DE102020112569A1

DE102020112569A1 - Gaseinlassorgan mit einem durch ein Einsatzrohr verlaufenden optischen Pfad

Info

Publication number: DE102020112569A1
Application number: DE102020112569.0A
Authority: DE
Inventors: Jiang Honggen
Original assignee: Aixtron Ltd
Current assignee: Aixtron Ltd
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2021-11-11
Also published as: WO2021224446A1; EP4146843A1; TW202208674A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gaseinlassorgan (1) zum Einspeisen von Prozessgasen in eine Prozesskammer (2) eines CVD Reaktors, mit einer Gasaustrittsplatte (3), die eine Vielzahl von in einer Frontseite (3') der Gasaustrittsplatte (3) mündende Gasdurchtrittsöffnungen (4) aufweist, mit einer rückwärtig der Frontseite (3') angeordneten Kühlkammer (6) und zumindest einem rückwärtig der Kühlkammer (6) angeordneten von einer Zuleitung (24) mit einem Prozessgas speissbaren Gasverteilvolumen (7), welches auf der von der Gasaustrittsplatte (3) weg weisenden Seite von einer Deckenplatte (20) verschlossen ist, wobei die Gasaustrittsöffnungen (4) mit die Kühlkammer (6) kreuzenden, einen freien Querschnitt aufweisende Gasdurchtrittsröhrchen (5) mit dem Gasverteilvolumen (7) strömungsverbunden sind, wobei sich zwischen Gasverteilvolumen (7) und Gasaustrittsfläche (3') zumindest ein Hüllrohr (22) erstreckt, in welchem ein Einsatzrohr (10) steckt, durch welches ein das Gaseinlassorgan (1) kreuzender optischer Pfad (P) hindurchgehen kann. Erfindungsgemäß soll das Einsatzrohr (10) als zusätzlicher Kanal zum Einspeisen eines Prozessgases verwendet werden. Hierzu weist das Einsatzrohr einen zum Gasverteilvolumen (7) offenen Strömungskanal (17) auf, durch den das Prozessgas in das Einsatzrohr eintreten kann.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft ein Gaseinlassorgan zum Einspeisen von Prozessgasen in eine Prozesskammer eines CVD Reaktors, mit einer Gasaustrittsplatte, die eine Vielzahl von in einer Frontseite der Gasaustrittsplatte mündende Gasdurchtrittsöffnungen aufweist, mit einer rückwärtig der Frontseite angeordneten Kühlkammer und zumindest einem rückwärtig der Kühlkammer angeordneten von einer Zuleitung mit einem Prozessgas speissbaren Gasverteilvolumen, welches auf der von der Gasaustrittsplatte weg weisenden Seite von einer Deckenplatte verschlossen ist, wobei die Gasaustrittsöffnungen mit die Kühlkammer kreuzenden, einen freien Querschnitt aufweisendem Gasdurchtrittsröhrchen mit dem Gasverteilvolumen strömungsverbunden sind
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen CVD Reaktor mit einem derartigen Gaseinlassorgan.
Stand der Technik
Eine gattungsgemäße Vorrichtung wird in der DE 10 2004 007 984 A1 beschrieben. In einer Deckenplatte eines Gaseinlassorganes befinden sich optische Sensoren, mit denen die Oberfläche eines Substrates beobachtet wird. Optische Pfade zwischen den Sensoren und dem Substrat verlaufen durch Öffnungen einer Gasaustrittsplatte des Gaseinlassorganes. Ein gattungsgemäßes Gaseinlassorgan besitzt ein oder mehrere Gasvolumina, wobei jedes Gasvolumen mit einer Vielzahl von Gasdurchtsrittsröhrchen mit der Gasaustrittsfläche verbunden ist. Rückwärtig der Gasaustrittsplatte erstreckt sich zwischen zumindest einem Gasvolumen und der Gasaustrittsplatte eine Kühlkammer, in die ein flüssiges Kühlmittel eingespeist wird. Rückwärtig der ein Gasvolumen verschließenden Deckenplatte befindet sich ein Pyrometer, mit dem die Oberflächentemperatur eines das Substrat tragenden Suszeptors gemessen werden kann. Der optische Pfad des Pyrometers erstreckt sich durch das Gaseinlassorgan hindurch.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Gaseinlassorgan gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Die Unteransprüche stellen nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der nebengeordneten Ansprüche, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe dar.
Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass zumindest eines der Gasverteilvolumina, bevorzugt das Gasverteilvolumen, welches von der Deckenplatte verschlossen wird, über ein Hüllrohr mit der Gasaustrittsplatte derart verbunden ist, dass sich eine durchgehende Verbindung zwischen dem Gasverteilvolumen und der an die Gasaustrittsplatte angrenzenden Prozesskammer bzw. einer sich vor der Gasaustrittsplatte erstreckenden Schirmplatte ausbildet. Die Deckenplatte besitzt eine zur Höhlung des Hüllrohres fluchtende Einstecköffnung, durch die ein Einsatzrohr hindurchgesteckt werden kann. Durch die Höhlung des Einsatzrohres verläuft der optische Pfad. Das Einsatzrohr kann Abschnitte mit unterschiedlichen Außendurchmessern aufweisen. Ein oberer Rohrabschnitt des Einsatzrohres kann außerhalb des Gaseinlassorganes verlaufen. Es kann einen Flansch aufweisen, der mittels einer Dichtung auf der nach außen weisenden Breitseitenfläche der Deckenplatte befestigt ist. An den Flansch kann sich ein mittlerer Rohrabschnitt anschließen, der durch die Einstecköffnung der Deckenplatte verläuft. Das an die Deckenplatte angrenzende Gasverteilvolumen ist in Richtung auf die Gasaustrittsplatte durch eine Trennplatte begrenzt. In dieser Trennplatte mündet das Hüllrohr. Das Hüllrohr besitzt einen Innendurchmesser, der kleiner ist, als der Innendurchmesser der Einstecköffnung. An dem mittleren Rohrabschnitt kann sich eine Stufe und/oder ein gekröpfter Rohrabschnitt anschließen, mit dem eine Außendurchmesser-Verminderung verwirklicht wird. Ein unterer Rohrabschnitt mit einem kreiszylindrischen Querschnitt steckt in der Höhlung des Hüllrohres. Um zu vermeiden, dass Prozessgas aus dem Gasverteilvolumen durch den Zwischenraum zwischen der Außenwand des unteren Rohrabschnittes und der Innenwand des Hüllrohres vom Gasverteilvolumen in die Prozesskammer strömt, sieht die Erfindung ein Dichtelement vor, mit welchem der Zwischenraum gegenüber dem Gasverteilvolumen abgedichtet ist. Gemäß einer Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Dichtelement eine Dichtscheibe oder ein Dichtring ist. Der Außendurchmesser des Dichtelementes ist kleiner, als der Innendurchmesser der Einstecköffnung, sodass das Dichtelement auf den unteren Rohrabschnitt aufgesteckt werden kann und zusammen mit dem Einsatzrohr in die Einstecköffnung der Deckenplatte eingesteckt werden kann. Ein sich an den unteren Rohrabschnitt anschließender Rohrabschnitt, der ein gekröpfter Rohrabschnitt sein kann, bildet eine Stufe aus, an der das Dichtelement anliegt. Mit dieser Stufe kann das Dichtelement gegen den Öffnungsrand des Hüllrohres gepresst werden. Das Dichtelement kann sich dabei auf einem das Hüllrohr umgebenden Rand, der von einer Breitseitenfläche der Trennplatte ausgebildet ist, abstützen. Gemäß einer Alternative der Erfindung, die auch in Kombination mit dem Dichtelement verwirklichbar ist, ist vorgesehen, dass in dem Bereich des Einsatzrohres, der das Gasverteilvolumen kreuzt ein Strömungskanal vorgesehen ist, durch den Prozessgas von der Gasverteilkammer in das Einsatzrohr strömen kann. Das Einsatzrohr übernimmt bei dieser Alternative dieselbe Funktion, die