DE102014106871A1 - Method and apparatus for depositing thin films on a substrate and a height adjustable process chamber - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Schichten auf mindestens einem Substrat, mit einer in einem Reaktorgehäuse (1) angeordneten Prozesskammer, die einen Boden, eine Decke (4) und eine die Prozesskammer umgebende Seitenwand (7) aufweist, wobei der Boden einen Suszeptor zur Aufnahme mindestens eines Substrates bildet und die Decke (4) in einer ersten Abstandsstellung mit einem ersten Abstand zum Boden dichtend an einer ersten Dichtflanke (8) der Seitenwand (7) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Decke (4) in einer zweiten Abstandsstellung mit einem zweiten Abstand (H2) zum Boden an einer zweiten Dichtflanke der Seitenwand (7) anliegt, wobei der zweite Abstand (H2) vom ersten Abstand verschieden ist. Die erste Dichtflanke (8) ist eine nach oben weisende Schulter, an der ein Rand (5) der Decke (4) anliegt. Die zweite Anlageflanke ist eine nach unten weisende Schulter, an der die Decke (4) mit ihrem Rand (5) anliegt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass während eines Abscheidungsprozesses der Abstand der Decke (5) zum Boden von der ersten Abstandsstellung in eine zweite Abstandstellung vergrößert wird und dabei in Anlage an die zweite Schulter der Seitenwand (7) gebracht wird.The invention relates to a device for depositing layers on at least one substrate, comprising a process chamber arranged in a reactor housing (1), which has a bottom, a cover (4) and a side wall (7) surrounding the process chamber, the bottom being a susceptor for receiving at least one substrate forms and the ceiling (4) in a first distance position with a first distance to the bottom sealingly against a first sealing edge (8) of the side wall (7), characterized in that the cover (4) in a second distance position with a second distance (H2) to the bottom against a second sealing flank of the side wall (7), wherein the second distance (H2) is different from the first distance. The first sealing flank (8) is an upwardly facing shoulder on which an edge (5) of the ceiling (4) rests. The second abutment is a downwardly facing shoulder on which the cover (4) rests with its edge (5). The method is characterized in that during a deposition process, the distance of the ceiling (5) is increased to the bottom of the first distance position to a second distance position and thereby brought into abutment against the second shoulder of the side wall (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Schichten auf mindestens einem Substrat, mit einer in einem Reaktorgehäuse angeordneten Prozesskammer, die einen Boden, eine Decke und eine die Prozesskammer umgebende Seitenwand aufweist, wobei der Boden einen Suszeptor zur Aufnahme mindestens eines Substrates bildet und die Decke in einer ersten Abstandsstellung mit einem ersten Abstand zum Boden dichtend an einer ersten Dichtflanke der Seitenwand anliegt.The invention relates to a device for depositing layers on at least one substrate, having a process chamber arranged in a reactor housing, which has a bottom, a ceiling and a side wall surrounding the process chamber, wherein the bottom forms a susceptor for receiving at least one substrate and the ceiling in a first distance position with a first distance to the bottom sealingly abuts a first sealing edge of the side wall.

Eine Vorrichtung zum Abscheiden dünner Schichten auf einem Substrat in einer höhenverstellbaren Prozesskammer wird von der DE 102 17 806 A1 beschrieben. Der Boden der Prozesskammer kann über Hubelemente gegenüber dem Boden eines Reaktorgehäuses in Vertikalrichtung verlagert werden. Eine als Showerhead ausgebildete Decke der Prozesskammer liegt dabei in dem kreisförmigen Freiraum, der von einem Gasauslassorgan umgeben ist.A device for depositing thin layers on a substrate in a height-adjustable process chamber is used by the DE 102 17 806 A1 described. The bottom of the process chamber can be displaced via lifting elements relative to the bottom of a reactor housing in the vertical direction. A trained as a showerhead ceiling of the process chamber lies in the circular space, which is surrounded by a gas outlet.

Die DE 10 2004 009 772 A1 beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung zum Abscheiden von Schichten auf einem Substrat mit einer höhenverstellbaren Prozesskammer. Hier liegt der Rand der Decke der Prozesskammer auf einer Stufe auf.The DE 10 2004 009 772 A1 also describes an apparatus for depositing layers on a substrate with a height adjustable process chamber. Here lies the edge of the ceiling of the process chamber on a level.

Bei den aus dem Stand der Technik her bekannten Reaktoren mit höhenverstellbarer Prozesskammer ist die Prozesskammerdecke nur unzureichend gegenüber einer Prozesskammerwand und insbesondere gegenüber einem sich entlang der Prozesskammerseitenwand sich erstreckenden Gasauslassorgan abgedichtet.In the known from the prior art ago reactors with height-adjustable process chamber, the process chamber ceiling is insufficiently sealed against a process chamber wall and in particular against a along the process chamber side wall extending gas outlet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden.The invention has for its object to further develop the generic device nutzsvorteilhaft.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.The object is achieved by the invention specified in the claims.

