专利名称：带有射频加热的处理腔的化学气相沉积反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来在至少一个基片，特别是结晶基片上沉积层的设备，特别是沉积结晶层，该设备包括由许多壁元件形成的处理腔，这些壁元件是导电的，并且彼此相靠啮合，形成触碰接触；包括反应器壳体，容纳处理腔壁元件，且由非导电材料构成；包括RF加热线圈，该线圈包围处理腔壁元件。
背景技术：
这种设备在DE10055182A1中有说明。该装置包括石英管，处理腔定位与该石英管中。处理腔壁包括许多石墨元件，即顶部、两壁和底部。各石墨壁元件以触碰接触靠着彼此啮合。已知的设备被RF线圈包围，该线圈在反应器壳体内产RF场。所述场在处理腔壁内产生涡流。作为各壁元件靠着彼此啮合处的接触电阻的结果，发生局部加热或者甚至火花放电。
发明内容
本发明的目的是开发一种通用设备，能达到处理腔中的温度曲线更为均匀的程度。
该目的通过权利要求书中特别指定的本发明来实现。
原则上，全部权利要求说明并要求保护独立的方案，即使通常叙述为从属权利要求。各权利要求可以以任何希望的方式彼此结合。
权利要求1提供了第一种也是最重要的一种屏蔽/加热管。该管将设置在反应器壳体内，但是位于处理腔外，并且以这样的方式导电，即由RF线圈产生的RF场在这里产生涡流。这些涡流旨在加热屏蔽/加热管，与此同时以这样的方式衰减RF场的场强，即只有一小部分现有技术中应用的涡流感应在处理腔的导电壁内，使得加热基本上发生在屏蔽/加热管材料内。所带来的效果是，在现有技术中，在各处理腔壁元件的接触区所观察的到局部加热情形得以防止。作为该效果的结果，在热壁反应器的处理腔内侧获得均匀的温度曲线。在本发明的进一步方面，设置了由石墨构成的屏蔽/加热管。该加热管包括单个部件并且是实心的。该管可以例如通过在实心材料部件上钻孔来制作，该实心材料部件提前在车床上回转以获得圆柱形。屏蔽/加热管的壁厚经过选择，使得带来所要求的屏蔽效果。而且，屏蔽/加热管内壁优选具有某种轮廓，处理腔可以通过该轮廓被保持在屏蔽/加热管内。这种保持器件可以以是凹陷的切口形式或者从屏蔽/加热管内壁向内径向突出的凸起形式。在处理腔顶部上方和处理腔底部下方是处理腔壁和屏蔽/加热管之间的空穴。化学沉积过程完成时，该空穴可以用来冷却全部设备。可以通过例如引入冷却气体来产生冷却。但是，还允许带有适当冷却流体的固体被引入到这些空穴中用来冷却。在本发明的进一步方面，在处理腔底部设置了可取下的装载板，该装载板携带基片保持器，待涂覆的基片支座在基片保持器上。对于这种装载板的构造，请参照DE10055182A1，其公开的内容全部包含在本申请内。例如，特别是在处理腔底部设置了流通槽，通过该流通槽引导载体气体，该气体从基片保持器下面的出口喷嘴排出，从而为基片保持器产生旋转气垫。
本发明的示例实施例基于附图予以解释，其中图1示出了穿过第一示例实施例反应器壳体的截面；图2示出了穿过第二示例实施例反应器壳体的截面；图3示出了沿着图1中的III-III线的截面；图4以示意图示出了根据图1的本发明进一步实施例；和图5示出了图4中的V形切口的细节。
具体实施例方式
示例实施例中说明的是一种CVD反应器，该反应器具有处理腔5，沉积过程在该腔内发生。该反应器是用于在III-V或者II-VI基片上沉积特定的III-V或者II-VI半导体层。反应气体经过气体入口14被引入到从周围加热的处理腔5中。反应气体优选金属氯化物，例如，氯化镓或者氯化铟，或者氢化物，例如砷化二氢或者磷化氢。作为处理腔5中高温分解的结果，结晶层沉积在基片上。另外，合适的载体气体诸如氢或者氮被引入到处理腔中。
设置了特别的气体供应线16，载体气体例如氢通过该供应线被引入到处理腔底部4。该气体供应线16在该底部开出台阶，该台阶上有装载板13。气体供应线16的口部被环形槽包围，作为装载板13底部上的凸起，向所述槽内突出环形密封件。从所形成的环形腔中，流经气体供应线16的气体可以经过薄的气体线进入装载板13内的凹部，基片保持器15放在该凹部内。基片保持器15是圆形的，并且承载基片。引入到基片保持器15以下的气体向基片保持器15施加旋转和提升作用，使得该基片保持器漂浮在气垫上。
通过适当的操纵设备，可以从处理腔5内取出装载板13。该操纵设备在DE10055182A1中有说明。
反应腔的壁由石英管6形成。该管在气体入口14处被闭合板17封闭。类似的闭合板17(未示出)设置在气体出口侧。
