Beschreibung
Transportring Gebiet der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport eines Substrates in Form eines eine Ringöffnung zumindest teilweise umgebenden ringförmigen Körpers, mit einem bezogen auf die Ringöffnung radial auswärts ragenden ers- ten Abschnitt und mit einem radial einwärts ragenden zweiten Abschnitt, wobei die Abschnitte erste bzw. zweite spezifische Wärmetransporteigenschaften aufweisen, die bei einem bezogen auf eine Flächennormale der Fläche der Ringöffnung axialen Temperaturunterschied einen axialen Wärmetransport durch die Abschnitte bestimmen.
Stand der Technik [0002] Aus der WO 2012/096466 A2 ist ein CVD-Reaktor bekannt, bei dem auf einem drehbar in einer Prozesskammer angeordneten Suszeptor eine Vielzahl von Substrathaltern angeordnet sind. Die Substrathalter liegen in einer temperaturübertragenden flächigen Anlage auf der nach oben weisenden Breitseite eines von unten beheizten Suszeptors auf. Auf der nach oben weisenden Breit- seite des Substrathalters liegt ein Substrat, insbesondere Halbleitersubstrat, welches mittels eines in die oberhalb des Suszeptors angeordnete Prozesskammer eingespeisten Prozessgase beschichtet wird. Um die Substrate automatisiert auf die Substrathalteroberseiten aufzulegen und von diesen wieder zu entfernen, ist ein Greifer vorgesehen, der zwei Greifarme aufweist, die unter den Rand eines Transportrings greifen, der auf einer Ringstufe des Substrathalters aufliegt und mit einem radial nach innen weisenden Abschnitt den äußeren Rand des Substrates untergreift. Ein nach radial außen weisender Abschnitt des Transportrings überragt die einen seitlichen Rand bestimmende Seitenfläche
des Substrathalters, so dass der nach außen weisende Abschnitt des Transportrings von den beiden Greif armen des Greifers untergrif f en werden kann.
[0003] Der Beschichtungsprozess erfolgt in einer Prozesskammer deren obere Wandung gekühlt ist, so dass sich zwischen dem beheizten Suszeptor und der Prozesskammer decke ein steiler Temperaturgradient ausbildet. Der Temperaturgradient hat einen Wärmefluss vom Suszeptor zur Prozesskammerdecke zur Folge, wobei der Wärmefluss aufgrund der hohen Suszeptortemperatur von mehr als 500 Grad Celsius, bei einigen Prozessen auch mehr als 1000 Grad Celsius, durch Wärmestrahlung und über den Substrathalter und das darauf auf- liegende Substrat auch über Wärmeleitung erfolgt.
[0004] Eine ähnliche Vorrichtung wird in der DE 10 2004 058 521 AI beschrieben. Dort liegt das Substrat allerdings nicht auf einem zweiten Abschnitt des Transportrings auf. Der Transportring trägt vielmehr ein radial einwärts ragendes, ringförmiges Stützelement, auf dem sich der äußere Rand des Substrates abstützt.
Zusammenfassung der Erfindung
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Transportring derart weiterzubilden, dass die auf dem Substrat abgeschiedene Schicht eine höhere laterale Homogenität bekommt.
[0006] Modellrechnungen haben ergeben, dass sich bei einer herkömmlichen Anordnung eines Transportrings in einem CVD-Reaktor der nach radial außen gerichtete erste Abschnitt zur Auflage auf Greifarmen eines Greifers auf eine niedrigere Temperatur aufheizt als der radial einwärts ragende zweite Abschnitt zum Untergreifen des Randes eines Substrates. Als Folge der Temperaturleitfähigkeit des Körpers, der den Transportring ausbildet, fließt vom zwei-
ten Abschnitt Wärme zum ersten Abschnitt, was zur Folge hat, dass der Randbereich des Substrates eine niedrigere Oberflächentemperatur besitzt als der Zentralbereich des Substrates, der oberhalb einer nach oben weisenden Breitseitenfläche des Substrathalters angeordnet ist und insbesondere berührend auf dieser Breitseitenfläche aufliegt. Als Folge dieses Temperaturunterschiedes herrschen im Randbereich andere Wachstumsbedingungen als im Zentralbereich, was dazu führt, dass die stöchiometrische Zusammensetzung der auf dem Substrat abgeschiedenen Schicht, deren Schichtdicke oder deren Dotierung zumindest im Randbereich eine Inhomogenität aufweist. An den Transportring wird zum einen die Anforderung gestellt, im Bereich, der den Rand des Substrates trägt, eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufzuweisen, damit vom Suszeptor bereitgestellte Wärme durch den Substrathalter und den Transportring hindurch bis in den Rand des Substrates fließt, um den Rand des Substrates auf dieselbe Temperatur aufzuheizen, auf die der Zentralbereich des Substrates aufgeheizt wird. Andererseits soll der Wärmeverlust aus dem den Rand des Substrates tragenden Abschnitt des Transportrings in Richtung zu dem Abschnitt des Transportrings, der zur Auflage auf den Greifer benötigt wird, minimal sein.