Erfindungsgemäß lässt sich die Prozesskammerhöhe zwischen zwei Abstandsstellungen von Decke und Boden verstellen. In beiden Abstandsstellungen liegt der Rand der Decke an einer Dichtflanke der Seitenwand an. Es handelt sich jeweils um eine flächige Anlage. Es ist eine ausreichende Dichtigkeit gegeben. Die erste Dichtflanke weist bevorzugt nach oben und bildet eine erste Schulter aus. Auf dieser Schulter liegt eine nach unten weisende Fläche des Randes der Decke auf. Der Rand der Decke verläuft bevorzugt auf einer Kreisbogenlinie und liegt dann bevorzugt auf dem gesamten Umfang dieser Kreisbogenlinie auf der sich ebenfalls auf einer Kreisbogenlinie erstreckenden Schulter auf. Die zweite Schulter wird ebenfalls von einem Abschnitt der Seitenwand ausgebildet, der auf einer kreisbogenförmigen Linie den Boden/Suszeptor umgibt. Zwischen der zweiten Schulter und der ersten Schulter ist eine Dichtflanke angeordnet. Diese Dichtflanke bildet einen nach oben weisenden Abschnitt der Seitenwand. Die erste Schulter kann eine nach oben weisende Dichtfläche und die zweite Schulter eine nach unten weisende Dichtfläche ausbilden, so dass an der zweiten Schulter in der zweiten Abstandsstellung eine Fläche eines nach oben weisenden Randabschnitts der Decke anliegen kann. Die beiden aufeinander zu weisenden Schultern sind um eine Strecke voneinander beabstandet, die größer ist als die Materialstärke der Prozesskammerdecke im Bereich des Randes. Die erste Schulter wird bevorzugt von einer nach oben weisenden Flanke eines von der Seitenwand ausgebildeten Ringteils gebildet. Das Ringteil kann auf einem ringförmig den Suszeptor umgebenden Gasauslassorgan aufliegen. Auf der nach oben weisenden Flanke kann sich auch eine Vertikalflanke eines L-förmigen Rings abstützen. Die Vertikalflanke des Rings stützt sich dabei mit einer Kontaktfläche auf einer Gegenkontaktfläche des Ringteiles ab. Der L-förmige Ring besitzt eine Horizontalflanke, die mit ihrer Unterseite die zweite Schulter ausbildet. Die Decke der Prozesskammer kann fest mit einem Kühlkörper verbunden sein, der Kühlkanäle aufweist, durch die ein Kühlmittel strömt. Die Höhenverstellung kann durch eine Auf- oder Abwärtsverlagerung der Prozesskammerdecke zusammen mit dem Kühlkörper erfolgen. Es ist aber auch möglich, zur Höhenveränderung den Boden der Prozesskammer, der fest mit dem Gasauslassorgan und der Seitenwand verbunden ist, abzusenken beziehungsweise anzuheben. Unterhalb des den Boden der Prozesskammer ausbildenden Suszeptors befindet sich eine Heizung, um den Suszeptor aufzuheizen. Im Zentrum der Prozesskammer befindet sich ein Gaseinlassorgan, mit dem gasförmige Ausgangsstoffe in die Prozesskammer eingeleitet werden. Die gasförmigen Ausgangsstoffe können sich in der sich oberhalb des Suszeptors angeordneten Gasphase zerlegen. Es kann aber auch eine Oberflächenreaktion auf den auf der Oberseite des Suszeptors aufliegenden Substraten stattfinden. Die Reaktion führt zum Abscheiden einer Schicht auf der Oberfläche der Substrate. Es werden Ausgangsstoffe verwendet, die Elemente der III und V Hauptgruppe beinhalten. Beispielsweise kann es sich um metallorganische Gallium-, Indium- oder Aluminium-Verbindungen handeln. Diese werden zusammen mit Phosphor, Arsen oder Stickstoff enthaltenden Verbindungen, insbesondere Hydride, in die Prozesskammer eingeleitet. Das Einleiten dieser Prozessgase in die Prozesskammer erfolgt zusammen mit einem Trägergas, beispielsweise Wasserstoff. Um die Dichtwirkung zu erhöhen kann auf das oberste Ringelement einer aus mehreren übereinander liegenden Ringelementen aufgebauten Seitenwand eine nach unten gerichtete Kraft ausgeübt werden. Diese Kraft kann über Gewichte, aber auch über Federelemente erzeugt werden. Mit dieser nach unten gerichteten Kraft werden Dichtflächen, mit denen die Ringelemente einander berühren, gegeneinander gepresst.According to the invention, the process chamber height can be adjusted between two spacing positions of the ceiling and the floor. In both distances, the edge of the ceiling abuts against a sealing flank of the side wall. It is in each case a two-dimensional plant. It is given a sufficient tightness. The first sealing flank preferably points upwards and forms a first shoulder. On this shoulder is a down-facing surface of the edge of the ceiling. The edge of the ceiling preferably runs on a circular arc line and is then preferably on the entire circumference of this circular arc on the likewise extending on a circular arc shoulder. The second shoulder is also formed by a portion of the sidewall which surrounds the bottom / susceptor in a circular arc. Between the second shoulder and the first shoulder a sealing flank is arranged. This sealing edge forms an upwardly facing portion of the side wall. The first shoulder may form an upwardly facing sealing surface and the second shoulder a downwardly facing sealing surface, so that on the second shoulder in the second spaced position, a surface of an upwardly facing edge portion of the ceiling can rest. The two mutually facing shoulders are spaced apart by a distance which is greater than the material thickness of the process chamber ceiling in the region of the edge. The first shoulder is preferably formed by an upwardly facing flank of an annular part formed by the side wall. The ring member may rest on a ring surrounding the susceptor gas outlet member. On the upwardly facing flank, a vertical flank of an L-shaped ring can also be supported. The vertical edge of the ring is supported by a contact surface on a mating contact surface of the ring member. The L-shaped ring has a horizontal flank, which forms the second shoulder with its underside. The ceiling of the process chamber may be fixedly connected to a heat sink having cooling channels through which a coolant flows. The height adjustment can be done by an upward or downward displacement of the process chamber ceiling together with the heat sink. But it is also possible for lowering the height of the bottom of the process chamber, which is firmly connected to the Gasauslassorgan and the side wall, lower or raise. Below the bottom of the process chamber forming susceptor is a heater to heat the susceptor. In the center of the process chamber is a gas inlet element, with which gaseous starting materials are introduced into the process chamber. The gaseous starting materials can decompose in the gas phase arranged above the susceptor. But it can also take a surface reaction to the resting on the top of the susceptor substrates. The reaction results in the deposition of a layer on the surface of the substrates. Starting materials containing elements of the III and V main groups are used. For example, it may be organometallic gallium, indium or aluminum compounds. These are introduced into the process chamber together with phosphorus, arsenic or nitrogen-containing compounds, in particular hydrides. The introduction of these process gases into the process chamber takes place together with a carrier gas, for example hydrogen. In order to increase the sealing effect, a downwardly directed force can be exerted on the uppermost ring element of a side wall constructed from a plurality of superimposed ring elements. This force can be over weights, but also over spring elements be generated. With this downward force sealing surfaces, with which the ring elements touch each other, pressed against each other.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Abscheiden von Schichten auf mindestens einem Substrat, bei dem während eines Abscheidungsprozesses der Abstand der Decke zum Boden von der ersten Abstandsstellung in eine zweite Abstandsstellung vergrößert wird und dabei in Anlage an eine zweite Schulter der Seitenwand gebracht wird. Bei der Durchführung des Verfahrens erfolgt die Abstandsveränderung nicht während einer Produktionspause, bei der das Reaktorgehäuse geöffnet werden muss. Die Veränderung der Abstandslage der Prozesskammerdecke gegenüber dem Prozesskammerboden erfolgt vielmehr bei geschlossenem Reaktorgehäuse und insbesondere bei einem unterhalb des Atmosphärendrucks liegenden Totaldrucks innerhalb der Prozesskammer und mit aufgeheiztem Suszeptor.The invention further relates to a method for depositing layers on at least one substrate, wherein during a deposition process the distance of the ceiling to the floor from the first standoff position to a second standoff position is increased while being brought into abutment with a second shoulder of the sidewall. In the implementation of the method, the change in distance does not occur during a production break in which the reactor housing must be opened. The change in the distance position of the process chamber ceiling relative to the process chamber bottom takes place rather in the closed reactor housing and in particular at a below atmospheric pressure total pressure within the process chamber and with heated susceptor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will be explained below with reference to accompanying drawings. Show it:

