WO2020049187A1 - Rohrverschluss für ein prozessrohr und prozesseinheit - Google Patents

Rohrverschluss für ein prozessrohr und prozesseinheit Download PDF

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WO2020049187A1
WO2020049187A1 PCT/EP2019/073992 EP2019073992W WO2020049187A1 WO 2020049187 A1 WO2020049187 A1 WO 2020049187A1 EP 2019073992 W EP2019073992 W EP 2019073992W WO 2020049187 A1 WO2020049187 A1 WO 2020049187A1
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WO
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process tube
tube
side wall
pipe
open end
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PCT/EP2019/073992
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French (fr)
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Alexander Piechulla
Nikolai TSCHURKAJEW
Original Assignee
centrotherm international AG
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Definitions

  • the present invention relates to a tube closure for a process tube for the thermal treatment of substrates, in particular semiconductor substrates, in the suppressor, and a process unit for the thermal treatment of substrates, in particular semiconductor substrates, in the suppressor, with a process tube and a tube closure.
  • thermal processing of substrates in negative pressure is necessary, in which a process space of the process tube for receiving the substrates must be thermally and pressure-insulated from the environment via a tube closure.
  • a process space of the process tube for receiving the substrates must be thermally and pressure-insulated from the environment via a tube closure.
  • the process tube is made of quartz and has a closed end and an open end.
  • the process tube has a process area with an open end, the process area having a first inner diameter.
  • a collar is glazed on the outer circumference thereof, which has an inner diameter which is larger than the outer diameter of the process area and which extends the process tube in the axial direction beyond the process area. Sealing surfaces pointing in the axial direction and spaced apart in the axial direction are formed on the end faces of the open end of the process area and on the end face of the free end of the collar.
  • the pipe closure used in the original publication has a door for sealing engagement with the sealing surface at the free end of the collar and a quartz plug on the inside of the door, which for engagement with the internal sealing surface on the open End of the process area is configured.
  • the quartz plug is configured so that it closes the process area flush at the open end with a quartz-quartz seal.
  • the entire process area is therefore surrounded by quartz, which has proven to be a suitable material, which on the one hand does not contaminate processes and on the other hand is insensitive to the starting and reaction products of processes and high temperatures.
  • the device described in the original publication is in particular designed such that a high temperature prevails in the area of the quartz-quartz seal, essentially equal to the process temperature, in order to prevent condensation of components of the process gas atmosphere.
  • a high temperature prevails in the area of the quartz-quartz seal, essentially equal to the process temperature, in order to prevent condensation of components of the process gas atmosphere.
  • phosphorus doping at low pressure with phosphorus chloride as a dopant is described, in which there is a risk of phosphorus oxide condensing on surfaces with a temperature significantly lower than the process temperature.
  • the quartz-quartz seal in the area of high temperature is essentially equal to the process temperature. Due to the high temperature in the area of the quartz-quartz seal, condensation of components of the process gas atmosphere can be prevented in those cases in which no condensation occurs at the process temperature.
  • quartz-quartz seal does not provide sufficient vacuum tightness
  • condensed boron trioxide is usually liquid at the process temperatures used, which can lead to sticking in the region of a quartz-quartz seal at process temperature, as in the device described in the original publication.
  • liquid boron trioxide can be drawn by means of capillary action into the area of the quartz-quartz seal, where it can lead to surface bonds. Similar problems can also occur in other processes in which materials condensed at process temperature are liquid and can therefore stick.
  • the present invention is now directed to overcoming at least one of the above problems.
  • a pipe closure for a process pipe is provided according to claim 1 and a process unit for the thermal treatment of substrates according to claim 11. Further refinements of the invention result from the subclaims, inter alia.
  • a pipe closure for a process pipe for the thermal treatment of substrates, in particular semiconductor substrates, in the suppressed state is described, the process pipe having a closed end and an open end, the process pipe having a first inner diameter in a process region and a second adjacent to the open end , Larger inner diameter, and wherein the process tube at the open end NEN a first axially facing contact edge and at the transition between the first and second inner diameter has a directed towards the open end, second axially facing contact edge.
  • the pipe closure has a first door element with a first outer diameter that is larger than the second inner diameter of the process pipe and with an annular contact surface that is dimensioned with or without the interposition of a seal for contact with the first contact edge of the process pipe and a second, Pot-shaped element with a circumferential first side wall and a bottom, which form a receiving space.
  • the first side wall has a second outer diameter, which is smaller than the first inner diameter of the process tube, and one in the axial direction flange spaced from the bottom of the first section and extending radially from the side wall and having a third outer diameter which is larger than the first inner diameter of the process tube and than the first outer diameter of the first element and smaller than the second inner diameter of the process tube, wherein the flange has an axially facing contact surface which is dimensioned for contact with the second contact edge of the process tube.
  • the second element is movably attached to the first element in an axial direction and is biased in a direction away from the first element via a biasing unit, the movement away from the first element being limited.
  • the flange of the second element is closer to the first element than the first side wall in the axial direction.
  • the pipe closure enables a two-stage seal (inside and outside) with the known advantages. Because the first side wall part and the bottom of the second element can be inserted at least partially into the area of the process tube with the first inner diameter, it is possible to keep the inner seal at a temperature which is substantially below the process temperature in the process tube. In particular, the occurrence of liquid condensate in the area of the internal seal can be avoided.
  • the second element consists of quartz, which on the one hand is resistant to many process atmospheres and does not introduce any contaminants into processes.
  • the first side wall of the second element has an opaque area to suppress conduction of heat radiation within the side wall.
  • the first side wall of the second element extends from the axially facing contact surface of the flange, preferably over a length of at least 30 mm, preferably at least 60 mm in the axial direction, in order to provide a sufficient distance from the inner seal to the process area of the process tube.
  • the pipe closure preferably has at least one heat insulation element in the receiving space of the second element in order to suppress heat transfer in the direction of the inner seal over it.
  • the second element on the side of the flange facing the first door element has a circumferential, axially extending second side wall with a fourth outer diameter (RVD 4 ) which is larger than the second outer diameter (RVD 2 ) and smaller than or is the same size as the third outer diameter (RVD 3 ).
  • the second sidewall may have a plurality of mounting protrusions on the inner periphery for engaging a fastener connected to the biasing unit.
  • the first door element can have at least one internal passage with a supply connection and an outflow connection for passing a cooling medium through. Furthermore, the first door element can have at least one gas supply connection for connection to an external gas supply, the gas supply connection opening to a side of the first door element facing the second element, specifically at a position radially within its annular contact surface. This makes it possible to set a desired gas atmosphere in a space between the inner and the outer seal.
  • the first door element in the area of the annular contact surface has a recess for receiving an annular sealing element.
  • a process unit with a process tube and a tube closure of the type described above is described, the tube closure being dimensioned such that it can be positioned in a closed position in the open end of the process tube in such a way that its annular contact surface with or without an interposed seal for The system comes into contact with the first contact edge of the process pipe and the axially facing contact surface of the flange comes into contact with the second contact edge of the process pipe, whereby the first side wall and the bottom with the resulting receiving space of the second element come into the area of the process pipe with the first inside diameter extends.
  • the process tube is preferably made of quartz and is optionally opaque in at least one partial area of the process tube which, in the closed position of the tube closure, surrounds the first side wall of the second element.
  • the process tube can be surrounded over a portion of its catches by a heating unit and a thermal insulation surrounding the heating unit and the process tube, the heating unit being axially directed from the section of the process tube which, in the closed position of the tube closure, surrounds the first side wall of the second element , is spaced.
  • at least the section of the process tube, which in the closed position of the tube closure surrounds the first side wall of the second element is surrounded by at least one ring made of thermally insulating material.
  • Figure 1 is a schematic side view of a process unit with process pipe and Rohrver closure in an open position of the pipe closure.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of the process unit according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of the process unit according to FIG. 1 with the pipe closure in a closed position
  • FIG. 4 shows an enlarged schematic sectional illustration of a closure area of the process unit, according to an alternative embodiment.
  • Figures 1 to 3 show different views of a first embodiment of a process unit 1, which is particularly suitable for a thermal treatment of semiconductor substrates in the suppress.
  • the process unit essentially consists of a process tube unit 3 and a closure unit 4, as well as further units, not shown, such as a gas supply, a vacuum unit, a movement unit for the closure unit and a control unit, as is known to the person skilled in the art.
  • the process tube unit 3 essentially consists of a process tube 6, a heating unit 7, an insulating unit 8 and a receiving and supporting unit 9, as best shown in FIG the sectional views of Figures 2 and 3 can be seen.
  • the process tube 6 consists of quartz, which on the one hand has good thermal stability at the temperatures used, does not contaminate processes in the semiconductor area and is also insensitive to the starting and reaction products of processes.
  • the process tube 6 has a round cross section and a constant first inner diameter PRDi over a large part of its length, in particular over a process area. In the process area, for example, a wafer boat carrying a large number of wafers, as is known in the art, can be used.
  • the process tube 6 has a substantially closed end 11 and an open end 12.
  • the closed end 11 is formed by a tapered end part 14 of the process tube 6 at the left end thereof.
  • the taper reduces the first inside diameter PRDi to an outlet inside diameter, so that a vacuum unit (not shown) can be connected to the free end of the end part 14, by means of which the inside of the process tube 6 can be suppressed.
  • ventilation can also take place in a suitable manner.
  • Such a surface can, for example, also take place via a lance 16 indicated in the figures, which extends in a sealed manner through the end part 14 into the interior of the process tube 6.
  • the lance 16 can be connected in a suitable and known manner to a gas supply, for example in order to introduce one or more process gas (s) and / or a purge gas into the process tube.
  • the lance 16 extends over a substantial length of the process tube 6 and has an outlet which is closer to the open end 12 of the process tube 6 than to the closed end 11.
  • the lance 16 can be designed as a coaxial line in order to introduce, for example, different gases, which should only mix in the process tube 6, and it can have several outlets over its length.
