TW202122624A - Cvd反應器之出氣元件 - Google Patents

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梅里姆 穆基諾維奇
托爾斯坦 沃納 巴斯克
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德商愛思強歐洲公司
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Abstract

本發明係有關於一種應用於CVD反應器中之出氣元件，具有環形的上部(11)，該上部則具有若干圍繞圓面佈置的出氣開口(7)，其中，上部(11)係以平行於圓面的基面(18)放置在形成氣體收集通道(8)的下部(12)上。本發明首先提出：製程室壁部(17)以與上部(11)係以材料一致的方式成型，製程室壁部在其上端上具有凸肩(19)，其係徑向朝內地相對平行於圓面之中心軸(A)的方向(S)而言至少局部地伸出出氣開口(7)，以及，出氣開口(7)之軸線(B)之指向上方的區段相對於軸線(A)有所傾斜。本發明還提出：上部(11)形成有在朝圓面之軸線(A)的方向上曝露的用於容置板件(10)之邊緣的開縫(14)之第一開縫壁(15)，下部(12)形成有平行於第一開縫壁(15)的第二開縫壁(16)。

Description

CVD反應器之出氣元件
本發明係有關於一種應用於CVD反應器中之出氣元件及一種具有此種出氣元件之CVD反應器。
US 2013/0206066 A1中描述過本發明之類型之出氣元件及CVD反應器。因此，本發明之出發點在於一種CVD反應器，具有：佈置在殼體中之可圍繞旋轉軸在旋轉平面內受到旋轉驅動而用於容置一或多個基板的基板座；用於加熱該基板座的加熱裝置；用於將製程氣體饋入製程室的進氣元件；用於將製程氣體及/或製程氣體之分解產物排出的出氣元件，其中，出氣元件具有上部，其具有若干環形圍繞基板座佈置的出氣開口，該等出氣開口係與出氣元件之下部之氣體收集通道連通，且具有以其徑向外緣固定在出氣元件的下部上、佈置在基板座與加熱裝置之間的板件；本發明之另一出發點在於一種應用於CVD反應器中之出氣元件，其具有環形的上部，該上部則具有若干圍繞自由的環面佈置的出氣開口，其中，該上部係放置在形成氣體收集通道的下部上。
本發明之目的在於對前述出氣元件以及具有此種出氣元件的CVD反應器進行改良以利其使用。
其目的係透過申請專利範圍所給出之發明而達成，其中，附屬項不僅為並列請求項所給出之發明的有益改良方案，亦為其目的之獨創解決方案。
根據本發明的第一態樣，上部及下部形成有一個開縫之開縫壁，其中，該開縫係朝著此出氣元件之對稱軸方向定向。圍繞其對稱軸延伸有自由的圓面，該圓面內可佈置CVD反應器之基板座，其係圍繞著與該對稱軸重合的旋轉軸旋轉。其開縫係設計成容納某個板件之邊緣。板件可支撐在該下部所形成的下開縫壁上。上開縫壁可位於板件邊緣上方。板件之二個彼此背離的寬側面可分別以其邊緣抵靠在一個開縫壁上。板件可具有中心開口，承載基板座且可圍繞旋轉軸受到旋轉驅動的桿部則穿過該中心開口，以使基板座進行旋轉。板件可由石英或其他特別是陶瓷的材料構成。板件係位置固定地固定在出氣元件上。