1 schematisch einen Schnitt durch eine Prozesskammer eines CVD-Reaktors 1, bei dem die Prozesskammer 2 eine erste Prozesskammerhöhe H1 besitzt, 1 schematically a section through a process chamber of a CVD reactor 1 in which the process chamber 2 has a first process chamber height H 1 ,

2 eine teilvergrößerte Darstellung gemäß 1, bei der die Prozesskammer eine zweite Höhe H2 besitzt und 2 a partially enlarged representation according to 1 in which the process chamber has a second height H 2 and

3 weiter vergrößert einen Querschnitt durch eine Seitenwand 7 der Prozesskammer 2. 3 further increases a cross section through a side wall 7 the process chamber 2 ,

Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel ist ein CVD-Reaktor mit einem nach außen gasdichten Reaktorgehäuse 1. Das Reaktorgehäuse 1 besteht aus Edelstahl und ist mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden, so dass das Innere des Reaktorgehäuses evakuierbar ist. In das Reaktorgehäuse 1 münden mehrere Gaszuleitungen, die ebenfalls nicht dargestellt sind. Durch diese Gaszuleitungen können Prozessgase in ein Gaseinlassorgan 17 eingespeist werden. Bei den Prozessgasen kann es sich um TMGa, TMIn, TMAl oder andere metallorganische Verbindungen insbesondere von Elementen der III Hauptgruppe handeln. Als weitere Prozessgase werden AsH3, PH3 oder NH3 oder ein anderes ein Element der V Hauptgruppe beinhaltendes Gas verwendet. Zusätzlich können noch Dotterstoffe mit dem Gaseinlassorgan 17 in die Prozesskammer eingespeist werden. Die Prozessgase werden zusammen mit einem Inertgas, insbesondere Wasserstoff, durch das Gaseinlassorgan 17 eingespeist. Das Gaseinlassorgan 17 besitzt eine erste Gaszuleitung 19, durch die das Hydrid in die Prozesskammer 2 eingespeist wird und eine zweite Leitung 18, durch die die metallorganische Verbindung in die Prozesskammer 2 eingespeist wird. Das Gaseinlassorgan 17 sitzt in der Mitte der um das Gaseinlassorgan 17 rotationssymmetrisch angeordneten Prozesskammer 2. Der Boden der Prozesskammer 2 wird von einem aus Graphit gefertigten Suszeptor 3 gebildet. Die Oberseite 3' des Suszeptors 3 ist mit nicht dargestellten Taschen versehen, in den kreisförmige Substrate, beispielsweise Siliziumsubstrate, aber auch Substrate aus einem III–V Material einliegen.The embodiment shown in the drawings is a CVD reactor with a gas-tight reactor housing to the outside 1 , The reactor housing 1 consists of stainless steel and is connected to a vacuum pump, not shown, so that the interior of the reactor housing is evacuated. In the reactor housing 1 open several gas supply lines, which are also not shown. Through this gas supply lines can process gases in a gas inlet 17 be fed. The process gases may be TMGa, TMIn, TMAl or other organometallic compounds, in particular of elements of the III main group. Further process gases used are AsH 3 , PH 3 or NH 3 or another gas containing an element of the V main group. In addition, there may be yolk substances with the gas inlet element 17 be fed into the process chamber. The process gases are combined with an inert gas, in particular hydrogen, through the gas inlet member 17 fed. The gas inlet organ 17 has a first gas supply line 19 through which the hydride enters the process chamber 2 is fed and a second line 18 through which the organometallic compound enters the process chamber 2 is fed. The gas inlet organ 17 sits in the middle of the gas inlet organ 17 rotationally symmetric arranged process chamber 2 , The bottom of the process chamber 2 is made of a graphite-made susceptor 3 educated. The top 3 ' of the susceptor 3 is provided with pockets, not shown, einliegen in the circular substrates, such as silicon substrates, but also substrates of a III-V material.