  • Such an embodiment is generally known in the art and is also indicated, for example, in the original publication.
  • the open end 12 of the process tube 6 is formed by an end section 18 of the process tube 6 with an enlarged, second inner diameter PRD 2 .
  • the second inner diameter PRD 2 is essentially constant over the length of the end section 18.
  • the end section 18 can be produced by a wide variety of means, in particular it can be attached to the process tube 6 as a separate element, which results in an integral structure. However, it can also be achieved, for example, by upsetting the end of the process tube 6, at a temperature at or just above the glass transition temperature for locally increasing the material thickness and then milling out the desired contour. Different approaches will result for the person skilled in the art to form the end section 18.
  • an axially pointing step is formed, in which a circumferential groove 19 is formed adjacent to the end section 18.
  • an annular contact edge 20 which faces axially towards the open end is formed.
  • An axially facing contact edge 22 is also formed at the free end, that is to say the end face of the end section 18.
  • Another contact edge 24 is ge at the transition from the first inner diameter PRDi to the second inner diameter PRD 2 also forms on the outer circumference, this contact edge 24 axially in the opposite direction to the system edges 20, 22 has.
  • the process tube 6 essentially has a constant material thickness, so that the outer contour essentially follows the inner contour.
  • the process pipe 6 is surrounded by the heating unit 7 over a predetermined length, which is longer than a receiving and process area of the process pipe 6.
  • This can be constructed as a heating cassette known in the art with a revolving resistance heating coil or in another way. An arrangement of radiant heaters based on lamps can also be provided.
  • the heating unit 7 is particularly suitable for heating the process area located in the process tube via thermal radiation. For this reason, too, quartz is particularly suitable for the process tube 6, since it is essentially transparent to heat radiation.
  • the heating unit 7 is connected to a control unit, not shown, in order to be controlled in a suitable manner to achieve a desired process temperature.
  • the heating unit 7 preferably has a length that is greater than a receiving and process area of the process tube 6 in order to be able to set a temperature which is as homogeneous as possible over this area.
  • the heating unit 7 is surrounded in the radial direction and at its axial ends by a thermally insulating material 26, which is part of the insulating unit 8. Adjacent to the At the axial ends of the heating unit 7, the thermally insulating material 26 extends to the process tube 6, as can be seen for example in FIG. 2.
  • Any thermally insulating material can be used here, as is known in the art.
  • a high-temperature wool can be used here, which nestles around the heating unit 7 and the process tube 6 and is held in place by a suitable covering.
  • additional insulating material can also be provided in the area of the end part 14.
  • the insulating unit 8 also has a ring 28 made of insulating material, which is arranged between the contact edge 24 on the outer circumference of the process tube 6 and a receptacle and support plate 30 of the receptacle and support unit 9.
  • the ring 28 can be made of a different material than the material 26, since lower temperatures than directly adjacent to the heating unit 7 occur here.
  • the insulation unit 8 can have further thermally insulating elements, not shown.
  • a ring of insulating material can also be provided in the region of the end section 18, which radially surrounds this region. A different material can also be selected here, since again lower temperatures occur than in the area of the heating unit 7 or in the area of the ring 28.
  • the receptacle and support unit 9 is formed by two spaced-apart receptacle and support plates 30, which can be connected to one another in a suitable manner, for example via longitudinal struts.
  • the receptacle and support plates 30 each have a central opening, which is dimensioned for the passage of the process tube 6 (in the area of the first inner diameter PRDi).
  • the receptacle and support plates 30 are positioned on both sides of the insulating material 26 in the axial direction. Alternatively, however, a separate receptacle and support unit 9 can also be dispensed with and the process tube can simply be carried by the heating unit and / or end rings thereof.
  • the closure unit 4 which is suitable for closing the open end 12 of the process tube 6 in a vacuum-tight manner, is now explained in more detail below.
  • the locking unit 4 is essentially formed by a first, outside door unit 36, a second, inside door unit 38 and a connection arrangement 40 which connects the door units 36 and 38.
  • the outer door unit 36 is formed by an essentially plate-shaped door element 42, which has a first side (inner side) pointing axially to the process tube 6, a second side (outer side) facing away from the process tube 6 and a peripheral edge which has one first outer diameter RVDi of the pipe closure 4 defined.
  • the door element 42 is preferably made of metal and can in particular consist of aluminum.
  • the door element 42 is essentially circular and the first outer diameter RVDi is larger than the second inner diameter PRD 2 of the process tube 6 and even larger than the outer diameter of the process tube 6 in the end section 18.
  • annular contact surface On the inside of the door element 42 there is an annular contact surface, which is dimensioned with or without the interposition of a seal for contact with the contact edge 22 on the end face of the end section 18.
  • This contact surface can in particular be formed by an annular groove in which a seal is received.
  • a seal can also be dispensed with if the material of the door element 42 is selected so that a sufficient seal with the contact edge 22 can be provided even without an intermediate layer in order to achieve a desired vacuum tightness.
  • a plurality of blind bores are also provided on the inside of the door element 42, in which guide pins 44 of the connection arrangement 40 can be received, as will be explained in more detail below.
  • the door element 42 also has a through hole in which a connecting piece 46 is suitable for connection to a gas supply, not shown, in particular a nitrogen supply.
  • a circumferential groove 48 is formed on the outside of the door element 42, specifically in the region or in the vicinity of the annular contact surface on the inside.
  • the circumferential groove 48 is covered by a ring element 49 fastened to the outside, so that an essentially closed cooling duct is formed. Via connections 50 in the ring element 49, the groove 48 can be flowed through as a cooling channel with a cooling medium, such as water.
  • the second, inner door unit 38 is essentially formed by a cup-shaped quartz part 54 and an insulation unit 55.
  • the quartz part 54 has a bottom 56, a first circumferential side wall 57, a flange 58 and a second circumferential side wall 59.
  • the bottom 56 and the first side wall 57 define a second outer
  • the outer diameter RVD 2 of the closure unit 4 is smaller than the first inner diameter PRDi of the process tube 6.
  • the first side wall 57 extends axially from the bottom 56 in the direction of the door element 42 and forms an interior receiving space which is bounded in one direction by the bottom 56 is.
  • the flange 58 is formed, which is annular and extends radially (essentially parallel to the bottom 56) from the side wall to the outside.
  • the flange 58 defines a third outer diameter RVD 3 of the closure unit 4 which is larger than the first inner diameter PRDi of the process tube 6 but smaller than the second inner diameter PRD 2 of the process tube 6.
  • the flange 58 is therefore dimensioned such that it reaches the end section 18 process tube 6 can be inserted and defines an axially facing contact surface 62 which is dimensioned for contact with the inside contact edge 20 on the process pipe 6.
  • the second circumferential side wall 59 extends from the flange 58 axially towards the door element 42.
  • the second side wall 59 has an outer diameter equal to the outer diameter of the flange, but it can also have a smaller outer diameter, for example between the outer diameter RVD 2 of the first side wall is the second outer diameter RVD 3 of the flange. In any case, the outer diameter of the second side wall 59 must be smaller than the second inner diameter PRD 2 of the process tube 6.
  • a plurality of locking projections 64 are formed on the inner circumference of the second side wall 59, one of which is indicated in FIGS. 2 and 3 and whose function is explained in more detail below.
  • the insulating unit of the second door unit 38 is formed by a plurality of thermally insulating elements 66 which are dimensioned for receiving in the receiving space formed by the bottom 56 and the first side wall 57.
  • three elements 66 are shown, the number of which may of course differ from the illustration.
  • a single element can also be provided, but at least two elements 66 are preferred.
  • these can be made of different materials, the element 66 directly adjacent to the floor 56, for example, having a higher heat resistance than that adjacent element 66 further away from floor 56 for this purpose.
  • Additional thermally insulating elements (not shown) can also be provided in the area enclosed by second side wall 59.
  • the thermally insulating elements 66 only extend from the bottom 56 to the height of the flange 58, so that the region between the flange of the second element and the door element 42 is free of thermally insulating elements. In this way it can be achieved that the temperature of the seal in the region of the flange can be adapted closer to that of the door element.
  • the connecting unit 40 which connects the door units 36 and 38 so as to be movable relative to one another in the axial direction, will now be explained in more detail below.
  • the connecting unit 40 has the guide pins 44 already mentioned, prestressing elements in the form of springs 70 and an attachment plate 72.
  • the illustration shows four guide pins 44, it being possible as a rule to provide a higher number, which can be arranged in groups on imaginary concentric circular lines, preferably at least three equally spaced guide pins 44 being provided per group.
  • the guide pins 44 each have a shaft part and a head part, the shaft part being partially received and fastened in the bores in the first side of the door element 42.
  • the sheep part can have a thread, for example, which can be screwed into a thread in the bores of the door element 42.
  • the head part is formed at the free end of the guide pins 44 and serves as a stop, as will be explained in more detail below.
  • each guide pin 44 Surrounding each guide pin 44 is a prestressing element in the form of a spring 70, one end of which contacts the door element 42 and the other end of which contacts the attachment plate 72 and is fastened thereto.
  • the springs 70 are each designed as a compression spring, so that they bias the mounting plate 72 axially away from the door element 42.
  • the head part of the guide pins 44 is received in a respective spring 70 in such a way that it limits the movement in the axial direction.
  • the guide pins 44 further limit a lateral movement of the springs 70 and thus the attached mounting plate 72, so that it can only move over a limited range in the axial direction relative to the door element 42.
  • the mounting plate 72 is in turn via the locking projections 64 on the inner circumference of the second side tenwand 59 connected to the quartz part 54.
  • a bayonet connection can be provided between the mounting plate 72 and the locking projections 64.
  • the quartz part 54 is therefore movably connected in the axial direction to the door element 42 and is pretensioned away from it.
