EP4669785A1 - Gaseinlass für einen cvd-reaktor - Google Patents
Gaseinlass für einen cvd-reaktorInfo
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- EP4669785A1 EP4669785A1 EP24707479.2A EP24707479A EP4669785A1 EP 4669785 A1 EP4669785 A1 EP 4669785A1 EP 24707479 A EP24707479 A EP 24707479A EP 4669785 A1 EP4669785 A1 EP 4669785A1
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- channels
- gas distribution
- flow barrier
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
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- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
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- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/4558—Perforated rings
Definitions
- the invention relates to a device for feeding a process gas into a process chamber of a CVD reactor, with at least one gas distribution body arranged around an axis, which has a central region with an outer side surrounding the axis, in which an opening of a gas supply line extending only over a partial circumference of the outer side is arranged, with a flow barrier having an inner side facing a gas distribution chamber and an outer side facing away from this, with a plurality of gas passage channels connecting the inner side to the outer side, having the same design and arranged evenly distributed over the circumference of the flow barrier for the even distribution of the process gas emerging from the opening and distributed in the gas distribution chamber into the process chamber.
- a generic device is described in WO 2020/109361 A2.
- gas supply lines arranged vertically one above the other.
- gas supply lines arranged around an axis extend in the circumferential direction, each of the gas supply lines supplying one of the gas distribution bodies with a process gas which is fed into a process chamber of a CVD reactor in which the device is arranged.
- the gas supply line opens into a gas distribution chamber surrounding the central region.
- the mouth of the gas supply line is arranged eccentrically - with respect to the axis - in an outer wall of the central region, which is connected to the gas distribution chamber.
- the device has an outer wall which has a plurality of gas passage channels distributed evenly over its outer cylinder wall, through which the process gas can enter the process chamber.
- at least one flow barrier having gas passage channels is provided between the outer wall and the central region.
- Such a device is used as a gas inlet element in a CVD reactor in order to feed various process gases into the process chamber of the CVD reactor at different vertical heights, which flow through the process chamber in a radial direction and are led out of the CVD reactor through a gas outlet element.
- Several substrates are arranged in a circular arrangement around the center of the gas inlet element arranged in the center of the process chamber. The formation of a homogeneous process gas flow that flows evenly into the process chamber over the entire circumference of the gas inlet element requires an even distribution of the process gas emerging from the mouth of the gas supply line in the one or more gas distribution chambers in the gas inlet element.
- the gas passage channels of a flow barrier or the outer wall have a very small cross-sectional area so that a sufficiently high pressure drops across the gas passage channels.
- the cross-sections of the gas passage channels can change due to parasitic deposits of reaction products of the process gases.
- KR 101487410 Bl describes a gas inlet device for generating a straight process gas flow of a CVD reactor exiting from a flat gas outlet surface, in which a single supply line branches out several times. The multiple branches end in outlet channels of the gas outlet surface.
- the invention is based on the object of taking measures with which the homogeneity of a process gas flow from a gas inlet element having a cylindrical gas outlet surface, into which a process gas is fed eccentrically and delivered through a plurality of gas outlet openings, is improved.
- the manufacturing tolerances required for this purpose should also be reduced.
- a device for feeding a process gas into a process chamber of a CVD reactor which has at least one gas distribution body.
- the device has an axis, which can be an axis of symmetry.
- the gas distribution body has a central region, which is surrounded by a gas distribution chamber.
- a gas supply line extends from the central region, which has an opening in a wall adjacent to the gas distribution chamber, through which the process gas can enter the gas distribution chamber.
- the central region can have an outer side that runs on a cylinder surface and in which the opening is arranged.
- the outer wall and the flow barriers each have a plurality of gas passage channels distributed evenly over their circumference and, if necessary, also over their vertical height.
- the gas distribution chambers can be circular volumes that are closed at the top and bottom and that are limited in the radially outward direction by the one or more flow barriers, for example the outer wall.
- a process gas is fed into an innermost gas distribution chamber through the mouth arranged eccentrically to the axis.
- the process gas can be distributed in the gas distribution chamber arranged in a ring around the axis and pass through the flow barrier through the gas passage channels.
- the flow barrier can be surrounded by an outer gas distribution chamber. It can also be surrounded by another flow barrier or can be surrounded directly by the outer wall. In the outer wall there are further gas passage channels.
- Gas distribution can take place in each of the one or more gas distribution chambers.
- the total pressure within a gas distribution chamber is essentially the same. There is therefore a small pressure difference within a gas distribution chamber.
- the pressure difference is smaller than the pressure difference between two adjacent gas distribution chambers, in particular between the pressure in the radially outermost gas distribution chamber and in the process chamber.
- the gas passage channels are longer than the distance measured in the radial direction between the inside and outside of the flow barrier.
- the passage channels therefore no longer have the shortest length, but are longer than the width of the flow barrier measured in the radial direction. This increases the hydraulic resistance of the gas passage channels without having to reduce their cross-section. It can also be provided that an inlet channel of the gas passage channel is followed by a section that extends in the circumferential direction of the flow barrier. An outlet channel that adjoins this can open into the outside of the flow barrier. The section that extends in the circumferential direction extends the length of the gas passage channel that also determines the hydraulic resistance.
- the gas passage channels of at least one inner flow barrier or the outer wall each have an inlet channel that branches out into at least two branch channels inside the flow barrier or the outer wall, each of which continues at least indirectly into an outlet channel that opens into the outside of the flow barrier or the outer wall.
- the passage channels have sections that extend in different directions. It can be provided that the passage channels have sections that change direction several times. It is considered advantageous that a large number of gas passage channels of the same design connect two adjacent gas distribution chambers or a radially outermost gas distribution chamber to the process chamber. Due to the measure according to the invention, the free cross-sectional areas of the gas passage channels can be increased compared to gas inlet elements known from the prior art.
- the number of gas inlet channels is smaller than in the prior art, so that their cross-sectional area can be made larger. A relatively high pressure can thus drop in the gas passage channel. Because the inlet channel branches into at least two branch channels, at least twice as many openings are provided on the outside of the pressure barrier or the outer wall as on the inside. At least one flow barrier can be arranged between the central region and the outer wall. According to a development of the invention, it can be provided that at least two flow barriers are arranged between the central region and the outer wall. The flow barriers can be arranged in a ring around the central area. The at least one flow barrier can extend along a circular arc around the axis.
- the device preferably has several gas distribution bodies arranged vertically one above the other, the flow barriers or outer walls of which can be designed identically to one another.
- the flow barriers or outer walls can also be designed differently from one another, for example they can have gas passage channels with a different shape or number.
- the gas supply lines are located in the central area and are arranged offset in the circumferential direction around the axis. In each of the several gas distribution bodies, one of the gas supply lines opens at a different circumferential position.
- the openings of the gas supply lines of gas distribution bodies arranged one above the other are angularly offset.
- the gas distribution bodies have zen windows arranged at an angle that are open at the top and bottom and through which a process gas can flow, which flows into a gas distribution chamber in a gas distribution body located underneath.
- the inlet channels or outlet channels have an extension direction that runs in the radial direction - in relation to the axis.
- the branch channels can extend in the circumferential direction or in the vertical direction. They can arise essentially at right angles from the inlet channel or merge into the outlet channel at right angles.
- the inlet channels or gas passage channels arising from a gas distribution chamber are arranged offset in the circumferential direction or in the vertical direction as outlet channels or gas passage channels that open into the same gas distribution chamber.
- the inlet channel or the outlet channel has a first section that has a different direction than a second section. For example, one section can extend in a horizontal plane.
- a second section can extend in the vertical direction.
- a first section of the inlet channel extending in the radial direction can be followed by a second section extending in the vertical direction.
- a first section of an outlet channel extending in the vertical direction can be followed by a second section extending in the horizontal direction.
- the sections extending in the horizontal direction can extend in the radial direction.
- a device can be formed from several gas distribution bodies arranged one above the other.
- the gas distribution bodies can be circular disk-shaped objects with circular depressions.
- the circular depressions form the gas distribution volumes.
- the ribs flanking the circular depressions form at least one flow barrier and the outer wall.
- the inlet channel, the branch channels and/or the outlet channel can be open at the top. This is advantageous in terms of manufacturing technology.
- the open side of the inlet channel, the branch channels or the outlet channel is then closed by the underside of the gas distribution body immediately above it.
- the branch channel and/or the outlet channel is formed by sections of a volume which extends from a bottom plane of the gas distribution chamber to the top of the gas distribution body. This volume can be open at the top.
- the volume or the channels can be open at the bottom and closed by the top of a gas distribution body arranged underneath.
- the volume can be U-shaped in the plan view of the top of the gas distribution body.
- the branch channels or the outlet channels into which the branch channels can open can be formed by the volume.
- the U-shape of the volume can be created by a partial body that divides the volume into two channels that either open into the process chamber or into a gas distribution chamber.
- the partial body can have wedge-shaped side walls that taper to a rounded tip.
- the rounded tip can be located in front of an opening of the inlet channel.
- the tip can also be located in front of an opening of an outlet channel if the section of the gas passage channel arranged upstream of the volume already has a branch.
- the inlet channel can preferably branch into three or more outlet channels.
- an inlet channel that extends in the radial direction branches into two branch channels that extend in the circumferential direction or in the vertical direction.
- the two branch channels can then branch again, with a branch channel that extends in the horizontal direction preferably branching into a branch channel that extends in the vertical direction.
- further branch channels extending vertically branches off or a branch channel extending in a vertical direction preferably branches off into further branch channels extending horizontally.