Unterhalb des Suszeptors 3 befindet sich eine Heizung 16, mit der Suszeptor 3 auf eine Prozesstemperatur zwischen 500 und 1.200°C aufgeheizt werden kann.Below the susceptor 3 there is a heater 16 , with the susceptor 3 can be heated to a process temperature between 500 and 1200 ° C.

Der Suszeptor 3 ist von einem ringförmigen Gasauslassorgan 20 umgeben, durch welches das in die Prozesskammer 2 mittels des Gaseinlassorgans 17 eingespeiste Prozessgas die Prozesskammer 2 wieder verlassen kann. In der Prozesskammer 2 findet auf den Oberflächen der nicht dargestellten Substrate ein Wachstumsprozess statt, bei dem sich beispielsweise III–V Schichten oder II–VI-Schichten auf den Substraten abscheiden. Das Gasauslassorgan 20 ist ein ringförmiger, beispielsweise aus Graphit, Molybdän oder Quarz gefertigter Körper, der einen ringförmigen Hohlraum aufweist. Der Hohlraum besitzt eine Ringöffnung oder mehrere voneinander getrennte Öffnungen, die nach oben weisen, so dass Gas aus der Prozesskammer 2 in den ringförmigen Hohlraum eintreten kann. Der Ringförmige Hohlraum ist mit einem nicht dargestellten Kanal mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden.The susceptor 3 is of an annular gas outlet member 20 surrounded by which in the process chamber 2 by means of the gas inlet member 17 fed process gas the process chamber 2 can leave again. In the process chamber 2 For example, a growth process takes place on the surfaces of the substrates, not shown, in which, for example, III-V layers or II-VI layers deposit on the substrates. The gas outlet member 20 is an annular body made of, for example, graphite, molybdenum or quartz and having an annular cavity. The cavity has an annular opening or a plurality of separate openings facing upward, allowing gas from the process chamber 2 can enter the annular cavity. The annular cavity is connected to a channel, not shown, with a vacuum pump, not shown.

Eine vertikal nach oben weisende Horizontalfläche 22 des Gasauslassorgans 20 trägt ein Ringteil 23, das Bestandteil einer ringförmigen Seitenwand 7 ist. Das Gasauslassorgan 20 bildet eine nach oben weisende Dichtfläche 22 aus, auf der sich eine nach unten weisende Dichtfläche 21 des Ringteils 23 abstützt.A vertical upward facing horizontal surface 22 the gas outlet member 20 wears a ring part 23 , which is part of an annular side wall 7 is. The gas outlet member 20 forms an upwardly facing sealing surface 22 out, on which a down-facing sealing surface 21 of the ring part 23 supported.

Eine obere Horizontalfläche 8 des Ringteiles 23 bildet eine erste Stufe aus, auf der der Rand 5 eines kreisscheibenförmigen Quarz- oder Graphitteiles 4 aufliegen kann. Das Quarz- oder Graphitteil 4 bildet eine Prozesskammerdecke. Sie besitzt eine Öffnung 6, durch die das Gaseinlassorgan 17 in die Prozesskammer 2 hineinragt. Oberhalb der Prozesskammerdecke 4 befindet sich ein ebenfalls kreisscheibenförmiger Kühlkörper 13, der Kühlflüssigkeitskanäle 14 aufweist. In dem Zwischenraum zwischen dem Kühlkörper 13 und der nach oben weisenden Breitseite der Prozesskammerdecke 4 befinden sich Wärmeübertragungskörper 15, die unterschiedliche Materialstärken haben, um damit den Wärmefluss in verschiedenen Radialzonen um das Gaseinlassorgan 17 zu beeinflussen. Die Wärmeübertragungskörper 15 sind ringförmig und koaxial umeinander angeordnet. Sie sind mit nicht dargestellten Mitteln mit dem Kühlkörper 13 verbunden. Letzterer ist mit nicht dargestellten Mitteln mit der Prozesskammerdecke 4 verbunden.An upper horizontal surface 8th of the ring part 23 forms a first stage on which the edge 5 a circular disk-shaped quartz or graphite part 4 can rest. The quartz or graphite part 4 forms a process chamber ceiling. It has an opening 6 through which the gas inlet organ 17 in the process chamber 2 protrudes. Above the process chamber ceiling 4 There is also a circular disk-shaped heat sink 13 , the cooling fluid channels 14 having. In the space between the heat sink 13 and the upward facing broadside of the process chamber ceiling 4 are heat transfer body 15 , which have different material thicknesses, so as to heat flow in different radial zones around the gas inlet member 17 to influence. The Heat transfer body 15 are annular and coaxially arranged around each other. They are with means not shown with the heat sink 13 connected. The latter is with means not shown with the process chamber ceiling 4 connected.

