專利名稱：用于涂覆布置在感受器上的基片的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于涂覆基片的裝置，該裝置具有布置在反應器殼體
中的處理室(process chamber)并且具有布置在所述處理室中的兩部分 的、大致杯形的感受器，該感受器通過其杯形底部形成感受器的上半部， 所述杯形底部具有平板，并且所述感受器通過其杯形側壁形成感受器的下 半部，感受器上半部的平板的外側朝上面向處理室并且形成至少一個基片 的支撐表面，感受器的上半部通過其邊緣倚靠在感受器下半部的端部邊緣 上，并且用于加熱感受器上半部的加熱區域布置在平板之下。
背景技術：
這種類型的裝置描述于US2004/0226515 Al中。上下倒置的杯形感受 器位于處理室中。杯形部的基板形成基片的支撐面。加熱器位于所述底板 之下。
DE 102005056536 Al公開了一種裝置，其中感受器包含單個的石墨部 分。其具有杯形，杯形底部的面向外的壁形成基片的支撐表面。該杯形外 側形成處理室的底部，并且所述處理室的蓋子是通過進氣元件形成的。加 熱器位于感受器的杯形開口內，以便將感受器的表面加熱到可以為1600 攝氏度的處理溫度。DE 102006018515 Al公開了一種反應器殼體，處理室 布置在該反應器殼體中，環形感受器倚靠在所述處理室中的環形凸緣上。
WO2004/079043 A2公開了 一種用于涂層安裝的感受器，該感受器包 含多個具有高導熱的部分。
US5,480,489公開了 一種具有用于固定基片的多個部分的感受器的 CVD反應器。感受器的基片的接觸部分包含石墨。
US2006/0057826 Al描述了 一種在后部區域中具有切除部分的感受 器，熱電偶伸入到該后部區域中。
US5,091,208表示了一種CVD反應器中的多部分的感受器，該感受器 具有溫度傳感器伸入到其中的中心開口 。US5,552,124同樣描述多部分的感受器，其具有管腳(pin)伸入到其中的開口。
JP06020969A描述了 一種包含石墨的圓柱形感受器。
在現有技術的CVD設備中，基片的大致為圓形的支撐面的直徑可大于300毫米。所使用的加熱器可以是感應線圈或電阻絲。不同徑向部分中可以有多個加熱區域。感受器使其杯形開口向下地布置在反應器殼體中以使其能通過與杯形體的側壁相關聯的支撐側翼得以支撐在感受器承載體上。感受器承載體可由石英管形成。后者可得以旋轉驅動，以使基片的支撐面可相對于進氣元件旋轉。大量基片位于距離中心的徑向距離不同之處的支撐面上。所述方法的問題在于，使基片的支撐面在邊緣區域中具有希望的沉積溫度，還使支撐面上的橫向溫度梯度在其正好進入到邊緣區域中時盡可能非常低。
倚靠在感受器上的基片借助于通過進氣元件而引入到處理室中的氣體得以覆蓋。這些氣體在氣體階段或者一接觸基片表面時分解，以便凝結在基片表面上，特別是從而形成結晶層。對于均質層的沉積，不僅僅是需要感受器具有均一的溫度分布。還要求初始條件在每次運行時在其他方面是相同的。為了實現這個目的，感受器不時地從處理室移除以便在反應器殼體的外側得以清理。
發明內容
本發明的目的是要研發一種這種類型的裝置以使便于使用。該目的是通過權利要求中描述的本發明得以實現的，權利要求2到11是關于權利要求1的有利沿展，權利要求13到15是關于權利要求12的有利沿展。大體上，任何權利要求可表示問題的獨立解決方案并且可以和任何其他權利要求結合。
首先，感受器設置成兩個部分，這兩個部分可彼此分開并且由相同材料組成。感受器的下部、環形部分通過使感受器支撐在感受器承載體上來形成支撐側翼。感受器的下半部優選還形成整個杯形體的側面的主要部分。感受器的上半部形成至少整個的杯形底部，也就說，基片的整個支撐面。還重要的是感受器上半部的邊緣和感受器下半部的端部邊緣之間的接合處是防導熱的屏障(barrier)形式。這具有這樣的效果，即通過加熱器施加到感受器上半部的熱沒有通過熱傳導流入到感受器的下半部中或最小 程度地流入到感受器的下半部中。在本發明的一個改進結構中，為形成處 理室的底部的感受器的上側采取一定措施，使之與側壁并接在一起以便形 成倒圓部分。倒圓部分和一部分側壁在此情況下可連接于感受器的上半