auch die Gasdurchtrittsröhrchen ausüben, die gleichmäßig über die Gasaustrittsfläche der Gasaustrittsplatte verteilt münden. Das Einsatzrohr befindet sich somit an einer Position eines der gleichmäßig über die Gasaustrittsfläche verteilten Punkte, an denen ansonsten jeweils ein Gasdurchtrittsröhrchen angeordnet ist. Der Strömungskanal wird bevorzugt von einer Bohrung ausgebildet, die sich quer zur Erstreckungsrichtung des Einsatzrohres erstreckt und die einen freien Querschnitt aufweist, der genau, innerhalb der üblichen Toleranzen oder im Wesentlichen mit dem freien Querschnitt eines Gasdurchtrittsröhrchens übereinstimmt. Mit dem oben beschriebenen Dichtelement wird verhindert, dass aus dem Gasverteilvolumen ein unkontrollierter Gasfluss durch den Zwischenraum zwischen Einsatzrohr und Hüllrohr in die Prozesskammer strömt. Der Strömungskanal mit seinem definierten freien Querschnitt sichert einen kontrollierten Gasfluss durch das Einsatzrohr. Der freie Querschnitt des Zwischenraumes kann somit größer sein, als der freie Querschnitt eines Gasdurchtrittsröhrchens. Hüllrohr und Einsatzrohr können somit mit geringeren Toleranzen und damit günstiger gefertigt werden. Es kann vorgesehen sein, dass das Einsatzrohr mit einem Inertgas spülbar ist. Hierzu kann an dem aus dem Gaseinlassorgan herausragenden oberen Abschnitt des Einsatzrohres ein Spülgaseinlass vorgesehen sein. Ansonsten ist am oberen Abschnitt des Einsatzrohres ein Sensor, insbesondere ein optischer Sensor in Form eines Pyrometers angeordnet, dessen optischer Pfad durch das Einsatzrohr hindurch verläuft. Das Gaseinlassorgan kann auch mehrere Gasvolumina aufweisen, wobei jedes der Gasvolumen mit einem Gasdurchtrittsröhrchen mit der Gasaustrittsplatte verbunden ist. Alle Gasdurchtrittsröhrchen kreuzen dabei eine bevorzugt unmittelbar an die Gasaustrittsplatte angrenzende Kühlkammer. Das Hüllrohr verbindet bevorzugt die unmittelbar an die Deckenplatte angrenzende Gasverteilkammer mit der Gasaustrittsplatte.
Der erfindungsgemäße CVD-Reaktor besitzt ein nach außen gasdichtes Gehäuse. In dem Gehäuse befindet sich ein Suszeptor zur Aufnahme von Substraten. Der Suszeptor kann mit einer Heizeinrichtung auf eine Prozesstemperatur zwischen 700 und 1200 °C aufgeheizt werden. Die Prozesskammer befindet sich zwischen Suszeptor und einem oben beschriebenen Gaseinlassorgan. Vor der Gasaustrittsplatte kann sich eine Schirmplatte erstrecken, die eine Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen aufweist. Die Schirmplatte kann ferner eine durchmessergrößere Öffnung aufweisen, die mit dem Hüllrohr fluchtet, sodass durch diese Öffnung der optische Pfad verläuft. Ferner besitzt der CVD-Reaktor ein Gasauslassorgan, das sich ringförmig um den Suszeptor erstrecken kann. Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen Gehäusedeckel aufweist. Der Gehäusedeckel kann die Deckenplatte des Gaseinlassorganes ausbilden, sodass das Gaseinlassorgan Teil des Gehäusedeckels ist.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen CVD-Reaktor mit einem Gaseinlassorgan 1 eines ersten Ausführungsbeispiels,