Die Stufe 8 bildet eine sich in Horizontalrichtung erstreckende Schulter aus. Diese Schulter 8 formt eine Anlagefläche für die untere Ringfläche des Randes 5 der Decke 4.The stage 8th forms a horizontally extending shoulder. This shoulder 8th Forms a contact surface for the lower ring surface of the edge 5 the ceiling 4 ,

Radial außerhalb der Schulter 8 verläuft eine horizontale Kontaktfläche 24, an der eine Kontaktfläche 10 eines L-förmigen Rings 9 flächig anliegt. Der Ring 9 ist Bestandteil der Seitenwand 7 und bildet mit seiner Horizontalflanke 11 eine in Richtung auf die erste Schulter 8 weisende zweite Schulter 12 aus. Die zweite Schulter 12 liegt in einer anderen Höhenlage als die erste Schulter 8 und ist von der ersten Schulter 8 um mehr als die Materialstärke des Randes 5 der Decke 4 beabstandet.Radially outside the shoulder 8th runs a horizontal contact surface 24 at the one contact surface 10 an L-shaped ring 9 lies flat. The ring 9 is part of the sidewall 7 and forms with its horizontal flank 11 one towards the first shoulder 8th pointing second shoulder 12 out. The second shoulder 12 is in a different altitude than the first shoulder 8th and is from the first shoulder 8th more than the material thickness of the edge 5 the ceiling 4 spaced.

Die beiden Schultern 8, 12 bilden aufeinander zu weisende Dichtflächen, die sich von einem ringförmigen Vertikalsteg 10 horizontal einwärts erstrecken.The two shoulders 8th . 12 form mutually facing sealing surfaces extending from an annular vertical web 10 extending horizontally inwards.

Die 1 zeigt eine erste Betriebsstellung, in der die Prozesskammerdecke 4 auf der ersten, nach oben weisenden Schulter 8 aufliegt. Der Rand 5 der Schulter 8 liegt hier mit seiner nach unten weisenden Randfläche auf der ersten Schulter 8 auf. In dieser Betriebsstellung besitzt die Oberseite 3' des Bodens 3 der Prozesskammer 2 einen ersten Abstand H1 zur Unterseite der Prozesskammerdecke 4.The 1 shows a first operating position in which the process chamber ceiling 4 on the first shoulder pointing upwards 8th rests. The edge 5 the shoulder 8th lies here with his down-facing edge surface on the first shoulder 8th on. In this operating position has the top 3 ' of the soil 3 the process chamber 2 a first distance H 1 to the bottom of the process chamber ceiling 4 ,

Mit den nicht dargestellten Hubmitteln kann die Prozesskammerdecke 4 zusammen mit dem Kühlkörper 13 angehoben werden, bis die in der 2 dargestellte Abstandslage erreicht ist. In dieser Betriebsstellung liegt die nach oben weisende Randfläche des Randes 5 der Decke 4 an der nach unten weisenden Schulter 12 des Rings 9 an. Der Abstand H2 zwischen der Unterseite der Decke 4 und der Oberseite 3' des Suszeptors 3 ist größer als der Abstand H1.With the lifting means, not shown, the process chamber ceiling 4 together with the heat sink 13 be raised until in the 2 Distance distance shown is reached. In this operating position is the upwardly facing edge surface of the edge 5 the ceiling 4 on the shoulder pointing downwards 12 of the ring 9 at. The distance H 2 between the underside of the ceiling 4 and the top 3 ' of the susceptor 3 is greater than the distance H 1 .

Die Kontaktfläche 10', mit der sich die Schmalseite des Vertikalsteges 10 des Rings 9 auf dem Ringteil 23 abstützt, bildet eine Dichtfläche aus. Ebenso bildet die Oberseite des Randes 5, die sich an der zweiten Schulter 12 des Horizontalsteges des Rings 9 abstützt, eine Dichtfläche. Der Vertikalsteg 10 bildet somit einen Dichtsteg, der zwischen den beiden aufeinander zu weisenden Schultern 8, 12 verläuft. Der Dichtsteg 10 bildet den Boden einer radial einwärts offenen Umfangsnut mit parallel zueinander verlaufenden Nutwänden 8, 12, wobei die Nutwände von den Schultern 8, 12 ausgebildet sind, die wiederum Anlageflanken für den Rand 5 der Prozessdecke 4 ausbilden.The contact surface 10 ' , with which the narrow side of the vertical web 10 of the ring 9 on the ring part 23 supports, forms a sealing surface. Likewise, the top of the edge forms 5 that are on the second shoulder 12 the horizontal bridge of the ring 9 supports, a sealing surface. The vertical bridge 10 thus forms a sealing ridge, between the two facing each other shoulders 8th . 12 runs. The sealing bar 10 forms the bottom of a radially inwardly open circumferential groove with mutually parallel groove walls 8th . 12 , with the groove walls of the shoulders 8th . 12 are formed, in turn, contact edges for the edge 5 the process ceiling 4 form.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während eines Abscheidungsprozesses die Höhe H1, H2 der Prozesskammer 2 geändert. Dabei wird die sich mit ihrem Rand 5 dichtend auf einer ersten Schulter 8 abstützende Decke 4 in Vertikalrichtung verlagert, bis die gegenüberliegende Breitseite des Randes 5 der Decke 4 an einer zweiten Dichtschulter 12 der Seitenwand 7 anliegt, die über einen Dichtsteg 10 über eine Dichtfläche 10' oder materialeinheitlich mit dem die erste Dichtschulter 8 ausbildenden Ringteil 23 verbunden ist.In the method according to the invention, the height H 1 , H 2 of the process chamber during a deposition process 2 changed. It will be with its edge 5 sealing on a first shoulder 8th supporting ceiling 4 shifted in the vertical direction until the opposite broad side of the edge 5 the ceiling 4 at a second sealing shoulder 12 the side wall 7 is applied, which has a sealing ridge 10 over a sealing surface 10 ' or the same material as the first sealing shoulder 8th forming ring part 23 connected is.