- the total of four further branch channels open out to form an outlet channel in the outside of either the flow barrier or the outer wall.
- the gas distribution bodies can be made of metal, graphite, a ceramic material or quartz.
- the at least one gas distribution body consists of a one-piece quartz part, the cavities or channels being produced using the SLE process. It proves to be advantageous if at least some of the channels, for example the inlet channels, the branch channels or the outlet channels, have a rectangular or square cross-section. However, it is also provided that at least some of the channels, for example the inlet channels, the branch channels or the outlet channels, have a different, in particular circular, cross-section. It can also be provided that only one flow barrier or only the outside has gas passage channels designed according to the invention. Other flow barriers or the outer wall can then also have gas passage channels that do not branch. However, it is also provided that all gas passage channels of all flow barriers and the outer wall have the branches according to the invention.
- the gas passage channels formed by a flow barrier or by the outer wall can be designed identically to one another. It can be provided that the total number of gas passage channels of the flow barriers arranged one behind the other in the flow direction or of the outer wall is at least doubled in each case.
- an innermost flow barrier can have a first number of gas passage channels that each branch and a second flow barrier surrounding it or an outer wall surrounding it can have at least or approximately twice the number of gas passage channels that preferably branch again.
- the cross-sectional areas of the inlet channels and/or the outlet channels can be at least 1 mm 2 .
- the cross-sectional areas of the branch channels can be larger.
- Fig. 1 schematically shows a vertical section through a reactor housing 1 of a CVD reactor
- Fig. 2 schematically shows five gas distribution bodies 12 of a feed device 11 of a gas inlet element 9 in a perspective view
- Fig. 3 is a plan view of a gas distribution body 12
- Fig. 4 is a perspective view of a section of an embodiment of a gas distribution body 12,
- Fig. 5 shows the detail shown in Figure 4 in plan view
- Fig. 6 shows the detail VI in Figure 5 in a perspective view as a first embodiment
- Fig. 7 shows the section along line VII-VII in Figure 5 as a second embodiment
- Fig. 8 the section along the line VIII-VIII in Figure 5
- Fig. 8a shows the section according to Figure 8 but of a third embodiment
- FIG. 8b the section according to Figure 8 but of a fourth embodiment
- Fig. 11 shows a perspective view of a section of a gas distribution body 12 of a fifth embodiment
- Fig. 12 shows the top view of the section shown in Figure 11
- Fig. 16 is a plan view of a gas distribution body 12 of a sixth embodiment
- Fig. 17 the section along the line XVII-XVII in Figure 16
- Fig. 18 is a view in the direction of arrow XVIII in Figure 16
- Fig. 19 is a plan view of a gas distribution body 12 of a seventh
- Fig. 20 is a perspective view of a broken out
- Fig. 21 enlarges section XXI in Figure 19,
- Figure 1 shows schematically a CVD reactor for depositing, for example, II-VI layers, IV-IV layers or III-III layers. Substrates are arranged in a susceptor 2, which can be coated in the process chamber 4 of the CVD reactor.
- the susceptor 2 has a circular disk shape and is brought to a process temperature from below by means of a heating device 3.
- the heating device 3 can be a resistance heater, an RF heater or an IR heater.
- a shaft 8 carrying the susceptor 2 can be rotated about its contour axis.
- a gas inlet element 9 which has a feed device 11 protruding into the process chamber 4.
- the process chamber 4 is limited at the bottom by the susceptor 2 and at the top by a process chamber ceiling 5.
- the substrates are arranged in a ring-shaped arrangement around the gas outlet surface of the feed device 11 arranged in the center of the process chamber 4.
- a gas outlet element 7 extends around the susceptor 2 for discharging the process gases or reaction products.
- the gas inlet member 9 has a head 10 into which a plurality of gas supply lines 13 extend, which continue into gas distribution bodies 12 which form the feed device 11.
- the gas distribution bodies 12 are disk-shaped quartz bodies which have a central region 15 through which the gas supply lines 13 extend.
- Figure 2 shows a perspective and schematic view of five such gas distribution bodies 12 which form the feed device 11 when arranged directly one above the other.
- Each gas distribution body 12 has an opening 14 in which one of the gas supply lines 13 opens to a gas distribution chamber 16.
- a process gas can enter the gas distribution chamber 16 through the opening 14.
- the opening 14 can be divided into two opening sections by a baffle wall 31.
- the first gas distribution chamber 16 is adjoined by a flow barrier 17 which has gas passage channels 22 (not shown in Figure 2) through which the process gas can flow from the inside 17' of the flow barrier 17 to its outside 17".
- the outside 17" adjoins a gas distribution volume 18 which is surrounded by an outer wall 21.
- the outer wall 21 has gas passage channels 24 which are evenly distributed over its circumference and through which the process gas can flow into the process chamber 4.
- the second gas distribution volume 18 adjoins a second flow barrier 19, which has gas passage channels 23 connecting the inner side 19' with the outer side 19".
- Figures 4 to 8 show an embodiment of a gas distribution body 12 which has a flow barrier 17 surrounding a radially inner gas distribution chamber 16, a radially outer gas distribution chamber 18 surrounding the flow barrier 17 and an outer wall 21. Both the flow barrier 17 and the outer wall 21 each have branched gas passage channels 22 and 24, respectively.
- Figure 6 shows a first embodiment of a branching gas passage channel 22.
- Y-shaped depressions are introduced into the top side 28 of the annular flow barrier 17.
- a section of the depression adjacent to the inner side 17' forms an inlet channel 25 extending in the radial direction, which branches into two branch channels 26 extending in the circumferential direction.
- the inlet channels 25 of gas passage channels 22 adjacent in the circumferential direction are arranged evenly distributed in the circumferential direction.
- the branch channels 26 continue in radial direction extending outlet channels 27 which open into the outer side 17" of the flow barrier 17.
- Adjacent outlet channels 27 are evenly spaced from one another. The angle between two adjacent outlet channels 27 is thus half the size of the angle between two adjacent inlet channels 25.
- the channels 25, 26, 27 are open towards the upper side 28 of the gas distribution body 12 and are closed in the assembled state of the feed device 11 by the underside 29 of a gas distribution body 12 arranged above it.
- FIGs 8, 9, 10 show a second embodiment of a branching gas passage channel 24.
- An inlet channel 25 with a rectangular cross-section is located approximately halfway up the inside 21' of the outer wall 21.
- the outer wall 21 forms a plurality of volumes 30 separated from one another by partition walls 34, which extend from a bottom surface of the gas distribution volume 18 to the top 28.
- the volumes 30 are closed at the bottom but open at the top.
- the inlet channel 25 opens approximately centrally into the volume 30.
- the volume 30 is divided into two sections by a partial body 33. These two sections each form a branch channel 26.
- the inlet channel 25 opens in front of a rounded front side of the wedge-shaped partial body 33.
- the partial body 33 forms side walls which taper towards the rounded front side and flank the branch channels.
- the branch channels open into outlet channels 27, which have a circular cross-section.
- outlet channels 27 which have a circular cross-section.
- the branch channel 26 opens into only one outlet channel 27.
- the branch channel 26 opens into two outlet channels 27.
- a first section 25 of an inlet channel opens into a second section 25' of the inlet channel. While the first section 25 extends in the radial direction, the second section 25' extends vertically upwards. There, the second section 25' divides into two branch channels 26 extending in the circumferential direction. The two branch channels 26 each merge into an outlet channel 27 running in the radial direction.
- a second flow barrier 19 surrounding the flow barrier 17 has gas passage channels 23 extending in the radial direction with a square cross-section.
- the outer wall 21 surrounding the second flow barrier 19 has gas passage channels 24 that have a circular cross-section.
- the outlet channel 27 opens into the uppermost region of the outer wall 17".
- the outlet channel 27 and the branch channels 26 are open towards the upper side 28 in order to be closed by the lower side 29 of the gas distribution body 12 located above in the assembled state.
- the inlet channel 25 initially branches into two first branch channels 26, which extend in a horizontal plane in the circumferential direction.
- the first branch channels 26 then each branch into second branch channels 26', which extend in the vertical direction and are open at the top in order to be closed by the underside of the gas distribution body 12 above.
- the second branch channels 26' each open into an outlet channel 27.
- the inlet channel 25 and the outlet channels 27 extend in the radial direction and are arranged offset both in the vertical direction and in the circumferential direction.
- the inlet channel 25 branches by 90° in one circumferential direction and by 90° in the opposite circumferential direction.
- the length of the branch channels 26 can be greater than a diameter of the branch channel 26.
- the length can also be less than the diameter of the branch channel.
- the two branch channels 26 each branch by 90° upwards and 90° downwards into the second branch channels 26'.
- the length of the second branch channels 26' can also be smaller than their diameter or larger than their diameter.
- the second branch channels 26' each bend by 90° into an outlet channel 27. Two outlet channels 27 are located vertically one above the other.
- the embodiment shown in Figure 19 has two flow barriers 17, 19, each of which has branching gas passage channels 22, 23, 24.
- the gas passage channels 22 of the flow barrier 17 are shown in detail in Figures 21 to 23. These are T-shaped branching gas passage channels 22, in which an inlet channel 25 branches into two branch channels 26, which in turn each merge into an outlet channel 27.
- all channels 25, 26, 27 extend approximately halfway up the flow barrier 17 and lie in the same horizontal plane.
- Figures 19 to 27 show the gas passage channels 23 of the flow barrier 19, which essentially correspond to those shown in Figures 16 and 17.
- An inlet channel 25 initially splits into two branch channels 26. These then split again into two further branch channels 26'. Each of the second branch channels 26' opens into an outlet channel 27 in the outer side 19'.
