichzeitigen Schwenkverlagern mehrerer Schirmelemente 6 führt.

[0051] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schirmeinrichtung 5 mehrere relativ zueinander bewegbare Schirmelemente 6, 6' aufweist. [0052] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest ein Schirmelement 6 der Schirmeinrichtung 5 um eine Drehachse 6 verdrehbar ist, die eine Richtungskomponente senkrecht zur Richtung des Wärmeflusses 7 besitzt, und das zum Wechsel der Betriebsstellung um die Drehachse 6 verdreht wird.

[0053] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest zwei Schirmelemente 6, 6' so angeordnet sind, dass sie sich in der zweiten Betriebsstellung zumindest teilweise überlappen.

[0054] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein zweiter Wärmefluss 8 oder Leistungsfluss von der Heizeinrichtung 4 zum Substrat 3 durch einen anderen oder durch denselben Wärmeübertragungsraum fließt, durch den der erste Wärmefluss 7 fließt.

[0055] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Drehachsen 6 mehrerer oder aller Schirmelemente 6 senkrecht zur Richtung des Wärmeflusses 7 verlaufen und sich parallel zueinander erstrecken.

[0056] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schirmelemente 6 in der ersten Betriebsstellung eine geschlossene Schirmfläche ausbildenden und in der zweiten Betriebs Stellung um insbesondere 90 Grad gegenüber der ersten Betriebsstellung gedreht sind.

[0057] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei Schirmelementeträger 23, 23' in zwei parallel zueinander angeordneten Ebenen verlagerbare Schirmelemente 6, 6' ausbilden, wobei die Schirmelementeträger 23, 23' um eine senkrecht zu den Ebenen stehende Drehachse 9 gegeneinander verdrehbar sind oder gegeneinander in den Ebenen verlagerbar sind und wobei zwischen den Schirmelement 6, 6' der Schirmelementeträger 23, 23' jeweils ein Freiraum 24, 24' angeordnet ist, dessen Flächenerstreckung der Flächenerstreckung des benachbarten Schirmelementes 6, 6' entspricht.

[0058] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schirmelemente 6, 6' schmale, rechteckige Streifen oder Kreissektoren sind und/ oder dass die Schirmelemente 6, 6' eine dem Substrat 3 zuweisende Oberfläche aufweisen, die eine Reflexionsgrad größer 0,6 oder einen Absorptionsgrad kleiner 0,4 besitzt und/ oder dass die ein oder mehreren Schirmelemente 6, 6' unabhängig voneinander verstellbar sind und/ oder dass die Schirmelemente 6, 6' transparent für hochfrequenter elektromagnetische Wechselfelder sind.

[0059] Ein Verfahren zum Behandeln eines Substrates in einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schirmeinrichtung 5 während eines Aufheizens des Substrates ihre erste Betriebsstellung und während eines Abkühlens des Substrates ihre zweite Betriebsstellung einnimmt.

[0060] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest ein oder mehrere der Schirmelemente 6, 6' der Schirmeinrichtung 5 während eines Substratbehandlungsschritts eine Zwischenstellung zwischen erster und zweiter Betriebsstellung einnehmen.

[0061] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Temperatur des Substrates 3 oder eines Suszeptors 13 mittels einer Steuereinrichtung 29 gegen einen Sollwert geregelt wird, indem die Schirmelemente 6, 6' der Schirmeinrichtung 5 verstellt werden. [0062] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass verschiedenen Zonen zugeordnete Schirmelemente 6, 6' individuell von einem jeweiligen Stellantrieb 30 verstellt werden.

[0063] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/ beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/ oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden kön- nen.

