DE102020130339A1

DE102020130339A1 - Heating device for a CVD reactor

Info

Publication number: DE102020130339A1
Application number: DE102020130339.4A
Authority: DE
Inventors: Jiang Honggen
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-05-19
Also published as: TW202227665A; WO2022106174A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beheizen eines Suszeptors (1) eines CVD-Reaktors mit ein oder mehreren länglichen, elektrisch leitenden Heizelementen (2, 12), die jeweils Heizabschnitte (3, 13) mit einer äußeren Breitseite (6, 16) und einer inneren Breitseite (7, 17) sowie an die Heizabschnitte (3, 13) angrenzende Befestigungsabschnitte (4, 14) aufweisen, wobei die Befestigungsabschnitte (4, 14) jeweils eine Befestigungsstelle (5, 15) aufweisen, an der der Befestigungsabschnitt (4) an ein Kontaktelement (10, 20) angeschlossen ist. Um das Auswölben der Heizabschnitte beim Beheizen der Heizeinrichtung zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass die Befestigungsabschnitte (4, 14) in Richtung der inneren Breite (7, 17) vom Heizabschnitt (3, 13) abgewinkelt sind, so dass das Heizelement eine U-Form erhält.The invention relates to a device for heating a susceptor (1) of a CVD reactor with one or more elongated, electrically conductive heating elements (2, 12), each of which has heating sections (3, 13) with an outer broad side (6, 16) and a inner wide side (7, 17) as well as fastening sections (4, 14) adjoining the heating sections (3, 13), the fastening sections (4, 14) each having a fastening point (5, 15) at which the fastening section (4) is connected to a contact element (10, 20). In order to prevent the heating sections from bulging when the heating device is heated, it is proposed that the fastening sections (4, 14) be angled in the direction of the inner width (7, 17) of the heating section (3, 13), so that the heating element has a U- form.

Description

Gebiet der Technikfield of technology

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beheizen eines Suszeptors eines CVD-Reaktors mit ein oder mehreren länglichen, elektrisch leitenden Heizelementen, die jeweils Heizabschnitte mit einer äußeren Breitseite und einer inneren Breitseite sowie an die Heizabschnitte angrenzende Befestigungsabschnitte aufweisen, wobei die Befestigungsabschnitte jeweils eine Befestigungsstelle aufweisen, an der der Befestigungsabschnitt an ein Kontaktelement angeschlossen istThe invention relates to a device for heating a susceptor of a CVD reactor with one or more elongate, electrically conductive heating elements, each of which has heating sections with an outer broad side and an inner broad side as well as fastening sections adjoining the heating sections, the fastening sections each having a fastening point, at which the fastening section is connected to a contact element

Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen mit einer derartigen Heizeinrichtung ausgebildeten CVD-Reaktor.The invention also relates to a CVD reactor designed with such a heating device.

Stand der TechnikState of the art

Ein CVD-Reaktor der gattungsgemäßen Art, wie er beispielsweise in der DE 10 2014 112 645 A1 beschrieben wird, besitzt ein gasdichtes Gehäuse, in dem sich eine Prozesskammer befindet. Mit einem Gaseinlassorgan wird ein in einem Gasmischsystem bereitgestelltes Prozessgas, welches beispielsweise Elemente der III. Hauptgruppe und Elemente der V. Hauptgruppe oder Elemente der IV. Hauptgruppe aber auch Elemente der II. Hauptgruppe und VI. Hauptgruppe aufweist in die Prozesskammer eingespeist. Das Prozessgas, welches eine metallorganische Komponente ein Hydrid und ein Inertgas enthalten kann, wird in der Prozesskammer aufgeheizt. Die Gase können sich dort oder auf in der Prozesskammer angeordneten Substraten pyrolytisch zerlegen oder derart miteinander reagieren, dass eine Schicht auf dem Substrat abgeschieden wird. Das Substrat liegt auf einem Suszeptor, der mit einer Heizeinrichtung beheizt wird.A CVD reactor of the generic type, as for example in DE 10 2014 112 645 A1 is described, has a gas-tight housing in which a process chamber is located. A process gas that is provided in a gas mixing system and contains, for example, elements of III. Main group and elements of main group V or elements of main group IV but also elements of main group II and VI. Main group has fed into the process chamber. The process gas, which can contain a metal-organic component, a hydride and an inert gas, is heated in the process chamber. The gases can pyrolytically decompose there or on substrates arranged in the process chamber or react with one another in such a way that a layer is deposited on the substrate. The substrate lies on a susceptor which is heated with a heating device.

Die Erfindung betrifft insbesondere solche Heizeinrichtungen, durch die ein elektrischer Strom fließt, der die Heizeinrichtung zur Abgabe von Wärme veranlasst. Die Heizeinrichtung kann mehrere sich in einer Heizebene erstreckende Heizelemente aufweisen, die die Form eines schmalen Metallstreifens aufweisen. Derartige Heizeinrichtungen werden in der DE 10 2020 107 552 A1 beschrieben. Um die auf dem Suszeptor aufliegenden Substrate auf Temperaturen über 700 °C oder über 1000 °C aufzuheizen, werden die Heizelemente bis zur Rotglut oder bis zur Weißglut aufgeheizt. Aufgrund der damit einhergehenden Wärmeausdehnung verbiegen sich die Metallstreifen. Die an ihren Enden Befestigungsabschnitte aufweisenden Metallstreifen können sich dabei insbesondere dann aus ihrer Erstreckungsebene heraus wölben, wenn die Befestigungsabschnitte fest mit anderen ortsfest am Gehäuse befestigten Teilen verbunden sind. Dies führt dazu, dass sich der Abstand zwischen Unterseite des Suszeptors und der zum Suszeptor weisenden Breitseite des Heizabschnittes des Heizelementes verändert. Dies kann zu örtlich sich verändernden Wärmeflüssen von der Heizeinrichtung zum Suszeptor führen. Als Folge dessen kann die Suszeptortemperatur örtlich verschieden sein.The invention relates in particular to such heating devices through which an electric current flows which causes the heating device to emit heat. The heating device can have a plurality of heating elements which extend in a heating plane and are in the form of a narrow metal strip. Such heaters are in the DE 10 2020 107 552 A1 described. In order to heat the substrates lying on the susceptor to temperatures above 700 °C or above 1000 °C, the heating elements are heated to red heat or white heat. Due to the associated thermal expansion, the metal strips bend. The metal strips having fastening sections at their ends can bulge out of their extension plane in particular when the fastening sections are firmly connected to other parts fixed in a stationary manner to the housing. As a result, the distance between the underside of the susceptor and the broad side of the heating section of the heating element facing the susceptor changes. This can lead to locally changing heat flows from the heating device to the susceptor. As a result, the susceptor temperature can vary locally.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

Um optimale Beschichtungsergebnisse zu erzielen, also Schichten insbesondere eines Halbleitermaterials mit über ihre gesamte Fläche gleichen Schichteigenschaften abzuscheiden, muss die Temperatur des Suszeptors insbesondere an den Stellen, an denen die Substrate liegen eine hohe laterale Homogenität besitzen. Bereits geringfügige lokale Unterschiede der Suszeptortemperatur können zu lokalen Abweichungen der Schichtdicke und der Schichtzusammensetzung führenIn order to achieve optimal coating results, ie to deposit layers, in particular of a semiconductor material, with the same layer properties over their entire surface, the temperature of the susceptor must have a high level of lateral homogeneity, particularly at the locations where the substrates are located. Even small local differences in the susceptor temperature can lead to local deviations in the layer thickness and layer composition

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, mit denen ein Suszeptor mit einer hohen lateralen Temperaturhomogenität beheizt werden kann und insbesondere eine gattungsgemäße Heizeinrichtung diesbezüglich zu verbessern.The invention is based on the object of specifying measures with which a susceptor can be heated with a high degree of lateral temperature homogeneity and in particular of improving a generic heating device in this regard.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den Hauptansprüchen angegebenen technischen Lehre sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe sind.The object is achieved by the invention specified in the claims, with the subclaims not only being advantageous developments of the technical teaching specified in the main claims, but also independent solutions to the problem.