- Figure 28 shows a further embodiment in which the flow barrier 17 initially has an inlet channel 25 which is divided into two branch channels 26, wherein the inlet channel 25 and the branch channels 26 each have a square cross-section and in particular have the same cross-section.
- the inlet channel 25 is again open at the top and continues into a second section 25' running vertically downwards. The latter splits into the branch channels 26.
- Each of the two branch channels 26 continues into an outlet channel 27, each of which opens into a volume 30.
- Several volumes 30 of the same design are arranged in the circumferential direction along the outside of the flow barrier 17.
- a rounded front side of the partial body 33 is located in front of the mouth of the outlet channel 27.
- the channels 35 and the volume 30 extend over the entire height of the flow barrier 17.
- the gas distribution chamber 18 surrounding the flow barrier 17 adjoins an outer wall 21 which forms gas passage channels 24 which are unbranched here.
- the gas passage channels 24 of the outer wall 21 can also branch, as in the other embodiments.
- the gas distribution chambers 16, 18, 20 can be open all around, so that an annular volume is formed.
- the flow barriers 17, 19 can be closed all around, so that they separate the radially inner and radially outer gas distribution chambers from one another and gas exchange between the radially inner and the radially outer gas distribution chamber can only take place through the gas passage channels.
- the gas distribution chambers 16, 18, 20 can also have radial barriers which divide the gas distribution chambers 16, 18, 20, for example, into two half chambers.
- the gas passage channels 22, 23, 24 can have an inlet channel 25 extending in the radial direction, from which a section 26 bends off approximately transversely to the radial direction, which extends in the circumferential direction of the flow barrier 17, 19, 21.
- An outlet channel 27 can bend off approximately transversely from this section 26, which again extends in the radial direction.
- a device which is characterized in that the gas passage channels 22, 23, 24 each have an inlet channel 25 which branches into at least two branch channels 26, 26' in the interior of the flow barrier 17, 19, 21, wherein the branch channels 26, 26' each continue into at least one outlet channel 27 which opens into the outside of the flow barrier 17, 19, 21.
- a device characterized by a plurality of flow barriers 17, 19, 21, each of which has passage channels 22, 23, 24, wherein a radially outermost of the flow barriers 17, 19, 21 forms an outer wall 21, the outer side 21" of which forms a cylinder jacket surface of the gas distribution body 12, wherein the inner side 17' of a radially innermost flow barrier 17 of the flow barriers 17, 19, 21 adjoins a radially innermost gas distribution chamber 16, which surrounds the outer side of the central region 15, and wherein the outer side 17" of the radially innermost flow barrier 17 adjoins a further gas distribution chamber 18, wherein at least the passage channels 22, 23, 24 of one of the flow barriers 17, 19, 21 or at least two of the flow barriers 17, 19, 21 or all of the flow barriers 17, 19, 21 each have an inlet channel 25 which branches into at least two branch channels 26, 26' in the interior of the flow barrier 17, 19, 21.
- a device characterized in that the inlet channels 25 extend radially to the axis of symmetry A, and/or that the branch channels 26 branch off from the inlet channel 25 in the circumferential direction or parallel to the direction of the axis of symmetry A.
- a device which is characterized in that the inlet channels 25 and outlet channels 27 assigned to a gas distribution chamber 18, 20 are arranged offset from one another in the circumferential direction and/or in the direction of the axis of symmetry A.
- a device which is characterized in that several gas distribution bodies 12 are located directly above one another and form gas supply lines 13 arranged eccentrically to the axis of symmetry A.
- a device characterized in that the inlet channel 25, the branch channels 26 and the outlet channel 27 have a rectangular cross-section.
- a device characterized in that at least one of the inlet channel 25, the branch channels 26 and the outlet channel 27 is open to one side 28 of the gas distribution body 12 and is closed from an opposite side 29 of an adjacent gas distribution body 12.
- a device which is characterized in that the branch channels 26 are formed by a volume 30 which is U-shaped in plan view onto the top of the gas distribution body 12, wherein side walls of the U-legs converge at an acute angle in a curve.
- a device characterized in that the gas passage channel 22, 23, 24 branches into three or more outlet channels 27.
- a device which is characterized in that an outer side 17" of the flow barrier 17 has a plurality of volumes 30 separated by partition walls 34, wherein the volume 30 is divided by a partial body 33 into two channels 35 which open into a gas distribution volume 18, and wherein the partial body 33 is arranged in front of an outlet channel 27 opening into the volume 30.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspeisen eines Prozessgases in eine Prozesskammer (4) eines CVD-Reaktors, mit einem Gasverteilkörper (12), der einen Zentralbereich (15) aufweist, in dem eine sich nur über einen Teilumfang dessen Außenseite erstreckende Mündung (14) einer Gaszuleitung (13) angeordnet ist, mit einer Innenseite (17', 19', 21') und einer Außenseite (17'', 19'', 21'') aufweisenden Strömungsbarriere (17, 19, 21) mit einer Vielzahl untereinander gleichgestalteten und gleichmäßig über den Umfang der Strömungsbarriere (17, 19, 21) verteilt angeordneten Gasdurchtrittskanälen (22, 23, 24). Um die erforderlichen Fertigungstoleranzen zu vermindern, wird vorgeschlagen, dass die Gasdurchtrittskanäle (22, 23, 24) länger als der in radialer Richtung gemessener Abstand von Innenseite (17', 19', 21') und Außenseite (17'', 19'', 21'') sind. Die Durchtrittkanäle (22, 23, 24) weisen jeweils einen Eintrittskanal (25) auf, der sich im Inneren der Strömungsbarriere (17, 19, 21) in zumindest zwei Zweigkanäle (26, 26') verzweigt, wobei die Zweigkanäle (26, 26') jeweils zumindest in einen Austrittskanal (27) fortsetzen, der in der Außenseite der Strömungsbarriere (17, 19, 21) mündet.
Description
Beschreibung
Gaseinlass für einen CVD-Reaktor
Gebiet der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspeisen eines Prozessgases in eine Prozesskammer eines CVD-Reaktors, mit zumindest einem um eine Achse angeordneten Gasverteilkörper, der einen Zentralbereich mit einer die Achse umgebenden Außenseite aufweist, in der eine sich nur über einen Teilumfang der Außenseite erstreckende Mündung einer Gaszuleitung angeordnet ist, mit einer eine zu einer Gasverteilkammer weisenden Innenseite und einer von dieser weg weisenden Außenseite aufweisenden Strömungsbarriere mit einer Vielzahl die Innenseite mit der Außenseite verbindenden, untereinander gleichgestalteten und gleichmäßig über den Umfang der Strömungsbarriere verteilt angeordneten Gasdurchtrittskanälen zum gleichmäßigen Verteilen des aus der Mündung austretenden, sich in der Gasverteilkammer verteilenden Prozessgases in die Prozesskammer.
Stand der Technik
[0002] Eine gattungsgemäße Vorrichtung wird in der WO 2020/109361 A2 beschrieben. Mehrere im Wesentlichen gleichförmig gestaltete Gasverteilkörper sind in Vertikalrichtung übereinander angeordnet. In einem Zentralbereich jedes Gasverteilkörpers erstrecken sich in Umfangsrichtung um eine Achse angeordnete Gaszuleitungen, wobei jede der Gaszuleitungen einen der Gasverteilkörper mit einem Prozessgas versorgt, das in eine Prozesskammer eines CVD- Reaktors, in der die Vorrichtung angeordnet ist, eingespeist wird. Die Gaszuleitung mündet in eine den Zentralbereich umgebende Gasverteilkammer. Die Mündung der Gaszuleitung ist exzentrisch - bezogen auf die Achse - in einer Außenwand des Zentralbereichs angeordnet, die an die Gasverteilkammer an-
grenzt. Die Vorrichtung besitzt eine Außenwand, die eine Vielzahl von gleichmäßig über ihre Zylinderaußenwand verteilt angeordnete Gasdurchtrittskanälen aufweist, durch die das Prozessgas in die Prozesskammer eintreten kann. Um den Prozessgasfluss zu homogenisieren, ist dort zwischen der Außenwand und dem Zentralbereich zumindest eine Gasdurchtrittskanäle aufweisende Strömungsbarriere vorgesehen.
[0003] Eine derartige Vorrichtung wird als Gaseinlassorgan in einem CVD- Reaktor verwendet, um in die Prozesskammer des CVD-Reaktors in verschiedenen vertikalen Höhen verschiedene Prozessgase einzuspeisen, die in Radialrichtung die Prozesskammer durchströmen und die durch ein Gasauslassorgan aus dem CVD-Reaktor herausgeleitet werden. Um das im Zentrum der Prozesskammer angeordnete Gaseinlassorgan liegen mehrere Substrate in einer kreisförmigen Anordnung um das Zentrum. Die Ausbildung eines über den gesamten Umfang des Gaseinlassorgans gleichmäßig in die Prozesskammer strömenden homogenen Prozessgasflusses erfordert eine gleichmäßige Verteilung des aus der Mündung der Gaszuleitung austretenden Prozessgases in den ein oder mehreren Gasverteilkammern im Gaseinlassorgan. Hierzu ist es von Vorteil, wenn die Gasdurchtrittskanäle einer Strömungsbarriere oder der Außenwand eine sehr kleine Querschnittsfläche aufweisen, damit über die Gasdurchtrittskanäle ein ausreichend hoher Druck abfällt. Es ist allerdings fertigungstechnisch problematisch, reproduzierbare Gasdurchtrittskanäle mit kleinsten Querschnittsflächen zu fertigen. Je kleiner die Querschnittsflächen sind, desto größer sind die relativen Abweichungen. Darüber hinaus besteht das Problem, dass sich die Querschnitte der Gasdurchtrittskanäle durch parasitäre Ablagerungen von Reaktionsprodukten der Prozessgase verändern kön- nen.
