NL2002362C

NL2002362C - Substraathouder voor gasdiffusie-ovens.

Info

Publication number: NL2002362C
Application number: NL2002362A
Authority: NL
Inventors: Udo Willkommen; Christoph Koeckert
Original assignee: Ardenne Anlagentech Gmbh
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-03-18
Also published as: NL2002362A1; DE102007063017A1; DE102007063017B4

Description

Substraathouder voor gasdiffusie-ovens

In gasdiffusie-ovens worden in een thermisch geïnduceerd gasfasediffusieproces chemische reacties op het oppervlak van substraten uitgevoerd. Dergelijke gasdiffusie-5 ovens omvatten meestal een houdersysteem met een groot volume voor de opname van meerdere substraten en zijn meestal met een inrichting voor het produceren van een vacuüm verbonden. Verder zijn deze gasdiffusic-ovcns voorzien van verwarmingsinrichtin-gen, die voor de gerichte opwarming respectievelijk temperatuurgeleiding van de substraten geschikt zijn. Bij deze verwarmingsinrichtingen betreft het vaak aan de buiten-10 zijde aangebrachte verwarmingselementen, die door stralingsverwarming de substraten verwarmen. In speciale gasdiffusie-ovens, waarbij reactiegassen worden toegepast, die agressief reageren met metaaloppervlakken, wordt als constructiemateriaal voor het houdersysteem kwarts toegepast. Dit vatsysteem uit kwartsglas maakt het mogelijk, dat de warmtestraling van de buiten de houder of het vat aangebrachte stralingsverwarming de 15 substraten onbelemmerd bereikt en de opwarming daarvan tot gevolg heeft.

De substraten zelf zijn in een op overeenkomstige wijze uitgevoerde draagconstructie of carrier, ook "boot" genoemd, naast elkaar aangebracht. De boot is meestal aan de bovenste dwarsdragers daarvan in zogenaamde vorken ingehangen om deze in de oven in positie te houden. Deze boot moet naast de mechanische belastingen, 20 die door het gewicht van de substraten ontstaan, ook de chemische belastingen door de toegepaste reactieve gassen bij de optredende temperaturen weerstaan.

Op typische wijze zijn dergelijke boten uit kwartsglas vervaardigd, omdat kwarts ook bij hoge temperaturen chemisch niet reageert met de reactieve gassen. Omdat kwarts voor warmtestraling transparant is, kunnen de afzonderlijke segmenten van een derge-25 lijke kwartsboot met een dikte worden uitgevoerd, die voldoende is om de noodzakelijke mechanische stevigheid te verkrijgen. Nadelen daarvan zijn naast de geringe mechanische belastbaarheid met betrekking tot druk van de substraten in de vasthoudsleuven en de opnamepunten en eventuele stoten ook de hogere gasstroomweerstand van dergelijke dikke kwartssegmenten, die een homogene gasverdeling belemmeren.

30 Tijdens de opwarm- en aanhoud- en afkoelfases ontstaat een duidelijke verbuiging van de substraten in een horizontale richting. Daarbij moet erop gelet worden, dat de verbuiging van de buitenste beide substraten ten opzichte van de substraatstapel of batch als laatste begint en als eerste teruggaat, terwijl de verder aan de binnenzijde aangebrachte 2 substraten langer verbogen blijven respectievelijk horizontaal afgebogen blijven. Bij een te geringe afstand van de buitenste schijven ten opzichte van de eerstvolgende binnenste schijf kan het daarbij tot het contact van de substraten tot aan de breuk van de substraten of van de boot komen.

5 Voor de verbetering van bekende substraathouders dienen geschikte materialen en een geschikt design voor de boot worden gevonden, waarbij in dezelfde mate rekening wordt gehouden met de mechanische, thermische en chemische aspecten.

Derhalve wordt voorgesteld om bij een substraathouder voor gasdiffusie-ovens alternatief of cumulatief een of meer van de volgende kenmerken toe te passen: 10 de boot is uit corrosievast en chemisch bestendige metalen of gelijkwaardig mechanisch stabiele materialen, bijvoorbeeld molybdeen of CFC ( Carbon Fiber reinforced Carbon = met koolstofvezels versterkte koolstof) vervaardigd, die een hoge stevigheid hebben, mechanisch en chemisch voldoende stabiel zijn en geen ongewenste contaminatie van de substraatbekleding bewerkstelligen.