Liste der Bezugszeichen

1 Reaktorgehäuse 23' Schirmelementeträger

2 kalter Bereich, Kühleinrich24 Freiraum tung 24' Freiraum

3 Substrat 25 Öffnung

4 Heizeinrichtung 26 Schlitz

5 Schirmeinrichtung 27 Pyrometer

6 Schirmelement 28 optischer Pfad

6' Schirmelement 29 Steuereinrichtung

7 erster Wärmefluss 30 Stellantrieb

8 zweiter Wärmefluss 31 äußere Zone

8' W ärmerückfluss 32 innere Zone

9 Achse 33 Zentralelement

10 Antrieb 34 mittleres Ringelement

11 Prozesskammer 35 äußeres Ringelement

12 Wand

13 Suszeptor

14 Gaseinlass

15 Gasauslass

16 Beladeöffnung

17 Koppelstange

18 Achse

19 Träger

20 Lagerbock

21 Schirmkörper

22 Einlage

23 Schirmelementeträger

Claims

Ansprüche:

1. Vorrichtung zum thermischen Behandeln eines Substrates (3) mit einer in einem Reaktorgehäuse (1) angeordneten, elektromagnetische Wechselfelder erzeugenden Heizeinrichtung (4) zum Aufheizen eines heißen Bereichs, in dem sich das Substrat (3) befindet, wobei in einer Strahlungs-Wärmeübertragungsstrecke zwischen dem heißen Bereich und einem kalten Bereich (2) eine Schirmeinrichtung (5), die mehrere relativ zueinander bewegbare reflektierend oder gegen einen Wärmefluss (7) isolierend ausgebildete Schirmelemente (6, 6') aufweist, angeordnet ist, wobei die Schirmelemente (6, 6') zwischen einer ersten Betriebsstellung und einer zweiten Betriebsstellung verstellbar sind, wobei die Schirmeinrichtung (5) in der ersten Betriebsstellung eine größere Schirmwirkung auf den Wärmefluss (7) ausübt als in der zweiten Betriebs Stellung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmelemente (6, 6') für die elektromagnetischen Wechselfelder durchlässig sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmelemente (6, 6^Z) zwischen der Heizeinrichtung (4) und dem Substrat (3) angeordnet sind.