[0007] Erfindungsgemäß sollen die Abschnitte des Körpers unterschiedliche Wärmetransporteigenschaften aufweisen. Zur Definition der Abstände wird von einer gedachten Achse ausgegangen, die sich in Richtung der Flächennormalen der vom Körper zumindest teilweise umschlossenen Fläche der Ringöffnung erstreckt. Der erste Abschnitt, der dazu dient von den Greifarmen des Greifers untergriffen zu werden, ist erfindungsgemäß ein radial auswärts ra- gender Abschnitt. Der zweite Abschnitt, der insbesondere eine dickenverminderte Stufe ausbildet, auf der der Rand des Substrates aufliegt, ist erfindungsgemäß ein radial einwärts ragender Abschnitt. Der Wärmetransport durch den Körper erfolgt in Achsrichtung, nämlich von einer nach unten weisenden Breitseite des Körpers in Richtung einer nach oben zur Prozesskammerdecke wei-
senden Breitseitenfläche des Körpers. Die Wärmetransporteigenschaften können insbesondere die spezifische Wärmeleitfähigkeit der Abschnitte oder die Emissivitäten der Oberflächen der Abschnitte sein. Erfindungsgemäß ist zumindest eine der Wärmetransporteigenschaften derart verschieden im ersten Abschnitt und im zweiten Abschnitt, dass die in Achsrichtung durch ein Einheitsflächenelement fließende Wärme im ersten Abschnitt kleiner ist als im zweiten Abschnitt. Der erste, radial auswärts angeordnete Abschnitt besitzt somit einen größeren Wärmeflusswiderstand als der zweite Abschnitt, der den Rand des Substrates in berührender Anlage stützt. Alternativ oder in Kombina- tion dazu kann die Emissivität der Oberfläche des ersten Abschnitts kleiner sein als die Emissivität des zweiten Abschnitts. Der den Transportring ausbildende Körper kann ein Ring sein. Der ringförmige Körper kann einen geschlossenen oder einen offenen Ring ausbilden. Der erste Abschnitt kann unmittelbar an den zweiten Abschnitt angrenzen. Die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt kann im Bereich der Ringstufe des Substrathalters verlaufen, auf dem der ringförmige Körper aufliegt. Die Grenze kann aber auch unmittelbar oberhalb des Randes, also der Seitenfläche des Substrathalters liegen. Die Grenze kann aber auch in einem Bereich des ringförmigen Körpers liegen, der über den Rand des Substrathalters in Radialauswärtsrichtung hin- ausragt. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt nicht unmittelbar an den zweiten Abschnitt angrenzt, sondern dass sich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ein Zwischenabschnitt erstreckt. Dieser dritte Abschnitt kann dieselben Wärmetransporteigenschaften, also insbesondere denselben Wärmeflusswiderstand aufweisen, den der zweite Abschnitt, also der Abschnitt aufweist, auf dem das Substrat mit seinem Rand aufliegt. Die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt und dem dritten Abschnitt kann auf der Ringstufe des Substrathalters liegen. Er kann auf dem Rand der Ringstufe oder radial außerhalb der Ringstufe liegen. Der erste Abschnitt überragt den Substrathalter in Radialauswärtsrichtung bevorzugt vollständig. Er ragt somit frei über eine Seitenfläche des Substrathalters, so dass
er von der Oberfläche des Suszeptors strahlungsbeheizt wird. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Transportrings hat die Folge, dass das Entweichen von Energie in Form von Wärme aus dem ringförmigen Körper gegenüber dem Stand der Technik vermindert wird. Der oben geschilderte Abkühlungseffekt wird dadurch reduziert mit der Folge, dass die Randtemperatur des Substrates weniger stark von der Zentraltemperatur des Substrates abweicht. Die verminderte Wärmeleitfähigkeit führt dazu, dass weniger Wärme vom zweiten Abschnitt, der über einen Kontakt zum Substrathalter aufgeheizt wird, zum ersten Bereich fließt, wo die Wärme im Wesentlichen durch Strahlung oder durch Wärmeleitung über das in der Prozesskammer sich befindende Gas abgeleitet wird. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die nach oben weisende Breitseitenfläche des ersten Abschnitts eine geringe Emissivität aufweist, was auch zur Folge hat, dass die Energieabgabe in Richtung der gekühlten Prozesskammerdecke durch Strahlung vermindert wird. Der ringförmige Körper, der ein Mittel darstellt um das Substrat mit einem Greifer zu handhaben, ist bevorzugt aus mehreren Bestandteilen gefügt, wobei die Bestandteile unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten oder deren Oberflächen unterschiedliche Emissivitäten aufweisen. Bevorzugt wird der erste Abschnitt von einem Ringelement ausgebildet oder er wird von mehreren Ringelementen ausgebildet, die eine geringe spezi- fische Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Der radial äußere Abschnitt besitzt somit ein oder mehrere Ringelemente aus Quarz, Zirkonoxid oder einem anderen Werkstoff, so dass er verglichen mit dem Material des radial einwärts ragenden Abschnitts eine geringere spezifische Wärmeleitfähigkeit aufweist. Der radial einwärts ragende Abschnitt kann einen Grundkörper ausbilden, der eine hohe spezifische Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dieser Grundkörper kann aus Graphit, Siliciumkarbid oder einem anderen gut wärmeleitenden Werkstoff bestehen. Die unterschiedlichen Emissivitäten können nicht nur die Materialauswahl definiert werden. Es ist auch möglich, die Oberflächen der Abschnitte unterschiedlich zu beschichten. Es ist auch vorgesehen, dass insbesondere der erste Abschnitt ein Reflexionselement aufweist. Das Reflexionselement kann ein Me-