Die 3 zeigt mit dem Pfeil F eine in Vertikalrichtung nach unten gerichtete Kraft, die auf den Ring 9 wirkt. Diese Kraft kann von Gewichten oder von vorgespannten Federelementen ausgeübt werden. Mit dieser Kraft F wird die Kontaktfläche 10' auf die entsprechende Gegenkontaktfläche gedrückt. Mit dieser Kraft wird aber auch die Unterseite 21 des Ringteils 23 gegen die Oberseite 22 des Gasauslassorgans 20 gedrückt, so dass diese Fugen abgedichtet sind.The 3 shows with the arrow F a vertically directed downward force on the ring 9 acts. This force can be exercised by weights or preloaded spring elements. With this force F becomes the contact surface 10 ' pressed on the corresponding mating contact surface. With this power but also the bottom 21 of the ring part 23 against the top 22 the gas outlet member 20 pressed so that these joints are sealed.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Prozesskammer ist es möglich, die Prozesskammerhöhe während eines Beschichtungsprozesses zu ändern. Gleichzeitig ist in den beiden Höhenstellungen eine Abdichtung des Inneren der Prozesskammer 2 hin zum Außenraum innerhalb des Reaktorgehäuses 1 ermöglicht. Diese Abdichtung ist temperaturstabil bei den dort auftretenden Temperaturen, die 800°C erreichen können. Aufgrund der verschiedenen Prozessraumhöhen ist es möglich, die Prozessparameter, insbesondere Gasmenge, Strömungsgeschwindigkeit und Druck so zu optimieren, dass die Anforderungen an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe bezüglich ihres Saugvermögens reduziert werden können. Hierdurch ergibt sich ein kleinerer Bauraum eines CVD-Reaktors beziehungsweise einer gesamten CVD-Beschichtungsanlage. Ferner ist der Leistungsbedarf für Pumpen geringer.With the embodiment of a process chamber according to the invention, it is possible to change the process chamber height during a coating process. At the same time in the two height positions, a seal of the interior of the process chamber 2 to the outside space inside the reactor housing 1 allows. This seal is temperature stable at the temperatures occurring there, which can reach 800 ° C. Due to the different process chamber heights, it is possible to optimize the process parameters, in particular gas quantity, flow velocity and pressure so that the requirements for a vacuum pump, not shown, can be reduced with respect to its pumping speed. This results in a smaller space of a CVD reactor or an entire CVD coating system. Furthermore, the power requirement for pumps is lower.

Die Erfindung wird insbesondere durch ein gegenüber dem Stand der Technik neues Bauteil charakterisiert, nämlich einen Ring 9, der auf einem Ringteil 23 aufliegt, und der ein ergänzendes Dichtelement ausbildet. Durch die oben genannten Gewichte beziehungsweise ergänzenden Federelemente kann die Dichtigkeit der Dichtfuge im Bereich der Kontaktfläche 10' erhöht werden.The invention is characterized in particular by a comparison with the prior art new component, namely a ring 9 on a ring part 23 rests, and forms an additional sealing element. By the above-mentioned weights or complementary spring elements, the tightness of the sealing joint in the region of the contact surface 10 ' increase.

Die Veränderung der Prozesskammerhöhe kann während eines Abscheidungsprozesses durchgeführt werden, also bei Prozessbedingungen, bei denen innerhalb der Prozesskammer ein Niedrigdruck herrscht beziehungsweise der Suszeptor 3 auf eine Depositionstemperatur von mindestens 800°C aufgeheizt ist. Die Variation der Prozesskammerhöhe kann darüber hinaus auch während des Einspeisens von reaktiven Prozessgasen durchgeführt werden.The change in the process chamber height can be carried out during a deposition process, ie in process conditions in which there is a low pressure within the process chamber or the susceptor 3 is heated to a deposition temperature of at least 800 ° C. In addition, the variation of the process chamber height can also be carried out during the feeding of reactive process gases.

Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils eigenständig weiterbilden, nämlich:
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Decke 4 in einer zweiten Abstandsstellung mit einem zweiten Abstand H2 zum Boden 3 an einer zweiten Dichtflanke 12 der Seitenwand 7 anliegt, wobei der zweite Abstand H2 vom ersten Abstand H1 verschieden ist. The above explanations serve to explain the inventions as a whole covered by the application, which independently further develop the state of the art, at least by the following combinations of features, namely:
A device that is characterized in that the ceiling 4 in a second distance position with a second distance H 2 to the ground 3 on a second sealing flank 12 the side wall 7 is applied, wherein the second distance H 2 is different from the first distance H 1 .