[0004] Die DE 100 64944 Al beschreibt einen CVD-Reaktor mit einem Gaseinlassorgan, das eine Gasaustrittswand aufweist, die schräg zur Radialrichtung verlaufende Gasaustrittsbohrungen besitzt.
[0005] Die KR 101487410 Bl beschreibt ein Gaseinlassorgan zum Erzeugen einer geradlinigen, aus einer ebenen Gasaustrittsfläche austretenden Prozessgasfluss eines CVD-Reaktors, bei dem sich eine einzige Zuleitung mehrfach verzweigt. Die mehrfachen Zweige enden in Austrittskanälen der Gasaustrittsfläche.
Zusammenfassung der Erfindung
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu ergreifen, mit denen die Homogenität eines von einem eine zylinderförmige Gasaustrittsfläche aufweisenden Gaseinlassorgan, in das ein Prozessgas exzentrisch eingespeist wird und durch eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen gelieferten Prozessgasflusses verbessert wird. Die hierzu erforderlichen Fertigungstoleranzen sollen zudem vermindert werden.
[0007] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen.
[0008] Zunächst und im Wesentlichen wird eine Vorrichtung zum Einspeisen eines Prozessgases in eine Prozesskammer eines CVD-Reaktors vorgeschlagen, die zumindest einen Gasverteilkörper aufweist. Die Vorrichtung besitzt eine Achse, die eine Symmetrieachse sein kann. Der Gasverteilkörper besitzt einen Zentralbereich, der von einer Gasverteilkammer umgeben ist. Im Gasverteil-
körper erstreckt sich eine Gaszuleitung, die in einer an die Gasverteilkammer angrenzenden Wand eine Mündung aufweist, durch die das Prozessgas in die Gasverteilkammer eintreten kann. Der Zentralbereich kann eine Außenseite aufweisen, die auf einer Zylindermantelfläche verläuft und in der die Mündung angeordnet ist. Die Mündung kann sich dabei nur über einen Teilumfang des Umfangs oder auch über den gesamten Umfang der Zylindermantelfläche erstrecken, beispielsweise maximal nur um ein Viertel, ein Fünftel oder ein Sechstel des Umfangs. Es können auch mehrere derartige Mündungen in Umfangsrichtung hintereinander liegen. Um den Zentralbereich können ein oder mehrere Strömungsbarrieren angeordnet sein, die mit einer Innenseite jeweils an eine innere und die mit einer Außenseite jeweils an eine äußere ringförmige Gasverteilkammer angrenzen. Die mindestens eine Strömungsbarriere kann eine Außenwand sein, die mit einer Innenseite an eine Gasverteilkammer angrenzt, und deren Außenseite an die Prozesskammer angrenzt. Die Außenseite kann eine Zylindermantelfläche des Gasverteilkörpers sein. Zwischen Zentralbereich und Außenwand kann eine weitere Strömungsbarriere angeordnet sein. Die Außenwand und die Strömungsbarrieren besitzen jeweils eine Vielzahl von gleichmäßig über ihren Umfang und gegebenenfalls auch über ihre vertikale Höhe verteilt angeordnete Gasdurchtrittskanäle. Die Gasverteilkammern können kreisförmige Volumen sein, die nach oben und nach unten geschlossen sind und die in Radialauswärtsrichtung von den ein oder mehreren Strömungsbarrieren beispielsweise der Außenwand begrenzt sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird in eine innerste Gasverteilkammer durch die exzentrisch zur Achse angeordnete Mündung ein Prozessgas eingespeist. Das Prozessgas kann sich in der ringförmig um die Achse angeordnete Gasverteilkammer verteilen und durch die Gasdurchtrittskanäle durch die Strömungsbarriere hindurchtreten. Die Strömungsbarriere kann von einer äußeren Gasverteilkammer umgeben sein. Sie kann auch von einer weiteren Strömungsbarriere umgeben sein oder kann direkt von der Außenwand umgeben sein. In der Außenwand
befinden sich weitere Gasdurchtrittskanäle. In den ein oder mehreren Gasverteilkammern kann jeweils eine Gasverteilung stattfinden. Innerhalb einer Gasverteilkammer herrscht im Wesentlichen derselbe Totaldruck. Es herrscht deshalb ein geringer Druckunterschied innerhalb einer Gasverteilkammer. Der Druckunterschied ist geringer, als der Druckunterschied zwischen zwei benachbarten Gasverteilkammern insbesondere zwischen dem Druck in der radial äußersten Gasverteilkammer und in der Prozesskammer. Damit der Druckunterschied zwischen den benachbarten Gasverteilkammern beziehungsweise zwischen der radial äußersten Gasverteilkammer und der Prozesskammer möglichst groß ist oder damit eine möglichst homogene Gasverteilung in die Prozesskammer gewährleistet ist, wird zunächst vorgeschlagen, dass die Gasdurchtrittskanäle länger sind, als der in radialer Richtung gemessene Abstand von Innenseite und Außenseite der Strömungsbarriere. Die Durchtrittskanäle haben somit nicht mehr die kürzeste Länge, sondern sind länger, als die in Radialrichtung gemessene Breite der Strömungsbarriere. Hierdurch wird der hydraulische Widerstand der Gasdurchtrittskanäle vergrößert, ohne dass ihr Querschnitt vermindert werden muss. Es kann ferner vorgesehen sein, dass sich an einem Eintrittskanal des Gasdurchtrittskanals ein Abschnitt anschließt, der sich in Umfangsrichtung der Strömungsbarriere erstreckt. Ein sich daran anschließender Austrittskanal kann in der Außenseite der Strömungsbarriere münden. Mit dem in Umfangsrichtung sich erstreckenden Abschnitt wird die den hydraulischen Widerstand mitbestimmende Länge des Gasdurchtrittskanals verlängert. Gemäß einer bevorzugten Variante wird vorgeschlagen, dass die Gasdurchtrittskanäle von zumindest einer inneren Strömungsbarriere oder der Außenwand jeweils einen Eintrittskanal aufweisen, der sich im Inneren der Strömungsbarriere oder der Außenwand zumindest in zwei Zweigkanäle verzweigt, die sich jeweils zumindest indirekt in einen Austrittskanal fortsetzen, der in der Außenseite der Strömungsbarriere oder der Außenwand mündet. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Durchtrittkanäle Abschnitte haben, die
sich in verschiedenen Richtungen erstrecken. Es kann vorgesehen sein, dass die Durchtrittkanäle mehrfach ihre Richtung ändernde Abschnitte aufweisen. Es wird als vorteilhaft angesehen, dass eine Vielzahl von gleichgestalteten derartigen Gasdurchtrittskanälen zwei benachbarte Gasverteilkammern oder eine radial äußerste Gasverteilkammer mit der Prozesskammer verbinden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahme können die freien Querschnittsflächen der Gasdurchtrittskanäle gegenüber aus dem Stand der Technik her bekannten Gaseinlassorganen vergrößert werden. Die Anzahl der Gaseintrittskanäle ist geringer als beim Stand der Technik, sodass ihre Querschnittsfläche größer ausgebildet sein kann. Im Gasdurchtrittskanal kann somit ein relativ hoher Druck abfallen. Indem sich der Eintrittskanal in zumindest zwei Zweigkanäle verzweigt sind auf der Außenseite der Druckbarriere beziehungsweise der Außenwand zumindest doppelt so viele Öffnungen vorgesehen, wie auf der Innenseite. Zwischen dem Zentralbereich und der Außenwand kann zumindest eine Strömungsbarriere angeordnet sein. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen Zentralbereich und Außenwand mindestens zwei Strömungsbarrieren angeordnet sind. Die Strömungsbarrieren können ringförmig um den Zentralbereich angeordnet sein. Die mindestens eine Strömungsbarriere kann sich entlang einer Kreisbogenlinie um die Achse erstrecken. Bevorzugt weist die Vorrichtung mehrere vertikal übereinander angeordnete Gasverteilkörper auf, deren Strömungsbarrieren beziehungsweise Außenwände untereinander gleich gestaltet sein können. Die Strömungsbarrieren beziehungsweise Außenwände können aber auch voneinander verschieden gestaltet sein, beispielsweise Gasdurchtrittskanäle mit einer unterschiedlichen Gestalt oder Anzahl aufweisen. Im Zentralbereich befinden sich die Gaszuleitungen, die in Umfangsrichtung um die Achse versetzt angeordnet sind. In jeder der mehreren Gasverteilkörper mündet eine der Gaszuleitungen an einer anderen Umfangsposition. Die Mündungen der Gaszuleitungen übereinander angeordneter Gasverteilkörper sind winkelversetzt. Die Gasverteilkörper besit-