tallstreifen sein, der nach außen hin gekapselt ist, wobei die Kapselung durch ein transparentes Material erfolgen kann. Der erste Abschnitt kann aus ein oder mehreren Ringelementen aus einem transparenten Material und/ oder mit geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen. Die Ringelemente kapseln eine reflektie- rende Schicht, bei der es sich um eine Metallschicht handeln kann. Die Emissivität der Oberfläche des ersten Abschnitts kann kleiner 0,3 sein. Die Emissivität der Oberfläche des zweiten Abschnitts und/ oder des dritten Abschnitts ist größer als 0,3. Relevant ist hier die zur Prozesskammerdecke weisende Oberfläche. Die spezifischen Wärmeleitfähigkeiten können sich um den Faktor 10 unter- scheiden. Die spezifische Wärmeleitfähigkeit des zweiten Abschnitts ist bevorzugt mindestens 10-mal so groß wie die spezifische Wärmeleitfähigkeit des ersten Abschnitts. In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass sich ein Grundkörper, aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff, beispielsweise Graphit oder Zirkonoxid über die gesamte radiale Breite des ring- förmigen Körpers erstreckt. Der Grundkörper bildet somit den zweiten Abschnitt aus. Der Grundkörper bildet einen Tragabschnitt des ersten Abschnitts, auf dem ein ringförmiges Element mit geringer Wärmeleitfähigkeit und/ oder einer hohen Reflektivität angeordnet ist. Der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt bilden zusammen eine zur Prozesskammerdecke weisende Oberfläche. Der erste Abschnitt bildet ebenfalls eine zur Prozesskammerdecke weisende Oberfläche, wobei die Oberfläche des ersten Abschnitts bevorzugt mindestens doppelt so groß ist wie die Oberfläche des dritten Abschnitts. Die Grenze zwischen dem dritten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt kann im Bereich einer Begrenzungsfläche der Auflagezone liegen, auf der der Rand des Substrates aufliegt. Der dritte Abschnitt besitzt somit bevorzugt eine größere in Achsrichtung gemessene Dicke als der zweite Abschnitt, wobei der erste Abschnitt bevorzugt dieselbe axiale Dicke aufweist wie der dritte Abschnitt. Der erste und der dritte Abschnitt unterscheiden sich aber hinsichtlich ihres Wärmeflusswiderstandes. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht der ring- förmige Körper aus mehreren, ringförmigen Bestandteilen, die bevorzugt nur
im radial äußeren Bereich übereinander angeordnet sind. Diese Bestandteile können unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten aufweisen. Es ist aber auch vorgesehen, dass der ringförmige Körper aus mehreren ringförmigen Elementen besteht, wobei zwischen den ringförmigen Elementen ein Spalt vorgesehen ist. Erfindungsgemäß wird die Spalthöhe durch Distanzelemente definiert. Die Ringelemente sind auch hier bevorzugt nur im radial äußeren Bereich vorgesehen. Die Distanzelemente können Vorsprünge sein, die von einer Breitseitenfläche eines Ringelementes abragen. Die Vorsprünge können aber auch von einer Breitseitenfläche des Grundkörpers abragen, so dass ein Ringelement auf den Vorsprüngen abgestützt ist. Bei den Vorsprüngen handelt es sich bevorzugt um halbkugelförmige Erhebungen. Die Vorsprünge können materialeinheitlich vom Grundkörper oder vom Ringelement ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0008] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die Draufsicht auf eine Suszeptoranordnung in einem CVD-Reaktor,
Fig. 2 den Schnitt gemäß der Linie II - II in Figur 1,
Fig. 3 eine Darstellung gemäß Figur 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 eine Darstellung gemäß Figur 3 eines dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Figur 3 und
Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4. Beschreibung der Ausführungsformen
[0009] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden kristalliner oder nicht kristalliner Schichten, insbesondere Halbleiterschichten auf einem Substrat 11, welches mit seiner Unterseite auf einer Auflagefläche 13 eines Substrathalters 12 aufliegt. Die untere Breitseitenfläche 14 des kreisscheibenförmigen Substrathalters 12 liegt in berührender Anlage auf einer nach oben weisenden Oberfläche 17 eines Suszeptors 16 auf, der mit nicht dargestellten
Heizelementen von unten beheizt wird.