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Dichtflanke 8 eine nach oben weisende Schulter ist, an der ein Rand 5 der Decke 4 anliegt und/oder dass die zweite Anlageflanke 12 eine nach unten weisende Schulter ist, an der die Decke 4 mit ihrem Rand 5 anliegt.A device characterized in that the first sealing flank 8th an upward facing shoulder is at the edge 5 the ceiling 4 abuts and / or that the second abutment 12 a down-facing shoulder is where the ceiling 4 with her edge 5 is applied.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Seitenwand 7 ein Ringteil 23 aufweist, welches den einen kreisförmigen Grundriss aufweisenden Boden/Suszeptor 3 umgibt.A device characterized in that the side wall 7 a ring part 23 which has the floor plan / susceptor having a circular outline 3 surrounds.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Dichtflanke 8 von dem Ringteil 23 ausgebildet ist.A device characterized in that the first sealing flank 8th from the ring part 23 is trained.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die zweite Dichtflanke 12 von einem im Querschnitt L-förmigen Ringteil 9, welches Bestandteil der Seitenwand 7 ist, gebildet ist.A device characterized in that the second sealing flank 12 from a cross-sectionally L-shaped ring part 9 , which is part of the sidewall 7 is, is formed.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Ring 9 einen Fortsatz 9 der Seitenwand 7 ausbildet und auf einer Auflageflanke 24 des die Schulter 8 ausbildenden Ringteils 23 aufliegt.A device characterized in that the ring 9 an extension 9 the side wall 7 trains and on a support flank 24 of the shoulder 8th forming ring part 23 rests.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Ring 9 eine Vertikalflanke 10 aufweist, die mit einer Kontaktfläche 10' auf dem Ringteil 23 aufliegt, und eine Horizontalflanke 11 aufweist, die die zweite Schulter 12 ausbildet.A device characterized in that the ring 9 a vertical flank 10 that has a contact surface 10 ' on the ring part 23 rests, and a horizontal flank 11 that has the second shoulder 12 formed.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Schulter 8 und die zweite Schulter 12 voneinander beabstandete Innenflanken eines ringförmigen Freiraums sind, der von einer Dichtflanke 10 nach radial außen verschlossen ist.A device characterized in that the first shoulder 8th and the second shoulder 12 spaced apart inner edges of an annular space are that of a sealing flank 10 is closed radially outward.

Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass während eines Abscheidungsprozesses der Abstand H1, H2 der Decke 5 zum Boden 3 von der ersten Abstandsstellung in eine zweite Abstandstellung vergrößert wird und dabei in Anlage an eine zweite Schulter 12 der Seitenwand 7 gebracht wird.A method characterized in that during a deposition process the distance H 1 , H 2 of the ceiling 5 to the ground 3 is increased from the first distance position in a second distance position and thereby in contact with a second shoulder 12 the side wall 7 is brought.

Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Abstandes H1, H2 bei geschlossenem Reaktorgehäuse und/oder bei einem Prozesskammerdruck, der unterhalb des Atmosphärendrucks liegt, und/oder bei einer Suszeptortemperatur von mindestens 800°C und/oder während des Einleitens eines Prozessgases in die Prozesskammer 2 erfolgt.A method, characterized in that the change in the distance H 1 , H 2 with closed reactor housing and / or at a process chamber pressure which is below atmospheric pressure, and / or at a susceptor temperature of at least 800 ° C and / or during the introduction a process gas into the process chamber 2 he follows.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.All disclosed features are essential to the invention (individually, but also in combination with one another). The disclosure of the associated / attached priority documents (copy of the prior application) is hereby also incorporated in full in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application. The subclaims characterize with their features independent inventive developments of the prior art, in particular to make on the basis of these claims divisional applications.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Reaktorgehäusereactor housing
22
Prozesskammerprocess chamber
33
Suszeptor, BodenSusceptor, soil
3'3 '
Oberseitetop
44
Deckeblanket
55
Randedge
66
Öffnungopening
77
SeitenwandSide wall
88th
Dichtflanke/SchulterSealing edge / shoulder
99
Ring, FortsatzRing, extension
1010
Vertikalsteg, DichtstegVertical bar, sealing bar
10'10 '
Kontaktfläche, DichtflächeContact surface, sealing surface
1111
HorizontalflankeHorizontal edge
1212
Dichtflanke/Anlageflanke/SchulterSealing edge / investment edge / shoulder
1313
Kühlkörperheatsink
1414
KühlflüssigkeitskanalCoolant channel
1515
WärmeübertragungskörperHeat transfer body
1616
Heizungheater
1717
GaseinlassorganGas inlet element
1818
Leitungmanagement
1919
Gaszuleitunggas supply
2020
Gasauslassorgangas outlet
2121
Fläche, UnterseiteSurface, underside
2222
Horizontalfläche, OberseiteHorizontal surface, top
2323
Ringteilring part
2424
Kontaktflächecontact area
FF
Kraftforce
H1 H 1
Höhe/AbstandHeight / distance
H2 H 2
Höhe/AbstandHeight / distance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102004009772 A1 [0003] DE 102004009772 A1 [0003]

Claims (11)