  • the movement is limited to a movement only in the axial direction, the length of the movement also being limited, for example to a length of a few mm.
  • the connection arrangement 40 is designed such that the axial distance between the annular contact surface on the inside of the door element 42 and the contact surface 62 on the flange 58 in the unloaded state of the clamping elements is greater than the axial distance between the contact edges 22 and 20 on the process pipe 6.
  • the distance is larger by an amount that is smaller than the possible axial movement of the quartz part 54 with respect to the door element. This ensures that the annular contact surface on the inside of the door element 42 and the contact surface 62 on the flange 58 in the closed state of the closure element 4, which is shown in FIG. 3, securely contact the respective contact edges 22 and 20 on the process tube 6.
  • connection arrangement 40 can also be constructed differently in order to provide a corresponding axial mobility and pretension between the quartz part 54 and the door element 42.
  • FIG. 4 shows an end portion of the process tube 6 with a received closure unit 4.
  • the process tube 6 has the same structure as described above with a closed end (not shown) and an open end 12.
  • an end section 18 is again formed, the compared to a first inner diameter PRDi of the process tube 6 has a second, larger inner diameter PRD 2 .
  • conduction of heat radiation in the wall of the process tube 6 in the direction of the contact surface 20 can be prevented.
  • the area 80 is surrounded by the ring 28 made of insulating material. Otherwise, the process tube 6 can have the same structure as described above.
  • the insulating unit 8 has an additional insulating ring element 82 in the region of the central opening of the receiving and supporting plate 30, which thermally insulates the process tube 6 with respect to the receiving and supporting plate 30.
  • the element 82 has sufficient strength to be able to carry the process tube 6 in the central opening of the receiving and supporting plate 30.
  • the locking unit 4 is constructed essentially the same as the locking unit 4 described above with the first, outer door unit 36, second, inner door unit 38 and connection arrangement 40.
  • the outer door unit 36 is essentially the same as the previously described door unit 36, with the exception that FIG. 4 shows a groove for receiving a sealing element 84 in the region of the annular contact surface on the inside of the door element 42.
  • the inner door unit 38 is also essentially the same as the door unit 38 described above, but the first side wall 57 is elongated, so that an axially elongated receiving space for thermally insulating elements 66 results. 4 is seen a larger number of elements 66 compared to the first embodiment.
  • an area 88 of the side wall 57 is opaque.
  • the portion of the side wall 57 is opaque, which overlaps the area 80 of the process tube 6 in the closed position of the closure unit 4, as shown in FIG. 4.
  • connection arrangement 40 is constructed in the same way as described above.
  • the essential difference in the embodiments thus lies in the provision of the opaque areas 80 and 88 and in the extension of the side wall 57 to further remove the quartz-quartz contact area between the contact surface 20 and flange 58 from the process space in the process tube 6 and to provide better thermal insulation .
  • the operation of process unit 1 will now be explained in more detail using the example of on-board doping of semiconductor wafers in a BBn gas atmosphere in the suppressed state and at an elevated process temperature.
  • the closure unit 4 is brought into an open position in which the loading of the process tube 6 via the open end 12 is made possible, as is known.
  • a wafer boat loaded with semiconductor wafers is loaded into the process tube 6.
  • the closure unit 4 is brought into a closed position (see for example Fig. 3 or Fig. 4), in which an internal quartz-quartz seal in the area of the contact surface 20 and the flange 58 is formed ge and an external seal in Area of the contact surface 22 and the annular contact surface on the door element 42.
  • a closed position see for example Fig. 3 or Fig. 4
  • an internal quartz-quartz seal in the area of the contact surface 20 and the flange 58 is formed ge and an external seal in Area of the contact surface 22 and the annular contact surface on the door element 42.
  • the interior of the process tube 6 can be brought to a required suppression, sufficient vacuum tightness being provided by the external seal, but not the quartz-quartz seal.
  • the space formed between the two seals can be supplied with a purge gas such as nitrogen, a small flow of which can be accepted via the quartz-quartz seal in the direction of the process space.
  • the process space is brought to the process temperature via the heating unit 7 and BBn is introduced via the fan 16.
  • BBn as the process gas
  • B2O3 can now condense on the process tube 6, even at the process temperatures, which are also generally above the melting point of B2O3, so that the condensate from B2O3 is liquid at the process temperature .
  • the quartz-quartz contact surface in that the quartz part 54 in the closed position of the closure unit 4 extends at least partially into the area of the process tube 6 with the first inside diameter PRDi, the quartz-quartz contact surface can be kept at a temperature that is below the melting point of B2O3, so that condensing B2O3 is not liquid there. In this way, sticking of the quartz-quartz contact surface by liquid condensate can be avoided.
  • the outer seal Via the inner quartz-quartz seal, the outer seal can also be adequately insulated from the process atmosphere, so that the process atmosphere and the materials can impair the materials used in this area. It also allows the outside horizontal seal sufficient vacuum tightness.
  • the pipe closure and the process unit can always be used with advantage where a two-stage seal (inside-outside) is advantageous and a process atmosphere from which components of the process pipe condense that are liquid at the process temperature and thus sticky a lower temperature, however, are firm and not sticky.

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Abstract

Es ist ein Rohrverschluss für ein Prozessrohr zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleitersubstraten, im Unterdruck, beschrieben, wobei das Prozessrohr ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende aufweist, wobei das Prozessrohr in einem Prozessbereich einen ersten Innendurchmesser und benachbart zum offenen Ende einen zweiten, größeren Innendurchmesser aufweist, wobei das Prozessrohr am offenen Ende eine erste axial weisende Anlagekante und am Übergang zwischen erstem und zweitem Innendurchmesser eine zum offenen Ende gerichtete, zweite axial weisende Anlagekante aufweist. Der Rohrverschluss weist ein erstes Türelement mit einen ersten Außendurchmesser, der größer ist als der zweite Innendurchmesser des Prozessrohrs und mit einer ringförmigen Anlagefläche, die mit oder ohne Zwischenlage einer Dichtung zur Anlage an der ersten Anlagekante des Prozessrohrs bemessen ist sowie ein zweites, topfförmiges Element mit einem einer umlaufenden ersten Seitenwand und einem Boden, die einen Aufnahmeraum bilden auf. Die erste Seitenwand besitzt einen zweiten Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der erste Innendurchmesser des Prozessrohrs, und einen in Axialrichtung vom Boden des ersten Abschnitts beabstandeten und sich von der Seitenwand radial erstreckenden Flansch, der einen dritten Außendurchmesser aufweist, der größer als der erste Innendurchmesser des Prozessrohrs und als der erste Außendurchmesser des ersten Elements ist und kleiner als der zweite Innendurchmesser des Prozessrohrs, wobei der Flansch eine axial weisende Anlagefläche aufweist, die zur Anlage an der zweiten Anlagekante des Prozessrohrs bemessen ist. Das zweite Element ist in einer Axialrichtung beweglich an dem ersten Element angebracht ist und über eine Vorspanneinheit in einer Richtung weg vom ersten Element vorgespannt ist, wobei die Bewegung weg vom ersten Element begrenzt ist. Der Flansch des zweiten Elements liegt in der Axialrichtung näher am ersten Element als die erste Seitenwand. Ferner ist eine Prozesseinheit mit einem Prozessrohr und einem Rohrverschluss des zuvor beschriebenen Typs beschrieben, wobei der Rohrverschluss so bemessen ist, dass er in einer geschlossenen Position im offenen Ende des Prozessrohrs derart positionierbar ist, dass seine ringförmige Anlagefläche mit oder ohne Zwischenlage einer Dichtung zur Anlage an der ersten Anlagekante des Prozessrohrs kommt und die axial weisende Anlagefläche des Flansches zur Anlage an der zweiten Anlagekante des Prozessrohrs kommt, wodurch sich die erste Seitenwand und der Boden mit dem dadurch gebildeten Aufnahmeraum des zweiten Elements in den Bereich des Prozessrohrs mit erstem Innendurchmesser erstreckt.

Description

Rohrverschluss für ein Prozessrohr und Prozesseinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrverschluss für ein Prozessrohr zum thermi schen Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleitersubstraten, im Unterdrück, sowie eine Prozesseinheit zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere Halb- leitersubstraten, im Unterdrück, mit einem Prozessrohr und einem Rohrverschluss.
In unterschiedlichsten technischen Bereichen ist eine thermische Prozessierung von Subs- traten im Unterdrück notwendig, bei denen ein Prozessraum des Prozessrohrs zur Auf- nahme der Substrate über einen Rohrverschluss gegenüber der Umgebung sowohl ther misch als auch Drucktechnisch isoliert werden muss. Dabei gibt es ganz unterschiedliche Vorrichtungen mit unterschiedlichsten Rohrverschlüssen.
Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung, die zur Dotierung und Beschichtung von Halb leitermaterial bei niedrigem Druck geeignet ist, ist in der DE 10 2007 063 363 Al be schrieben, die im Folgenden als Ausgangsdruckschrift bezeichnet wird. Bei der Behand lung von Halbleitermaterial ist in der Regel eine bestimmte Vakuumdichtheit beispiels weise zum Erreichen eines Drucks unter 300 mBar erforderlich. Gleichzeitig sollten die ei nen Prozessbereich bildenden Materialien das Halbleitermaterial nicht Kontaminieren und die Ausgangs- und Reaktionsprodukte für die Behandlung sollten nicht mit Materialien in Kontakt kommen, die dadurch angegriffen würden. Bei der in der Ausgangsdruckschrift gezeigten Vorrichtung ist das Prozessrohr aus Quarz ausgebildet und weist ein geschlosse nes Ende sowie ein offenes Ende auf. Das Prozessrohr weist einen Prozessbereich mit ei nem offenen Ende auf, wobei der Prozessbereich einen ersten Innendurchmesser aufweist. Im Bereich des offenen Endes des Prozessbereichs ist am Außenumfang desselben ein Kragen angeglast, der einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außen durchmesser des Prozessbereichs und der das Prozessrohr in Axialrichtung über den Pro zessbereich hinaus verlängert. An der Stirnseiten des offenen Endes des Prozessbereichs sowie an der Stirnseite des freien Endes des Kragens werden in Axialrichtung weisende und in Axialrichtung beabstandete Dichtflächen gebildet.