[0010] Oberhalb des Substrates 11 befindet sich eine Prozesskammer, in die mittels eines nicht dargestellten Gaseinlassorgans Prozessgase eingespeist werden, die sich entweder in der Prozesskammer oder auf der Oberfläche des beheizten Substrates 11 pyrolytisch zerlegen. Die Zerlegungsprodukte reagieren miteinander und bilden eine insbesondere kristalline Schicht aus, die aus zwei, drei oder mehreren Bestandteilen bestehen kann.
[0011] Nach oben hin wird die Prozesskammer durch eine Prozesskammerdecke 19 begrenzt, die mit nicht dargestellten Kühlelementen gekühlt wird.
[0012] Die Suszeptortemperatur Ts liegt zwischen 500 Grad und 1000 Grad Celsius. Die Temperatur Tc der Prozesskammer decke 19 liegt in einem Bereich zwischen 100 Grad und 300 Grad Celsius. Als Folge dieses Temperaturunterschiedes bildet sich zwischen der Oberseite 17 des Suszeptors 16 und der Prozesskammerdecke 19 ein vertikaler Temperaturgradient aus, der zur Folge hat,
dass Wärme vom Suszeptor 16 zur Prozesskammerdecke 19 fließt. Dies erfolgt einerseits durch Wärmestrahlung aber auch durch Wärmeleitung durch den Substrathalter 12, der aus gut wärmeleitfähigem Material, beispielsweise Graphit, besteht. [0013] Die Figur 1 zeigt die Draufsicht auf einen Boden einer Prozesskammer. Auf einem, in der Figur 1 nicht sichtbaren, von unten beheizten Suszeptor 16 liegen mehrere, ebenfalls nicht sichtbare, Substrathalter 12 die eine Kreisscheibenform besitzen. Auf einer, in der Figur 1 ebenfalls nicht sichtbaren, Ringstufe 15, die eine Tragfläche ausbildet, ruht jeweils ein ringförmiger Körper 1, der einen Transportring ausbildet. Die einzelnen Substrathalter 12 sind von Zwischenstücken 21, 22 umgeben, die die Fläche zwischen den einzelnen Substrathaltern 12 ausfüllen und die aus einem gut wärmeleitfähigen Material, beispielsweise Graphit, gefertigt sind.
[0014] Zu jedem Substrathalter 12 bzw. Transportring 1 sind zwei im Wesent- liehen radial und parallel zueinander verlaufende Kanäle 23 in den Zwischenstücken 22 vorgesehen, durch die Arme eines nicht dargestellten Greifers unter eine untere Breitseitenfläche eines ersten Abschnitts 2 des ringförmigen Körpers 1 greifen können, um den ringförmigen Körper 1 anzuheben. Auf einem radial einwärts ragenden zweiten Abschnitt 3 des ringförmigen Körpers 1 ruht der Rand des Substrates 11, so dass durch Anheben des ringförmigen Körpers 1 das Substrat 11 vom Substrathalter 12 entfernt werden kann.
[0015] Die Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Transportrings 1, der einen ersten Abschnitt 2 aufweist, der bezogen auf eine durch die Öffnungsfläche des Transportrings 1 gezogene Achse ein radial äußerer Abschnitt 2 ist. Der radial äußere Abschnitt 2 besitzt eine zur Prozesskammerdecke 19 weisende obere Breitseitenfläche 4 und eine zum Suszeptor 16 weisende untere Breit-
Seitenfläche 6, wobei die untere Breitseitenfläche 6 direkt der Oberseite 17 des Suszeptors 16 gegenüberliegt und somit Wärmestrahlung empfängt, die der Suszeptor 16 emittiert. Die Wärme Qi durchströmt den ersten Abschnitt 2 in Achsrichtung und wird im Wesentlichen über Wärmestrahlung von der oberen Breitseitenfläche 4 in Richtung auf die Prozesskammerdecke 19 abgegeben.