zen winkelversetzt angeordnete nach oben und unten offene Fenster, durch die ein Prozessgas hindurchströmen kann, dass in einem darunter liegenden Gasverteilkörper in eine Gasverteilkammer einströmt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung haben die Eintrittskanäle beziehungsweise Austrittskanäle eine sich in Radialrichtung - bezogen auf die Achse - verlaufende Erstreckungsrichtung. Die Zweigkanäle können sich in Umfangsrichtung oder in Vertikalrichtung erstrecken. Sie können im Wesentlichen rechtwinklig dem Eintrittskanal entspringen oder rechtwinklig in den Austrittskanal übergehen. Optional ist vorgesehen, dass die einer Gasverteilkammer entspringenden Eintrittskanäle beziehungsweise Gasdurchtrittskanäle in Umfangsrichtung beziehungsweise in vertikaler Richtung versetzt in dieselbe Gasverteilkammer mündende Austrittskanäle beziehungsweise Gasdurchtrittskanäle angeordnet sind. Ferner kann vorgesehen sein, dass zur Verlängerung des Eintrittskanals oder zur Verlängerung des Austrittskanals der Eintrittskanal oder der Austrittskanal einen ersten Abschnitt aufweist, der gegenüber einem zweiten Abschnitt eine andere Richtung aufweist. Beispielsweise kann sich ein Abschnitt in einer horizontalen Ebene erstrecken. Ein zweiter Abschnitt kann sich in Vertikalrichtung erstrecken. Einem sich in Radialrichtung erstreckenden ersten Abschnitt des Eintrittskanals kann sich ein in Vertikalrichtung erstreckender zweiter Abschnitt anschließen. Einem ersten, sich in Vertikalrichtung erstreckenden Abschnitt eines Austrittskanals kann sich ein in Horizontalrichtung erstreckender zweiter Abschnitt anschließen. Die sich in Horizontalrichtung erstreckenden Abschnitte können sich in Radialrichtung erstrecken. Eine Vorrichtung kann aus mehreren übereinander angeordneten Gasverteilkörpern gebildet sein. Die Gasverteilkörper können kreisscheibenförmige Objekte mit kreisförmigen Vertiefungen sein. Die kreisförmigen Vertiefungen bilden die Gasverteilvolumina aus. Die die kreisförmigen Vertiefungen flankierenden Rippen bilden zumindest eine Strömungsbarriere und die Außenwand aus. Die Oberseite und die Unterseite des Gasverteilkörpers sind im Wesentlichen eben, sodass bei übereinandergestapel-
ten Gasverteilkörpern die ebene Unterseite auf der ebenen Oberseite flächig aufliegt. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung einer derart ausgebildeten Vorrichtung können der Eintrittskanal, die Zweigkanäle und/ oder der Austrittskanal nach oben hin offen sein. Dies ist fertigungstechnisch von Vorteil. Die offene Seite des Eintrittskanals, der Zweigkanäle oder des Austrittskanals wird dann von der Unterseite des unmittelbar darüberliegenden Gasverteilkörpers geschlossen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Zweigkanal und/ oder der Austrittskanal von Abschnitten eines Volumens ausgebildet wird, welches sich von einer Bodenebene der Gasverteilkammer bis zur Oberseite des Gasverteilkörpers erstreckt. Dieses Volumen kann zur Oberseite hin offen sein. Es ist aber auch möglich, dass das Volumen beziehungsweise die Kanäle zur Unterseite hin offen sind und von der Oberseite eines darunter angeordneten Gasverteilkörpers verschlossen werden. Das Volumen kann in der Draufsicht auf die Oberseite des Gasverteilkörpers U- förmig sein. Die Zweigkanäle beziehungsweise die Austrittskanäle, in die die Zweigkanäle münden können, können von dem Volumen ausgebildet sein. Die U-Form des Volumens kann von einem Teilkörper erzeugt sein, der das Volumen in zwei Kanäle trennt, die entweder in die Prozesskammer oder in eine Gasverteilkammer münden. Der Teilkörper kann keilförmig auf eine gerundete Spitze zulaufende Seitenwände aufweisen. Die gerundete Spitze kann vor einer Mündung des Eintrittskanals liegen. Die Spitze kann aber auch vor einer Mündung eines Austrittskanals liegen, wenn der stromaufwärts des Volumens angeordnete Abschnitt des Gasdurchtrittskanals bereits eine Verzweigung aufweist. Bevorzugt kann sich der Eintrittskanal in drei oder mehrere Austrittskanäle verzweigen. In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass sich ein Eintrittskanal, der sich in Radialrichtung erstreckt in zwei Zweigkanäle verzweigt, die sich in Umfangsrichtung oder in Vertikalrichtung erstrecken. Die beiden Zweigkanäle können sich dann wieder verzweigen, wobei sich ein in Horizontalrichtung erstreckender Zweigkanal bevorzugt in sich in Vertikalrich-
hing erstreckende weitere Zweigkanäle verzweigt oder ein sich in Vertikalric titling erstreckender Zweigkanal bevorzugt in sich in Horizontalrichtung erstreckende weitere Zweigkanäle verzweigt. Die insgesamt vier weiteren Zweigkanäle münden unter Ausbildung eines Austrittskanals in der Außenseite entweder der Strömungsbarriere oder der Außenwand. Die Gasverteilkörper können aus Metall, aus Graphit, aus einem keramischen Material oder aus Quarz bestehen. Bevorzugt besteht der zumindest eine Gasverteilkörper aus einem einstückigen Quarzteil, wobei die Hohlräume beziehungsweise Kanäle im SLE- Verfahren geferügt werden. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn zumindest einige der Kanäle, beispielsweise die Eintrittskanäle, die Zweigkanäle oder die Austrittskanäle einen rechteckigen oder quadraüschen Querschnitt aufweisen. Es ist aber auch vorgesehen, dass zumindest einige der Kanäle, beispielsweise die Eintrittskanäle, die Zweigkanäle oder die Austrittskanäle, einen anderen, insbesondere kreisrunden Querschnitt aufweisen. Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass jeweils nur eine Strömungsbarriere oder nur die Außenseite erfindungsgemäß ausgestaltete Gasdurchtrittskanäle aufweist. Andere Strömungsbarrieren oder die Außenwand können dann auch Gasdurchtrittskanäle aufweisen, die sich nicht verzweigen. Es ist aber auch vorgesehen, dass sämtliche Gasdurchtrittskanäle aller Strömungsbarrieren und der Außenwand die erfindungsgemäßen Verzweigungen aufweisen. Erfindungsgemäß können die von einer Strömungsbarriere beziehungsweise von der Außenwand ausgebildeten Gasdurchtrittskanäle untereinander gleich gestaltet sein. Es kann vorgesehen sein, dass sich die Gesamtzahl der Gasdurchtrittskanäle der in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Strömungsbarrieren beziehungsweise der Außenwand jeweils zumindest verdoppeln. So kann beispielsweise eine innerste Strömungsbarriere eine erste Anzahl von Gasdurchtrittskanälen aufweisen, die sich jeweils verzweigen und eine diese umgebende zweite Strömungsbarriere beziehungsweise eine diese umgebende Außenwand zumindest oder etwa die doppelte Anzahl der Gasdurchtrittskanälen aufweisen, die sich
bevorzugt wieder verzweigen. Die Querschnittsflächen der Eintrittskanäle und/ oder der Austrittskanäle kann zumindest 1 mm2 betragen. Die Querschnittsflächen der Zweigkanäle können größer sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0009] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand bei- gefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Vertikalschnitt durch ein Reaktorgehäuse 1 eines CVD-Reaktors,
Fig. 2 schematisch fünf Gasverteilkörper 12 einer Einspeisevorrichtung 11 eines Gaseinlassorgans 9 in einer perspektivischen Dar- Stellung,
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Gasverteilkörper 12,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels eines Gasverteilkörpers 12,
Fig. 5 den in der Figur 4 dargestellten Ausschnitt in der Draufsicht, Fig. 6 vergrößert den Ausschnitt VI in Figur 5 in einer perspektivischen Darstellung als erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 den Schnitt gemäß der Einie VII-VII in Figur 5 als zweites Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 den Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in Figur 5,
Fig. 8a den Schnitt gemäß Figur 8 jedoch eines dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 8b den Schnitt gemäß Figur 8 jedoch eines vierten Ausführungs- eispiels,
Fig. 9 den Schnitt gemäß der Linie IX-IX in Figur 5,
Fig. 10 die Ansicht gemäß Pfeil X in Figur 9,
Fig. 11 perspektivisch einen Ausschnitt eines Gasverteilkörpers 12 eines fünften Ausführungsbeispiels, Fig. 12 die Draufsicht auf den in Figur 11 dargestellten Ausschnitt,
Fig. 13 den Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in Figur 12,
Fig. 14 den Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV in Figur 12,
Fig. 15 den Schnitt gemäß der Linie XV-XV in Figur 12,
Fig. 16 eine Draufsicht auf einen Gasverteilkörper 12 eines sechsten Ausführungsbeispiels,
Fig. 17 den Schnitt gemäß der Linie XVII-XVII in Figur 16,
Fig. 18 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles XVIII in Figur 16,
Fig. 19 eine Draufsicht auf einen Gasverteilkörper 12 eines siebten
Ausführungsbeispiels,
Fig. 20 eine perspektivische Darstellung eines aufgebrochenen Aus-
Schnitts des Gasverteilkörpers 12 gemäß Figur 19,
Fig. 21 vergrößert den Ausschnitt XXI in Figur 19,
Fig. 22 den Schnitt gemäß der Linie XXII-XXII in Figur 21,
Fig. 23 den Schnitt gemäß der Linie XXIII-XXIII in Figur 21,
Fig. 24 vergrößert den Ausschnitt XXIV in Figur 19,
Fig. 25 den Schnitt gemäß der Linie XXV-XXV Figur 24,
Fig. 26 den Schnitt gemäß der Linie XXVI-XXVI in Figur 24,
Fig. 27 den Schnitt gemäß der Linie XXVII-XXVII in Figur 24,
Fig. 28 eine Draufsicht auf einen Gasverteilkörper 12 eines achten Aus- führungsbeispiels.