Zunächst und im Wesentlichen werden Maßnahmen vorgeschlagen, mit denen die durch die Wärmeausdehnung verursachte Wölbung der Heizabschnitte der Heizelemente in Richtung der Flächennormalen ihrer Breitseiten vermindert wird. Konstruktief wird hierzu vorgeschlagen, dass eine Heizeinrichtung ein oder mehrere längliche, elektrische Heizelemente aufweist. Das Heizelement kann ein flacher Streifen sein, dessen Heizabschnitt eine äußere Breitseite, die in Richtung des Suszeptors weist, und eine innere Breitseite, die in Richtung weg vom Suszeptor weist, besitzt. Die beiden Enden des flachen Streifens bilden Befestigungsabschnitte, mit denen das Heizelement jeweils an einem Kontaktelement befestigt ist. Hierzu weist der Befestigungsabschnitt eine Befestigungsstelle auf. Gemäß eines Aspekts der Erfindung sind die Befestigungsabschnitte von einem mittleren Heizabschnitt abgewinkelt. Der mittlere Heizabschnitt verläuft in einer Variante bevorzugt geradlinig zwischen zwei Knicklinien. Der Befestigungsabschnitt grenzt jeweils an einer Knicklinie an den Heizabschnitt an.First and foremost, measures are proposed with which the curvature of the heating sections of the heating elements caused by the thermal expansion is reduced in the direction of the surface normal of their broad sides. In terms of design, it is proposed that a heating device has one or more elongated electrical heating elements. The heating element may be a flat strip, the heating portion of which has an outer broad side facing towards the susceptor and an inner broad side facing away from the susceptor. The two ends of the flat strip form fastening sections with which the heating element is fastened to a contact element in each case. For this purpose, the fastening section has a fastening point. According to one aspect of the invention, the attachment sections are angled from a central heating section. In one variant, the central heating section preferably runs in a straight line between two fold lines. The fastening section is adjacent to the heating section at a fold line in each case.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Heizelemente derart angeordnet bzw. gelagert, dass sich die Heizabschnitte in ihrer Erstreckungsrichtung im Wesentlichen spannungsfrei ausdehnen können, wenn die Heizabschnitte aufgeheizt werden. Daraus resultierend können die Befestigungsabschnitte sich in Erstreckungsrichtung des Heizabschnittes voneinander entfernen, wenn sich der Heizabschnitt aufheizt. Die Heizabschnitte mehrerer Heizelemente, die jeweils von einem flachen Metallstreifen ausgebildet sind, können parallel zueinander angeordnet sein. Mehrere Heizelemente können sich in einer gemeinsamen Heizebene erstrecken. Bevorzugt füllen die mehreren, parallel zueinander sich erstreckenden Heizabschnitte der Heizelemente einen Kreis aus. Es ist aber auch möglich, dass die Heizabschnitte eine Heizfläche mit einem Rechteckgrundriss ausfüllen. Im ersten Fall haben die Heizabschnitte unterschiedliche Längen. Im zweiten Fall können die Heizabschnitte gleich lang sein. In der Seitenansicht können die erfindungsgemäßen Heizelemente eine U-Form haben.According to a further aspect of the invention, the heating elements are arranged or gela This means that the heating sections can expand in their extension direction essentially without stress when the heating sections are heated. As a result, the fixing portions may move away from each other in the direction of extension of the heating portion when the heating portion heats up. The heating portions of a plurality of heating elements each formed by a flat metal strip may be arranged in parallel to each other. Several heating elements can extend in a common heating plane. The plurality of heating sections of the heating elements, which extend parallel to one another, preferably fill a circle. However, it is also possible for the heating sections to fill a heating surface with a rectangular outline. In the first case, the heating sections have different lengths. In the second case, the heating sections can be of equal length. In side view, the heating elements according to the invention can have a U-shape.

Die Heizelemente können aus einer Legierung aus Eisen, Chrom und/Aluminium bestehen die Heizelemente können insbesondere aus Kanthal bestehen. Das Material des Heizelementes ist insbesondere resistent gegen Oxidation es kann in Luft oder in einer oxidierenden Umgebung verwendet werden. Die Breite eines Heizabschnittes bzw. eines Heizelementes, die bevorzugt über die gesamte Längenerstreckung des Heizelementes konstant ist, kann zwischen 8 und 12 mm betragen. Die Materialstärke des Heizabschnittes bzw. des Heizelementes, die eine Schmalseitenbreite definiert, kann ebenfalls über die gesamte Längenerstreckung des Heizelementes konstant sein und im Bereich zwischen 0,6 mm und 2 mm liegen. Der Abstand der Befestigungsstelle, die eine Bohrung im Befestigungsabschnitt sein kann, von der Knicklinie kann zwischen 20 mm und 40 mm oder mehr betragen. Der Abstand kann das zweibis dreifache der Breite des Heizelementes sein.The heating elements can consist of an alloy of iron, chromium and/or aluminum, the heating elements can consist in particular of kanthal. The material of the heating element is particularly resistant to oxidation and can be used in air or in an oxidizing environment. The width of a heating section or a heating element, which is preferably constant over the entire length of the heating element, can be between 8 and 12 mm. The material thickness of the heating section or of the heating element, which defines a narrow side width, can also be constant over the entire length of the heating element and can be in the range between 0.6 mm and 2 mm. The distance between the attachment point, which can be a hole in the attachment section, from the buckling line can be between 20 mm and 40 mm or more. The spacing may be two to three times the width of the heating element.

Mehrere Heizelemente können elektrisch in Serie geschaltet sein. Die Heizabschnitte mehrerer Heizelemente, die in einer Heizebene liegen, können von den elektrischen Zuleitungen beabstandet sein. Der Abstand kann im Bereich zwischen 20 mm und 40 mm liegen oder mindestens 20 oder 40 mm betragen. Wenn mehr als zwei Heizelemente in Serie geschaltet sind, bilden sie bevorzugt einen mäanderförmig verlaufenden Leiter aus. Abwechselnd sind zwei Befestigungsabschnitte verschiedener Heizelemente miteinander verbunden. Die Verbindung zweier benachbarter Heizelemente erfolgt bevorzugt mit einem Kontaktelement. Das Kontaktelement kann ein Z-förmiger Streifen sein. Das Kontaktelement kann aber auch ein geradliniger Streifen sein. Der Streifen bildet an seinen Enden Kontaktflächen, die beispielsweise mit Schrauben mit dem Befestigungsabschnitt verbunden sind. Ein zwischen den Kontaktflächen sich erstreckender Steg kann einen Längenunterschied von zwei nebeneinanderliegenden Heizelementen ausgleichen.Several heating elements can be electrically connected in series. The heating sections of several heating elements, which lie in a heating plane, can be spaced apart from the electrical supply lines. The distance can be in the range between 20 mm and 40 mm or can be at least 20 or 40 mm. If more than two heating elements are connected in series, they preferably form a meandering conductor. Alternately, two fastening sections of different heating elements are connected to one another. Two adjacent heating elements are preferably connected using a contact element. The contact element can be a Z-shaped strip. However, the contact element can also be a straight strip. At its ends, the strip forms contact surfaces which are connected to the fastening section with screws, for example. A web extending between the contact surfaces can compensate for a difference in length between two adjacent heating elements.