根據本發明的第二態樣，上部具有基面，其可垂直於對稱軸。基面較佳係覆蓋下部之氣體收集通道之開口。在基面與底面之間形成環形的而橫截面呈楔形的材料接片，其具有多個圍繞對稱軸均勻佈置的出氣開口。諸出氣開口穿過材料接片。諸出氣開口之軸線係相對於對稱軸有所傾斜，使得諸出氣開口之軸線之指向上方的、即背離下部的區段相對於對稱軸有所傾斜。如此，諸出氣開口之軸線便位於圍繞對稱軸的圓錐側面上。在自由端上具有用來承載製程室頂部的凸肩的製程室後壁係以與楔形的材料接片材料一致的方式成型。該製程室後壁具有外表面，而該外表面係在圓柱形側面上延伸，該圓柱形側面則又垂直於該基面。製程室後壁之背離外表面的內表面具有彎曲的面。後壁之橫截面線穿過縱截面而大致直角地鄰接底面，並且銳角地鄰接凸肩，其中，凸肩可位於平行於基面的平面內。凸肩可徑向朝內延伸，其程度係使其至少部分地伸出該等出氣開口之區段。此出氣元件之該二個部分可由石英或經塗佈的石英構成。其上部可在其後部區域內具有指向下方的突出部，而該突出部係卡入下部所形成的凹口。該突出部較佳係位於基面之徑向外緣上，並且與外表面齊平。下部與上部之外表面齊平地彼此銜接。
下面結合附圖對本發明之實施例進行說明。附圖所示實施例為例如用於將III-V族層沉積至基板3的CVD反應器。在氣密式的殼體1中，在製程室頂部20與基板座2之間設有製程室5。在製程室5之中心設有進氣元件4，其具有若干排氣開口21，自外部被饋入進氣元件4的製程氣體則可經由此等排氣開口進入製程室5。基板座2之朝向製程室5的寬側面形成有若干凹槽22，而該等凹槽中佈置有承載於氣墊上且受到旋轉驅動的基板架23，諸基板架上則分別放置有至少一個基板3。
在基板座2下方設有加熱裝置9，其係指RF加熱裝置。用此加熱裝置9便能將基板座2加熱至製程溫度。
旋轉對稱的製程室5係徑向朝外地被製程室壁部17限制。製程室壁部17為出氣元件6之上部11的一體式組成部分。指向上方而在一個平面內延伸的凸肩19承載住製程室頂部20之邊緣。在本實施例中，凸肩19係由平直面構成。
製程室壁部17之朝向製程室5的內表面27為拱形面。該內表面為旋轉對稱的面，其中，該面之旋轉中心為基板座2之旋轉軸A。內表面27之彎曲的橫截面線係以形成銳角的方式鄰接凸肩19。內表面27之橫截面線係以形成直角的方式鄰接底面29。底面29為上部11之橫截面呈楔形的材料接片之朝向製程室5的表面。底面29與上部11之基面18成銳角，而該基面係在垂直於旋轉軸A的平面內延伸。製程室壁部17之在圓柱形側面上延伸的外表面28與基面18實質上成直角。
上部11之橫截面呈楔形的材料接片圍繞基板座2環形延伸，其中，該材料接片係與基板座2間隔一定徑向距離。在材料接片內部設有若干出氣開口7。設有多個等距地圍繞基板座2佈置的出氣開口7。出氣開口7可具有具軸線B的圓柱形橫截面。出氣開口亦可具有不同於圓形的橫截面，如橢圓形橫截面。不過較佳地，出氣開口7之壁部係在圓柱側面上延伸，而該圓柱側面可具較佳呈圓形的基本輪廓，亦可具有任意的基本輪廓，該圓柱側面定義了軸線B。軸線B係相對於旋轉軸A有所傾斜。其傾角大致相當於穿過底面29的橫截面線與穿過基面18的橫截面線之角度。軸線B之指向上方的區段係朝向旋轉軸A，使得出氣開口7之軸線B在圍繞出氣元件6之對稱軸A的圓錐側面上延伸。凸肩19或者形成凸肩19之台階狀朝上呈階梯狀而用來支撐製程室頂部20的表面，相對平行於對稱軸A的線條S而言係位於出氣開口7豎向上方，因而，凸肩19便將出氣開口7至少部分地、較佳係完全地覆蓋。諸圓柱形出氣開口所定義的軸線B係徑向朝內地以與凸肩19或製程室壁部17間隔一定距離的方式延伸。
出氣開口7源於錐形的底面29，並且與平直的基面18連通。
出氣元件6之下部12包括具有上方開口25的氣體收集通道8。氣體收集通道8可在下部12之整個周長範圍內延伸。諸開口25亦可在下部12之整個周長範圍內延伸。亦可設有若干中斷部。開口25被上部11封閉。沿圓柱側面延伸的外表面30可在同一圓柱側面內延伸，上部11之外表面28亦在該圓柱側面內延伸。
可設有在徑向外區域上自基面18朝下伸出的突出部24。下部12可具有凹口26，突出部24則可卡入該凹口。突出部24可為環形突出部，凹口26可為環形凹口。