Der in der Ausgangsdruckschrift verwendete Rohrverschluss besitzt eine Tür zum abdich tenden Eingriff mit der Dichtfläche am freien Ende des Kragens sowie einen Quarzstopfen an der Innenseite der Tür, der zum Eingriff mit der innenliegenden Dichtfläche am offenen Ende des Prozessbereichs konfiguriert ist. Dabei ist der Quarzstopfen so konfiguriert, dass er den Prozessbereich bündig am offenen Ende über eine Quarz-Quarz Dichtung ab- schließt. Mithin ist der Gesamte Prozessbereich von Quarz umgeben, das sich als geeigne- tes Material erwiesen hat, das einerseits Prozesse nicht kontaminiert und andererseits ge genüber Ausgangs- und Reaktionsprodukten von Prozessen sowie hohen Temperaturen un empfindlich ist.
Die in der Ausgangsdruckschrift beschriebene Vorrichtung ist insbesondere so ausgelegt, dass im Bereich der Quarz-Quarz Dichtung eine hohe Temperatur im Wesentlichen gleich der Prozesstemperatur vorherrscht, um eine Kondensation von Bestandteilen der Prozess gasatmosphäre zu verhindern. So ist speziell die Phosphordotierung bei niedrigem Druck mit Phosphorchlorid als Dotierstoff beschrieben, bei der die Gefahr einer Kondensation von Phosphoroxid an Oberflächen mit einer Temperatur deutlich niedriger als die Prozess temperatur besteht. Um eine solche Kondensation im Bereich des Rohrverschlusses zu ver meiden liegt die Quarz-Quarz Dichtung im Bereich hoher Temperatur im Wesentlichen gleich der Prozesstemperatur. Durch die hohe Temperatur im Bereich der Quarz-Quarz Dichtung kann hier eine Kondensation von Bestandteilen der Prozessgasatmosphäre in den Fällen verhindert werden, in der bei der Prozesstemperatur keine Kondensation auftritt. Während die Quarz-Quarz Dichtung jedoch keine ausreichende Vakuumdichtheit vorsieht, kann eine solche an der zweiten Dichtung zwischen Tür und Kragen vorgesehen werden, die einerseits auf einer niedrigeren Temperatur gehalten werden kann und die über die Quarz-Quarz Dichtung von der Prozessatmosphäre ausreichend getrennt ist, dass andere Materialien eingesetzt werden können.
Jedoch gibt es auch Prozesse, bei denen selbst bei der Prozesstemperatur eine Kondensa tion von Bestandteilen der Prozessgasatmosphäre auftreten kann. Mithin würde eine solche Kondensation bei der in der Ausgangsdruckschrift beschriebene Vorrichtung unter ande rem auch im Bereich der Quarz-Quarz Dichtung auftreten und könnte hier für Probleme sorgen. Dies gilt insbesondere wenn die kondensierten Materialien bei der hohen Tempera tur flüssig sind und dadurch den Bereich der Quarz-Quarz Dichtung verkleben können, was nach einer Abkühlung beim Öffnen des Rohrverschlusses zu Beschädigungen führen kann. Ein solcher Prozess ist zum Beispiel die Bordotierung von Halbleitermaterial in einer Bor- tribromid (BBn)- Atmosphäre bei Unterdrück und hohen Temperaturen. Aufgrund des ge nügen Dampfdrucks kann gegebenenfalls selbst bei den hohen für den Prozess eingesetz ten Temperaturen eine Kondensation von Bortrioxid (B2O3) nicht verhindert werden. Dar über hinaus ist kondensiertes Bortrioxid bei den eingesetzten Prozesstemperaturen in der Regel flüssig, was im Bereich einer auf Prozesstemperatur liegenden Quarz-Quarz Dich tung, wie bei der in der Ausgangsdruckschrift beschriebenen Vorrichtung zu Verklebungen führen kann. Insbesondere kann flüssiges Bortrioxid mittels Kapillarwirkung in den Be reich der Quarz-Quarz Dichtung gezogen werden, wo es zu flächigen Verklebungen führen kann. Ähnliche Probleme können auch bei anderen Prozessen auftreten, bei denen bei Pro zesstemperatur kondensierte Materialien flüssig sind und dadurch kleben können.
Die vorliegende Erfindung ist nun darauf gerichtet, wenigstens eines der oben genannten Probleme zu überwinden.
Erfindungsgemäß ist ein Rohrverschluss für ein Prozessrohr nach Anspruch 1 vorgesehen sowie eine Prozesseinheit zum thermischen Behandeln von Substraten nach Anspruch 11. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich unter anderem aus den Unteransprü chen.
Insbesondere ist ein Rohrverschluss für ein Prozessrohr zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleitersubstraten, im Unterdrück, beschrieben, wobei das Pro zessrohr ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende aufweist, wobei das Prozessrohr in einem Prozessbereich einen ersten Innendurchmesser und benachbart zum offenen Ende einen zweiten, größeren Innendurchmesser aufweist, und wobei das Prozessrohr am offe nen Ende eine erste axial weisende Anlagekante und am Übergang zwischen erstem und zweitem Innendurchmesser eine zum offenen Ende gerichtete, zweite axial weisende Anla gekante aufweist. Der Rohrverschluss weist ein erstes Türelement mit einem ersten Außen durchmesser, der größer ist als der zweite Innendurchmesser des Prozessrohrs und mit ei ner ringförmigen Anlagefläche, die mit oder ohne Zwischenlage einer Dichtung zur An lage an der ersten Anlagekante des Prozessrohrs bemessen ist sowie ein zweites, topfförmi- ges Element mit einem einer umlaufenden ersten Seitenwand und einem Boden, die einen Aufhahmeraum bilden auf. Die erste Seitenwand besitzt einen zweiten Außendurchmesser, der kleiner ist als der erste Innendurchmesser des Prozessrohrs, und einen in Axialrichtung vom Boden des ersten Abschnitts beabstandeten und sich von der Seitenwand radial erstre- ckenden Flansch, der einen dritten Außendurchmesser aufweist, der größer als der erste In nendurchmesser des Prozessrohrs und als der erste Außendurchmesser des ersten Elements ist und kleiner als der zweite Innendurchmesser des Prozessrohrs, wobei der Flansch eine axial weisende Anlagefläche aufweist, die zur Anlage an der zweiten Anlagekante des Pro- zessrohrs bemessen ist. Das zweite Element ist in einer Axialrichtung beweglich an dem ersten Element angebracht und über eine Vorspanneinheit in einer Richtung weg vom ers- ten Element vorgespannt ist, wobei die Bewegung weg vom ersten Element begrenzt ist. Der Flansch des zweiten Elements liegt in der Axialrichtung näher am ersten Element als die erste Seitenwand. Der Rohrverschluss ermöglicht eine zweistufige Abdichtung (innen- außen) mit den bekannten Vorteilen. Dadurch, dass der erste Seiten wandteil und Boden des zweiten Elements wenigstens teilweise in den Bereich des Prozessrohrs mit dem ersten Innendurchmesser eingeführt werden kann, ist es möglich die innen liegende Dichtung auf einer Temperatur zu halten, die wesentlichen unter der Prozesstemperatur im Prozessrohr liegt. Insbesondere kann hierdurch das Auftreten flüssigen Kondensats im Bereich der in nenliegenden Dichtung vermieden werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht das zweite Element aus Quarz, das einer seits gegenüber vielen Prozessatmosphären beständig ist und keine Verunreinigungen in Prozesse einbringt. Optional weist die erste Seitenwand des zweiten Elements einen opak ausgebildeten Bereich auf, um eine Leitung von Wärmestrahlung innerhalb der Seitenwand zu unterdrücken. Die erste Seitenwand des zweiten Elements erstreckt sich ausgehend von der axial weisenden Anlagefläche des Flansches bevorzugt über eine Länge von wenigs tens 30 mm, bevorzugt wenigstens 60 mm in Axialrichtung, um einen ausreichenden Ab stand der innen liegenden Dichtung zum Prozessbereich des Prozessrohrs vorzusehen. Bevorzugt weist der Rohrverschluss wenigsten ein Wärmeisolierungselement in dem Auf nahmeraum des zweiten Elements auf, um eine Wärmeübertragung in Richtung der innen liegenden Dichtung hierüber zu unterdrücken. Bevorzugt sind wenigstens zwei Wärmeiso lierungselemente aus unterschiedlichen Materialien in dem Aufhahmeraum vorgesehen, wobei das benachbart zum Boden des Aufnahmeraums liegende Wärmeisolierungselement eine höhere Wärmebeständigkeit aufweist als ein weiter vom Boden entfernt liegendes Wärmeisolierungselement. Bei einer Ausführungsform weist das zweite Element an der zum ersten Türelement wei- senden Seite des Flansches eine umlaufende sich Axial erstreckende zweite Seitenwand mit einem vierten Außendurchmesser (RVD4) auf, der größer als der zweite Außendurch messer (RVD2) und kleiner als oder gleich groß wie der dritte Außendurchmesser (RVD3) ist. Die zweite Seitenwand kann am Innenumfang eine Vielzahl von Befestigungsvorsprün gen zum Eingriff mit einem mit der Vorspanneinheit verbundenen Befestiger aufweisen.