Es ist möglich, die Heizelemente mit den Befestigungsabschnitten an einem Träger zu befestigen. Es ist aber auch vorgesehen, die Befestigungsabschnitte lediglich an Befestigungsabschnitten benachbarter Heizelemente zu befestigen.It is possible to attach the heating elements to a carrier with the attachment sections. However, it is also provided for the fastening sections to be fastened only to fastening sections of adjacent heating elements.

Bei einer Erwärmung des Heizabschnittes wird der Heizabschnitt länger und die Befestigungsabschnitte bewegen sich voneinander weg. Indem die Befestigungsabschnitte mit Befestigungsabschnitten benachbarter Heizelemente verbunden sind, deren Heizabschnitte sich ebenfalls durch die Wärmeausdehnung verlängern, entstehen allenfalls nur geringfügige in Erstreckungsrichtung der Heizabschnitte gerichtete Spannungen, die zu einer Auswölbung führen könnten. Es ist deshalb von Vorteil, wenn die Befestigungsabschnitte zweier sich beim Erwärmen ausdehnenden Heizelementen miteinander verbunden sind, ein Heizelement gewissermaßen das ihm benachbarte Heizelement mit dem Kontaktelement hält. Die Heizabschnitte der bevorzugt an ihren beiden Seiten mit jeweils einem anderen benachbarten Heizelement verbundenen Heizelemente können sich dann im Wesentlichen kräftefrei bzw. spannungsfrei ausdehnen.When the heating section is heated, the heating section becomes longer and the fixing sections move away from each other. Because the fastening sections are connected to fastening sections of adjacent heating elements, the heating sections of which also lengthen as a result of thermal expansion, at most only slight stresses directed in the direction of extension of the heating sections arise, which could lead to bulging. It is therefore advantageous if the fastening sections of two heating elements that expand when heated are connected to one another, one heating element to a certain extent holding the heating element adjacent to it with the contact element. The heating sections of the heating elements, which are preferably connected on both sides to another adjacent heating element, can then expand essentially free of forces or stress.

Die Heizelemente können auf einem Fixierelement aufliegen. Das Fixierelement kann ein isolierender und temperaturfester Körper sein. Er kann beispielsweise aus Quarz oder aus einer Keramik bestehen. Das Fixierelement kann ein langgestreckter Körper sein, der quer zu einer Vielzahl von Heizabschnitten bzw. Heizelementen verläuft, die vom Fixierelement getragen werden. Mehrere Fixierelemente können an unterschiedlichen Stellen die Heizelemente bzw. die Heizabschnitte untergreifen. Die Fixierelemente können parallel zueinander verlaufen. Auf ihrer zu den Heizelementen weisenden Breitseite besitzen die Fixierelemente Fixierrippen. Der Abstand zweier Fixierrippen entspricht in etwa der Breite des Heizabschnittes. Zwei benachbarte Heizabschnitte werden somit auf einer Distanz voneinander gehalten, die einer Breite einer Fixierrippe entspricht.The heating elements can rest on a fixing element. The fixing element can be an insulating and temperature-resistant body. It can consist of quartz or a ceramic, for example. The fixing element may be an elongate body which extends transversely to a plurality of heating sections or heating elements carried by the fixing element. Several fixing elements can reach under the heating elements or the heating sections at different points. The fixing elements can run parallel to one another. The fixing elements have fixing ribs on their broad side pointing towards the heating elements. The distance between two fixing ribs corresponds approximately to the width of the heating section. Two adjacent heating sections are thus kept at a distance from one another which corresponds to a width of a fixing rib.

Beim Erwärmen der Heizabschnitte können sich die Heizabschnitte gegenüber den Fixierelementen bewegen. Die Heizabschnitte sind bevorzugt derart auf den Fixierelementen gelagert, dass sie sich in ihrer Erstreckungsrichtung, geführt durch die Fixierrippen gleitend auf den Fixierelementen bewegen können.When heating the heating sections, the heating sections can move relative to the fixing members. The heating sections are preferably mounted on the fixing elements in such a way that they can move in their extension direction, guided by the fixing ribs, sliding on the fixing elements.

Eine Mehrzahl von insbesondere parallel zueinander verlaufenden Heizelementen kann eine Heizzone ausbilden. Die Heizelemente einer Heizzone können in Serie geschaltet sein. Zwei endseitige Befestigungsabschnitte sind jeweils mit Kontaktanschlusselementen verbunden, mit denen die Heizelemente der Heizzone bestromt werden können. Die Kontaktanschlusselemente verbinden elektrische Zuleitungen mit den Heizelementen. Der Abstand zwischen den Heizabschnitten und den elektrischen Zuleitungen kann 20-40 mm oder mehr betragen. Die elektrischen Zuleitungen liegen in einer Zuleitungsebene, die von der Heizebene beabstandet ist.A plurality of heating elements running in particular parallel to one another can form a heating zone. The heating elements of a heater zone can be connected in series. Two end attachment sections are each connected to contact connection elements with which the heating elements of the heating zone can be energized. The contact connection elements connect electrical supply lines to the heating elements. The distance between the heating sections and the electrical leads can be 20-40 mm or more. The electrical supply lines lie in a supply line level that is spaced apart from the heating level.

Mehrere parallel zueinander verlaufende Heizelemente können derart elektrisch leitend miteinander verbunden sein, dass sich eine halbkreisförmige Heizzone ausbildet. Zwei halbkreisförmige individuell beheizbare Heizzonen können nebeneinander angeordnet sein.A plurality of heating elements running parallel to one another can be electrically conductively connected to one another in such a way that a semicircular heating zone is formed. Two semicircular, individually heatable heating zones can be arranged next to one another.

Der Heizabschnitt eines Heizelementes kann nicht nur geradlinig verlaufen. Anders als derartige geradlinige Heizelemente können bogenförmige Heizelemente einen Heizabschnitt aufweisen, der sich auf einer Bogenlinie und insbesondere auf einer Kreisbogenlinie erstreckt. Die Befestigungsabschnitte können zur Bogeninnenseite abragen. Ein gebogenes Heizelement kann eine Heizzone aufweisen, die sich über einen Halbkreis erstrecken kann. Die Heizzone kann sich aber auch über einen Vollkreis oder nur über einen Viertelkreis erstrecken. Erstreckt sich die Heizzone über einen Vollkreis, so kann die Heizzone einen weiteren Befestigungsabschnitt aufweisen, der als U-förmige Einbuchtung ausgebildet sein kann.The heating section of a heating element cannot only run in a straight line. Unlike such linear heating elements, arcuate heating elements may have a heating portion extending on an arc line, and particularly on a circular arc line. The fastening sections can protrude towards the inside of the bend. A curved heating element may have a heating zone which may extend over a semi-circle. However, the heating zone can also extend over a full circle or only over a quarter circle. If the heating zone extends over a full circle, the heating zone can have a further fastening section which can be designed as a U-shaped indentation.