部。倒圓部分具有15毫米的半徑。該半徑優選在10毫米到20毫米之 間。杯形部的內壁同樣在杯形底部和杯形側壁之間的過渡區域中具有倒圓 部分。該內部倒圓部分的曲率半徑小于外部倒圓部分的半徑并且可以是10 毫米。還在此情況下，所述半徑可位于5毫米到例如10毫米數值的某一 范圍內。多個加熱區域位于由感受器上半部形成的底板之下。這些區域大 致旋轉對稱并且距離感受器的中心距離不同。加熱器由電阻絲形成。這些 電阻絲然后被布置成螺旋形式。在邊緣區域中，也就是說，在內部圓角區 域附近中，電阻加熱器的各個匝(tum)比感受器中心區域之下的區域中的各 個匝要更靠近在一起。在本發明的一個變型中，感受器上半部不具有側壁 部分但位于管狀的感受器下半部的端部邊緣側翼上，以便形成圓盤形式的 平蓋。在底座區的區域中，也就是說在邊緣區域中，感受器上半部具有傾 斜、環形邊緣表面，該環形邊緣表面和第一變型的倒圓部分相同，導致面 向進氣元件的感受器的外側上的橫向溫度梯度減小。由于傾斜邊緣面，感 受器板的材料厚度在邊緣區域中稍微減小。與傾斜邊緣面相對的感受器上 半部的寬側壁可形成環形臺階，由此感受器上半部以可靠方式(positive manner)支撐在感受器下半部上。較小的臺階可同樣設置在第 一變型中以 便形成兩個感受器部分之間的可靠(positive)連接。然而，作為其另一種選 擇，還可設置突起部，這些突起部例如和感受器下半部相關聯，并且例如 與感受器的上半部相關聯的對應插槽(pocket)接合。感受器被旋轉驅 動。驅動優選通過感受器承載體得以實現以使感受器相對于區域加熱器旋 轉。結果，不均勻性隨著時間地消逝得以均勻。
通過上述設計特征，能夠將被加熱到1600攝氏度并且具有達到400 毫米的直徑的感受器板的溫差范圍保持在80攝氏度以下。甚至通過具有 圓邊的感受器上半部能夠實現溫差范圍小于60攝氏度。生產這種類型的 感受器還通過設計特征得以簡化。所述感受器可由兩部分產生， 一部分形 成基片的支撐面并且另一部分形成環形圍繞區域。而且，根據本發明的結 構簡化了感受器的清洗。由于底部能從杯形壁分開，因此為了清洗僅需要在反應器內將杯形底部從杯形壁分開。為了清洗僅杯形底部然后需要從反應器移除。設置在邊緣部分處的倒圓部分使感受器表面的溫度分布均勻。
如果感受器上半部的支撐側和感受器的下半部的端部邊緣之間存在間隙，在此溫度會急劇升高。這具有這樣的效果，即，感受器上半部的邊緣
區域會由于熱傳導經歷較小的冷卻度。間隙需要測量起來僅具有100微米。
同樣具有獨立特征的該問題的解決方案或另一沿展在于研發用于涂覆基片的裝置，該裝置具有布置在反應器殼體中的感受器、熱電偶的容納開口，該容納開口位于感受器下側的表面上。在這點上，本發明建議容納開
口是凹槽。該凹槽由A/v感受器的下側表面突起的環形凸起(bead)限定。該凹槽的底部大致位于和圍繞環形珠的下側表面所在的位置相同的平面內。結果，熱電偶區域中的感受器底板的材料厚度也與周圍區域中的材料厚度完全相同。熱電偶位于延伸到凹槽中的熱電偶固定器的頭部的前面中。環形凸起不僅形成輻射屏，而且還防止由于氣體對流使測量數據錯誤。熱電偶優選物理接觸凹槽的底部。然而，熱電偶還可距離凹槽的底部的距離較短。
下面將參照附圖更詳細地描述本發明的示例性實施例，其中圖1表示第一示例性實施例的穿過限定反應器殼體中的處理室的重要單元的橫截面圖2表示感受器下半部的平面視圖3表示根據圖2的線III - III的橫截面圖4表示感受器下半部的側視圖5表示感受器上半部的平面視圖6表示感受器上半部的底視圖7表示根據圖5中的線VII - VII的橫截面圖8表示根據圖1的本發明的第二示例性實施例；以及