[0016] Ein radial nach innen ragender zweiter Abschnitt 3 besitzt eine geringere axiale Dicke als der erste Abschnitt 2. Der zweite Abschnitt 3 besitzt eine nach unten weisende Breitseitenfläche 7, mit der der zweite Abschnitt 3 auf einer nach oben weisenden Ringstufe 15 des Substrathalters 12 aufliegt. Auf einer nach oben weisenden Breitseitenfläche, die eine Auflagefläche 5 ausbildet, ruht der Rand des Substrates 11.
[0017] Das Substrat 11 wird über Wärmeleitung durch den Substrathalter 12 und durch Wärmeleitung durch die Auflagefläche 13 auf eine Prozesstemperatur aufgeheizt. Der Rand des Substrates 11 wird durch den Wärmefluss Q2 durch den zweiten Abschnitt 3 aufgeheizt, nämlich durch einen Wärmefluss von der Breitseitenfläche 7 zur Auflagefläche 5. Der Wärmetransport vom Suszeptor 16 zum ersten Abschnitt 2 ist geringer als der Wärmetransport vom Suszeptor 16 zum zweiten Abschnitt 3, so dass die Tendenz besteht, dass Wärme von zweiten Abschnitt 3 zum ersten Abschnitt 2 fließt, die durch Wärmestrah- lung von der Breitseitenfläche 4 zur Prozesskammerdecke 19 abgestrahlt wird. Zur Verminderung dieses vertikalen bzw. radialen Wärmeflusses innerhalb des Transportrings 1 ist vorgesehen, dass die Wärmeleitfähigkeit des zweiten Abschnitts 3 größer ist als die Wärmeleitfähigkeit des ersten Abschnitts 2.
[0018] Der zweite Abschnitt 3 kann unmittelbar an den ersten Abschnitt 2 grenzen.
[0019] Bei dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch zwischen dem ersten Abschnitt 2 und dem zweiten Abschnitt 3 ein dritter Abschnitt 8 vorgesehen. Der dritte Abschnitt 8 besitzt eine nach oben weisende Breitseitenfläche 9, die mit der Breitseitenfläche 4 bündig abschließt. Eine nach unten weisende Breitseitenfläche 10 des dritten Abschnitts 8 schließt bündig mit der Breitseitenfläche 6 des ersten Abschnitts 2 ab.
[0020] Der zweite Abschnitt 3 grenzt an den dritten Abschnitt 8 im Bereich einer vertikalen Begrenzungsfläche 20, die den dickenverminderten Bereich des zweiten Abschnitts 3 umgrenzt. Die Begrenzungsfläche 20 bildet eine Stufe aus. [0021] Die Materialeigenschaften des zweiten Abschnitts 3 sind im Wesentlichen dieselben wie die Materialeigenschaften des dritten Abschnitts 8. Die Materialeigenschaften des ersten Abschnitts 2 unterscheiden sich von den Materialeigenschaften des zweiten Abschnitts 3 dadurch, dass mit ihnen der Wärmefluss wider stand des ersten Abschnitts 2 größer ist als der Wärmefluss- widerstand des zweiten Abschnitts 3. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Wärmeleitfähigkeit des zweiten Abschnitts 3 und gegebenenfalls des dritten Abschnitts 8 größer ist als die Wärmeleitfähigkeit des ersten Abschnitts 2. Der erste Abschnitt 2 und der zweite Abschnitt 3 bzw. der dritte Abschnitt 8 können aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt sein. Der ringförmige Körper 1 kann aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein. Die Teile können miteinander formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden sein. Die Teile können aber auch miteinander versintert sein. Es kann sich auch um einen Mehrkomponentenkörper handeln.
[0022] Bei dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 2 und dem dritten Abschnitt 8 bzw. die
Grenze zwischen dem dritten Abschnitt 8 und dem zweiten Abschnitt 3 oberhalb der Ringstufe 15 des Substrathalters 12.