2 vergrößert in Ausschnitt 11 in 1 mit einem Einsatzrohr 10, wobei von den ansonsten regelmäßig angeordneten Gasdurchtrittsröhrchen 5 nur einige dargestellt sind,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß 2, wobei auch hier die Gasdurchtrittsröhrchen 5, 5' im Wesentlichen symbolisch dargestellt sind. In der Realität sind die Gasdurchtrittsröhrchen 5, 5' gleichmäßig und insbesondere abwechselnd über die gesamte Gasaustrittsfläche 3' verteilt,
4 das Einsatzrohr 10 gemäß denen in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen, jedoch um 90° gewendet mit Blick auf die Bohrung 17,
5 eine perspektivische Darstellung des Einsatzrohres 10 und
6 eine Draufsicht auf das Einsatzrohr 10

Beschreibung der Ausführungsformen
Die 1 zeigt einen CVD-Reaktor zum Abscheiden von beispielsweise III-V-Schichten auf Substraten. Hierzu wird ein Suszeptor 28, der aus Graphit oder dergleichen bestehen kann, mit einer Heizeinrichtung 30 beheizt. Dies kann durch Wärmeleitung, Wärmestrahlung oder Induktion erfolgen. Oberhalb des Suszeptors 28 erstreckt sich eine Prozesskammer 2, die nach oben hin durch das Gaseinlassorgan 1 begrenzt ist. Auf der zur Prozesskammer 2 weisenden Oberfläche des Suszeptors 28 befinden sich Substrate 31, die in der Prozesskammer 2 thermisch behandelt werden, wobei auf die Oberflächen der Substrate 31 insbesondere die III-V-Schichten abgeschieden werden.
Das Gaseinlassorgan besitzt eine zur Prozesskammer 2 weisende Gasaustrittsplatte 3. In diese Gasaustrittsplatte 3 münden zur Frontseite 3' der Gasaustrittsplatte 3 offene Gasdurchtrittsröhrchen 5, 5'. Die Frontseite bildet somit eine Gasaustrittsfläche 3' aus. Die Gasdurchtrittsröhrchen 5, 5' bilden somit eine Vielzahl von über die gesamte Gasaustrittsfläche 3' gleichmäßig verteilte Gasaustrittsöffnungen 4, 4'. Die Gasdurchtrittsröhrchen 5, 5' können sich auf den Kreuzungspunkten gedachter Gitterlinien erstrecken, die sich um 90° oder um 60° winkelversetzt auf der Gasaustrittsfläche 3' erstrecken.
Rückwärtig der Gasaustrittsplatte 3 erstreckt sich eine Kühlkammer 6, in die ein Kühlmittel eingespeist werden kann. Dies erfolgt durch eine Kühlmitteleinlass 26. Das Kühlmittel kann durch den Kühlmittelauslass 27 die Kühlkammer 6 wieder verlassen. Die Kühlkammer 6 ist von einer Trennplatte 9 von einem Gasverteilvolumen 7' getrennt.
Das Gasverteilvolumen 7' ist mit den Gasdurchtrittsröhrchen 5' mit der Gasaustrittsfläche 3' verbunden. Hierdurch kann ein Prozessgas, das mittels eines Prozessgaseinlasses 25 von außen her in das Gasverteilvolumen 7' gebracht wird, durch die Gasdurchtrittsröhrchen 5' in die Prozesskammer 2 strömen. Das Gasverteilvolumen 7' ist mittels einer weiteren Trennplatte 8 von einem Gasverteilvolumen 7 getrennt.
Das Gasverteilvolumen 7 ist mit Gasdurchtrittsröhrchen 5 mit der Gasaustrittsfläche 3' verbunden. Hierdurch kann ein Prozessgas, dass mittels eines Prozessgaseinlasses 24 von außen her in das Gasverteilvolumen 7 eingespeist wird, durch die Gasdurchtrittsröhrchen 5 in die Prozesskammer 2 strömen. Die Gasdurchtrittsröhrchen 5 kreuzen dabei nicht nur die Kühlkammer 6 sondern auch das Gasverteilvolumen 7. Das Gasverteilvolumen 7 ist mittels einer Deckenplatte 20 nach oben hin begrenzt.
Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein einziges Gasverteilvolumen 7 vorgesehen. Bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Gasverteilvolumina 7, 7' vorgesehen, die jeweils mit ihnen zugeordneten Gasdurchtrittsöffnungen 5, 5' mit der Gasaustrittsfläche 3' in Strömungsverbindung stehen.
Die Gasdurchtrittsröhrchen 5, 5' sind abwechselnd über die Querschnittsfläche des Gaseinlassorganes 1 verteilt angeordnet. Dort, wo dieser Regel folgend ein Gasdurchtrittsröhrchen 5 angeordnet sein müsste, befindet sich erfindungsgemäß ein durchmesservergrößertes Hüllrohr 22, das sich parallel und in derselben Länge zu einem Gasdurchtrittsröhrchen 5 erstreckt. Das Hüllrohr 22 besitzt eine von einem oberen Ende 22' gebildete Öffnung und eine vom unteren Ende 22" gebildete Öffnung. Die untere Öffnung mündet in die Prozesskammer 2. Die obere Öffnung mündet in das Gasverteilvolumen 7.
Die Deckenplatte 20 besitzt eine Einstecköffnung 21, deren freier Querschnitt größer ist, als der freie Querschnitt des Hüllrohres 22. Die Einstecköffnung 21 fluchtet mit dem Hüllrohr 22. Durch die Einstecköffnung 21 kann ein unterer Abschnitt eines Einsatzrohres 10 eingesteckt werden. Das Einsatzrohr 10 besitzt einen oberen Abschnitt, der eine erste Öffnung 12 ausbildet, an der ein Pyrometer oder dergleichen anschließbar ist. Der obere Abschnitt des Einsatzrohres 10 weist darüber hinaus eine Spülgaseinlass 13 auf, an dem eine Spülgasleitung anschließbar ist, um bei Bedarf ein Spülgas in das Einsatzrohr 10 einzuspeisen.
An den oberen Abschnitt des Einsatzrohres 10 schließt sich ein Flansch 11 an, mit dem das Einsatzrohr 10 an der Außenseite der Deckenplatte 20 befestigt werden kann. Dies erfolgt unter Zwischenlage eines Dichtringes 34. Ein Zwischenraum 33 zwischen der Innenwand der Einstecköffnung 21 in der Außenwand eines mittleren Rohrabschnittes 14 des Einsatzrohres 10 ist somit verschlossen. Er ist lediglich zum Gasverteilvolumen 7 offen. Der mittlere Rohrabschnitt 14 erstreckt sich durch die Einstecköffnung 21.
An dem mittleren Rohrabschnitt 14 schließt sich ein gekröpfter Rohrabschnitt 15 an, der sich auf Höhe des Gasverteilvolumens 7 befindet. In diesem eine Abstufung ausbildenden, sich im Gasverteilvolumen 7 erstreckenden Rohrabschnitt 15 befindet sich eine Querbohrung 17, die einen Strömungskanal ausbildet, durch den Prozessgas aus dem Gasverteilvolumen 7 in die Höhlung des Einsatzrohres 10 strömen kann. Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt der Dichtring 23 auf der Trennplatte 9, die das Gasverteilvolumen 7 von der Kühlkammer 6 trennt. Bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt der Dichtring 23 auf der Trennplatte 9, die ein unteres Gasverteilvolumen 7' vom oberen Gasverteilvolumen 7 trennt.