圖9表示圖1的局部IX的放大視圖。
具體實施方式
僅僅用于涂覆對解釋本發明是很重要的裝置的那些單元被圖示在附圖 中。處理室1位于反應器殼體(未示出)中。所述處理室的蓋子是由進氣 元件形成的，通過該進氣元件各種處理氣體被引入到處理室1中。在圖1
和圖8中，所述進氣元件由附圖標記IO表示。進氣元件IO可以被冷卻或
加熱。其可具有大量的出氣口，這些出氣口布置成淋浴頭的形式，并且處 理氣體能通過出氣口被彼此結合或單獨地進入到處理室1。
處理室1的底部形成用于要被涂覆的大量基片11的支撐面4。在圖1 和圖8中，基片11被圖示為在感受器2、 3的上側上，該側面向處理室 1。然而，基片還可位于適合于基片形狀的上側的凹陷中。可由凹陷的底 部(未示出)形成的支撐面是包含石墨的感受器上半部2的寬側的表面， 該寬側的所述表面面向進氣元件10。感受器上半部2通過支撐在側壁部分 2"上的環形座面位于感受器第二部分3的端部邊緣3"上。感受器第二部分 3形成感受器下半部并且同樣由石墨產生。感受器下半部3具有大致為環 形或管狀的結構。環形突起從感受器第二部分3的內壁徑向向內突起。所 述環形突起不僅僅形成由圖4中的附圖標記16表示的十字件，而且形成 座面5,通過該座面5，感受器下半部3支撐在形成感受器承載體6的石 英管的端面上。感受器承載體6的環形端面可具有切除部，十字件16鎖 閉到該切除部中，以使感受器下半部3以旋轉固定方式被連接到感受器承 載體6。感受器承載體6的端部邊緣部分突入到感受器下半部3中的中空 部分，以確保感受器旋轉承載體6和感受器下半部之間的可靠連接。感受 器6可得以旋轉驅動，以使感受器2、 3能相對于進氣元件10旋轉。
這可以從圖3和4中看到，突起部14從在其上支撐感受器上半部2 的端部邊緣3"向上突起。上部端部邊緣3"還以從突起部14徑向偏置的方 式形成在插槽15。
感受器上半部2中的插槽18對應于鄰接感受器下半部3的內壁的突 起部14。當感受器上半部2倚靠在感受器下半部3上時，突起部14接合 在這些插槽18中。結果，感受器上半部2以可靠方式被連接到感受器下 半部3中。
兩個感受器部分2、 3 —起形成大致為杯形的主體。包含多個電阻絲 線圈的加熱器位于杯形體積內，鄰近底^反2，。 i殳置了各個加熱區域A、 B、 C,這些加熱區域每個都距離感受器2、 3的中心具有不同的徑向距離。感受器上半部2的邊緣區域通過徑向最外側的加熱區域C得以加熱。在此情況下，加熱線圈彼此之間的距離小于中心區域中的距離。
圖示在圖1和5-7中的感受器上半部具有用于基片的平坦支撐面4,該支撐面由底板2'的寬側壁形成。在圓形邊緣的區域中，所述支撐面4和感受器上半部2的側壁部分2"結合在一起從而形成外部倒圓部分7。外部倒圓部分7的半徑大約為15毫米。在其內側上，感受器上半部2同樣具有與外部倒圓部分7相對的邊緣倒圓部分8。該內部倒圓部分8的半徑大約為10毫米。感受器上半部2的材料厚度在側壁部分2"的區域中比在底板2'的區域中小。
側壁2"的外表面排列成與感受器下半部的外壁3'齊平。
在圖8所示的第二示例性實施例中，感受器下半部3形成管狀套筒。還在此情況下，包含兩個部分2、 3的感受器是旋轉對稱的。感受器上半部2是成圓盤形的板2，，的形式。基片4的支撐面在整個中心區域范圍內在一個平面內。傾斜邊緣表面12位于板2'的周邊的區域中。這減小周邊區域中的感受器上半部2的材料厚度。
與傾斜邊緣表面12相對，底板2'的下側形成臺階13，通過該臺階13,感受器上半部2倚靠在感受器下半部3的周邊端部邊緣3，，上。
在這個示例性實施例中還設置了圖示在圖5中并且由附圖標記17表示的凹陷，并且基片11能夠插入到每個凹陷中。