Vorrichtung zum Abscheiden von Schichten auf mindestens einem Substrat, mit einer in einem Reaktorgehäuse (1) angeordneten Prozesskammer (2), die einen Boden (3), eine Decke (4) und eine die Prozesskammer (2) umgebende Seitenwand (7) aufweist, wobei der Boden (3) einen Suszeptor zur Aufnahme mindestens eines Substrates bildet und die Decke (4) in einer ersten Abstandsstellung mit einem ersten Abstand (H1) zum Boden dichtend an einer ersten Dichtflanke (8) der Seitenwand (7) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Decke (4) in einer zweiten Abstandsstellung mit einem zweiten Abstand (H2) zum Boden (3) an einer zweiten Dichtflanke (12) der Seitenwand (7) anliegt, wobei der zweite Abstand (H2) vom ersten Abstand (H1) verschieden ist.Device for depositing layers on at least one substrate, with one in a reactor housing ( 1 ) arranged process chamber ( 2 ), which have a floor ( 3 ), A blanket ( 4 ) and a process chamber ( 2 ) surrounding side wall ( 7 ), the soil ( 3 ) forms a susceptor for receiving at least one substrate and the blanket ( 4 ) in a first distance position with a first distance (H 1 ) to the bottom sealingly against a first sealing flank ( 8th ) of the side wall ( 7 ), characterized in that the ceiling ( 4 ) in a second distance position with a second distance (H 2 ) to the ground ( 3 ) at a second sealing flank ( 12 ) of the side wall ( 7 ), wherein the second distance (H 2 ) from the first distance (H 1 ) is different. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtflanke (8) eine nach oben weisende Schulter ist, an der ein Rand (5) der Decke (4) anliegt und/oder dass die zweite Anlageflanke (12) eine nach unten weisende Schulter ist, an der die Decke (4) mit ihrem Rand (5) anliegt.Device according to claim 1, characterized in that the first sealing flank ( 8th ) is an upwardly facing shoulder on which an edge ( 5 ) the ceiling ( 4 ) and / or that the second abutment edge ( 12 ) is a downwardly facing shoulder on which the ceiling ( 4 ) with its edge ( 5 ) is present. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (7) ein Ringteil (23) aufweist, welches den einen kreisförmigen Grundriss aufweisenden Boden/Suszeptor (3) umgibt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the side wall ( 7 ) a ring part ( 23 ), which has the circular ground plan having soil / susceptor ( 3 ) surrounds. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtflanke (8) von dem Ringteil (23) ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first sealing flank ( 8th ) of the ring part ( 23 ) is trained. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtflanke (12) von einem im Querschnitt L-förmigen Ringteil (9), welches Bestandteil der Seitenwand (7) ist, gebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second sealing flank ( 12 ) of a cross-sectionally L-shaped ring part ( 9 ), which is part of the sidewall ( 7 ) is formed. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (9) einen Fortsatz (9) der Seitenwand (7) ausbildet und auf einer Auflageflanke (24) des die Schulter (8) ausbildenden Ringteils (23) aufliegt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ring ( 9 ) an extension ( 9 ) of the side wall ( 7 ) and on a support flank ( 24 ) of the shoulder ( 8th ) forming ring part ( 23 ) rests. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (9) eine Vertikalflanke (10) aufweist, die mit einer Kontaktfläche (10') auf dem Ringteil (23) aufliegt, und eine Horizontalflanke (11) aufweist, die die zweite Schulter (12) ausbildet.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ring ( 9 ) a vertical edge ( 10 ) having a contact surface ( 10 ' ) on the ring part ( 23 ) rests, and a horizontal edge ( 11 ), the second shoulder ( 12 ) trains. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schulter (8) und die zweite Schulter (12) voneinander beabstandete Innenflanken eines ringförmigen Freiraums sind, der von einer Dichtflanke (10) nach radial außen verschlossen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first shoulder ( 8th ) and the second shoulder ( 12 ) are spaced apart inner edges of an annular free space, of a sealing flank ( 10 ) is closed radially outward. Verfahren zum Abscheiden von Schichten auf mindestens einem Substrat, in einer in einem Reaktorgehäuse angeordneten Prozesskammer (2), die einen Boden (3), eine Decke (4) und eine die Prozesskammer (2) umgebende Seitenwand (7) aufweist, wobei der Boden einen Suszeptor zur Aufnahme des mindestens einen Substrates bildet, die Decke (4) in einer Abstandsstellung zum Boden (3) mit ihrem Rand (5) an einer nach oben weisenden ersten Schulter (8) der Seitenwand (7) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Abscheidungsprozesses der Abstand (H1, H2) der Decke (5) zum Boden (3) von der ersten Abstandsstellung in eine zweite Abstandstellung vergrößert wird und dabei in Anlage an eine zweite Schulter (12) der Seitenwand (7) gebracht wird.Method for depositing layers on at least one substrate, in a process chamber arranged in a reactor housing ( 2 ), which have a floor ( 3 ), A blanket ( 4 ) and a process chamber ( 2 ) surrounding side wall ( 7 ), wherein the bottom forms a susceptor for receiving the at least one substrate, the ceiling ( 4 ) in a distance to the ground ( 3 ) with its edge ( 5 ) on an upwardly pointing first shoulder ( 8th ) of the side wall ( 7 ) is applied, characterized in that during a deposition process, the distance (H 1 , H 2 ) of the ceiling ( 5 ) to the ground ( 3 ) is increased from the first distance position to a second distance position and thereby in abutment against a second shoulder ( 12 ) of the side wall ( 7 ) is brought. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Abstandes (H1, H2) bei geschlossenem Reaktorgehäuse und/oder bei einem Prozesskammerdruck, der unterhalb des Atmosphärendrucks liegt, und/oder bei einer Suszeptortemperatur von mindestens 800°C und/oder während des Einleitens eines Prozessgases in die Prozesskammer (2) erfolgt.A method according to claim 8, characterized in that the change in the distance (H 1 , H 2 ) with the reactor housing closed and / or at a process chamber pressure which is below atmospheric pressure, and / or at a susceptor temperature of at least 800 ° C and / or during the introduction of a process gas into the process chamber ( 2 ) he follows. Vorrichtung oder Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.Apparatus or method characterized by one or more of the characterizing features of any one of the preceding claims.
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