In einer bevorzugten Ausgestaltung einer Heizvorrichtung liegen mehrere geradlinige Heizelemente derart nebeneinander, dass ihre Heizabschnitte einen Kreis ausfüllen. Dieser Kreis kann von einem bogenförmigen Heizelement umgeben sein. Der kreisförmig gebogene Heizabschnitt erstreckt sich bevorzugt um die Befestigungsabschnitte der geradlinigen Heizelemente herum. Dabei kann sich der Heizabschnitt auf einer Zylindermantelfläche erstrecken. Die Achse des die Mantelfläche definierenden Zylinders kann dabei senkrecht zur Heizebene stehen. Die Schmalseitenfläche des Heizabschnitts des gebogenen Heizelementes kann in derselben Ebene verlaufen, in der die Breitseitenflächen der Heizabschnitte der geradlinigen Heizelemente verlaufen. Die Schmalseitenfläche des gebogenen Heizelementes kann aber auch in Achsrichtung versetzt zur Heizebene verlaufen.In a preferred embodiment of a heating device, several linear heating elements are located next to one another in such a way that their heating sections fill out a circle. This circle may be surrounded by an arcuate heating element. The circularly arcuate heating portion preferably extends around the mounting portions of the linear heating elements. In this case, the heating section can extend on a cylinder jacket surface. The axis of the cylinder defining the lateral surface can be perpendicular to the heating plane. The narrow side surface of the heating section of the curved heating element can run in the same plane in which the broad side surfaces of the heating sections of the linear heating elements run. However, the narrow side surface of the curved heating element can also run offset in the axial direction to the heating plane.

Beim Erwärmen des gebogenen Heizelementes kann sich dessen Durchmesser vergrößern. Der Heizabschnitt des gebogenen Heizelementes weicht dann in Radialrichtung von den Befestigungsabschnitten der geradlinigen Heizelemente weg, wobei sich die Befestigungsabschnitte der geradlinigen Heizelemente auch auf den Heizabschnitt des gebogenen Heizelementes zu verlagern können. Die beiden Heizelemente sind jedoch bevorzugt derart angeordnet, dass sie sich bei dieser durch die Erwärmung verursachten Bewegung nicht berühren.When the curved heating element is heated, its diameter can increase. The heating portion of the arcuate heater then radially deviates from the mounting portions of the linear heaters, and the mounting portions of the linear heaters may also move toward the heating portion of the arcuate heater. However, the two heating elements are preferably arranged in such a way that they do not touch during this movement caused by the heating.

Beim Betrieb einer derartigen Heizvorrichtung, die zwei oder mehrere Heizzonen aufweisen kann, werden die Heizabschnitte auf Temperaturen über 1000 °C insbesondere bis auf mindestens 1200 °C aufgeheizt. Bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Heizelement heizen sich nicht nur die Heizabschnitte, sondern auch die Befestigungsabschnitte auf diese Temperaturen auf. Die Längenausdehnung der Heizabschnitte führt zu einer Verlängerung des Heizabschnitts aber auch zu einer Verminderung der Starrheit der Befestigungsabschnitte. Da die Querschnittsfläche der Befestigungsabschnitte dieselbe ist, wie die Querschnittsfläche des Heizabschnitts kann sich der Befestigungsabschnitt verbiegen, umso die Längenausdehnung des Heizabschnittes auszugleichen. Dies ist eine Folge der durch die Erwärmung verursachten Aufweichung des Werkstoffs.When operating such a heating device, which can have two or more heating zones, the heating sections are heated to temperatures above 1000° C., in particular up to at least 1200° C. In the case of a heating element designed according to the invention, not only the heating sections but also the fastening sections heat up to these temperatures. The linear expansion of the heating sections leads to an elongation of the heating section but also to a reduction in the rigidity of the fastening sections. Because the cross-sectional area of the attachment sections is the same as the cross-sectional area of the heating section, the attachment section can flex to accommodate the elongation of the heating section. This is a result of the softening of the material caused by heating.

Figurenlistecharacter list

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung der Heizeinrichtung,
2 eine Draufsicht auf die Heizeinrichtung,
3 den Schnitt gemäß der Linie III-III in 2,
4 eine perspektivische Unteransicht auf die Heizeinrichtung 1,
5 eine Unteransicht der Heizeinrichtung 1,
6 eine Seitenansicht der Heizeinrichtung 1,
7 die Ansicht eines einzelnen Heizelementes 2 einer Heizeinrichtung 1,
8 eine Seitenansicht auf das Heizelement 2,
9 perspektivisch aufgebrochen die Heizeinrichtung und
10 schematisch einen CVD-Reaktor.

The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments. Show it:

1 a perspective view of the heating device,
2 a plan view of the heater,
3 the cut according to the line III-III in 2 ,
4 a perspective bottom view of the heating device 1,
5 a bottom view of the heating device 1,
6 a side view of the heating device 1,
7 the view of a single heating element 2 of a heating device 1,
8th a side view of the heating element 2,
9 perspective broken open the heating device and
10 schematic of a CVD reactor.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Das Ausführungsbeispiel ist eine Heizeinrichtung für einen CVD-Reaktor. Derartige CVD-Reaktoren sind dem Stand der Technik bekannt. Die 10 zeigt schematisch in Form eines Längsschnitts die wesentlichen Elemente eines CVD-Reaktor sind ein Reaktorgehäuse 30, welches nach außen gasdicht ist, ein Gaseinlassorgan 31, welches mit einem Deckel des Reaktorgehäuses 30 verbunden sein kann und welches mit einer mit dem Pfeil P1 angedeuteten Zuleitung mit Prozessgas versorgt wird, ein Suszeptor 32 zur Aufnahme des Substrates, die in dem CVD-Reaktor beschichtet werden sollen, einem Gasauslassorgan 33 mit dem Reaktionsprodukte und ein Trägergas aus einer zwischen Gaseinlassorgan 31 und Suszeptor 32 angeordneten Prozesskammer herausgeführt wird, und eine Heizeinrichtung 1, mit der der Suszeptor 32 auf eine Prozesstemperatur von über 1000 °C aufgeheizt werden kann.The exemplary embodiment is a heating device for a CVD reactor. Such CVD reactors are known in the prior art. the 10 shows schematically in the form of a longitudinal section the essential elements of a CVD reactor are a reactor housing 30, which is gas-tight to the outside, a gas inlet gan 31, which can be connected to a cover of the reactor housing 30 and which is supplied with process gas via a supply line indicated by the arrow P1, a susceptor 32 for receiving the substrate to be coated in the CVD reactor, a gas outlet element 33 the reaction products and a carrier gas are led out of a process chamber arranged between the gas inlet element 31 and the susceptor 32, and a heating device 1 with which the susceptor 32 can be heated to a process temperature of over 1000° C.