15 De afzonderlijke dwars- en langssegmenten van de boot bestaan uit staven, die voldoende dun zijn en die de gasstroom slechts minimaal belemmeren.

Ten minste twee onderste supportstaven, waarop de substraten zich bevinden, zijn met betrekking tot de geometrische substraatafmeting ver aan de buitenzijde aangebracht om de wrijvingskracht tussen substraat en oplegpunt, veroorzaakt door de substraatver-20 buiging, te verminderen.

De supportstaven zijn voldoende lang, zodat de substraten ook bij een duidelijke verbuiging tijdens het verwarmen of koelen niet van deze onderste staven af kunnen glijden.

De onderste supportstaven zijn axiaal symmetrisch en eventueel rolbaar op de 25 onderste langsdragers van de boot vormgegeven om de wrijvingskracht tussen substraat en oplegpunt, veroorzaakt door de substraat- en bootuitzetting, te verminderen.

De onderste supportstaven hebben geleidingssleuven respectievelijk geleidingsuitsparingen of -rillen om de vereiste substraatafstand onderling te garanderen.

De substraten zijn aan de kopzijden in geleidingssleuven of geleidingsuitsparingen 30 van de boot geleid om de vereiste substraatafstand onderling te garanderen.

De geleidingssleuven respectievelijk geleidingsuitsparingen van de boot en eventueel van de onderste supportstaven zijn niet equidistant.

3

Ten minste de beide steeds buitenste geleidingssleuven respectievelijk geleidingsuitsparingen van de boot en eventueel van de onderste supportstaven hebben een grotere afstand ten opzichte van de in een binnenwaartse richting meest nabij liggende binnenste geleidingssleuven respectievelijk geleidingsuitsparingen van de boot en 5 eventueel van de onderste supportstaven dan alle verdere binnenste geleidingssleuven respectievelijk geleidingsuitsparingen van de boot.

De afstanden van de geleidingssleuven respectievelijk geleidingsuitsparingen van de boot en eventueel van de onderste supportstaven worden van het midden aan de binnenzijde beginnend naar de buitenzijde steeds groter.

10

Claims

1. Substraathouder voor gasdiffusie-ovens, omvattende een draagconstructie (boot), geleidingsinrichtingen, bijvoorbeeld dwarsdragers, voor de positionering en geleiding van 5 de substraathouder in het binnenste van de gasdiffusie-oven, en meerdere substraatopnames voor de opname van telkens een substraat, waarbij de substraathouder uit een corrosievast en chemisch bestendig metaal of kunststof of samengesteld materiaal is vervaardigd en onderste supportstaven axiaal symmetrisch en rolbaar op onderste langsdragers van de boot zijn vormgegeven. 10

2. Substraathouder volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat deze uit molybdeen is vervaardigd.

3. Substraathouder volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat deze uit CFC is 15 vervaardigd.

4. Substraathouder volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat ten minste twee onderste supportstaven, waarop de substraten zich bevinden, met betrekking tot de geometrische substraatafmeting ver aan de buitenzijde zijn aangebracht. 20

5. Substraathouder volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de supportstaven voldoende lang zijn, zodat de substraten ook bij een duidelijke verbuiging tijdens het verwarmen of koelen niet van deze onderste staven af kunnen glijden.

6. Substraathouder volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de onderste supportstaven geleidingssleuven respectievelijk geleidingsuitsparingen of -groeven omvatten.

7. Substraathouder volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat 30 de substraten aan de kopzijden in geleidingssleuven of geleidingsuitsparingen van de boot zijn geleid.

8. Substraathouder volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de geleidingssleuven respectievelijk geleidingsuitsparingen van de boot en eventueel van de onderste supportstaven niet equidistant zijn.

9. Substraathouder volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat ten minste de beide telkens buitenste geleidingssleuven respectievelijk geleidingsuitsparingen van de boot en eventueel van de onderste supportstaven een grotere afstand ten opzichte van de in de binnenwaartse richting meest nabij liggende binnenste geleidingssleuven respectievelijk geleidingsuitsparingen van de boot en eventueel van de onderste 10 supportstaven hebben dan alle verdere binnenste geleidingssleuven respectievelijk geleidingsuitsparingen van de boot.

10. Substraathouder volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de afstanden van de geleidingssleuven respectievelijk geleidingsuitsparingen van de boot 15 en eventueel van de onderste supportstaven van het midden beginnend naar buiten steeds groter worden.