在徑向內側上，下部12形成一階部。該階部形成開縫壁16。連接該階部的突起31形成為用來支撐基面18的支撐面。基面18之徑向內區域形成為與開縫壁16相對立佈置的開縫壁15。彼此平行的開縫壁15、16定義了開縫14，而該開縫係在出氣元件6之整個周長範圍內延伸，且具有不變的開縫寬度。
設有由石英或陶瓷材料構成的板件10，其具有指向基板座2的第一寬側10'及指向加熱裝置9的第二寬側10''。佈置在基板座2與加熱裝置9之間的板件10具有中心開口，承載基板座2的桿部則穿過該中心開口。板件10形成了位於製程室5與殼體1之內部的用來容置加熱裝置9之區段之間的流動/擴散障壁。
板件10具有沿圓弧線延伸的邊緣13。根據本發明，邊緣13係位於開縫14中。板件10之材料厚度可相當於開縫14之開縫寬度。
前述實施方案係用於說明本申請案整體所包含之發明，該等發明至少透過以下特徵組合分別獨立構成相對於先前技術之改良方案，其中，此等特徵組合中的兩項、數項或其全部亦可相互組合，即：
一種CVD反應器，其特徵在於：徑向外緣13係插在開縫14中，以第一寬側10'抵靠在上部11所形成的第一開縫壁15上，並且以第二寬側10''抵靠在下部12所形成的第二開縫壁16上。
一種CVD反應器，其特徵在於：製程室壁部17係以與上部11材料一致的方式成型，凸肩19係徑向朝內地相對平行於旋轉軸A的方向S而言至少局部地伸出諸出氣開口7，以及，諸出氣開口7之軸線B之指向製程室頂部20的區段係相對於旋轉軸A有所傾斜。
一種CVD反應器，其特徵在於：進氣元件4係相對旋轉軸A而言旋轉對稱地構建及佈置，且具有指向徑向外部方向的排氣開口21，以及/或者，加熱裝置9為RF加熱裝置，以及/或者，基板座2具有若干凹槽22，該等凹槽中分別佈置有一個被氣墊承載且受到旋轉驅動的基板架23。
一種出氣元件，其特徵在於：上部11形成有在朝其圓面之軸線A的方向上曝露的開縫14之第一開縫壁15，下部12則形成有平行於第一開縫壁15的第二開縫壁16。
一種出氣元件，其特徵在於：製程室壁部17以與該上部11材料一致的方式成型，而該製程室壁部在其上端上具有凸肩19，該凸肩係徑向朝內地相對平行於其圓面之中心軸A的方向S而言至少局部地伸出諸出氣開口7，以及，諸出氣開口7之軸線B之指向上方的區段係相對於軸線A有所傾斜。
一種CVD反應器或出氣元件，其特徵在於：下部12及上部11係由石墨且特別是由塗佈的石墨構成，以及/或者，氣體收集通道8具有被基面18封閉的上方開口25。
一種CVD反應器或出氣元件，其特徵在於：上部11具有跨接下部12之上緣的突出部24，以及/或者，在上部11上成型的突出部24係卡入下部12所形成的凹口26。
一種CVD反應器或出氣元件，其特徵在於：下部12之外表面30係與上部11之外表面28對齊，以及/或者，下部12之外表面30及上部11之外表面28係沿圓柱形側面延伸。
一種CVD反應器或出氣元件，其特徵在於：諸出氣開口7係在上部11之底面29與基面18之間延伸，其中，底面29係相對基面18傾斜延伸，以及/或者，諸出氣開口7之軸線B係垂直於指向凸肩19且包圍諸出氣開口7的底面29。
一種CVD反應器或出氣元件，其特徵在於：指向其環形內側的內表面27係沿彎曲的橫截面線穿過出氣元件6之縱截面延伸，以及/或者，內表面27之橫截面線係直角地鄰接底面29之橫截面線，並且銳角地鄰接凸肩19之橫截面線，以及/或者，凸肩19係位於平行於基面18之平面的平面內。