Die Heizeinrichtung 1 besitzt drei Heizzonen, die jeweils mit Kontaktanschlusselementen 11, 21 an nicht dargestellte elektrische Zuleitungen anschließbar sind. Zwei Heizzonen werden von einer Vielzahl von Heizelementen 2 ausgebildet, die zu einem U gebogene Metallstreifen sind. Ein mittlerer Bereich des Heizelementes 2 bildet einen Heizabschnitt 3 aus. Der Heizabschnitt 3 besitzt eine äußere Breitseite 6, die im eingebauten Zustand in Richtung des Suszeptors 32 weist. Zwei jeweils unter Ausbildung einer Knicklinie 9 an den Heizabschnitt 3 angrenzende Befestigungsabschnitte 4 ragen in Richtung der von der äußeren Breitseite 6 weg weisenden inneren Breitseite 7 vom Heizabschnitt 3 ab.The heating device 1 has three heating zones, each of which can be connected with contact connection elements 11, 21 to electrical supply lines (not shown). Two heating zones are formed by a plurality of heating elements 2, which are metal strips bent into a U. A central area of the heating element 2 forms a heating section 3 . The heating section 3 has an outer broad side 6 which points in the direction of the susceptor 32 when installed. Two fastening sections 4 each adjoining the heating section 3 with the formation of a buckling line 9 protrude from the heating section 3 in the direction of the inner broad side 7 pointing away from the outer broad side 6 .

Die Befestigungsabschnitte 4 besitzen jeweils eine Befestigungsstelle 5, die als Bohrung ausgebildet sein kann. Ein Abstand A der Befestigungsstelle 5 von der Knicklinie 9 beträgt etwa 20-40 mm. Mehrere parallel nebeneinanderliegende Heizelemente 2 sind mit ihren beiden Nachbarn mit Kontaktelementen 10 miteinander verbunden.The attachment sections 4 each have an attachment point 5, which can be formed as a bore. A distance A of the attachment point 5 from the fold line 9 is approximately 20-40 mm. Several parallel adjacent heating elements 2 are connected to each other with their two neighbors with contact elements 10 .

Ein Befestigungsabschnitt 4 ist beispielsweise mit einem linken Nachbarn und ein anderer Befestigungsabschnitt 5 mit einem rechten Nachbarn verbunden. Die Verbindung mit den benachbarten Heizelementen 2 erfolgt dabei so, dass sich ein in einer Heizebene H mäanderförmig verlaufender Leiter ausbildet, der sich zwischen den beiden Kontaktanschlusselementen 11 erstreckt. Die Kontaktelemente 10 sind Z-förmig ausgebildet. Sie besitzen einen mittleren Steg 10'', der zwei Kontaktflächen 10' miteinander verbindet. Die Kontaktelemente 10 können mit den Befestigungsabschnitten 4 verschraubt sein. Mehrere Heizelemente 2 können zu einer Heizzone zusammengeschaltet sein. Jede der beiden Heizzonen erstreckt sich über eine Halbkreisfläche. Die Befestigungsabschnitte 4 sind von der Heizebene H weg gebogen.For example, one attachment section 4 is connected to a left neighbor and another attachment section 5 to a right neighbor. The connection to the adjacent heating elements 2 is made in such a way that a meandering conductor is formed in a heating plane H, which conductor extends between the two contact connection elements 11 . The contact elements 10 are Z-shaped. They have a central web 10'' which connects two contact surfaces 10' to one another. The contact elements 10 can be screwed to the fastening sections 4 . Several heating elements 2 can be connected together to form a heating zone. Each of the two heating zones extends over a semicircular area. The fastening sections 4 are bent away from the heating plane H.

Es sind drei Fixierelemente 22 vorgesehen, die sich parallel zueinander erstrecken und quer zu den parallel zueinander verlaufenden Heizelementen 2 angeordnet sind. Auf ihren zu den Heizelementen 2 weisenden Breitseiten tragen die Fixierelemente 22 Fixierrippen 23, deren Breite den Abstand zweier benachbarter Heizelemente 2 definiert. Die Fixierelemente 22 sind aus einem isolierenden und temperaturbeständigen Werkstoff, beispielsweise Quarz oder einer Keramik. Es können Träger 27 vorgesehen sein, mit denen die Fixierelemente 22 am Reaktorgehäuse befestigt sind.Three fixing elements 22 are provided, which extend parallel to one another and are arranged transversely to the heating elements 2 running parallel to one another. On their broad sides pointing towards the heating elements 2, the fixing elements 22 carry fixing ribs 23, the width of which defines the distance between two adjacent heating elements 2. The fixing elements 22 are made of an insulating and temperature-resistant material, such as quartz or a ceramic. Supports 27 can be provided, with which the fixing elements 22 are fastened to the reactor housing.

Die Träger 27 können mit nicht dargestellten Elementen des Reaktorgehäuses 30 verbunden sein. Es können zusätzliche Stützelemente 26 vorgesehen sein, mit denen die Fixierelemente 22 von den Trägern 27 beabstandet sind. Die Fixierelemente 22 können somit Tragelemente ausbilden, die die Heizabschnitte 3 der Heizelemente 2 tragen. Die Heizelemente 2 können somit schwimmend auf den Fixierelementen 22 gelagert sein. Die Fixierelemente 22 können mit Verbindungsstegen 25 miteinander verbunden sein.The supports 27 can be connected to elements of the reactor housing 30 that are not shown. Additional support elements 26 can be provided, with which the fixing elements 22 are spaced apart from the carriers 27 . The fixing elements 22 can thus form support elements that support the heating sections 3 of the heating elements 2 . The heating elements 2 can thus be mounted in a floating manner on the fixing elements 22 . The fixing elements 22 can be connected to one another with connecting webs 25 .

Mit der Bezugsziffer H wird eine Heizebene H bezeichnet. Die Heizebene ist die Ebene, in der sich die Heizabschnitte 3 erstrecken. Alle Heizabschnitte 3 erstrecken sich in der Heizebene H. Insbesondere definiert die äußere Breitseitenfläche 6 den Verlauf der Heizebene H. Mit den Bezugsziffern K1 und K2 ist jeweils eine Zuleitungsebene bezeichnet, die von der Heizebene H beabstandet ist. In der Zuleitungsebene K1, K2 können sich nicht dargestellte elektrische Zuleitungen erstrecken, mit denen Kontaktanschlusselemente 11 verbunden sind. An zwei endseitigen Befestigungsstellen 5 einer eine Heizzone ausbildenden Anordnung von Heizelementen 2 können Kontaktstreifen befestigt sein, die die Befestigungsstellen 5 mit einem Kontaktanschlusselement 11 elektrisch leitend verbinden. Die Kontaktstreifen 28 können biegbare Metallstreifen sein. Die beiden zum Bestromen der Heizelemente 2 erforderlichen Zuleitungen können in voneinander verschiedenen Zuleitungsebenen K1, K2 verlaufen, die einen unterschiedlichen Abstand zur Heizebene H besitzen.The reference number H designates a heating level H. The heating plane is the plane in which the heating sections 3 extend. All heating sections 3 extend in the heating plane H. In particular, the outer broad side surface 6 defines the course of the heating plane H. Reference numerals K1 and K2 designate a supply plane that is spaced apart from the heating plane H. Electrical supply lines, not shown, to which contact connection elements 11 are connected, can extend in the supply line level K1, K2. Contact strips which electrically conductively connect the fastening points 5 to a contact connection element 11 can be fastened to two end fastening points 5 of an arrangement of heating elements 2 forming a heating zone. The contact strips 28 can be bendable metal strips. The two supply lines required for energizing the heating elements 2 can run in different supply line planes K1, K2, which have a different distance from the heating plane H.