[0023] Die nach oben weisenden Breitseitenflächen 4, 9 und 5, sowie die nach unten weisenden Breitseitenflächen 6, 10 und 7 besitzen ein Emissions vermö- gen für infrarote Strahlung und ein Reflexionsvermögen für infrarote Strahlung. Das Emissionsvermögen der dem ersten Abschnitt 2 zugeordneten Oberflächen 4, 6, zumindest aber der nach oben weisenden Breitseitenfläche 4 ist geringer als das Emissionsvermögen der dem zweiten Abschnitt 3 zugeordneten Breitseitenflächen 4, 7 und der dem dritten Abschnitt 8 zugeordneten Breit- Seitenflächen 9, 10, wobei zumindest das Emissionsvermögen der nach oben weisenden Breitseitenfläche 5 größer ist als das Emissionsvermögen der nach oben weisenden Breitseitenfläche 4. Dementsprechend besitzen die Breitseitenflächen 4, 6 ein höheres Reflexionsvermögen als die Breitseitenflächen 5 und 7 bzw. 9 und 10. [0024] Es kann aber ausreichen, wenn lediglich eine der Wärmetransporteigenschaften Wärmeleitfähigkeit, Emissionsvermögen oder Reflexionsvermögen verschieden ist.
[0025] Die Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der ringförmige Körper 1 einen Grundkörper 24 ausbildet, der material- einheitlich den zweiten Abschnitt, den dritten Abschnitt und einen unteren Bereich des ersten Abschnitts ausbildet. Der zweite Abschnitt 3 unterscheidet sich vom dritten Abschnitt 8 im Wesentlichen dadurch, dass die axiale Dicke des dritten Abschnitts größer ist als die axiale Dicke des zweiten Abschnitts 3, so dass die Auflagefläche 5 an eine vertikale Stufe 20 angrenzt, die in die obere Breitseitenfläche 9 des dritten Abschnitts 8 übergeht. Die unteren Breitseitenflächen 7, 6 gehen bündig ineinander über.
[0026] Auf einem Bereich des Grundkörpers 24 sind zwei Ringelemente 25, 26 aus einem transparenten Material angeordnet. Die Ringelemente 25, 26 können aus Quarz bestehen. Sie besitzen eine geringere Wärmeleitfähigkeit als der Werkstoff des Grundkörpers 24, der Graphit sein kann. [0027] Zwischen den beiden Ringelementen 25, 26 ist ein Reflexionskörper angeordnet. Es kann sich dabei um einen Metallfilm handeln, der zwischen den beiden Ringelementen 25, 26 gekapselt ist.
[0028] Der Metallfilm 27 verleiht dem ersten Abschnitt 2 bzw. der zur Prozesskammerdecke weisenden Breitseitenfläche 4 des ersten Abschnitts 2 eine höhere Reflektivität und damit eine geringere Emissivität als die nach oben weisenden Breitseitenflächen 9 oder 5 des zweiten Abschnitts 3 bzw. des dritten Abschnitts 8.
[0029] Bei dem in der Figur 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel bildet der Grundkörper 24 einen bis zum radial äußeren Rand des Transportrings 1 weisenden Fortsatz, der ebenso wie der Fortsatz des in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiels eine nach oben weisende Auflagefläche ausbildet, die auf Höhe der Anlagefläche 5 verläuft und von der Anlage Fläche 5 durch einen ringförmigen Steg des dritten Abschnitts 8 getrennt ist.
[0030] Auf dieser Auflagefläche des ersten Abschnitts 2 ruht hier ein einzelner ringförmiger Körper. Es handelt sich um ein Ringelement 25 aus einem Werkstoff mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit.
[0031] Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberflächen und insbesondere die zur gekühlten Prozesskammer weisenden Oberflächen des Transportrings 1 unterschiedliche Emissivitäten aufweisen. Die radial nach außen liegenden
Breitseitenflächen haben eine geringe Emissivität und demzufolge eine hohe Reflektivität. Die radial inneren Breitseitenflächen haben hingegen eine geringe Reflektivität und eine hohe Emissivität. Um stabile thermische Eigenschaften zu erreichen, sollte die Emissivität der Oberflächen bzw. von Oberflächenbeschich- tungen nicht durch chemische Reaktionen oder parasitäre Depositionen verändert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass Ringelemente verwendet werden, die aus einem transparenten Material mit einer geringen
Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Quarzglas bestehen. In dem Ringkörper wird eine reflektierende, insbesondere metallische Schicht eingekapselt, die all- seitig von einem sie schützenden transparenten Material umgegeben ist. Die Reflektivität sollte größer als 60 Prozent sein.