RF线圈围绕石英管6绕制。该线圈包括多个匝线，这些匝线轴向一个跟随另一个之后，使得处理腔轴向部分放置于由RF线圈7产生的射频场中。
在石英管6内侧，石墨管8基本上延伸过RF线圈7全部长度。该石墨管8形成屏蔽/加热管。在该石墨管中，RF线圈的RF场形成涡流，使得石墨管8被加热。石墨管8另外以这样的方式对RF场产生衰减作用，即仅有小涡流感应在处理腔壁元件1、2、3、4，使得处理腔作为一个整体基本上被热辐射加热，该辐射热来自于屏蔽/加热管。
处理腔5被上顶部1和下底部4包围。在底部4周边部分存在侧部元件2、3，这些侧部元件正向地分别连接到处理腔的底部4和顶部1。侧部2、3的舌片啮合在处理腔顶部1和底部4的相应槽中。这些区域形成接触区2’、2”、3’和3”。
在图1所示的示例实施例情况下，处理腔具有矩形形式，其宽度显著大于高度。底部4的角部区域放在屏蔽/加热管8的内壁角部凹部9内。相对于这些角部凹部9的是另外的角部凹部10，这些角部凹部10包围处理腔顶部1的角部。处理腔元件1、2、3、4放在角部凹部9、10内，且保持用于热膨胀的足够间隙。
在图2所示的示例实施例情况下，凸起9从屏蔽/加热管8内壁突出，且类似地形成角部凹部，处理腔底部4的角部区域放在该角部凹部内。
一个重要的因素是由石墨构成的屏蔽/加热管的径向厚度，及其导电性。它们必须足够大，以实现充分的衰减，保证不会出现高压，该高压可能导致在接触区2’、2”、3’和3”内产生局部加热情形。
而且具有优势的是，两个径直相对的中空部11、12分别设置在处理腔底部4以下和顶部1以上。这些中空部11、12可以用来引导处于冷却相的冷却体。这些中空空间还可以让其他冷却介质流过。在最简单的情况下，未示于图中的冷却杆可以从气体出口侧或者气体入口侧引入。这些冷却杆可以是水冷的，从而从反应器迅速带走热量。
在图4和5所示的示例实施例情况下，屏蔽/加热管8用石墨制成，并且在其内壁侧具有环形沟槽(flute)9，该沟槽接收处理腔底部4的下周边边缘。处理腔由两个部件形成。由石墨构成的U形顶部件1的剖开的腿1’支座在底部4的周边上。
屏蔽/加热管8被石墨泡沫18包围。该泡沫具有两个径直相对的环形膨胀间隙19。由两个半壳体构成的石墨泡沫体18将屏蔽/加热管8相对于由石英构成的反应器壳体管6保持在同轴位置。关于石墨泡沫的构造，请参照DE10055182A1。
公开的所有特征(本身)与本发明相关。关联/附带的优先权文件(在先专利申请副本)也因此以其全部内容包含在本申请公开的内容内，包括用于将这些文件中的特征包含于本申请权利要求中。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种用来在至少一个基片，特别是结晶基片上沉积层，特别是结晶层的设备，该设备包括处理腔(5)，该处理腔有许多壁元件(1、2、3、4)形成，这些壁元件(1、2、3、4)是导电的并且靠着彼此啮合以形成碰触接触(2’、2”、3’、3”)；包括反应器壳体(6)，该壳体容纳处理腔壁元件(1、2、3、4)且有非导电材料构成；和包括RF加热线圈，该线圈包围处理腔壁元件(1、2、3、4)，其特征在于，单件固体屏蔽/加热管(8)，其设置在反应器壳体(6)和处理腔壁(1、2、3、4)之间，该屏蔽/加热管的材料以这样的方式导电，即该屏蔽/加热管被RF线圈(7)产生的RF场所感应的涡流加热，该屏蔽/加热管将所述RF场衰减到显著的程度并且以这样的方式包围处理腔(5)，即该处理腔壁(1、2、3、4)被热辐射加热。
2.如权利要求1所述或者特别根据权利要求1的设备，其特征在于，加热管(8)由石墨构成。
3.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，处理腔壁(1、2、3、4)包括至少两个部件，这两个部件从彼此分开。
4.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，处理腔壁(1、2、3、4)被屏蔽/加热管(8)保持在反应器壳体(6)内。
权利要求