所有已揭露特徵(作為單項特徵或特徵組合)皆為發明本質所在。故，本申請案之揭露內容亦包含相關/所附優先權檔案(在先申請案副本)所揭露之全部內容，該等檔案所述特徵亦一併納入本申請案之申請專利範圍。附屬項係以其特徵對本發明針對先前技術之改良方案的特徵予以說明(即使不含相關請求項之特徵)，其目的主要在於在該等請求項基礎上進行分案申請。每個請求項中所給出的發明可進一步具有前述說明中給出的、特別是以元件符號標示且/或在符號說明中給出的特徵中之一或數項。本發明亦有關於如下設計形式：前述說明中所述及之個別特徵不實現，特別是對於具體用途而言為非必需的或者可被技術上具有相同功效的其他構件所替代之特徵。
1:殼體 2:基板座 3:基板 4:進氣元件 5:製程室 6:出氣元件 7:出氣開口 8:氣體收集通道 9:加熱裝置 10:板件 10':(板件)第一寬側 10'':(板件)第二寬側 11:(出氣元件)上部 12:(出氣元件)下部 13:(板件)邊緣 14:開縫 15:(第一)開縫壁 16:(第二)開縫壁 17:製程室壁部 18:(上部)基面 19:凸肩 20:製程室頂部 21:排氣開口 22:凹槽 23:基板架 24:突出部 25:(下部)開口 26:(下部)凹口 27:(製程室壁部)內表面 28:(上部/製程室壁部)外表面 29:(上部)底面 30:(下部)外表面 31:突起 A:旋轉軸 B:軸線 S:方向/線條
圖1為朝向出氣元件之上部觀察的CVD反應器之開啟的製程室之俯視圖。 圖2為以元件符號1表示殼體而取自圖1之II-II線的剖面圖。 圖3為出氣元件之剖面透視立體圖。 圖4為圖2中之區塊IV之放大圖。 圖5為圖4中之區塊V之放大圖。
1:殼體
5:製程室
6:出氣元件
7:出氣開口
10:板件
10':(板件)第一寬側
10":(板件)第二寬側
11:(出氣元件)上部
12:(出氣元件)下部
13:(板件)邊緣
14:開縫
15:(第一)開縫壁
16:(第二)開縫壁
17:製程室壁部
18:(上部)基面
19:凸肩
20:製程室頂部
24:突出部
25:(下部)開口
26:(下部)凹口
27:(製程室壁部)內表面
28:(上部/製程室壁部)外表面
29:(上部)底面
30:(下部)外表面
31:突起
B:軸線
S:方向/線條

Claims (15)

  1. 一種CVD反應器，具有一殼體(1)，包含： 一基板座(2)，佈置在該殼體(1)中，可圍繞一旋轉軸(A)在一旋轉平面內受到旋轉驅動，用於容置一或多個基板(3)， 一加熱裝置(9)，用於加熱該基板座(2)， 一進氣元件(4)，用於將製程氣體饋入一製程室(5)， 一出氣元件(6)，用於將諸製程氣體及/或諸製程氣體之分解產物排出， 其中，該出氣元件(6)具有一上部(11)，其具有若干環形圍繞該基板座(2)佈置的出氣開口(7)，而該等出氣開口係與該出氣元件(6)之一下部(12)之一氣體收集通道(8)連通， 且具有一板件(10)，其係以其徑向外緣(13)固定在該出氣元件(6)之下部(12)上、佈置在該基板座(2)與該加熱裝置(9)之間， 其特徵在於：該徑向外緣(13)係插在一開縫(14)中， 以第一寬側(10')抵靠在該上部(11)所形成的第一開縫壁(15)上，並且 以第二寬側(10'')抵靠在該下部(12)所形成的第二開縫壁(16)上。
  2. 一種CVD反應器，具有一殼體(1)，包含： 一基板座(2)，佈置在該殼體中，可圍繞一旋轉軸(A)在一旋轉平面內受到旋轉驅動，用於容置一或多個基板(3)， 一加熱裝置(9)，用於加熱該基板座(2)， 一進氣元件(4)，用於將製程氣體饋入製程室(5)， 一出氣元件(6)，用於將諸製程氣體及/或諸製程氣體之分解產物排出， 其中，該出氣元件(6)具有一上部(11)，其具有若干環形圍繞該基板座(2)佈置的出氣開口(7)，而該等出氣開口係與該出氣元件(6)之一下部(12)之一氣體收集通道(8)連通， 而該上部(11)係以位於該旋轉平面內的一基面(18)支撐在該下部上， 且具有一製程室壁部(17)，其係在該等出氣開口(7)之徑向外側延伸， 而該製程室壁部在其上端上具有一凸肩(19)，鄰接一製程室頂部(20)， 其特徵在於：該製程室壁部(17)係以與該上部(11)材料一致的方式成型，該凸肩(19)係徑向朝內地相對平行於該旋轉軸(A)的方向(S)而言至少局部地伸出該等出氣開口(7)，以及， 該等出氣開口(7)之軸線(B)之指向該製程室頂部(20)的區段係相對於該旋轉軸(A)有所傾斜。