[0032] Es ist insbesondere vorgesehen, dass zwischen einem Ringelement aus gering wärmeleitf ähigem Werkstoff und der Auflagefläche 5 ein ringförmiger Steg angeordnet ist, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit, also einen geringen spe- zifischen Wärmeflusswiderstand aufweist. Dadurch wird gewährleistet, dass die Temperatur im Randbereich des Substrates erhöht ist und das Substrat ausgehend von dieser Rippe auch seitlich erwärmt wird. Die den dritten Abschnitt 8 ausbildende Rippe wird über Wärmeleitung über die Ringstufe 15 beheizt. Die Oberfläche des ersten Abschnitts 2 sollte mindestens genau so groß sein wie die Oberfläche des dritten Abschnitts 8, wobei die radiale Breite des ringförmigen Stegs, der den dritten Abschnitt 8 ausbildet, mindestens 0,5 mm betragen sollte.
[0033] In den Figuren 2 bis 4 ist der Substrathalter 12 als im Wesentlichen auf dem Suszeptor 16 aufliegend dargestellt. Der Substrathalter 12 kann aber auch in einer Tasche des Suszeptors 16 einhegen. Es ist ferner möglich, dass der Substrathalter 12 drehbar dem Suszeptor 16 zugeordnet ist. Beispielsweise können unterhalb der Breitseitenfläche 14 des Substrathalters 12 Gasaustrittskanäle
münden, durch die ein Spülgas in den Zwischenraum zwischen Substrathalter 12 und Suszeptor 16 eingebracht wird, welches ein Gaspolster bildet, auf dem der Substrathalter 12 ruht. Durch eine geeignete Strömungsrichtung des Spülgases kann der Substrathalter 12 in Drehung versetzt werden. [0034] Die Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel ähnlich dem, das in der Figur 3 dargestellt ist. Der Grundkörper 24 bildet eine radial außen liegende Auflagefläche, die im Wesentlich eine Horizontalfläche ist. Auf dieser Auflagefläche liegt ein erstes Ringelement 25 auf. Das Ringelement 25 kann aus demselben Werkstoff bestehen aus dem auch der Grundkörper 24 besteht. Auf dem ersten Ringelement 25 stützt sich ein zweites Ringelement 26 ab. Das Ringelement 26 kann aus demselben Werkstoff bestehen aus dem Grundkörper 24 besteht. Zwischen dem Grundkörper 24 und dem unmittelbar darauf aufliegenden ersten Ringelement 25 erstreckt sich ein Spalt 29. Die Spalthöhe des Spaltes 29 wird durch Distanzelemente 28 definiert. Bei den Distanzelementen 28 handelt es sich um einzelne Erhebungen, die einer der beiden Breitseitenflächen entspringen, zwischen denen sich der Spalt 29 erstreckt.
[0035] Beim Ausführungsbeispiel sind die Distanzelemente 28 einzelne, halbkugelartige Erhebungen des ersten Ringelementes 25, auf denen das zweite Ringelement 26 aufliegt. Beim Betrieb der Vorrichtung wirkt der Spalt 29 als Wärmefluss-Isolationsspalt.
[0036] In einer nicht dargestellten Variante des vierten Ausführungsbeispiels können zusätzliche Distanzelemente vorgesehen sein, um einen zweiten Spalt zwischen dem ersten Ringelement 25 und dem zweiten Ringelement 26 auszubilden.
[0037] Das in der Figur 6 dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel. Auf einer Horizontalfläche des Grundkörpers 24 stützt sich im radial äußeren Bereich ein Ringelement 25 ab, welches aus demselben Werkstoff bestehen kann, aus dem auch der Grundkörper 24 besteht. Die Werkstoffe von Grundkörper 24 und Ringelement 25 können aber auch voneinander verschieden sein. Wesentlich ist ein Spalt 29 zwischen einer unteren Breitseitenfläche des Ringelementes 25 und einer oberen Breitseitenfläche des Grundkörpers 24. Die Spalthöhe des Spaltes 29 ist durch Distanzelemente 28 definiert. Bei dem in der Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Distanzelemente 28 vom Ringelement 25 ausgebildet. Es handelt sich um noppenartige Erhebungen der nach unten weisenden Breitseitenfläche. Die Noppen können auch hier eine Halbkugelform aufweisen.
[0038] 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:
[0039] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest eine Wärmetransporteigenschaften des ersten Abschnitts 2 derart von der Wärmetransporteigenschaft des zweiten Abschnitts 3 verschieden ist, dass die in Achsrichtung durch ein Einheitsflächenelement fließende Wärme im ersten Abschnitt 2 kleine ist als im zweiten Abschnitt 3.
[0040] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wär- metransporteigenschaft die spezifische Wärmeleitfähigkeit des Abschnitts ist,
wobei die spezifische Wärmeleitfähigkeit des ersten Abschnitts 2 kleiner ist als die des zweiten Abschnitts 3.