An den sich durch das Gasvolumen 7 erstreckenden Rohrabschnitt 15 schließt sich eine Stufe 16 an. Diese Stufe 16 bildet eine Dichtfläche aus, an der eine erste Breitseitenfläche eines Dichtringes 23 angrenzt. Die andere Breitseitenfläche des Dichtringes 23 liegt auf dem das Ende 22' des Hüllrohres 22 umgebenden Abschnitt der zum Gasverteilvolumen 7 weisenden Breitseitenfläche 9' der Trennplatte 9 an. Mit diesem Dichtring 23 wird ein Zwischenraum 32 abgedichtet, der sich zwischen der Innenwand des Hüllrohres 22 und der Außenwand eines unteren Rohrabschnittes 18 erstreckt. Der untere Rohrabschnitt 18 grenzt unter Ausbildung der Stufe 16 an den Rohrabschnitt 15 an. Er erstreckt sich über seine gesamte Länge durch das Hüllrohr 22 und mündet in der Gasaustrittsfläche 3'.
Wegen der geradlinigen Erstreckung des Einsatzrohres 10 kann ein optischer Pfad P durch das Einsatzrohr 10 verlaufen.
Der Durchmesser der Bohrung 17 entspricht im Wesentlichen dem Innendurchmesser der untereinander gleichen Querschnitte der Gasdurchtrittsröhrchen 5, 5', sodass durch das Einsatzrohr 10 ein Gasfluss fließen kann, der im Wesentlichen dem Gasfluss entspricht, der durch eines der Gasdurchtrittsröhrchen 5, 5' fließt. Mit dem Dichtring wird der Zwischenraum 32 verschlossen, sodass durch den Zwischenraum 32 kein Gas aus dem Gasverteilvolumen 7 hindurchfließen kann. Die Querschnittsfläche des Zwischenraums 32 ist somit ebenso wie die des von dem Dichtring 34 verschlossenen Zwischenraums 33 unkritisch.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:
Ein Gaseinlassorgan 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass sich zwischen Gasverteilvolumen 7 und Gasaustrittsfläche 3' zumindest ein Hüllrohr 22 erstreckt, in welchem ein Einsatzrohr 10 steckt, durch welches ein das Gaseinlassorgan 1 kreuzender optischer Pfad P hindurchgehen kann, wobei das Einsatzrohr 10 einen zum Gasverteilvolumen 7 offenen Strömungskanal 17 mit einem freien Querschnitt aufweist zum Eintritt des Prozessgases und Durchfluss des Prozessgases durch das Einsatzrohr 10 in die Prozesskammer 2 aufweist und/oder wobei ein Zwischenraum 32 zwischen der Außenoberfläche des Einsatzrohres 10 und der Innenoberfläche des Hüllrohres 22 mit einem Dicht-element 23 gegen einen Gasfluss durch den Zwischenraum 32 abgedichtet ist.
Ein Gaseinlassorgan, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Strömungskanal 17 eine sich im Wesentlichen quer zur Erstreckungsrichtung des Einsatzrohres verlaufenden Bohrung 17 gebildet ist.
Ein Gaseinlassorgan, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Einsatzrohr 10 einen geradlinig verlaufenden und über seine gesamte Länge einen kreiszylindrischen Querschnitt aufweisenden unteren Rohrabschnitt 18 aufweist, der eine in die Prozesskammer 2 mündende Öffnung 19 ausbildet.
Ein Gaseinlassorgan, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein unterer Rohrabschnitt 18 des Einsatzrohres 10 an eine Stufe 16 angrenzt, und/oder dass das von einem Dichtring oder einer Dichtscheibe gebildete Dichtelement 23 im Bereich eines an das Gasverteilvolumen 7 angrenzenden Endes 22' des Hüllrohres 22 angeordnet ist und/oder zwischen der Stufe 16 und einer zum Gasverteilvolumen 7 weisenden Oberfläche 9' einer Trennplatte 9 liegt.
Ein Gaseinlassorgan, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der freie Querschnitt des Strömungskanals 17 dem freien Querschnitt des Gasdurchtrittsröhrchens 5 entspricht und/oder dass die Querschnittsfläche des sich zwischen Einsatzrohr 10 und Hüllrohr 22 erstreckenden Zwischenraums 32 größer ist, als der freie Querschnitt des Strömungskanals 17 oder des Gasdurchtrittsröhrchens 5 ist.