可在感受器上半部2的側壁部分2"的端部邊緣和感受器下半部3的周邊端部邊緣3"之間設置50微米和200微米之間的量級的較小間隙。感受器上半部2可僅局部地支撐在感受器下半部上，并且有可能在其間插入絕緣體。其足夠使感受器上半部2和感受器下半部3之間的間隙大于50微米以便防止由于從感受器上半部2到感受器下半部3的熱傳導使熱流顯著減小。感受器上半部2的邊緣區域中的加熱元件9更靠近外部曲率8的后部的布置是用來產生均勻的溫度分布，也就是說，使上表面上的橫向溫度梯度平坦(flat)。使用的加熱元件9排布成以使它們的加熱能力，尤其是輻射能力在邊緣區域，也就是說在加熱區域C大于在中心區域，也就是說在區域A。
感受器的溫度，特別是感受器的底板2，的溫度，如已經在上述示例性實施例中得以描述的，能使用一個或更多熱電偶24進行測量。溫度測量點3皮特別設置在中心區域。這在圖9中被以放大比例進行國示。從感受器
上半部2的底板2，的后面的表面23上突起的環形凸起20限定了凹槽21。 凹槽21的底部22和后面的表面23同一水平。凹槽的底部22和后面的表 面23因itW立于同一平面內。
熱電偶24由特別是陶瓷的熱電偶固定器25承載。熱電偶位于熱電偶 固定器的端面的前部并且體接觸凹槽底部22。承載熱電偶24的熱電偶固 定器25的端部超過環形凸起20的頂點而突起到凹槽21中。
由于該結構，溫度測量點區域中的感受器2的材料厚度與周圍區域中 的材料厚度相同，以使測量點不會在支撐面4的表面溫度分布上施加任何 影響。
當為了清洗感受器上半部2必需從反應器殼體移除時，熱電偶的布置 方式也是有利的。在此情況下，感受器上半部2稍微升起并且在處理過程 中與感受器下半部3分開。當感受器上半部2被進行清洗時，這發生在反 應器殼體的外部，感受器下半部3保持在處理室中。要被清洗的感受器上 半部2可被能夠放置在感受器下半部3的端部邊緣3"上的已清洗的感受器 上半部替代。在此過程中，端部邊緣3"的向上突起的突起部14鎖入到感 受器上半部2中的相關插槽18中。
突起部14的高度大致對應于環形凸起20的高度。
所有公開的特征(本身)與本發明有關。相關/附有的優先權文獻(在 先申請的副本)的公開內容在此也完全結合到本申請的公開內容中，也包 含將將這些文獻的特征結合到本申請的權利要求中的目的。
10
權利要求
1.一種用于涂覆基片的裝置，該裝置具有布置在反應器殼體中的處理室(1)以及布置在所述處理室中的分成兩部分的、大致為杯形的感受器(2，3)，所述感受器通過其杯形底部形成感受器上半部(2)，杯形底部具有平板(2’)，并且感受器通過其杯形側壁形成感受器下半部(3)，感受器上半部(2)的平板(2’)的外側(4)朝上面向處理室(1)并且形成至少一個基片的支撐面，感受器上半部(2)通過其邊緣倚靠在感受器下半部(3)的端部邊緣(3”)上，感受器的下半部(3)由感受器承載體(6)支撐，并且用于加熱感受器上半部(2)的加熱區域(A，B，C)布置在平板(2’)之下，其特征在于，感受器上半部(2)能夠與感受器下半部(3)分離地從處理室(1)移除，感受器上半部(2)的邊緣和感受器下半部(3)的端部邊緣(3”)之間的接合部為熱傳導屏障的形式。
2. 根據權利要求1或者特別是根據此所述的裝置，其特征在于兩個感 受器部分(2， 3)由相同的材料，特別是石墨制成。
3. 根據前述權利要求中的一個或兩個或者特別是根據此所述的裝置， 其特征在于，形成處理室(1)的底部的感受器上半部(2)的上側(4) 通過倒圓部分(7)過渡到一側壁部分(2")。
4. 根據前述權利要求中的一個或多個或者特別是根據此所述的裝置， 其特征在于多個布置在感受器上半部(2)的平板(2，)之下的加熱區域(A， B， C)，這些加熱區域(A, B, C)以距離中心不同的距離并且特 別是相對于中心同心布置，在平面視圖中該平板大致為圓形。