Beschreibung der Ausführungsformen [0010] Die Figur 1 zeigt schematisch einen CVD-Reaktor zum Abscheiden von beispielsweise II-VI-Schichten, IV-IV-Schichten oder III-III-Schichten. Auf ei-
nem Suszeptor 2 sind Substrate angeordnet, die in der Prozesskammer 4 des CVD-Reaktors beschichtet werden können. Der Suszeptor 2 hat eine Kreisscheibenform und wird von unten mittels einer Heizeinrichtung 3 auf eine Prozesstemperatur gebracht. Die Heizeinrichtung 3 kann eine Widerstandshei- zung, eine RF-Heizung oder eine IR-Heizung sein. Ein den Suszeptor 2 tragender Schaft 8 kann um seine Konturenachse gedreht werden, hn Zentrum des Reaktorgehäuses 1 befindet sich ein Gaseinlassorgan 9, das eine in die Prozesskammer 4 hineinragende Einspeisevorrichtung 11 aufweist. Die Prozesskammer 4 ist nach untenhin durch den Suszeptor 2 und nach oben hin durch eine Prozesskammerdecke 5 begrenzt. Die Substrate liegen in einer ringförmigen Anordnung um die im Zentrum der Prozesskammer 4 angeordnete Gasaustrittsfläche der Einspeisevorrichtung 11. Um den Suszeptor 2 erstreckt sich ein Gasauslassorgan 7 zum Herausleiten der Prozessgase beziehungsweise Reaktionsprodukte.
[0011] Das Gaseinlassorgan 9 besitzt einen Kopf 10, in den sich eine Vielzahl von Gaszuleitungen 13 erstrecken, die sich in Gasverteilkörper 12 fortsetzen, die die Einspeisevorrichtung 11 ausbilden.
[0012] Die Gasverteilkörper 12 sind scheibenförmige Quarzkörper, die einen Zentralbereich 15 aufweisen, durch den sich die Gaszuleitungen 13 erstrecken. Die Figur 2 zeigt perspektivisch und schematisch fünf derartige Gasverteilkörper 12, die in unmittelbarer Übereinanderanordnung die Einspeisevorrichtung 11 ausbilden. Jeder Gasverteilkörper 12 besitzt eine Mündung 14, in der sich eine der Gaszuleitungen 13 zu einer Gasverteilkammer 16 hin öffnet. Durch die Mündung 14 kann ein Prozessgas in die Gasverteilkammer 16 eintreten. Die Mündung 14 kann von einer Prallwand 31 in zwei Mündungsabschnitte geteilt werden.
[0013] In Radialauswärtsrichtung schließt sich an die erste Gasverteilkammer 16 eine Strömungsbarriere 17 an, die in der Figur 2 nicht dargestellte Gasdurchtrittskanäle 22 aufweist, durch die das Prozessgas von der Innenseite 17' der Strömungsbarriere 17 zu deren Außenseite 17" strömen kann. Die Außenseite 17" grenzt an ein Gasverteilvolumen 18 an, das von einer Außenwand 21 umgeben ist. Die Außenwand 21 besitzt gleichmäßig über ihren Umfang verteilt angeordnete Gasdurchtrittskanäle 24, durch die das Prozessgas in die Prozesskammer 4 strömen kann.
[0014] Bei anderen Ausführungsbeispielen, beispielsweise bei dem in den Figuren 11 und 12 dargestellten Ausführungsbeispiel grenzt das zweite Gasverteilvolumen 18 an eine zweite Strömungsbarriere 19 an, die die Innenseite 19' mit der Außenseite 19" verbindende Gasdurchtrittskanäle 23 aufweist.
[0015] Die Figuren 4 bis 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Gasverteilkörpers 12, der eine eine radial innere Gasverteilkammer 16 umgebende Strömungsbarriere 17, eine die Strömungsbarriere 17 umgebende radial äußere Gasverteilkammer 18 und eine Außenwand 21 aufweist. Sowohl die Strömungsbarriere 17 als auch die Außenwand 21 weisen jeweils verzweigte Gasdurchtrittskanäle 22 beziehungsweise 24 auf.
[0016] Die Figur 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines sich verzweigenden Gasdurchtrittskanals 22. In der Oberseite 28 der ringförmigen Strömungsbarriere 17 sind ypsilonförmige Vertiefungen eingebracht. Ein an die Innenseite 17' angrenzender Abschnitt der Vertiefung bildet einen sich in Radialrichtung erstreckenden Eintrittskanal 25 aus, der sich in zwei sich in Umfangsrichtung erstreckende Zweigkanäle 26 verzweigt. Die Eintrittskanäle 25 von in Umfangsrichtung benachbarten Gasdurchtrittskanälen 22 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Zweigkanäle 26 setzen sich in in Radial-
richtung verlaufende Austrittskanäle 27 fort, die in der Außenseite 17", der Strömungsbarriere 17 münden. Benachbarte Austrittskanäle 27 sind gleichmäßig voneinander beabstandet. Der Winkel zwischen zwei benachbarten Austrittskanälen 27 ist somit halb so groß wie der Winkel zwischen zwei benachbarten Eintrittskanälen 25. Die Kanäle 25, 26, 27 sind zur Oberseite 28 des Gasverteilkörpers 12 hin offen und werden im zusammengebauten Zustand der Einspeisevorrichtung 11 von der Unterseite 29 eines darüber angeordneten Gasverteilkörpers 12 verschlossen.
[0017] Die Figuren 8, 9, 10 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines sich verzweigenden Gasdurchtrittskanals 24. Ein Eintrittskanal 25 mit einem rechteckigen Querschnitt befindet sich etwa auf halber Höhe der Innenseite 21' der Außenwand 21. Die Außenwand 21 bildet eine Vielzahl von durch Trennwände 34 voneinander getrennte Volumina 30 aus, die sich von einer Bodenfläche des Gasverteilvolumens 18 bis zur Oberseite 28 erstrecken. Die Volumina 30 sind nach untenhin geschlossen, nach obenhin aber offen. Der Eintrittskanal 25 mündet etwa mittig in das Volumen 30. Das Volumen 30 wird von einem Teilkörper 33 in zwei Abschnitte geteilt. Diese beiden Abschnitte bilden jeweils einen Zweigkanal 26. Der Eintrittskanal 25 mündet vor einer gerundeten Stirnseite des keilförmigen Teilkörpers 33. Der Teilkörper 33 bildet zur gerundeten Stirnseite schräg zulaufende Seitenwände, die die Zweigkanäle flankieren.
[0018] Die Zweigkanäle münden in Austrittskanäle 27, die einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Bei dem in der Figur 10 dargestellten Ausführungsbeispiel entspringen jedem der Zweigkanäle 26 drei in Vertikalrichtung übereinander angeordnete Austrittskanäle 27.
[0019] Bei dem in der Figur 8a dargestellten dritten Ausführungsbeispiel mündet der Zweigkanal 26 in nur einen Austrittskanal 27.
[0020] Bei dem in der Figur 8b dargestellten vierten Ausführungsbeispiel mündet der Zweigkanal 26 in zwei Austrittskanäle 27.
[0021] Bei dem in den Figuren 11 bis 15 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel mündet ein erster Abschnitt 25 eines Eintrittskanals in einen zweiten Abschnitt 25' des Eintrittskanals. Während sich der erste Abschnitt 25 in Radialrichtung erstreckt, erstreckt sich der zweite Abschnitt 25' in Vertikalrichtung nach oben. Dort teilt sich der zweite Abschnitt 25' in zwei sich in Umfangsrichtung erstreckende Zweigkanäle 26 auf. Die beiden Zweigkanäle 26 gehen jeweils in einen in Radialrichtung verlaufenden Austrittskanal 27 über. Eine die Strömungsbarriere 17 umgebende zweite Strömungsbarriere 19 besitzt sich in Radialrichtung erstreckende Gasdurchtrittskanäle 23 mit einem quadratischen Querschnitt. Die die zweite Strömungsbarriere 19 umgebende Außenwand 21 besitzt Gasdurchtrittskanäle 24, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Während sich der erste Abschnitt 25 etwa auf halber Höhe der Innenwand 17' erstreckt, mündet der Austrittskanal 27 im obersten Bereich der Außenwand 17" . Der Austritts kanal 27 und die Zweigkanäle 26 sind zur Oberseite 28 hin offen, um im zusammengebauten Zustand von der Unterseite 29 des darüberliegenden Gasverteilkörpers 12 geschlossen zu werden.
[0022] Bei dem in den Figuren 16 bis 18 dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel verzweigt sich der Eintrittskanal 25 zunächst in zwei erste Zweigkanäle 26, die sich in einer Horizontalebene in Umfangsrichtung erstrecken. Die ersten Zweigkanäle 26 verzweigen sich dann jeweils in zweite Zweigkanäle 26', die sich in Vertikalrichtung erstrecken und oben offen sind, um von der Unterseite des darüberliegenden Gasverteilkörpers 12 geschlossen zu werden. Die zweiten Zweigkanäle 26' münden jeweils in einen Austrittskanal 27. Der Eintrittskanal 25 und die Austrittskanäle 27 erstrecken sich in Radialrichtung und sind sowohl in Vertikalrichtung als auch in Umfangsrichtung versetzt angeordnet.