Für eine optionale Kühlung kann das erste Türelement wenigstens einen internen Durch lass mit einem Zuleitungsanschluss und einem Ausleitungsanschluss zum Hindurchleiten eines Kühlmediums aufweisen. Ferner kann das erste Türelement wenigstens einen Gas versorgungsanschluss zur Verbindung mit einer externen Gasversorgung aufweisen, wobei sich der Gasversorgungsanschluss zu einer zum zweiten Element weisenden Seite des ers ten Türelements öffnet und zwar an einer Position radial innerhalb seiner ringförmigen An lagefläche. Hierdurch ist es möglich in einem Raum zwischen der innerer und der äußeren Dichtung eine gewünschte Gasatmosphäre einzustellen.
Für eine gute Abdichtung weist das erste Türelement im Bereich der ringförmigen Anlage fläche eine Vertiefung zur Aufnahme eines ringförmigen Dichtelements auf.
Ferner ist eine Prozesseinheit mit einem Prozessrohr und einem Rohrverschluss des zuvor beschriebenen Typs beschrieben, wobei der Rohrverschluss so bemessen ist, dass er in ei ner geschlossenen Position im offenen Ende des Prozessrohrs derart positionierbar ist, dass seine ringförmige Anlagefläche mit oder ohne Zwischenlage einer Dichtung zur Anlage an der ersten Anlagekante des Prozessrohrs kommt und die axial weisende Anlagefläche des Flansches zur Anlage an der zweiten Anlagekante des Prozessrohrs kommt, wodurch sich die erste Seitenwand und der Boden mit dem dadurch gebildeten Aufhahmeraum des zwei ten Elements in den Bereich des Prozessrohrs mit erstem Innendurchmesser erstreckt. Bei einer solchen Prozesseinheit ergeben sich die schon oben genannten Vorteile.
Bevorzugt besteht das Prozessrohr aus Quarz und ist optional in wenigstens einem Teilbe reich des Prozessrohrs, der in der geschlossenen Position des Rohrverschlusses die erste Seitenwand des zweiten Elements umgibt, opak ausgebildet. Das Prozessrohr kann über einen Teilbereich seiner Fänge von einer Heizeinheit und einer die Heizeinheit und das Prozessrohr umgebenden thermischen Isolierung umgeben sein, wobei die Heizeinheit in Axialrichtung von dem Abschnitt des Prozessrohrs, der in der ge schlossenen Position des Rohrverschlusses die erste Seitenwand des zweiten Elements umgibt, beabstandet ist. Optional ist wenigstens der Abschnitt des Prozessrohrs, der in der geschlossenen Position des Rohrverschlusses die erste Seitenwand des zweiten Elements umgibt, von wenigstens einem Ring aus thermisch isolierendem Material umgeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Prozesseinheit mit Prozessrohr und Rohrver schluss in einer geöffneten Position des Rohrverschlusses;
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung der Prozesseinheit gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung der Prozesseinheit gemäß Fig. 1 mit dem Rohrverschluss in einer geschlossenen Position;
Fig. 4 eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung eines Verschlussbereiches der Prozesseinheit, gemäß einer alternativen Ausführungsform.
In der nachfolgenden Beschreibung verwendete Richtungsangaben, wie oben oder unten, links oder rechts, beziehen sich auf die Darstellung in den Figuren und sind in keiner Weise einschränkend, obwohl es sich auch um bevorzugte Anordnungen handeln kann.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen unterschiedliche Ansichten einer ersten Ausführungsform einer Prozesseinheit 1, die insbesondere für eine thermische Behandlung von Halbleitersubstra ten im Unterdrück geeignet ist. Die Prozesseinheit besteht im Wesentlichen aus einer Pro zessrohreinheit 3 und einer Verschlusseinheit 4, sowie weiteren nicht näher dargestellten Einheiten, wie beispielsweise einer Gasversorgung, einer Unterdruckeinheit, einer Bewe gungseinheit für die Verschlusseinheit und einer Steuereinheit, wie es für den Fachmann geläufig ist.
Die Prozessrohreinheit 3 besteht im Wesentlichen aus einem Prozessrohr 6, einer Heizein heit 7, Einer Isoliereinheit 8 sowie einer Aufnahme und Trageinheit 9, wie am Besten in den Schnittdarstellungen der Figuren 2 und 3 zu erkennen ist. Das Prozessrohr 6 besteht bei der bevorzugten Ausführungsform aus Quarz, das einerseits eine bei den eingesetzten Temperaturen gute Wärmestabilität aufweist, Prozesse im Halbleiterbereich nicht verunrei- nigt und auch gegenüber Ausgangs- und Reaktionsprodukten von Prozessen unempfindlich ist. Das Prozessrohr 6 besitzt einen runden Querschnitt und über einen Großteil seiner Länge, insbesondere über einen Prozessbereich hinweg einen konstanten ersten Innen durchmesser PRDi. In dem Prozessbereich kann zum Beispiel ein Waferboot, das eine Vielzahl von Wafern trägt eingesetzt werden, wie es in der Technik bekannt ist. Alternativ kann auch ein anderes, Substrate aufnehmendes Gestell statt eines Waferbootes eingesetzt werden. Im Allgemeinen kann jede Art von Substrat, welches einem Prozess bei Unter drück und bei erhöhter Temperatur ausgesetzt werden soll mit oder ohne Träger eingesetzt werden. Das Prozessrohr 6 besitzt ein im Wesentlichen geschlossenes Ende 11 sowie ein offenes Ende 12. Das geschlossene Ende 11 wird durch einen sich verjüngenden Endteil 14 des Prozessrohrs 6 am linken Ende desselben gebildet. Durch die Verjüngung wird der erste Innendurchmesser PRDi auf einen Auslass-Innendurchmesser reduziert, sodass an dem freien Ende des Endteils 14 eine nicht dargestellte Unterdruckeinheit angeschlossen werden kann, über die das Innere des Prozessrohrs 6 auf Unterdrück gebracht werden kann. Natürlich kann hierüber auch in geeigneter Weise eine Belüftung erfolgen. Eine sol che kann aber zum Beispiel auch über eine in den Figuren angedeutete Lanze 16 erfolgen, die sich in abgedichteter Weise durch den Endteil 14 hindurch in das Innere des Prozess rohrs 6 erstreckt. Die Lanze 16 kann in geeigneter und bekannter Weise mit einer Gasver sorgung in Verbindung stehen, um zum Beispiel ein oder mehrere Prozessgas(e) und/oder ein Spülgas in das Prozessrohr einzuleiten. Die Lanze 16 erstreckt sich über eine Wesentli che Länge des Prozessrohrs 6 und besitzt einen Auslass der näher am offenen Ende 12 des Prozessrohrs 6 als am geschlossenen Ende 11 liegt. Die Lanze 16 kann als Koaxialleitung ausgebildet sein, um hierüber zum Beispiel unterschiedliche Gase einzuleiten, die sich erst im Prozessrohr 6 vermischen sollen und sie kann über die Länge mehrere Auslässe aufwei sen. Eine solche Ausgestaltung ist in der Technik allgemein bekannt und beispielsweise auch in der Ausgangsdruckschrift angedeutet.
Das offene Ende 12 des Prozessrohrs 6 wird durch einen Endabschnitt 18 des Prozessrohrs 6 mit einem vergrößerten, zweiten Innendurchmesser PRD2 gebildet. Der zweiten Innen durchmesser PRD2 ist über die Länge des Endabschnitts 18 im Wesentlichen konstant. Der Endabschnitt 18 kann durch unterschiedlichste Mittel hergestellt werden, insbesondere kann er als separates Element an das Prozessrohr 6 angeglast werden, wodurch sich eine integrale Struktur ergibt. Er kann aber zum Beispiel auch durch Stauchen des Endes des Prozessrohrs 6, bei einer Temperatur an oder knapp über der Glasübergangstemperatur zum lokalen Erhöhen der Materialstärke und anschließendes Ausfräsen der gewünschten Kontur erreicht werden. Dem Fachmann werden sich hier unterschiedliche Ansätze erge- ben, um den Endabschnitt 18 auszubilden. Am Übergang zwischen dem ersten Innendurch messer PRDi zum zweiten Innendurchmesser PRD2 wird eine axial weisende Stufe gebil- det, in der benachbart zum Endabschnitt 18 eine umlaufende Nut 19 ausgebildet ist. Hier durch wird eine ringförmige, axial zum offenen Ende weisende Anlagekante 20 gebildet. Eine axial weisende Anlagekante 22 wird auch am freien Ende, sprich der Stirnseite des Endabschnitts 18 gebildet. Eine weitere Anlagekante 24 wird beim Übergang vom ersten Innendurchmesser PRDi zum zweiten Innendurchmesser PRD2 auch am Außenumfang ge bildet, wobei diese Anlagekante 24 axial in die entgegengesetzte Richtung zu den Anlage kanten 20, 22 weist. Das Prozessrohr 6 weist im Wesentlichen eine gleichbleibende Mate rialstärke auf, sodass die Außenkontur im Wesentlichen der Innenkontur folgt.
Das Prozessrohr 6 ist über eine vorbestimmte Länge, die länger ist als ein Aufnahme- und Prozessbereich des Prozessrohrs 6 von der Heizeinheit 7 umgeben. Diese kann als eine in der Technik bekannte Heizkassette mit einer umlaufenden Widerstands-Heizspule oder auch in anderer Weise aufgebaut sein. Auch kann eine Anordnung von Heizstrahlern auf Lampenbasis vorgesehen sein. Die Heizeinheit 7 ist insbesondere geeignet über Wärme strahlung den im Prozessrohr liegenden Prozessbereich aufzuheizen. Auch aus diesem Grund ist Quarz für das Prozessrohr 6 besonders geeignet, da es für Wärmestrahlung im Wesentlichen transparent ist. Die Heizeinheit 7 ist mit einer nicht dargestellten Steuerein heit verbunden, um in geeigneter Weise zum Erreichen einer gewünschten Prozesstempe ratur angesteuert zu werden. Im Inneren des Prozessrohrs und/oder benachbart zur Heiz einheit 7 können ein oder mehrere Temperatursensoren angeordnet sein, die mit der Steu ereinheit kommunizieren, um die Heizeinheit 7 in geeigneter Weise anzusteuem zu kön nen, wie es bekannt ist. Die Heizeinheit 7 besitzt, wie angedeutet, bevorzugt eine Länge die größer ist als ein Aufnahme- und Prozessbereich des Prozessrohrs 6, um über diesen Bereich eine möglichst homogene Temperatur einstellen zu können.