Eine dritte Heizzone erstreckt sich um die beiden zuvor beschriebenen Heizzonen. Die dritte Heizzone wird von einem bogenförmigen Heizelement 12 ausgebildet, das ebenfalls ein Metallstreifen ist. Der Metallstreifen besitzt an seinen beiden Enden jeweils einen zur Bogeninnenseite weisenden Befestigungsabschnitt 14, mit dem das Heizelement 12 an einem Kontaktanschlusselement 21 befestigt ist. Dies erfolgt über Kontaktelemente 20.A third heating zone extends around the two heating zones previously described. The third heating zone is formed by an arcuate heating element 12 which is also a metal strip. The metal strip has at each of its two ends a fastening section 14 pointing towards the inside of the arc, with which the heating element 12 is fastened to a contact connection element 21 . This is done via contact elements 20.

Eine Schmalseite 8 des bogenförmigen Heizelementes 12 kann sich in der Heizebene H erstrecken. Sie kann aber auch in Axialrichtung bezogen auf die Kreisfläche, in der sich die Heizabschnitte 3 der Heizelemente 2 erstrecken, gegenüber der Heizebene H um wenige Millimeter versetzt sein. Beim Ausführungsbeispiel weist die innere Breitseite des Heizabschnitts 13 des bogenförmigen Heizelementes 12 in Richtung auf die Befestigungsabschnitte 4 der Heizelemente 2.A narrow side 8 of the arcuate heating element 12 can extend in the heating plane H. However, it can also be offset by a few millimeters relative to the heating plane H in the axial direction in relation to the circular area in which the heating sections 3 of the heating elements 2 extend. In the exemplary embodiment, the inner broad side of the heating section 13 of the arc-shaped heating element TES 12 in the direction of the fastening sections 4 of the heating elements 2.

Der Heizabschnitt 13 des bogenförmigen Heizelementes kann sich frei über einen Halbkreis bis zu einem Befestigungsabschnitt 24 erstrecken. Der Befestigungsabschnitt 24 wird von einer U-förmigen Ausbuchtung des bogenförmigen Heizelementes 12 ausgebildet, der an einem der Fixierelemente 22 befestigt sein kann.The heating section 13 of the arcuate heating element can freely extend over a semicircle up to a fastening section 24 . The fastening section 24 is formed by a U-shaped bulge of the arcuate heating element 12 which can be fastened to one of the fixing elements 22 .

Die Kontaktelemente 20 verbinden die Befestigungsabschnitte 14 mit Kontaktanschlusselementen 21, mit denen das Heizelement 12 mit Zuleitungen verbunden ist.The contact elements 20 connect the attachment sections 14 to contact connection elements 21, with which the heating element 12 is connected to supply lines.

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:The above explanations serve to explain the inventions covered by the application as a whole, which independently develop the state of the art at least through the following combinations of features, namely:

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Befestigungsabschnitte 4, 14 in Richtung der inneren Breitseite 7, 17 vom mittleren Heizabschnitt 3, 13 abgewinkelt sind.A device characterized in that the attachment sections 4,14 are angled towards the inner broad side 7,17 from the central heating section 3,13.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Befestigungsabschnitte 4 zumindest einige Heizelemente 2 mit den Kontaktelementen 10 derart mit Befestigungsabschnitten 4 benachbarter Heizelemente 2 verbunden sind, dass sich die Heizabschnitte 3 der Heizelemente 2 beim Erwärmen im Wesentlichen spannungsfrei in ihre Erstreckungsrichtung ausdehnen können.A device which is characterized in that the fastening sections 4 are connected to at least some heating elements 2 with the contact elements 10 with fastening sections 4 of adjacent heating elements 2 in such a way that the heating sections 3 of the heating elements 2 can expand essentially stress-free in their direction of extension when heated.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der mittlere Heizabschnitt 3 geradlinig verläuft und die Befestigungsabschnitte 4 derart vom Heizabschnitt 3 abgewinkelt sind, dass das Heizelement 2 eine U-Form aufweist.A device characterized in that the central heating section 3 is straight and the fixing sections 4 are angled from the heating section 3 such that the heating element 2 has a U-shape.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die ein oder mehreren Heizelemente 2, 12 jeweils von einem flachen Metallstreifen ausgebildet sind, wobei die Breite B der Breitseite 6, 7 des Heizabschnittes 3, 13 mindestens fünf- oder zehnmal größer ist, als dessen Materialstärke D und dessen Länge L mindestens dreimal so groß ist wie die Breite B, wobei die Befestigungsabschnitte 4,14 jeweils unter Ausbildung einer Knickstelle 9, 19 vom Heizabschnitt 3, 13 abragen und wobei der Abstand A der Befestigungsstelle 5, 15 von der Knickstelle 9 größer ist als die Breite B.A device characterized in that the one or more heating elements 2, 12 are each formed from a flat metal strip, the width B of the broad side 6, 7 of the heating section 3, 13 being at least five or ten times greater than its material thickness D and whose length L is at least three times as large as the width B, with the fastening sections 4, 14 each protruding from the heating section 3, 13, forming a kink 9, 19, and with the distance A of the fastening point 5, 15 from the kink 9 being greater is than the width B.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Heizelement 2 eine Legierung aus Eisen, Chrom und/oder Aluminium ist und/oder die Breite B im Bereich zwischen 8 mm und 12 mm liegt und/oder die Materialstärke D im Bereich zwischen 0,6 mm und 2 mm liegt und/oder zwei nebeneinander angeordnete Heizelemente 2, 12 voneinander verschiedene Längen L aufweisen und/oder dass der Abstand A der Befestigungsstelle 5, 15 von der Knickstelle 9 20-40 mm beträgt.A device characterized in that the heating element 2 is an alloy of iron, chromium and/or aluminum and/or the width B is in the range between 8 mm and 12 mm and/or the material thickness D is in the range between 0.6 mm and 2 mm and/or two heating elements 2, 12 arranged next to one another have different lengths L and/or that the distance A of the attachment point 5, 15 from the kink point 9 is 20-40 mm.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei oder mehr Heizelemente elektrisch in Serie geschaltet sind und/oder dass mehrere Heizabschnitte 3 mehrerer Heizelemente 2 in einer gemeinsamen Heizebene H liegen, die von einer Zuleitungsebene K1, K2, in der sich elektrische Zuleitungen erstrecken, um mindestens 20 mm oder 40 mm beabstandet sind.A device which is characterized in that two or more heating elements are electrically connected in series and/or that several heating sections 3 of several heating elements 2 lie in a common heating level H, which extends from a supply line level K1, K2, in which electrical supply lines extend. are spaced apart by at least 20mm or 40mm.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mehrere Heizelemente 2 parallel nebeneinander angeordnet sind und/oder dass die in einer gemeinsamen Heizebene H liegenden äußeren Breitseiten 6 der Heizabschnitte 3, 13 mehrerer Heizelemente 2 eine Kreisfläche ausfüllen und/oder dass die unmittelbar einander benachbarten Befestigungsabschnitte 4 zweier nebeneinanderliegender Heizelemente 2 derart mit einem Kontaktelement 10 miteinander verbunden sind, dass die Vielzahl von Heizelementen 2 einen mäanderförmig verlaufenden Leiter ausbilden, der an seinen Enden an Kontaktanschlusselementen 11 verbunden ist.A device which is characterized in that several heating elements 2 are arranged parallel next to one another and/or that the outer broad sides 6 of the heating sections 3, 13 of several heating elements 2 lying in a common heating plane H fill out a circular area and/or that the directly adjacent fastening sections 4 of two adjacent heating elements 2 are connected to one another by a contact element 10 in such a way that the plurality of heating elements 2 form a meandering conductor which is connected to contact connection elements 11 at its ends.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Heizabschnitt 13 mindestens eines bogenförmigen Heizelementes 12 auf einer Kreisbogenlinie verläuft und die Befestigungsabschnitte 14 bezogen auf die Kreisbogenlinie radial einwärtsgerichtet sind und/oder dass ein oder mehrere geradlinige Heizelemente 2, deren äußere Breitseiten 6 der Heizabschnitte 3, 13 sich in einer Heizebene H erstrecken, von ein oder mehreren bogenförmigen Heizelementen 12 umgeben sind und/oder dass sich die Breitseiten 16, 17 der Heizabschnitte 13 ein oder mehrerer bogenförmiger Heizelemente 12 auf einer Zylindermantelfläche erstrecken und die Heizabschnitte 3 der geradlinigen Heizelemente 2 in einer Heizebene H liegen, zu der die Achse der Zylindermantelfläche senkrecht verläuft.A device which is characterized in that the heating section 13 of at least one arcuate heating element 12 runs on an arcuate line and the fastening sections 14 are directed radially inwards in relation to the arcuate line and/or that one or more linear heating elements 2, the outer broad sides 6 of which are on the heating sections 3 , 13 extend in a heating plane H, are surrounded by one or more arcuate heating elements 12 and/or that the broad sides 16, 17 of the heating sections 13 of one or more arcuate heating elements 12 extend on a cylindrical surface and the heating sections 3 of the straight heating elements 2 in lie in a heating plane H, to which the axis of the lateral surface of the cylinder is perpendicular.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Heizebene H, in der sich die äußeren Breitseiten 6 der Heizabschnitte 3 geradliniger Heizelemente 2 erstrecken, in Richtung der Achse versetzt zu dem mindestens einen bogenförmigen Heizelement 12 angeordnet ist.A device which is characterized in that the heating plane H, in which the outer broad sides 6 of the heating sections 3 of rectilinear heating elements 2 extend, is arranged offset in the direction of the axis relative to the at least one arcuate heating element 12.