  3. 如請求項1或2之CVD反應器，其中，該進氣元件(4)係相對該旋轉軸(A)而言旋轉對稱地構建及佈置，且具有指向徑向外部方向的多個排氣開口(21)，以及/或者，該加熱裝置(9)為RF加熱裝置。
  4. 如請求項1或2之CVD反應器，其中，該基板座(2)具有若干凹槽(22)，該等凹槽中分別佈置有一個被氣墊承載且受到旋轉驅動的基板架(23)。
  5. 一種應用於請求項1至4中任一項之CVD反應器中之出氣元件， 具有一環形的上部(11)，該上部則具有若干圍繞一自由的圓面佈置的出氣開口(7)， 其中，該上部係放置在形成一氣體收集通道(8)的一下部(12)上， 其特徵在於：該上部(11)形成有在朝該圓面之軸線(A)的方向上曝露的一開縫(14)之第一開縫壁(15)，該下部(12)則形成有平行於該第一開縫壁(15)的第二開縫壁(16)。
  6. 一種應用於請求項1至4中任一項之CVD反應器中之出氣元件， 具有一環形的上部(11)，該上部則具有若干圍繞一自由的圓面佈置的出氣開口(7)， 其中，該上部係以平行於該圓面之一基面(18)放置在形成一氣體收集通道(8)的一下部(12)上， 其特徵在於：一製程室壁部(17)以與該上部(11)材料一致的方式成型，而該製程室壁部在其上端上具有一凸肩(19)，該凸肩係徑向朝內地相對平行於該圓面之中心軸(A)的方向(S)而言至少局部地伸出該等出氣開口(7)，以及，該等出氣開口(7)之軸線(B)之指向上方的區段係相對於該軸線(A)有所傾斜。
  7. 如請求項5或6之出氣元件，其中，該下部(12)及該上部(11)係由石墨且特別是由塗佈的石墨構成。
  8. 如請求項5或6之出氣元件，其中，該氣體收集通道(8)具有被該基面(18)封閉的一上方開口(25)。
  9. 如請求項5或6之出氣元件，其中，該上部(11)具有跨接該下部(12)之上緣的一突出部(24)。
  10. 如請求項5或6之出氣元件，其中，在該上部(11)上成型的一突出部(24)係卡入該下部(12)所形成的一凹口(26)。
  11. 如請求項5或6之出氣元件，其中，該下部(12)之一外表面(30)係與該上部(11)之一外表面(28)對齊。
  12. 如請求項5或6之出氣元件，其中，該下部(12)之一外表面(30)及該上部(11)之一外表面(28)係沿一圓柱形側面延伸。
  13. 如請求項5或6之出氣元件，其中，該等出氣開口(7)係在該上部(11)之一底面(29)與該基面(18)之間延伸，而其中，該底面(29)係相對於該基面(18)傾斜延伸。
  14. 如請求項5或6之出氣元件，其中，該等出氣開口(7)之軸線(B)係垂直於指向該凸肩(19)且包圍該等出氣開口(7)的一底面(29)。
  15. 如請求項5或6之出氣元件，其中，指向其環形內側的一內表面(27)係沿彎曲的橫截面線穿過該出氣元件(6)之縱截面延伸，以及/或者，該內表面(27)之橫截面線係直角地鄰接該底面(29)之橫截面線，並且銳角地鄰接該凸肩(19)之橫截面線，以及/或者，該凸肩(19)係位於平行於該基面(18)之平面的一平面內。
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