Ein Gaseinlassorgan, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Einsatzrohr 10 eine gegenüber dem unteren Rohrabschnitt 18 größeren Durchmesser aufweisenden oberen Rohrabschnitt 14 aufweist, der in einer Einstecköffnung 21 der Deckenplatte 20 steckt und/oder dass der Strömungskanal 17 in einem gekröpften Rohrabschnitt 15 zwischen dem oberen Rohrabschnitt 14 und dem unteren Rohrabschnitt 18 angeordnet ist.
Ein Gaseinlassorgan, das dadurch gekennzeichnet ist, dass weitere Gasdurchtrittsröhrchen 5' die Kühlkammer 6 kreuzen und ein weiteres Gasverteilvolumen 7' mit der Prozesskammer 2 strömungsverbinden, wobei das Hüllrohr 22 und der im Hüllrohr 22 steckende untere Rohrabschnitt 18 des Einsatzrohres 10 das weitere Gasvolumen 7' kreuzen.
Ein Gaseinlassorgan, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Dichtelement 23 ein Dichtring oder eine Dichtscheibe ist, die zwischen einem durchmesservergrößerten Abschnitt 15 des Einsatzrohres 10 und einem Boden des Gasverteilvolumens 7 angeordnet ist.
Ein CVD Reaktor mit einem Gehäuse 29, einem in dem Gehäuse 29 angeordneten Suszeptor 28 zur Aufnahme von Substraten 31, einer Heizeinrichtung 30 zum temperierten der vom Suszeptor 28 aufgenommenen Substrate 31 und einem Gaseinlassorgan gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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.
Bezugszeichenliste

1: Gaseinlassorgan
2: Prozesskammer
3: Gasaustrittsplatte
3': Gasaustrittsfläche, Frontseite
4: Gasaustrittsöffnung
4': Gasaustrittsöffnung
5: Gasdurchtrittsröhrchen
5': Gasdurchtrittsröhrchen
6: Kühlkammer
7: Gasverteilvolumen
7': Gasverteilvolumen
8: Trennplatte
9: Trennplatte
9': Oberfläche der Trennplatte
10: Einsatzrohr
11: Flansch
12: erste Öffnung
13: Spülgaseinlass
14: mittlerer Rohrabschnitt
15: gekröpfter Rohrabschnitt
16: Stufe
17: Bohrung
18: unterer Rohrabschnitt
19: zweite Öffnung
20: Deckenplatte
21: Einstecköffnung
22: Hüllrohr
22': erstes Ende des Hüllrohres
22'': zweites Ende des Hüllrohres
23: Dichtung
24: Prozessgaseinlass
25: Prozessgaseinlass
26: Kühlmitteleinlass
27: Kühlmittelauslass
28: Suszeptor
29: Gehäuse
30: Heizeinrichtung
31: Substrat
32: Zwischenraum
33: Zwischenraum
34: Dichtring
P: optischer Pfad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004007984 A1 [0003]

Claims

Gaseinlassorgan (1) zum Einspeisen von Prozessgasen in eine Prozesskammer (2) eines CVD Reaktors, mit einer Gasaustrittsplatte (3), die eine Vielzahl von in einer Frontseite (3') der Gasaustrittsplatte (3) mündende Gasdurchtrittsöffnungen (4) aufweist, mit einer rückwärtig der Frontseite (3') angeordneten Kühlkammer (6) und zumindest einem rückwärtig der Kühlkammer (6) angeordneten von einer Zuleitung (24) mit einem Prozessgas speissbaren Gasverteilvolumen (7), welches auf der von der Gasaustrittsplatte (3) weg weisenden Seite von einer Deckenplatte (20) verschlossen ist, wobei die Gasaustrittsöffnungen (4) mit die Kühlkammer (6) kreuzenden, einen freien Querschnitt aufweisende Gasdurchtrittsröhrchen (5) mit dem Gasverteilvolumen (7) strömungsverbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen Gasverteilvolumen (7) und Gasaustrittsfläche (3') zumindest ein Hüllrohr (22) erstreckt, in welchem ein Einsatzrohr (10) steckt, durch welches ein das Gaseinlassorgan (1) kreuzender optischer Pfad (P) hindurchgehen kann, wobei das Einsatzrohr (10) einen zum Gasverteilvolumen (7) offenen Strömungskanal (17) mit einem freien Querschnitt aufweist zum Eintritt des Prozessgases und Durchfluss des Prozessgases durch das Einsatzrohr (10) in die Prozesskammer (2) aufweist und/oder wobei ein Zwischenraum (32) zwischen der Außenoberfläche des Einsatzrohres (10) und der Innenoberfläche des Hüllrohres (22) mit einem Dichtelement (23) gegen einen Gasfluss durch den Zwischenraum (32) abgedichtet ist.
Gaseinlassorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (17) eine sich im Wesentlichen quer zur Erstreckungsrichtung des Einsatzrohres verlaufenden Bohrung (17) gebildet ist.
Gaseinlassorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzrohr (10) einen geradlinig verlaufenden und über seine gesamte Länge einen kreiszylindrischen Querschnitt aufweisenden unteren Rohrabschnitt (18) aufweist, der eine in die Prozesskammer (2) mündende Öffnung (19) ausbildet.
Gaseinlassorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Rohrabschnitt (18) des Einsatzrohres (10) an eine Stufe (16) angrenzt, und/oder dass das von einem Dichtring oder einer Dichtscheibe gebildete Dichtelement (23) im Bereich eines an das Gasverteilvolumen (7) angrenzenden Endes (22') des Hüllrohres (22) angeordnet ist und/oder zwischen der Stufe (16) und einer zum Gasverteilvolumen (7) weisenden Oberfläche (9') einer Trennplatte (9) liegt.
Gaseinlassorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Querschnitt des Strömungskanals (17) dem freien Querschnitt des Gasdurchtrittsröhrchens (5) entspricht und/oder dass die Querschnittsfläche des sich zwischen Einsatzrohr (10) und Hüllrohr (22) erstreckenden Zwischenraums (32) größer ist, als der freie Querschnitt des Strömungskanals (17) oder des Gasdurchtrittsröhrchens (5) ist.
Gaseinlassorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzrohr (10) eine gegenüber dem unteren Rohrabschnitt (18) größeren Durchmesser aufweisenden oberen Rohrabschnitt (14) aufweist, der in einer Einstecköffnung (21) der Deckenplatte (20) steckt und/oder dass der Strömungskanal (17) in einem gekröpften Rohrabschnitt (15) zwischen dem oberen Rohrabschnitt (14) und dem unteren Rohrabschnitt (18) angeordnet ist.
Gaseinlassorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Gasdurchtrittsröhrchen (5') die Kühlkammer (6) kreuzen und ein weiteres Gasverteilvolumen (7') mit der Prozesskammer (2) strömungsverbinden, wobei das Hüllrohr (22) und der im Hüllrohr (22) steckende untere Rohrabschnitt (18) des Einsatzrohres (10) das weitere Gasvolumen (7') kreuzen.
Gaseinlassorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (23) ein Dichtring oder eine Dichtscheibe ist, die zwischen einem durchmesservergrößerten Abschnitt (15) des Einsatzrohres (10) und einem Boden des Gasverteilvolumens (7) angeordnet ist.
CVD Reaktor mit einem Gehäuse (29), einem in dem Gehäuse (29) angeordneten Suszeptor (28) zur Aufnahme von Substraten (31), einer Heizeinrichtung (30) zum temperierten der vom Suszeptor (28) aufgenommenen Substrate (31) und einem Gaseinlassorgan gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Gaseinlassorgan oder CVD-Reaktor, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.