[0041] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wärmetransporteigenschaft die Emissivität zumindest einer in Achsrichtung wei- senden Oberfläche der Abschnitte 2, 3 ist, wobei die Emissivität der Oberfläche des ersten Abschnitts 2 geringer ist als die Emissivität der Oberfläche des zweiten Abschnitts 3.
[0042] Eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch einen zwischen dem ersten Abschnitt 2 und dem zweiten Abschnitt 3 angeordneten dritten Ab- schnitt 8, dessen Wärmetransporteigenschaften im Wesentlichen denen des zweiten Abschnitts 3 entsprechen.
[0043] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Abschnitt 3 und gegebenenfalls der dritte Abschnitt 8 auf einer Ringstufe 15 eines Substrathalters 12 aufliegt. [0044] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Substrathalter 12 von einem von unten beheizten Suszeptor 16 getragen wird und der erste Abschnitt 2 frei über eine Seitenfläche 18 des Substrathalters 12 ragt.
[0045] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der ringförmige Körper 1 aus mehreren miteinander verbundenen Elementen 24, 25, 26 besteht, die voneinander verschiedene spezifische Wärmetransporteigenschaften aufweisen und/ oder mittels Distanzelement (28) voneinander beabstandet sind.
[0046] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein oder mehrere dem ersten Abschnitt 2 zugeordnete Ringelemente 25, 26 eine geringe spezi-
fische Wärmeleitfähigkeit aufweisen und insbesondere aus Quarz oder Zirko- noxid bestehen und ein Grundkörper 24, der zumindest dem zweiten Abschnitt zugeordnet ist, eine hohe spezifische Wärmeleitfähigkeit aufweist und insbesondere aus Graphit oder Siliciumkarbid besteht. [0047] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die voneinander verschiedenen Emissivitäten der Oberflächen durch voneinander verschiedene Oberflächenbeschichtungen oder durch zumindest ein Reflexionselement 27 bestimmt sind.
[0048] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein oder mehre- re dem ersten Abschnitt 2 zugeordnete Ringelemente 24, 25 aus einem transparenten Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen, in dem eine reflektierende Schicht 27, insbesondere Metallschicht, gekapselt ist.
[0049] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die spezifische Wärmeleitfähigkeit des zweiten Abschnitts 3 mindestens zehnmal so groß ist wie die spezifische Wärmeleitfähigkeit des ersten Abschnitts 2 und/ oder, dass die Emissivität der Oberfläche 4 des ersten Abschnitts 2 kleiner 0,3 ist und die Emissivität der Oberfläche 5, 9 des zweiten Abschnitts 3 und/ oder des dritten Abschnitts 8 größer ist als 0,3.
[0050] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der ringförmige Körper 1 von einem sich über den ersten Abschnitt 2 und dem zweiten Abschnitt 3 erstreckenden Grundkörper 24 ausgebildet ist, wobei der erste Abschnitt 2 zumindest ein Ringelement 25, 26 aufweist mit vom Grundkörper 24 verschiedenen Wärmetransporteigenschaften.
[0051] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Abschnitt 2 und der dritte Abschnitt 8 jeweils eine zu einer Prozesskammerdecke 19 weisende Oberfläche 4, 9 aufweist, wobei die Oberfläche 4 des ersten Abschnitts 2 mindestens doppelt so groß ist wie die Oberfläche 9 des dritten Ab- Schnitts 8.
[0052] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine zur Prozesskammerdecke 19 weisende Oberfläche 5 des zweiten Abschnitts 3 eine Auflagezone ausbildet zur Auflage des Randes des Substrates 11, wobei die Auflagezone von einer Begrenzungsfläche 20 des dritten Abschnitts 8 umgeben ist, der ebenso wie der zweite Abschnitt 3 mit einer zum Suszeptor 16 weisenden Oberfläche 10, 7 auf der Ringstufe 15 des Substrathalters 12 aufliegt.
[0053] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritäts- unterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzu- nehmen.
Liste der Bezugszeichen
1 ringförmiger Körper Reflexionselement
2 erster Abschnitt Distanzelement
3 zweiter Abschnitt Spalt
4 Breitseitenfläche
5 Auflagefläche
6 Breitseitenfläche Suszeptortemperatur
7 Breitseitenfläche Temperatur Prozesskammerdecke
8 dritter Abschnitt Wärme
9 Breitseitenfläche Wärmefluss
10 Breitseitenfläche
11 Substrat
12 Substrathalter
13 Auflagefläche
14 Breitseitenfläche
15 Tragfläche, Ringstufe
16 Suszeptor
17 Oberseite
18 Seitenfläche
19 Prozesskammerdecke
20 Begrenzungsfläche
21 Zwischenstück
22 Zwischenstück
23 Kanal
24 Grundkörper
25 Ringelement
26 Ringelement