1.一种用来在至少一个基片，特别是结晶基片上沉积层，特别是结晶层的设备，该设备包括处理腔(5)，该处理腔由许多壁元件(1、2、3、4)形成，这些壁元件(1、2、3、4)是导电的并且靠着彼此啮合以形成碰触接触(2’、2”、3’、3”)；包括反应器壳体(6)，该壳体容纳处理腔壁元件(1、2、3、4)且由非导电材料构成；和包括RF加热线圈，该线圈包围处理腔壁元件(1、2、3、4)，其特征在于，单件固体屏蔽/加热管(8)，其设置在反应器壳体(6)和处理腔壁(1、2、3、4)之间，该屏蔽/加热管的材料以这样的方式导电，即该屏蔽/加热管被RF线圈(7)产生的RF场所感应的涡流加热，该屏蔽/加热管将所述RF场衰减到显著的程度并且该屏蔽/加热管加热处理腔壁(1、2、3、4)。
2.如权利要求1所述或者特别根据权利要求1的设备，其特征在于，加热管(8)由石墨构成。
3.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，处理腔壁(1、2、3、4)包括至少两个部件，这两个部件从彼此分开。
4.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，处理腔壁(1、2、3、4)被屏蔽/加热管(8)保持在反应器壳体(6)内。
5.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，屏蔽/加热管(8)的保持器件(9、10)作用于处理腔壁(1、2、3、4)的角部区域。
6.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，保持器件(9、10)是屏蔽/加热管(8)内壁上的凹部或者凸起。
7.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，中空部(11、12)设置在处理腔壁(1、2、3、4)和屏蔽/加热管(8)之间。
8.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，冷却元件可以引入到所述中空部(11、12)。
9.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，装载板(13)与处理腔壁的底部壁关联，并且用于接收基片。
10.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，通过操纵设备或者类似物可以将装载板(13)引入到处理腔或者将其从处理腔中取出，其中所述装载板携带基片保持器(15)。
11.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，可以在旋转气垫上驱动基片保持器(15)。
12.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，气体供应线与处理腔底部(4)关联且在底部区域内开出台阶，该台阶容纳装载板(13)，该装载板在其下侧具有密封器件，以采取这样的方式密封气体供应线(16)的气体出口开口，即从该气体出口开口发出的气流可以经过装载板内的进路，从而旋转驱动放在装载板(13)内并用来保持基片保持器的圆盘形板(15)。
13.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，CVD过程在所述处理腔中进行，特别是第III和第V或者第II和第VI主族元素以结晶方式沉积。
14.如前述权利要求任一项所述或者特别根据该项权利要求的设备，其特征在于，第II主族元素以氯化物进行供应，而第V主族元素以氢化物进行供应。
全文摘要
本发明涉及在至少一个基片，特别是结晶基片上沉积结晶涂层的沉积设备。所述设备包括处理腔(5)，该处理腔包括许多壁元件(1、2、3、4)，所述壁元件(1、2、3、4)是导电的并且端对端放置，这样形成接触(2’、2”、3’、3”)；反应器壳体(6)，该壳体包围处理腔的壁元件并且由非导电材料制成；和RF加热线圈，该线圈围绕处理腔的壁元件(1、2、3、4)。本发明的特征在于，实体单件屏蔽加热管(8)植入到反应器壳体(6)和处理腔的壁(1、2、3、4)之间。所述管的材料是导电的，使得其被RF线圈产生的RF场感应在其内的涡流加热，并且使得该管显著地吸收RF场并且加热处理腔的壁(1、2、3、4)。
文档编号C23C16/46GK101072900SQ200580042263
公开日2007年11月14日 申请日期2005年12月12日 优先权日2004年12月24日
发明者约翰尼斯·卡普勒, 弗兰克·维施迈尔 申请人:艾克斯特朗股份公司