Die Heizeinheit 7 ist in Radialrichtung sowie an ihren axialen Enden von einem thermisch isolierenden Material 26 umgeben, welches Teil der Isoliereinheit 8 ist. Benachbart zu den axialen Enden der Heizeinheit 7 erstreckt sich das thermisch isolierende Material 26 bis zum Prozessrohr 6, wie zum Beispiel in Fig. 2 zu erkennen ist. Hier kann jegliches ther misch isolierendes Material eingesetzt werden, wie es in der Technik bekannt ist. Insbe- sondere kann hier eine Hochtemperatur-Wolle eingesetzt werden, die sich um die Heizein heit 7 und das Prozessrohr 6 schmiegt und durch eine geeignete Umhüllung am Platz ge halten wird. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann zusätzliches isolierendes Material auch im Bereich des Endteils 14 vorgesehen sein. Die Isoliereinheit 8 weist ferner einen Ring 28 aus isolierendem Material auf, der zwischen der Anlagekante 24 am Außenumfang des Prozessrohrs 6 und einer Aufnahme und Tragplatte 30 der Aufnahme und Trageinheit 9 an geordnet ist. Der Ring 28 kann aus einem anderen Material bestehen, als das Material 26, da hier niedrigere Temperaturen als direkt benachbart zur Heizeinheit 7 auftreten. Darüber hinaus kann die Isoliereinheit 8 weitere, nicht dargestellte thermisch isolierende Elemente aufweisen. Insbesondere kann zum Beispiel auch im Bereich des Endabschnitts 18 ein Ring aus isolierendem Material vorgesehen sein, das diesen Bereich radial umgibt. Auch hier kann ein anderes Material gewählt werden, da wiederum niedrigere Temperaturen als im Bereich der Heizeinheit 7 oder im Bereich des Rings 28 auftreten.
Die Aufnahme und Trageinheit 9 wird durch zwei beabstandete Aufnahme und Tragplatten 30 gebildet, die in geeigneter Weise zum Beispiel über Längsstreben miteinander verbun den sein können. Die Aufnahme und Tragplatten 30 besitzen jeweils eine Mittelöffhung, die zur Durchführung des Prozessrohrs 6 (im Bereich des ersten Innendurchmessers PRDi) bemessen ist. Sie können das Prozessrohr 6 direkt aufnehmen, wie in Fig. 2 und 3 darge stellt oder über ein zum Beispiel isolierendes Zwischenteil, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Aufnahme und Tragplatten 30 sind in Axialrichtung beidseitig des iso lierenden Materials 26 positioniert. Alternativ kann aber auch auf eine separate Aufnahme und Trageinheit 9 verzichtet werden und das Prozessrohr einfach durch die Heizeinheit und/oder End-Ringe derselben getragen werden.
Nachfolgend wird nun die Verschlusseinheit 4 näher erläutert, die geeignet ist das offene Ende 12 des Prozessrohrs 6 vakuumdicht zu verschließen. Die Verschlusseinheit 4 wird im Wesentlichen durch eine erste, außen liegende Türeinheit 36, eine zweite, innen liegende Türeinheit 38 und eine Verbindungsanordnung 40 gebildet, welche die Türeinheiten 36 und 38 verbindet. Die außen liegende Türeinheit 36 wird durch ein im Wesentlichen plattenförmiges Türele- ment 42 gebildet, dass eine axial zum Prozessrohr 6 weisende erste Seite (Innenseite), eine vom Prozessrohr 6 weg weisende zweite Seite (Außenseite) und eine Umfangskante auf- weist, die einen ersten Außendurchmesser RVDi des Rohrverschlusses 4 definiert. Das Türelement 42 ist bevorzugt aus Metall und kann insbesondere aus Aluminium bestehen. Das Türelement 42 ist im Wesentlichen Kreisförmig und der erste Außendurchmesser RVDi ist größer als der zweite Innendurchmesser PRD2 des Prozessrohrs 6 und sogar grö- ßer als der Außendurmesser des Prozessrohrs 6 im Endabschnitt 18.
An der Innenseite des Türelements 42 ist eine ringförmige Anlagefläche, die mit oder ohne Zwischenlage einer Dichtung zur Anlage an der Anlagekante 22 an der Stirnseite des End- abschnitts 18 bemessen ist, ausgebildet. Diese Anlagefläche kann insbesondere durch eine ringförmige Nut gebildet werden, in der eine Dichtung aufgenommen ist. Allerdings kann auch auf eine Dichtung verzichtet werden, wenn das Material des Türelements 42 so ge wählt ist, dass auch ohne Zwischenlage eine ausreichende Abdichtung mit der Anlagekante 22 vorgesehen werden kann, um eine gewünschte Vakuumdichtheit zu erreichen. An der Innenseite des Türelements 42 ist ferner eine Vielzahl von Sackbohrungen vorgesehen, in der Führungsstifte 44 der Verbindungsanordnung 40 aufgenommen werden können, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Das Türelement 42 weist ferner eine Durchgangsbohrung auf, in der ein Anschlussstutzen 46 der zur Anbindung an eine nicht dargestellte Gasversorgung, insbesondere eine Stick- stoffversorgung, geeignet ist. An der Außenseite des Türelements 42 ist eine umlaufende Nut 48 ausgebildet, und zwar im Bereich oder der Nähe der ringförmigen Anlagefläche an der Innenseite. Die umlaufende Nut 48 ist durch ein an der Außenseite befestigtes Ringele- ment 49 abgedeckt, sodass ein im Wesentlichen geschlossener Kühlkanal gebildet wird. Über Anschlüsse 50 im Ringelement 49 kann die Nut 48 als Kühlkanal mit einem Kühl mittel, wie beispielsweise Wasser durchströmt werden.
Die zweite, innen liegende Türeinheit 38 wird im Wesentlichen durch ein topfförmiges Quarzteil 54 sowie eine Isoliereinheit 55 gebildet. Das Quarzteil 54 weist einen Boden 56, eine erste umlaufende Seitenwand 57, einen Flansch 58 und eine zweite umlaufende Sei- tenwand 59 auf. Der Boden 56 und die erste Seitenwand 57 definieren einen zweiten Au- ßendurchmesser RVD2 der Verschlusseinheit 4 der kleiner ist als der erste Innendurchmes- ser PRDi des Prozessrohrs 6. Die erste Seitenwand 57 erstreckt sich vom Boden 56 axial in Richtung des Türelements 42 und bildet im inneren einen Aufhahmeraum der durch den Boden 56 in eine Richtung begrenzt ist. Am vom Boden 56 entfernten Ende der Seiten wand 57 ist der Flansch 58 ausgebildet, der ringförmig ist und sich radial (im Wesentlichen parallel zum Boden 56) von der Seitenwand nach außen erstreckt. Der Flansch 58 definiert einen dritten Außendurchmesser RVD3 der Verschlusseinheit 4 der größer ist als der erste Innendurchmesser PRDi des Prozessrohrs 6 aber kleiner als der zweite Innendurchmesser PRD2 des Prozessrohrs 6. Mithin ist der Flansch 58 so bemessen, dass er in den Endab- schnitt 18 Prozessrohrs 6 eingeführt werden kann und eine axial weisende Anlagefläche 62 definiert, die zur Anlage an der innen liegenden Anlagekante 20 am Prozessrohr 6 bemes- sen ist.
Die zweite umlaufende Seitenwand 59 erstreckt sich von dem Flansch 58 axial in Richtung zum Türelement 42. In der Darstellung besitzt die zweite Seitenwand 59 einen Außen durchmesser gleich dem Außendurchmesser des Flansches, sie kann aber auch einen klei neren Außendurchmesser besitzen, der beispielsweise zwischen dem Außendurchmesser RVD2 der ersten Seitenwand dem zweiten Außendurchmesser RVD3 des Flansches liegt. Jedenfalls muss der Außendurchmesser der zweiten Seitenwand 59 kleiner sein als der zweite Innendurchmesser PRD2 des Prozessrohrs 6.
Am Innenumfang der zweiten Seitenwand 59 ist eine Vielzahl von Verriegelungsvorsprün- gen 64 ausgebildet, von denen einer in Fig. 2 und Fig. 3 angedeutet ist und dessen Funk tion nachfolgend noch näher erläutert wird.
Die Isoliereinheit der zweiten Türeinheit 38 wird durch eine Vielzahl von thermisch isolie renden Elementen 66 gebildet, die zur Aufnahme in dem durch den Boden 56 und die erste Seitenwand 57 gebildeten Aufnahmeraum bemessen sind. In der Darstellung sind drei Ele mente 66 dargestellt, wobei die Anzahl natürlich von der Darstellung abweichen kann. Ins besondere kann auch ein einzelnes Element vorgesehen sein, wobei jedoch wenigsten zwei Elemente 66 bevorzugt werden. Bei der Verwendung einer Vielzahl von Elementen kön nen diese aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei das Element 66 direkt be nachbart zum Boden 56 zum Beispiel eine höhere Wärmebeständigkeit haben kann als das hierzu benachbarte vom Boden 56 weiter entfernet Element 66. Zusätzliche nicht darge- stellte thermisch isolierende Elemente können auch in dem von der zweiten Seitenwand 59 umschlossenen Bereich vorgesehen sein. Die thermisch isolierenden Elemente 66 erstre- cken nur vom Boden 56 bis zur Höhe des Flansches 58, sodass der Bereich zwischen dem Flansch des zweiten Elements und dem Türelement 42 frei von thermisch isolierenden Ele- menten ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Temperatur der Dichtung im Bereich des Flansches näher an die des Türelements angepasst werden kann.