Einen CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Heizeinrichtung 1 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.A CVD reactor, characterized in that the heating device 1 is designed according to one of the preceding claims.

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, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.All disclosed features are (by themselves, but also in combination with each other) inventive essential. The disclosure of the application also includes the disclosure content of the associated/attached priority documents (copy of the previous application) in full, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application. The subclaims, even without the features of a referenced claim, characterize with their features independent inventive developments of the prior art, in particular for making divisional applications on the basis of these claims. The invention specified in each claim can additionally have one or more of the features specified in the above description, in particular with reference numbers and/or specified in the list of reference numbers. The invention also relates to designs in which individual features mentioned in the above description are not implemented, in particular if they are discernibly unnecessary for the respective application or can be replaced by other technically equivalent means.

BezugszeichenlisteReference List

11: Heizeinrichtungheating device
22: Heizelementheating element
33: Heizabschnittheating section
44: Befestigungsabschnittattachment section
55: Befestigungsstelleattachment point
66: äußere Breitseiteouter broadside
77: innere Breitseiteinner broadside
88th: Schmalseitenarrow side
99: Knickstellekink
1010: Kontaktelementcontact element
10'10': Kontaktflächecontact surface
10"10": Stegweb
1111: Kontaktanschlusselementcontact terminal element
1212: bogenförmiges Heizelementarcuate heating element
1313: Heizabschnittheating section
1414: Befestigungsabschnittattachment section
1515: Befestigungsstelleattachment point
1616: äußere Breitseiteouter broadside
1717: innere Breitseiteinner broadside
1818: Schmalseitenarrow side
1919: Knickstellekink
2020: Kontaktelementcontact element
2121: Kontaktanschlusselementcontact terminal element
2222: Fixierelementfixing element
2323: Fixierrippefixing rib
2424: Befestigungsabschnittattachment section
2525: Verbindungssteg connecting bar
2626: Stützelementsupport element
2727: Trägercarrier
2828: Kontaktstreifencontact strips
2929: Kontaktstreifencontact strips
3030: Reaktorgehäusereactor housing
3131: Gaseinlassorgangas inlet element
3232: Suszeptorsusceptor
3333: Gasauslassorgangas outlet organ
AA: AbstandDistance
BB: BreiteBroad
DD: Längelength
HH: Heizebeneheating level
K1K1: Zuleitungsebenefeeder level
K2K2: Zuleitungsebenefeeder level

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102014112645 A1 [0003]DE 102014112645 A1 [0003]
DE 102020107552 A1 [0004]DE 102020107552 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zum Beheizen eines Suszeptors eines CVD-Reaktors mit ein oder mehreren länglichen, elektrisch leitenden Heizelementen (2, 12), die jeweils Heizabschnitte (3, 13) mit einer äußeren Breitseite (6, 16) und einer inneren Breitseite (7, 17) sowie an die Heizabschnitte (3, 13) angrenzende Befestigungsabschnitte (4, 14) aufweisen, wobei die Befestigungsabschnitte (4, 14) jeweils eine Befestigungsstelle (5, 15) aufweisen, an der der Befestigungsabschnitt (4) an ein Kontaktelement (10, 20) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (4, 14) in Richtung der inneren Breitseite (7, 17) vom mittleren Heizabschnitt (3, 13) abgewinkelt sind.Device for heating a susceptor of a CVD reactor with one or more elongated, electrically conductive heating elements (2, 12), each of which has heating sections (3, 13) with an outer broad side (6, 16) and an inner broad side (7, 17) as well as fastening sections (4, 14) adjoining the heating sections (3, 13), the fastening sections (4, 14) each having a fastening point (5, 15) at which the fastening section (4) is attached to a contact element (10, 20 ) is connected, characterized in that the fastening sections (4, 14) are angled in the direction of the inner broad side (7, 17) from the central heating section (3, 13).

Vorrichtung zum Beheizen eines Suszeptors eines CVD-Reaktor mit mehreren länglichen, elektrisch leitenden Heizelementen (2), die jeweils einen in einer Erstreckungsrichtung zwischen zwei Befestigungsabschnitten (4) sich erstreckenden Heizabschnitte (3) aufweisen, wobei die Befestigungsabschnitte (4) jeweils eine Befestigungsstelle (5) aufweisen, an der der Befestigungsabschnitt (4) an ein Kontaktelement (10) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (4) zumindest einige Heizelemente (2) mit den Kontaktelementen (10) derart mit Befestigungsabschnitten (4) benachbarter Heizelemente (2) verbunden sind, dass sich die Heizabschnitte (3) der Heizelemente (2) beim Erwärmen im Wesentlichen spannungsfrei in ihre Erstreckungsrichtung ausdehnen können.Device for heating a susceptor of a CVD reactor with a plurality of elongated, electrically conductive heating elements (2), each of which has a heating section (3) extending in a direction of extension between two fastening sections (4), the fastening sections (4) each having a fastening point ( 5) on which the fastening section (4) is connected to a contact element (10), characterized in that the fastening sections (4) connect at least some heating elements (2) to the contact elements (10) in such a way that they can be connected to fastening sections (4) of adjacent heating elements ( 2) are connected in that the heating sections (3) of the heating elements (2) can expand in their direction of extension essentially free of stress when heated.

Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Heizabschnitt (3) geradlinig verläuft und die Befestigungsabschnitte (4) derart vom Heizabschnitt (3) abgewinkelt sind, dass das Heizelement (2) eine U-Form aufweist.device after claim 1 and 2 , characterized in that the central heating section (3) runs in a straight line and the fastening sections (4) are angled from the heating section (3) in such a way that the heating element (2) has a U-shape.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ein oder mehreren Heizelemente (2,12) jeweils von einem flachen Metallstreifen ausgebildet sind, wobei die Breite (B) der Breitseite (6, 7) des Heizabschnittes (3, 13) mindestens fünf- oder zehnmal größer ist, als dessen Materialstärke (D) und dessen Länge (L) mindestens dreimal so groß ist wie die Breite (B), wobei die Befestigungsabschnitte (4, 14) jeweils unter Ausbildung einer Knickstelle (9, 19) vom Heizabschnitt (3, 13) abragen und wobei der Abstand (A) der Befestigungsstelle (5, 15) von der Knickstelle (9) größer ist als die Breite (B).Device according to one of the preceding claims, characterized in that the one or more heating elements (2, 12) are each formed from a flat metal strip, the width (B) of the broad side (6, 7) of the heating section (3, 13) being at least is five or ten times greater than its material thickness (D) and its length (L) is at least three times greater than the width (B), with the fastening sections (4, 14) each forming a kink (9, 19) from Protruding heating section (3, 13) and wherein the distance (A) of the attachment point (5, 15) from the buckling point (9) is greater than the width (B).

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (2) eine Legierung aus Eisen, Chrom und/oder Aluminium ist und/oder die Breite (B) im Bereich zwischen 8 mm und 12 mm liegt und/oder die Materialstärke (D) im Bereich zwischen 0,6 mm und 2 mm liegt und/oder zwei nebeneinander angeordnete Heizelemente (2,12) voneinander verschiedene Längen (L) aufweisen und/oder dass der Abstand (A) der Befestigungsstelle (5, 15) von der Knickstelle (9) 20-40 mm beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element (2) is an alloy of iron, chromium and/or aluminum and/or the width (B) is in the range between 8 mm and 12 mm and/or the material thickness ( D) is in the range between 0.6 mm and 2 mm and/or two heating elements (2,12) arranged next to one another have different lengths (L) and/or that the distance (A) of the fastening point (5, 15) from the Kink (9) is 20-40 mm.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Heizelemente elektrisch in Serie geschaltet sind und/oder dass mehrere Heizabschnitte (3) mehrerer Heizelemente (2) in einer gemeinsamen Heizebene (H) liegen, die von einer Zuleitungsebene (K1, K2), in der sich elektrische Zuleitungen erstrecken, um mindestens 20 mm oder 40 mm beabstandet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that two or more heating elements are electrically connected in series and/or that several heating sections (3) of several heating elements (2) lie in a common heating level (H) which is connected by a supply line level (K1, K2), in which electrical leads extend, are spaced apart by at least 20 mm or 40 mm.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heizelemente (2) parallel nebeneinander angeordnet sind und/oder dass die in einer gemeinsamen Heizebene (H) liegenden äußeren Breitseiten (6) der Heizabschnitte (3, 13) mehrerer Heizelemente (2) eine Kreisfläche ausfüllen und/oder dass die unmittelbar einander benachbarten Befestigungsabschnitte (4) zweier nebeneinanderliegender Heizelemente (2) derart mit einem Kontaktelement (10) miteinander verbunden sind, dass die Vielzahl von Heizelementen (2) einen mäanderförmig verlaufenden Leiter ausbilden, der an seinen Enden an Kontaktanschlusselementen (11) verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that several heating elements (2) are arranged parallel next to one another and/or that the outer broad sides (6) of the heating sections (3, 13) of several heating elements (2) lying in a common heating plane (H) fill out a circular area and/or that the immediately adjacent fastening sections (4) of two adjacent heating elements (2) are connected to one another with a contact element (10) in such a way that the plurality of heating elements (2) form a meandering conductor which at its ends is connected to contact connection elements (11).

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizabschnitt (13) mindestens eines bogenförmigen Heizelementes (12) auf einer Kreisbogenlinie verläuft und die Befestigungsabschnitte (14) bezogen auf die Kreisbogenlinie radial einwärtsgerichtet sind und/oder dass ein oder mehrere geradlinige Heizelemente (2), deren äußere Breitseiten (6) der Heizabschnitte (3, 13) sich in einer Heizebene (H) erstrecken, von ein oder mehreren bogenförmigen Heizelementen (12) umgeben sind und/oder dass sich die Breitseiten (16, 17) der Heizabschnitte (13) ein oder mehrerer bogenförmiger Heizelemente (12) auf einer Zylindermantelfläche erstrecken und die Heizabschnitte (3) der geradlinigen Heizelemente (2) in einer Heizebene (H) liegen, zu der die Achse der Zylindermantelfläche senkrecht verläuft.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating section (13) of at least one arcuate heating element (12) runs on a circular arc line and the fastening sections (14) are directed radially inwards in relation to the circular arc line and/or that one or more straight heating elements ( 2) whose outer broad sides (6) of the heating sections (3, 13) extend in a heating plane (H), are surrounded by one or more arcuate heating elements (12) and/or that the broad sides (16, 17) of the heating sections (13) one or more arcuate heating elements (12) extend on a cylinder surface and the heating sections (3) of the linear heating elements (2) lie in a heating plane (H) to which the axis of the cylinder surface runs perpendicular.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizebene (H), in der sich die äußeren Breitseiten (6) der Heizabschnitte (3) geradliniger Heizelemente (2) erstrecken, in Richtung der Achse versetzt zu dem mindestens einen bogenförmigen Heizelement (12) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating plane (H), in which the outer broad sides (6) of the heating sections (3) of straight heating elements (2) extend, is offset in the direction of the axis with respect to the at least one arcuate heating element ( 12) is arranged.

CVD-Reaktor mit einem Reaktorgehäuse (30), in dem ein Gaseinlassorgan (31) zum Einleiten von Prozessgasen, ein Suszeptor (32) zur Aufnahme von zu beschichtenden Substraten und eine Heizeinrichtung (1) zum Beheizen des Suszeptors (32) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.CVD reactor with a reactor housing (30) in which a gas inlet element (31) for introduction of process gases, a susceptor (32) for receiving substrates to be coated and a heating device (1) for heating the susceptor (32) are arranged, characterized in that the heating device (1) is designed according to one of the preceding claims.

Vorrichtung oder Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.Device or method, characterized by one or more of the characterizing features of one of the preceding claims.