[0023] Der Eintrittskanal 25 verzweigt jeweils um 90° in die eine Umfangsrichtung und um 90° in die gegenüberliegende Umfangsrichtung. Die Länge der Zweigkanäle 26 kann größer sein als ein Durchmesser des Zweigkanals 26. Die Länge kann aber auch geringer sein als der Durchmesser des Zweigkanals. Die beiden Zweigkanäle 26 verzweigen sich jeweils um 90° nach oben und um 90° nach unten in die zweiten Zweigkanäle 26'. Die Länge der zweiten Zweigkanäle 26' kann auch hier kleiner sein als ihr Durchmesser oder größer sein als ihr Durchmesser. Die zweiten Zweigkanäle 26' knicken jeweils um 90° in einen Austrittskanal 27 ab. Zwei Austrittskanäle 27 liegen vertikal übereinander.
[0024] Das in der Figur 19 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt zwei Strömungsbarrieren 17, 19, die jeweils sich verzweigende Gasdurchtrittskanäle 22, 23, 24 aufweisen. Die Gasdurchtrittskanäle 22 der Strömungsbarriere 17 sind im Detail in den Figuren 21 bis 23 dargestellt. Es handelt sich hier um T-förmig sich verzweigende Gasdurchtrittskanäle 22, bei denen sich ein Eintrittskanal 25 in zwei Zweigkanäle 26 verzweigt, die wiederum in jeweils einen Austrittskanal 27 übergehen. Hier erstrecken sich alle Kanäle 25, 26, 27 etwa auf halber Höhe der Strömungsbarriere 17 und liegen in derselben Horizontalebene.
[0025] Die Figuren 19 bis 27 zeigen die Gasdurchtrittskanäle 23 der Strömungsbarriere 19, die im Wesentlichen denen entsprechen, die auch in den Figuren 16 und 17 dargestellt sind. Ein Eintrittskanal 25 spaltet sich zunächst in zwei Zweigkanäle 26 auf. Diese spalten sich dann wieder in zwei weitere Zweigkanäle 26' auf. Jeder der zweiten Zweigkanäle 26' mündet mit einem Austrittskanal 27 in der Außenseite 19'.
[0026] Die Figur 28 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Strömungsbarriere 17 zunächst einen Eintrittskanal 25 aufweist, der sich in zwei Zweigkanäle 26 aufteilt, wobei der Eintrittskanal 25 und die Zweigkanäle 26
jeweils einen quadratischen Querschnitt aufweisen und insbesondere denselben Querschnitt besitzen. Der Eintrittskanal 25 ist auch hier wieder nach oben offen und setzt sich in einen vertikal nach unten verlaufenden zweiten Abschnitt 25' fort. Letzterer spaltet sich in die Zweigkanäle 26 auf. Jeder der beiden Zweigkanäle 26 setzt sich in einen Austritts kanal 27 fort, der jeweils in ein Volumen 30 mündet. Mehrere gleichgestaltete Volumina 30 sind in Umfangsrichtung entlang der Außenseite der Strömungsbarriere 17 angeordnet. In jedem der Volumen 30 befindet sich ein Teilkörper 33, der das Volumen 30 in zwei Kanäle 35 aufteilt. Eine gerundete Stirnseite des Teilkörpers 33 befindet sich vor der Mündung des Austrittskanals 27. Die Kanäle 35 und das Volumen 30 erstrecken sich über die gesamte Höhe der Strömungsbarriere 17.
[0027] Die die Strömungsbarriere 17 umgebende Gasverteilkammer 18 grenzt an eine Außenwand 21 an, die Gasdurchtrittskanäle 24 ausbildet, die hier unverzweigt sind. Die Gasdurchtrittskanäle 24 der Außenwand 21 können sich aber, wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen, auch verzweigen.
[0028] Bei allen Ausführungsbeispielen können die Gasverteilkammern 16, 18, 20 ringsum offen sein, sodass sich ein ringförmiges Volumen ausbildet. Bei allen Ausführungsbeispielen können die Strömungsbarrieren 17, 19 ringsum geschlossen sein, sodass sie radial innere und radial äußere Gasverteilkammern voneinander trennen und ein Gasaustausch zwischen der radial inneren und der radial äußeren Gasverteilkammer nur durch die Gasdurchtrittskanäle stattfinden kann.
[0029] Bei allen Ausführungsbeispielen können die Gasverteilkammern 16, 18, 20 aber auch radiale Barrieren aufweisen, die die Gasverteilkammern 16, 18, 20 beispielsweise in zwei Halbkammern aufteilen.
[0030] Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Gasdurchtrittskanäle 22, 23, 24 einen sich in Radialrichtung erstreckenden Eintrittskanal 25 aufweisen, von dem etwa quer zur Radialrichtung ein Abschnitt 26 abknickt, der sich in Umfangsrichtung der Strömungsbarriere 17, 19, 21 erstreckt. Von diesem Abschnitt 26 kann ein Austrittskanal 27 etwa quer abknicken, der sich wieder in Radialrichtung erstreckt.
[0031] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:
[0032] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gasdurchtrittskanäle 22, 23, 24 länger als der in radialer Richtung gemessene Abstand von Innenseite 17', 19', 21' und Außenseite 17", 19", 21" sind.
[0033] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gasdurchtrittskanäle 22, 23, 24 jeweils einen Eintrittskanal 25 aufweisen, der sich im Inneren der Strömungsbarriere 17, 19, 21 in zumindest einen Abschnitt 26, 26' fortsetzt, der sich in Umfangsrichtung erstreckt, und einen Austrittskanal 27 aufweist, der in der Außenseite der Strömungsbarriere 17, 19, 21 mündet.
[0034] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gasdurchtrittskanäle 22, 23, 24 jeweils einen Eintrittskanal 25 aufweisen, der sich im Inneren der Strömungsbarriere 17, 19, 21 in zumindest zwei Zweigkanäle 26, 26' verzweigt, wobei sich die Zweigkanäle 26, 26' jeweils zumindest in einen Austrittskanal 27 fortsetzen, der in der Außenseite der Strömungsbarriere 17, 19, 21 mündet.
[0035] Eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die gekennzeichnet ist durch mehrere Strömungsbarrieren 17, 19, 21, die jeweils Durchtrittkanäle 22, 23, 24 aufweisen, wobei eine radial äußerste der Strömungsbarrieren 17, 19, 21 eine Außenwand 21 ausbildet, deren Außenseite 21" eine Zylindermantelfläche des Gasverteilkörpers 12 ausbildet, wobei die Innenseite 17' einer radial innersten Strömungsbarriere 17 der Strömungsbarrieren 17, 19, 21 an eine radial innerste Gasverteilkammer 16 angrenzt, die die Außenseite des Zentralbereichs 15 umgibt, und wobei die Außenseite 17" der radial innersten Strömungsbarriere 17 an eine weitere Gasverteilkammer 18 angrenzt, wobei zumindest die Durchtrittkanäle 22, 23, 24 einer der Strömungsbarrieren 17, 19, 21 oder zumindest zwei der Strömungsbarrieren 17, 19, 21 oder aller Strömungsbarrieren 17, 19, 21 jeweils einen Eintrittskanal 25 aufweisen, der sich im Inneren der Strömungsbarriere 17, 19, 21 in zumindest zwei Zweigkanäle 26, 26' verzweigt.
[0036] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Eintrittskanäle 25 radial zur Symmetrieachse A verlaufen, und/ oder dass die Zweigkanäle 26 in Umfangsrichtung oder parallel zur Richtung der Symmetrieachse A vom Eintrittskanal 25 abzweigen.
[0037] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die einer Gasverteilkammer 18, 20 zugeordneten Eintrittskanäle 25 und Austrittskanäle 27 in Umfangsrichtung und/ oder in Richtung der Symmetrieachse A versetzt zueinander angeordnet sind.
[0038] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Eintrittskanal 25 einen sich in der Radialrichtung verlaufenden ersten Abschnitt und einen in Richtung parallel zur Symmetrieachse A verlaufenden zweiten Abschnitt 25'
aufweist, an den sich zwei in Umfangsrichtung verlaufende Zweigkanäle 26 anschließen.
[0039] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mehrere Gasverteilkörper 12 unmittelbar übereinander liegen und exzentrisch zur Symmetrieachse A angeordnete Gaszuleitungen 13 ausbilden.
[0040] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Eintrittskanal 25, die Zweigkanäle 26 und der Austrittskanal 27 einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
[0041] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass von dem Eintrittskanal 25, den Zweigkanälen 26 und dem Austrittskanal 27 zumindest einer zu einer Seite 28 des Gasverteilkörpers 12 offen ist und von einer gegenüberliegenden Seite 29 eines angrenzenden Gasverteilkörpers 12 verschlossen ist.
[0042] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zweigkanäle 26 von einem in der Draufsicht auf die Oberseite des Gasverteilkörpers 12 U- förmigen Volumen 30 ausgebildet sind, wobei Seitenwände der U-Schenkel spitzwinklig in eine Rundung aufeinander zulaufen.
[0043] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sich der Gasdurchtrittskanal 22, 23, 24 in drei oder mehr Austrittskanäle 27 verzweigt.
[0044] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Außenseite 17" der Strömungsbarriere 17 mehrere durch Trennwände 34 getrennte Volumina 30 aufweist, wobei das Volumen 30 durch einen Teilkörper 33 in zwei Kanäle 35 geteilt ist, die in ein Gasverteilvolumen 18 münden, und wobei der Teil-
körper 33 vor einem in das Volumen 30 mündenden Austritskanal 27 angeordnet ist.
[0045] 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 Er- findung 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 Mitel ersetzt werden können.