5. 根據前述權利要求中的一個或多個或者特別是根據此所述的裝置， 其特征在于徑向最外的加熱區域(C)具有比內部加熱區域(A, B)更高 的加熱能力，特別地，加熱區域(A， B， C)通過電阻絲(9)形成，該 電阻絲在邊緣區域中比在中心區域中彼此更靠近。
6. 根據前述權利要求中的一個或多個或者特別是根據此所述的裝置， 其特征在于與外部倒圓部分(7)相對的內部倒圓部分(8)，內部倒圓部 分(8)的曲率半徑小于外部倒圓部分(7)的曲率半徑。
7. 根據前述權利要求中的一個或多個或者特別是根據此所述的裝置， 其特征在于感受器上半部(2)的側壁(2")的壁厚小于平板(2，)的壁>厚。
8. 根據前述權利要求中的一個或多個或者特別是根據此所述的裝置， 其特征在于，感受器上半部(2)有一環形和傾斜的邊緣區域(12)。
9. 根據前述權利要求中的一個或多個或者特別是根據此所述的裝置， 其特征在于，所述由感受器上半部(2)形成的平板(2，)的背側表面(23)的邊緣形成一臺階(13)，借助該臺階，感受器上半部(2)支撐在 感受器下半部(3)的端部邊緣(3")上。
10. 根據前述權利要求中的一個或多個或者特別是根據此所述的裝 置，其特征在于感受器上半部(2)和感受器下半部(3)之間的接合部具 有至少大約100微米的間隙寬度。
11. 根據前述權利要求中的一個或多個或者特別是根據此所述的裝 置，其特征在于感受器承載體(6)被旋轉驅動，以便驅動杯形感受器(2, 3)相對于靜止加熱器旋轉。
12. —種用于涂覆基片的裝置，特別是根據前述權利要求中的一個或 多個所述的裝置，該裝置具有布置在反應器殼體內的感受器(2),感受器(2)的上側(4)形成基片(11)的支撐面，感受器的下側的表面U3) 具有至少一個容納開口 (21),該容納開口用于至少一個熱電偶(24)，其 特征在于至少一個容納開口是由從所述下側的表面(23)突起的環形凸起(20)限定的凹槽(21)，所述凹槽的底部(22)大致位于由所述下側的 表面(23)形成的平面中。
13. 根據權利要求12或者特別是根據此所述的裝置，其特征在于凹槽 (21 )布置在感受器(2)的中心。
14. 根據前述權利要求12和13中的一個或更多或者特別是根據此所 述的裝置，其特征在于熱電偶固定器(25)，該熱電偶固定器(25)將熱 電偶(24)固定在該固定器端面的前面，且超過環形凸起(20)的外邊緣 突入到凹槽(21)中。
15. 根據前述權利要求11到14中的一個或更多或者特別是根據此所 述的裝置，其特征在于熱電偶(24)接觸凹槽的底部或者距離凹槽(21) 的底部有一很小的間距。
全文摘要
本發明涉及一種用于涂覆基片的裝置，該裝置具有布置在反應器殼體中的處理室(1)以及布置在所述處理室中的兩部分的、大致為杯形的感受器(2，3)，所述感受器通過其杯形底部形成感受器上半部(2)，杯形底部具有平板(2’)，并且感受器通過其杯形側壁形成感受器下半部(3)，感受器上半部(2)的平板(2’)朝上面向處理室(1)并且形成至少一個基片的接觸面，感受器上半部(2)在其邊緣處接觸感受器下半部(3)的端部邊緣(3”)上，感受器的下半部(3)由感受器承載體(6)支撐，并且用于加熱感受器上半部(2)的加熱區域(A，B，C)布置在平板(2’)之下。本發明的有利改進之處是建議感受器上半部(2)能夠從與感受器下半部(3)分開的處理室(1)移除，感受器上半部(2)的邊緣和感受器下半部(3)的端部邊緣(3”)之間的接合部被形成為隔熱形式。
文檔編號C30B25/10GK101688307SQ200880020394
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月13日 優先權日2007年6月15日
發明者亞當·博伊德, 奧利維爾·費龍, 簡·馬爾德, 約翰尼斯·卡普勒, 維克托·塞維爾 申請人:艾克斯特朗股份公司