Nachfolgend wird nun die Verbindungseinheit 40 näher erläutert, welche die Türeinheiten 36 und 38 in Axialrichtung zueinander beweglich verbindet. Die Verbindungseinheit 40 weist die schon genannten Führungsstifte 44, Vorspannelemente in Form von Federn 70 und eine Anbringungsplatte 72 auf. In der Darstellung sind vier Führungsstifte 44, wobei in der Regel eine höhere Anzahl vorgesehen sein kann, die Gruppenweise auf imaginären konzentrischen Kreislinien angeordnet sein können, wobei pro Gruppe bevorzugt wenigs- ten drei gleichmäßig beabstandete Führungsstifte 44 vorgesehen sind. Die Führungsstifte 44 weisen jeweils einen Schaftteil und einen Kopfteil auf, wobei der Schaftteil teilweise in den Bohrungen in der ersten Seite des Türelements 42 aufgenommen und befestigt sind. Hierzu kann der Schafteil zum Beispiel ein Gewinde aufweisen, das in ein Gewinde in den Bohrungen des Türelements 42 eingeschraubt werden kann. Der Kopfteil ist am freien Ende der Führungsstifte 44, ausgebildet und dient als Anschlag, wie nachfolgend noch nä her erläutert wird.
Jeden Führungsstift 44 umgebend ist ein Vorspannelement in Form einer Feder 70 vorge- sehen, dessen eines Ende das Türelement 42 kontaktiert und dessen anderes Ende die An bringungsplatte 72 kontaktiert und an diesem befestigt ist. Die Federn 70 sind jeweils als Druckfedem ausgestaltet, sodass sie die Anbringungsplatte 72 in Axialrichtung weg von dem Türelement 42 Vorspannen. Der Kopfteil der Führungsstifte 44 ist jeweils so in einer jeweiligen Feder 70 aufgenommen, dass er die Bewegung in Axialrichtung begrenzt. Die Führungsstifte 44 begrenzen ferner eine seitliche Bewegung der Federn 70 und somit der daran angebrachten Anbringungsplatte 72, sodass diese sich nur über einen begrenzten Be reich in Axialrichtung relativ zum Türelement 42 bewegen kann. Die Anbringungsplatte 72 ist wiederum über die Verriegelungs vorsprünge 64 am Innenumfang der zweiten Sei- tenwand 59 mit dem Quarzteil 54 verbunden. Insbesondere kann zwischen Anbringungs- platte 72 und den Verriegelungsvorsprünge 64 eine Bajonettverbindung vorgesehen wer den.
Mithin ist das Quarzteil 54 in Axialrichtung beweglich mit dem Türelement 42 verbunden, und von diesem weg vorgespannt. Dabei ist die Bewegung auf eine Bewegung nur in Axi alrichtung beschränkt, wobei die Länge der Bewegung ebenfalls beschränkt ist, zum Bei spiel auf eine Länge von wenigen mm. Die Verbindungsanordnung 40 ist so ausgelegt, dass der axiale Abstand zwischen der ringförmigen Anlagefläche an der Innenseite des Türelements 42 und der Anlagefläche 62 am Flansch 58 im unbelasteten Zustand der Vor spannelemente größer ist als der axiale Abstand zwischen den Anlagekanten 22 und 20 am Prozessrohr 6. Dabei ist der Abstand jedoch um einen Betrag größer, der kleiner ist als die mögliche axiale Bewegung des Quarzteils 54 bezüglich des Türelements. Hierdurch wird sichergestellt, dass die ringförmige Anlagefläche an der Innenseite des Türelements 42 und der Anlagefläche 62 am Flansch 58 im geschlossenen Zustand des Verschlusselementes 4, der in Fig. 3 dargestellt ist, sicher die jeweiligen Anlagekanten 22 und 20 am Prozessrohr 6 kontaktieren.
Natürlich kann die Verbindungsanordnung 40 auch anders aufgebaut sein, um eine ent sprechende Axialbeweglichkeit und Vorspannung zwischen Quarzteil 54 und Türelement 42 vorzusehen.
Anhand der Figur 4 wird nun eine weitere Ausführungsform einer Prozesseinheit 1 näher erläutert, wobei die Prozesseinheit 1 im Wesentlichen den gleichen Aufbau besitzt, wie oben beschrieben, sodass in der folgenden Beschreibung dieselben Bezugszeichen wie zu vor für gleiche oder äquivalente Bauteile verwendet werden und primär auf die Unter schiede zur zuvor beschriebenen Ausführungsform eingegangen wird. Fig. 4 zeigt einen Endbereich des Prozessrohrs 6 mit einer aufgenommenen Verschlusseinheit 4. Das Pro zessrohr 6 besitzt den gleichen Aufbau wie zuvor beschrieben mit geschlossenem Ende (nicht gezeigt) und offenem Ende 12. Am offenen Ende 12 ist wiederum ein Endabschnitt 18 ausgebildet, der im Vergleich zu einem ersten Innendurchmesser PRDi des Prozess rohrs 6 einen zweiten, größeren Innendurchmesser PRD2 aufweist. Hierdurch wird am Übergang wieder eine ringförmige, axial zum offenen Ende weisende Anlagekante 20 ge bildet, sowie eine axial weisende Anlagekante 22 am freien Ende des Endabschnitts 18. Ein Bereich 80 des Prozessrohrs 6, der benachbart zum Endabschnitt 18 liegt, und der die Verschlusseinheit 4 im geschlossenen Zustand überlappt, ist opak ausgebildet. Dies kann durch eine geeignete lokale Dotierung des Quarzmaterials oder auf andere Weise durch lo- kale Behandlung des Quarzmaterials erreicht werden, wie der Fachmann erkennen kann. Hierdurch kann eine Leitung von Wärmestrahlung in der Wand des Prozessrohrs 6 in Rich tung der Anlagefläche 20 unterbunden werden. Der Bereich 80 ist von dem Ring 28 aus isolierendem Material umgeben. Ansonsten kann das Prozessrohr 6 den gleichen Aufbau besitzen wie zuvor beschrieben. Ferner weist die Isoliereinheit 8 im Bereich der Mittelöff- nung der Aufnahme- und Tragplatte 30 ein zusätzliches isolierendes Ringelement 82 auf, das das Prozessrohr 6 thermisch bezüglich der Aufnahme- und Tragplatte 30 isoliert. Das Element 82 besitzt eine ausreichende Festigkeit, um das Prozessrohr 6 in der Mittelöffnung der Aufnahme- und Tragplatte 30 tragen zu können.
Die Verschlusseinheit 4 ist im Wesentlichen gleich aufgebaut wie die zuvor beschriebene Verschlusseinheit 4 mit erster, außen liegender Türeinheit 36, zweiter, innen liegender Türeinheit 38 und Verbindungsanordnung 40. Die außen liegende Türeinheit 36 gleicht im Wesentlichen der zuvor beschriebenen Türeinheit 36 mit der Ausnahme, dass Fig. 4 im Be- reich der ringförmigen Anlagefläche an der Innenseite des Türelements 42 eine Nut zur Aufnahme eines Dichtelements 84 zeigt.
Auch die innen liegende Türeinheit 38 gleicht im Wesentlichen der zuvor beschriebenen Türeinheit 38, jedoch ist der erste Seitenwand 57 verlängert, sodass sich ein axial verlän gerter Aufnahmeraum für thermisch isolierende Elementen 66 ergibt. So ist gemäß Fig. 4 auch eine gegenüber der ersten Ausführungsform größere Anzahl von Elementen 66 vorge sehen. Darüber hinaus ist ein Bereich 88 der Seitenwand 57 opak ausgebildet. Insbeson dere ist der Teilbereich der Seitenwand 57 opak ausgebildet, der in der geschlossenen Posi tion der Verschlusseinheit 4 den Bereich 80 des Prozessrohrs 6 überlappt, wie in Fig. 4 dargestellt ist.
Die Verbindungsanordnung 40 ist gleich aufgebaut wie zuvor beschrieben. Der wesentli che Unterschied in den Ausführungsformen liegt somit im Vorsehen der opaken Bereiche 80 und 88 sowie in der Verlängerung der Seitenwand 57 um den Quarz-Quarz Kontaktbe reich zwischen Anlagefläche 20 und Flansch 58 weiter vom Prozessraum im Prozessrohr 6 zu entfernen und besser thermisch zu isolieren. Nachfolgend wird nun der Betrieb der Prozesseinheit 1 anhand des Beispiels einer Bordo- tierung von Halbleiterwafern in einer BBn Gasatmosphäre im Unterdrück und bei erhöhter Prozesstemperatur näher erläutert. Zunächst wird die Verschlusseinheit 4 in eine offene Position gebracht, in der die Beladung des Prozessrohrs 6 über das offene Ende 12 ermög- licht wird, wie es bekannt ist. Insbesondere wird ein mit Halbleiterwafern beladenes Waferboot in das Prozessrohr 6 geladen. Anschließend wird die Verschluss einheit 4 in eine geschlossene Position gebracht (siehe Beispielsweise Fig. 3 oder Fig. 4), in der eine innen liegende Quarz-Quarz Dichtung im Bereich der Anlagefläche 20 und des Flansches 58 ge bildet wird sowie eine außen liegend Dichtung im Bereich der Anlagefläche 22 und der ringförmigen Anlage fläche am Türelement 42. In dieser Position kann der Innenraum des Prozessrohrs 6 auf einen erforderlichen Unterdrück gebracht werden, wobei eine ausrei- chende Vakuumdichtheit durch die außen liegende Dichtung nicht aber die Quarz-Quarz Dichtung vorgesehen wird. Der zwischen den beiden Dichtungen gebildete Raum kann mit einem Spülgas wie beispielsweise Stickstoff beaufschlagt werden, wobei eine geringe Strö mung desselben über die Quarz-Quarz Dichtung in Richtung Prozessraum in Kauf genom men werden kann.