Liste der Bezugszeichen
1 Reaktorgehäuse 22 Gasdurchtrittskanal
2 Suszeptor 23 Gasdurchtrittskanal
3 Heizeinrichtung 24 Gasdurchtrittskanal
4 Prozesskammer 25 Eintrittskanal
5 Prozesskammerdecke 25' Abschnitt des Eintrittskanals
7 Gasauslassorgan 26 Zweigkanal, Abschnitt
8 Schaft 26' Zweigkanal, Abschnitt
9 Gaseinlassorgan 27 Austrittskanal
10 Kopf 28 Oberseite
11 Einspeisevorrichtung 29 Unterseite
12 Gasverteilkörper 30 Volumen
13 Gaszuleitung 31 Prallwand
14 Mündung 32 Trennwand
15 Zentralbereich 33 Teilkörper
16 erste Gasverteilkammer 34 Trennwand
17 erste Strömungsbarriere 35 Kanal
17' Innenseite
17" Außenseite
18 zweite Gasverteilkammer
19 zweite Strömungsbarriere,
19' Innenseite
19" Außenseite
20 dritte Gasverteilkammer
21 dritte Strömungsbarriere, Außenwand A Symmetrieachse
21' Innenseite
21" Außenseite
Claims
1. Vorrichtung (1) zum Einspeisen eines Prozessgases in eine Prozesskammer (4) eines CVD-Reaktors, mit zumindest einem um eine Achse (A) angeordneten Gasverteilkörper (12), der einen Zentralbereich (15) mit einer die Achse (A) umgebenden Außenseite aufweist, in der eine sich nur oder zumindest über einen Teilumfang der Außenseite erstreckende Mündung (14) einer Gaszuleitung (13) angeordnet ist, mit einer eine zu einer Gasverteilkammer (16, 18, 20) weisenden Innenseite (17', 19', 21') und einer von dieser weg weisenden Außenseite (17" , 19", 21") aufweisenden Strömungsbarriere (17, 19, 21) mit einer Vielzahl die Innenseite (17', 19', 21') mit der Außenseite (17", 19", 21") verbindenden, untereinander gleichgestalteten und gleichmäßig über den Umfang der Strömungsbarriere (17, 19, 21) verteilt angeordneten Gasdurchtrittskanälen (22, 23, 24) zum gleichmäßigen Verteilen des aus der Mündung (14) austretenden, sich in der Gasverteilkammer (16, 18, 20) verteilenden Prozessgases in die Prozesskammer (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdurchtrittskanäle (22, 23, 24) länger als der in radialer Richtung gemessene Abstand von Innenseite (17', 19', 21') und Außenseite (17", 19", 21") sind, wobei die Gasdurchtrittskanäle (22, 23, 24) jeweils einen Eintrittskanal (25) aufweisen, der sich im Inneren der Strömungsbarriere (17, 19, 21) in zumindest einen Abschnitt (26, 26') fortsetzt, der sich in Umfangsrichtung oder in einer Richtung parallel zur Achse (A) erstreckt, und einen Austrittskanal (27) aufweist, der in der Außenseite der Strömungsbarriere (17, 19, 21) mündet.
2. Vorrichtung (1) zum Einspeisen eines Prozessgases in eine Prozesskammer (4) eines CVD-Reaktors, mit zumindest einem um eine Achse (A) angeordneten Gasverteilkörper (12), der einen Zentralbereich (15) mit einer die Achse (A) umgebenden Außenseite aufweist, in der eine sich nur oder
zumindest über einen Teilumfang der Außenseite erstreckende Mündung (14) einer Gaszuleitung (13) angeordnet ist, mit einer eine zu einer Gasverteilkammer (16, 18, 20) weisenden Innenseite (17', 19', 21') und einer von dieser weg weisenden Außenseite (17" , 19", 21") aufweisenden Strömungsbarriere (17, 19, 21) mit einer Vielzahl die Innenseite (17', 19', 21') mit der Außenseite (17", 19", 21") verbindenden, untereinander gleichgestalteten und gleichmäßig über den Umfang der Strömungsbarriere (17, 19, 21) verteilt angeordneten Gasdurchtrittskanälen (22, 23, 24) zum gleichmäßigen Verteilen des aus der Mündung (14) austretenden, sich in der Gasverteilkammer (16, 18, 20) verteilenden Prozessgases in die Prozesskammer (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdurchtrittskanäle (22, 23, 24) länger als der in radialer Richtung gemessene Abstand von Innenseite (17', 19', 21') und Außenseite (17", 19", 21") sind, wobei die Gasdurchtrittskanäle (22, 23, 24) jeweils einen Eintrittskanal (25) aufweisen, der sich im Inneren der Strömungsbarriere (17, 19, 21) in zumindest zwei Zweigkanäle (26, 26') verzweigt, wobei sich die Zweigkanäle (26, 26') jeweils zumindest in einen Austrittskanal (27) fortsetzen, der in der Außenseite der Strömungsbarriere (17, 19, 21) mündet.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Strömungsbarrieren (17, 19, 21), die jeweils Durchtrittkanäle (22, 23, 24) aufweisen, wobei eine radial äußerste der Strömungsbarrieren (17, 19, 21) eine Außenwand (21) ausbildet, deren Außenseite (21") eine Zylindermantelfläche des Gasverteilkörpers (12) ausbildet, wobei die Innenseite (17') einer radial innersten Strömungsbarriere (17) der Strömungsbarrieren (17, 19, 21) an eine radial innerste Gasverteilkammer (16) angrenzt, die die Außenseite des Zentralbereichs (15) umgibt, und wobei die Außenseite (17") der radial innersten Strömungsbarriere (17) an eine weitere Gasverteilkammer (18) angrenzt, wobei zumindest die Durchtrittkanäle (22, 23, 24) einer der Strömungsbarrieren (17, 19, 21) oder zumin-
dest zwei der Strömungsbarrieren (17, 19, 21) oder aller Strömungsbarrieren (17, 19, 21) jeweils einen Eintrittskanal (25) aufweisen, der sich im Inneren der Strömungsbarriere (17, 19, 21) in zumindest zwei Zweigkanäle (26, 26') verzweigt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskanäle (25) radial zur Achse (A) verlaufen, und/ oder dass die Zweigkanäle (26) in Umfangsrichtung oder parallel zur Richtung der Achse (A) vom Eintrittskanal (25) abzweigen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einer Gasverteilkammer (18, 20) zugeordneten Eintrittskanäle (25) und Austrittskanäle (27) in Umfangsrichtung und/ oder in Richtung der Achse (A) versetzt zueinander angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittskanal (25) einen sich in der Radialrichtung verlaufenden ersten Abschnitt und einen in Richtung parallel zur Achse (A) verlaufenden zweiten Abschnitt (25') aufweist, an den sich zwei in Umfangsrichtung verlaufende Zweigkanäle (26) anschließen.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gasverteilkörper (12) unmittelbar übereinander liegen und exzentrisch zur Achse (A) angeordnete Gaszuleitungen (13) ausbilden.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittskanal (25), die Zweigkanäle (26) und der Austrittskanal (27) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Eintrittskanal (25), den Zweigkanälen (26) und dem Austrittskanal (27) zumindest einer zu einer Seite (28) des Gasverteilkörpers (12) offen ist und von einer gegenüberliegenden Seite (29) eines angrenzenden Gasverteilkörpers (12) verschlossen ist.
10. Vorrichtung (1) zum Einspeisen eines Prozessgases in eine Prozesskammer (4) eines CVD-Reaktors, mit zumindest einem um eine Achse (A) angeordneten Gasverteilkörper (12), der einen Zentralbereich (15) mit einer die Achse (A) umgebenden Außenseite aufweist, in der eine sich nur oder zumindest über einen Teilumfang der Außenseite erstreckende Mündung (14) einer Gaszuleitung (13) angeordnet ist, mit einer eine zu einer Gasverteilkammer (16, 18, 20) weisenden Innenseite (17', 19', 21') und einer von dieser weg weisenden Außenseite (17" , 19", 21") aufweisenden Strömungsbarriere (17, 19, 21) mit einer Vielzahl die Innenseite (17', 19', 21') mit der Außenseite (17", 19", 21") verbindenden, untereinander gleichgestalteten und gleichmäßig über den Umfang der Strömungsbarriere (17, 19, 21) verteilt angeordneten Gasdurchtrittskanälen (22, 23, 24) zum gleichmäßigen Verteilen des aus der Mündung (14) austretenden, sich in der Gasverteilkammer (16, 18, 20) verteilenden Prozessgases in die Prozesskammer (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdurchtrittskanäle (22, 23, 24) länger als der in radialer Richtung gemessene Abstand von Innenseite (17', 19', 21') und Außenseite (17", 19", 21") sind, wobei zumindest eine der Gasdurchtrittskanäle (22, 23, 24) zu einer Seite (28) des Gasverteilkörpers (12) offen ist und von einer gegenüber liegenden Seite (29) eines angrenzenden Gasverteilkörpers (12) verschlossen ist
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigkanäle (26) von einem in der Draufsicht auf die Oberseite
des Gasverteilkörpers (12) U-förmigen Volumen (30) ausgebildet sind, wobei Seitenwände der U-Schenkel spitzwinklig in eine Rundung aufeinander zulaufen.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass sich der Gasdurchtrittskanal (22, 23, 24) in drei oder mehr Austrittskanäle (27) verzweigt.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenseite (17") der Strömungsbarriere (17) mehrere durch Trennwände (34) getrennte Volumina (30) aufweist, wobei das Volumen (30) durch einen Teilkörper (33) in zwei Kanäle (35) geteilt ist, die in ein Gasverteilvolumen (18) münden, und wobei der Teilkörper (33) vor einem in das Volumen (30) mündenden Austrittskanal (27) angeordnet ist.
14. Vorrichtung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeich- nenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.
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