3. Vorrichtung zum thermischen Behandeln eines Substrates (3) mit einer in einem Reaktorgehäuse (1) angeordneten Heizeinrichtung (4) zum Aufheizen eines heißen Bereichs, in dem sich das Substrat (3) befindet, wobei in einer Strahlungs-Wärmeübertragungsstrecke zwischen dem heißen Bereich und einem kalten Bereich (2) eine Schirmeinrichtung (5), die mehrere relativ zueinander bewegbare reflektierend und oder gegen einen Wärmefluss isolierend ausgebildete Schirmelemente (6,6') aufweist, angeordnet ist, wobei die von schmalen Leisten ausgebildet Schirmelemente (6,6') zwischen einer ersten Betriebsstellung und einer zweiten Betriebs Stellung um eine Schwenkachse (18) verschwenkbar sind, wobei die Schirmeinrichtung (5) in der ersten Betriebsstellung eine größere Schirmwirkung auf den Wärmefluss (7) ausübt als in der zweiten Betriebsstellung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (18) im Bereich einer Längsrandkante des Schirmelementes (6) verläuft und nahe dem Boden oder der Decke des Reaktorgehäuses (1) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmelemente (6) mittels im Bereich der Schmalränder der Schirmelemente (6) angeordneten Lagerböckchen (20) am Reaktorgehäuse (1) befestigt sind, wobei die Schwenkachsen (18) durch die Lagerböckchen (20) verlaufen. Vorrichtung zum thermischen Behandeln eines Substrates (3) mit einer in einem Reaktorgehäuse (1) angeordneten Heizeinrichtung (4) zum Aufheizen eines heißen Bereichs, in dem sich das Substrat (3) befindet, wobei in einer Strahlungs-Wärmeübertragungsstrecke zwischen dem heißen Bereich und einem kalten Bereich (2) eine Schirmeinrichtung (5), die mehrere relativ zueinander bewegbare reflektierend und oder gegen einen Wärmefluss isolierend ausgebildete Schirmelemente (6, 6') aufweist, angeordnet ist, wobei die Schirmelemente (6, 6') zwischen einer ersten Betriebsstellung und einer zweiten Betriebsstellung um eine Schwenkachse (18) verschwenkbar sind, wobei die Schirmeinrichtung (5) in der ersten Betriebsstellung eine größere Schirmwirkung auf den Wärmefluss (7) ausübt als in der zweiten Betriebsstellung, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere am Boden oder an der Decke des Reaktorgehäuses verstellbar angeordnete Schirmelemente (6) mittels einer Koppelstange (17) aneinandergekoppelt sind, wobei eine Linearver- lagerung der Koppelstange (17) zu einem gleichzeitigen Schwenkverlagern mehrerer Schirmelemente (6) führt. Vorrichtung zum thermischen Behandeln eines Substrates (3) mit einer in einem Reaktorgehäuse (1) angeordneten Heizeinrichtung (4) zum Aufheizen eines heißen Bereichs, in dem sich das Substrat (3) befindet, wobei in einer Strahlungs-Wärmeübertragungsstrecke zwischen dem heißen Bereich und einem kalten Bereich (2) eine Schirmeinrichtung (5), die mehrere relativ zueinander bewegbare reflektierend und oder gegen einen Wärmefluss isolierend ausgebildete Schirmelemente (6, 6') aufweist, angeordnet ist, wobei die Schirmelemente (6, 6') zwischen einer ersten Betriebsstellung und einer zweiten Betriebsstellung um eine Schwenkachse (18) verschwenkbar sind, wobei die Schirmeinrichtung (5) in der ersten Betriebsstellung eine größere Schirmwirkung auf den Wärmefluss (7) ausübt als in der zweiten Betriebsstellung, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schirmelementeträger (23, 23') in zwei parallel zueinander angeordneten Ebenen verlagerbare Schirmelemente (6, 6') ausbilden, wobei die Schirmelementeträger (23, 23') um eine senkrecht zu den Ebenen stehenden Drehachse (9) gegeneinander verdrehbar oder gegeneinander in den Ebenen verlagerbar sind und wobei zwischen den Schirmelementen (6, 6') der Schirmelementeträger (23,23') jeweils ein Freiraum (24, 24') angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenerstreckung des Freiraums der Flächenerstreckung des benachbarten Schirmelementes (6,6') entspricht. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmelemente (6, 6') schmale, rechteckige Streifen oder Kreissektoren sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmelemente (6, 6') eine dem Substrat (3) zuweisende Oberfläche aufweisen, die einen Reflexionsgrad > 0,6 und einen Absorptionsgrad < 0,4 besitzt. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen das Substrat (3) tragenden Suszeptor (13), der von der Heizeinrichtung (4) auf Temperaturen über 1.000 °C beheizbar ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) eine den Suszeptor (13) aufweisende Prozesskammer (11) umgebende Spule ist, wobei die Schirmelemente (6, 6') innerhalb oder außerhalb der Spule angeordnet sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein insbesondere an einer Decke des Reaktorgehäuses (1) befestigtes Schirmelement (6) einen Schlitz (26) ausbildet, der mit einer Öffnung (25) fluchtet, durch die ein optischer Pfad (28) eines Pyrometers (27) verläuft. Verfahren zum Behandeln eines Substrates in einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schirmeinrichtung (5) während eines Aufheizens des Substrates ihre erste Betriebsstellung und während eines Abkühlens des Substrates ihre zweite Betriebsstellung einnimmt. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein oder mehrere der Schirmelemente (6, 6') der Schirmeinrichtung (5) während eines Substratbehandlungsschritts eine Zwischenstellung zwischen erster und zweiter Betriebsstellung einnehmen. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des Substrates (3) oder eines Suszeptors (13) mittels einer Steuereinrichtung (29) gegen einen Sollwert geregelt wird, indem die Schirmelemente (6, 6') der Schirmeinrichtung (5) verstellt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedenen Zonen zugeordnete Schirmelemente (6, 6') individuell von einem jeweiligen Stellantrieb (30) verstellt werden. Vorrichtung oder Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.