Der Prozessraum wird über die Heizeinheit 7 auf die Prozesstemperatur gebracht und über die Fanze 16 wird BBn eingeleitet. Im Fall von BBn als Prozessgas kann es nun zu einem Kondensieren von B2O3 am Prozessrohr 6 kommen, und zwar selbst bei den Prozesstempe raturen, die darüber hinaus in der Regel über dem Schmelzpunkt von B2O3 liegen, sodass das Kondensat aus B2O3 bei der Prozesstemperatur flüssig ist.
In beiden Ausführungsformen kann dadurch, dass sich das Quarzteil 54 in der geschlosse nen Position der Verschlusseinheit 4 wenigstens teilweise in den Bereich des Prozessrohrs 6 mit dem ersten Innendurchmesser PRDi erstreckt, die Quarz-Quarz Kontaktfläche auf ei ner Temperatur gehalten werden, die unterhalb des Schmelzpunktes von B2O3 liegt, sodass dort kondensierendes B2O3 nicht flüssig ist. Hierdurch kann ein Verkleben der Quarz- Quarz Kontaktfläche durch flüssiges Kondensat vermieden werden. Über die innen lie gende Quarz-Quarz Dichtung kann ferner die außen liegende Dichtung ausreichend gegen über der Prozessatmosphäre isoliert werden, dass eine Beeinträchtigung der in diesem Be reich eingesetzten Materialien durch die Prozessatmosphäre sowie eine Beeinträchtigung des Prozesses durch die Materialien vermieden werden kann. Ferner ermöglicht die außen liegende Dichtung eine ausreichende Vakuumdichtheit. Der Rohrverschluss und die Pro- zesseinheit können immer dort mit Vorteil eingesetzt werden, wo eine zweistufige Abdich tung (innen-außen) vorteilhaft ist und eine Prozessatmosphäre aus der am Prozessrohr Be- standteile kondensieren, die bei der Prozesstemperatur flüssig und somit klebrig sind, bei einer tieferen Temperatur hingegen fest und nicht klebend sind.
Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert, ohne auf die konkreten Ausführungsformen beschränkt zu sein. Insbesondere können die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen frei miteinander kombi- niert oder ausgetauscht werden, sofern entsprechende Kompatibilität gegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Rohrverschluss für ein Prozessrohr zum thermischen Behandeln von Substraten, ins- besondere Halbleitersubstraten, im Unterdrück, wobei das Prozessrohr ein geschlos- senes Ende und ein offenes Ende aufweist, wobei das Prozessrohr in einem Prozess- bereich einen ersten Innendurchmesser (PRDi) und benachbart zum offenen Ende ei- nen zweiten, größeren Innendurchmesser (PRD2) aufweist, wobei das Prozessrohr am offenen Ende eine erste axial weisende Anlagekante und am Übergang zwischen erstem und zweitem Innendurchmesser (PRD1-PRD2) eine zum offenen Ende gerich tete, zweite axial weisende Anlagekante aufweist,
wobei der Rohrverschluss folgendes aufweist:
ein erstes Türelement mit einem ersten Außendurchmesser (RVDi), der größer ist als der zweite Innendurchmesser (PRD2) des Prozessrohrs und mit einer ringförmigen Anlagefläche, die mit oder ohne Zwischenlage einer Dichtung zur Anlage an der ers- ten Anlagekante des Prozessrohrs bemessen ist;
ein zweites, topfförmiges Element mit
einer umlaufenden ersten Seitenwand und einem Boden, die einen Aufhahmeraum bilden, wobei die erste Seitenwand einen zweiten Außendurchmesser (RVD2) auf- weist, der kleiner ist als der erste Innendurchmesser (PRDi) des Prozessrohrs, und einem in Axialrichtung vom Boden des ersten Abschnitts beabstandeten und sich von der Seitenwand radial erstreckenden Flansch, der einen dritten Außendurch messer (RVD3) aufweist, der größer als der erste Innendurchmesser (PRDi) des Prozessrohrs und als der erste Außendurchmesser (RVDi) des ersten Elements ist und kleiner als der zweite Innendurchmesser (PRD2) des Prozessrohrs, wobei der Flansch eine axial weisende Anlagefläche aufweist, die zur Anlage an der zweiten Anlagekante des Prozessrohrs bemessen ist;
wobei das zweite Element in einer Axialrichtung beweglich an dem ersten Element angebracht ist und über eine Vorspanneinheit in einer Richtung weg vom ersten Ele ment vorgespannt ist, wobei die Bewegung weg vom ersten Element begrenzt ist, und
wobei der Flansch des zweiten Elements in der Axialrichtung näher am ersten Ele ment liegt als die erste Seitenwand.
2. Rohrverschluss nach Anspruch 1, wobei das zweite Element aus Quarz besteht und optional in der ersten Seitenwand einen opak ausgebildeten Bereich aufweist, wobei der Bereich zwischen dem Flansch des zweiten Elements und dem ersten Element bevorzugt frei von einer Wärmeisolierung ist.
3. Rohrverschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die erste Sei- tenwand des zweiten Elements ausgehend von der axial weisenden Anlagefläche des Flansches über eine Länge von wenigstens 30 mm, bevorzugt wenigstens 60 mm in Axialrichtung erstreckt.
4. Rohrverschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der wenigstens ein Wär meisolierungselement in dem Aufhahmeraum des zweiten Elements aufweist.
5. Rohrverschluss nach Anspruch 4, wobei wenigstens zwei Wärmeisolierungselemente aus unterschiedlichen Materialien in dem Aufnahmeraum vorgesehen sind, wobei das benachbart zum Boden des Aufhahmeraums liegende Wärmeisolierungselement eine höhere Wärmebeständigkeit aufweist als ein weiter vom Boden entfernt liegen des Wärmeisolierungselement.
6. Rohrverschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Ele ment an der zum ersten Türelement weisenden Seite des Flansches eine umlaufende sich Axial erstreckende zweite Seitenwand mit einem vierten Außendurchmesser (RVD4) aufweist, der größer als der zweite Außendurchmesser (RVD2) und kleiner als oder gleich groß wie der dritte Außendurchmesser (RVD3) ist.
7. Rohrverschluss nach Anspruch 6, wobei die zweite Seitenwand am Innenumfang eine Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen zum Eingriff mit einem mit der Vor spanneinheit verbundenen Befestiger aufweist.
8. Rohrverschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Türele ment wenigstens einen internen Durchlass mit einem Zuleitungsanschluss und einem Ausleitungsanschluss zum Hindurchleiten eines Kühlmediums aufweist.
9. Rohrverschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Türele- ment wenigstens einen Gasversorgungsanschluss zur Verbindung mit einer externen Gasversorgung aufweist, wobei sich der Gasversorgungsanschluss zu einer zum zweiten Element weisenden Seite des ersten Türelements öffnet und zwar an einer Position radial innerhalb seiner ringförmigen Anlagefläche.
10. Rohrverschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Türele- ment im Bereich der ringförmigen Anlagefläche eine Vertiefung zur Aufnahme eines ringförmigen Dichtelements aufweist.
11. Prozesseinheit zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere Halb- leitersubstraten, im Unterdrück, mit einem Prozessrohr und einem Rohrverschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Prozessrohr folgendes auf- weist:
ein geschlossenes erstes Ende;
wenigstens eine Gaszuleitung zur Verbindung mit einer Prozessgasversorgung; wenigstens eine Gasausleitung zur Verbindung mit einer Absaugeinheit; und ein dem geschlossenen Ende gegenüberliegendes offenes Ende, wobei das Prozess- rohr in einem Prozessbereich einen ersten Innendurchmesser (PRDi) aufweist sowie benachbart zum offenen Ende einen zweiten größeren Innendurchmesser (PRD2), wobei das Prozessrohr am offenen Ende eine erste axial weisende Anlagekante und am Übergang zwischen erstem und zweitem Innendurchmesser (PRD1-PRD2) eine zum offenen Ende weisende, zweite axial weisende Anlagekante aufweist, wobei der Rohrverschluss so bemessen ist, dass er in einer geschlossenen Position im offenen Ende des Prozessrohrs derart positionierbar ist, dass seine ringförmige Anla gefläche mit oder ohne Zwischenlage einer Dichtung zur Anlage an der ersten Anla gekante des Prozessrohrs kommt und die axial weisende Anlagefläche des Flansches zur Anlage an der zweiten Anlagekante des Prozessrohrs kommt, wodurch sich die erste Seitenwand und der Boden mit dem dadurch gebildeten Aufhahmeraum des zweiten Elements in den Bereich des Prozessrohrs mit erstem Innendurchmesser (PRDi) erstreckt.
12. Prozesseinheit nach Anspruch 11 , wobei das Prozessrohr aus Quarz besteht und opti onal in wenigstens einem Teilbereich des Prozessrohrs, der in der geschlossenen Po- sition des Rohrverschlusses die erste Seitenwand des zweiten Elements umgibt, opak ausgebildet ist.
13. Prozesseinheit nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Prozessrohr über einen Teile- reich seiner Länge von einer Heizeinheit und einer die Heizeinheit und das Prozess- rohr umgebenden thermischen Isolierung umgeben ist, wobei die Heizeinheit in Axi alrichtung von dem Abschnitt des Prozessrohrs, der in der geschlossenen Position des Rohrverschlusses die erste Seitenwand des zweiten Elements umgibt, beab- standet ist.
14. Prozesseinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei wenigstens der Abschnitt des Prozessrohrs, der in der geschlossenen Position des Rohrverschlusses die erste Seitenwand des zweiten Elements umgibt, von wenigstens einem Ring aus thermisch isolierendem Material umgeben ist.
15. Prozesseinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Prozessrohr über we nigstens 80% seiner Länge den zweiten Innendurchmesser aufweist.
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