用作安置在CVD反应器的基座下方的加热装置的设备 |
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| 申请号 | CN201520667672.8 | 申请日 | 2015-08-31 | 公开(公告)号 | CN205556776U | 公开(公告)日 | 2016-09-07 |
| 申请人 | 艾克斯特朗欧洲公司; | 发明人 | F.M.A.克劳利; P-A.博丁; O.费龙; H.格鲁比; | ||||
| 摘要 | 本实用新型涉及一种用作安置在CVD反应器(1)的 基座 下方的加热装置的设备，用于将指向 处理室 的、支承待覆层的 基板 的基座上侧加热至1000℃以上，其中，所述加热装置具有多个加热螺旋线圈(8)，这些加热螺旋线圈的端部以加热螺旋线圈(8)的电并联的方式分别与 接触 件相连。为了使用有利地进行改进，在此规定，所述加热螺旋线圈(8)中的至少两个加热螺旋线圈具有相互不同的电性质和/或几何性质，使得当在加热螺旋线圈的端部施加相同 电压 时，加热螺旋线圈的热功率是不同的。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用作安置在CVD反应器(1)的基座(6)下方的加热装置(7)的设备，所述设备用于将指向处理室(4)的、支承待覆层的基板(5)的基座上侧加热至1000℃以上，其中，所述加热装置(7)具有多个加热螺旋线圈(8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31)，这些加热螺旋线圈的端部以加热螺旋线圈(8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31)的电并联的方式分别与接触件(11、12)相连，其特征在于，所述加热螺旋线圈(8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31)中的至少两个加热螺旋线圈具有彼此不同的电性质和/或几何性质，使得当在加热螺旋线圈的端部施加相同电压时，加热螺旋线圈的热功率是不同的。 |
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| 说明书全文 | 用作安置在CVD反应器的基座下方的加热装置的设备技术领域[0001] 本实用新型涉及一种用作安置在CVD(化学气相沉积)反应器的基座下方的加热装置的设备，用于将指向处理室的、支承待覆层的基板的基座上侧加热至1000℃以上，其中，所述加热装置具有至少两个加热螺旋线圈，这些加热螺旋线圈的端部以加热螺旋线圈的电并联的方式分别与接触件相连。 背景技术[0002] 在文献DE 10 2013 113 052、DE 10 2013 113 049、DE 10 2013 113 048、DE 10 2013 113 046和DE 10 2013 113 045中描述了前述类型的设备。未在前公开的文献的内容全部包含在本申请的公开内容中。用于加热CVD反应器的基座的设备在现有技术、例如DE 10 2009 043 96 A1、DE 10 2007 009 145 A1、DE 103 29 107 A1、DE 10 2005 056 536 A1、DE 10 2006 018 515 A1或DE 10 2007 027 703 A1中是已知的。 [0003] 作为现有技术还包括EP 1 351 281 B1、US 7,525,071 B2、US 7,679,034 B2和US 2014/0110398 A1。 [0004] 如本实用新型的对象、即加热装置，处于CVD反应器的壳体内部。加热装置具有多个加热螺旋线圈，其由螺旋线圈形状成型的金属线、所谓的由耐热金属如钨制成的丝形成。单个加热螺旋线圈布置在螺旋线上，其中，一个加热螺旋线圈位于另一个加热螺旋线圈的后面。螺旋形状的装置在圆盘面或圆环面上延伸。可以设有多个加热装置，它们径向嵌套地布线并且分别形成加热区，其中，中央的加热区在圆盘面上延伸，并且径向外侧的加热器在相应的环形面上延伸。每个加热区均具有多个加热螺旋线圈，所述加热螺旋线圈尤其在螺旋弧线上相继地布置。但加热螺旋线圈也可以在圆弧线上布置。多个圆弧同心地或非同心地、即偏心地嵌套布线。但加热螺旋线圈也可以布置在一条在相应的加热区上回形地延伸的线上。加热螺旋线圈可以在共同的平面内布置。该平面是基本圆盘形状的基座的延伸面的平行平面，该基座安置在CVD反应器壳体内的加热装置的上方。通过加热装置，基座被从下面加热，使得背离加热装置的基座上侧被加热到1000℃以上。每个加热区具有两个接触件，该接触件连接在电源上。在接触件之间以电并联的方式布置加热器的各个加热螺旋线圈。每个加热螺旋线圈具有两个端部。每个端部与接触件相连。在现有技术中，属于加热装置的加热区的各个加热螺旋线圈的加热丝的长度和直径被设计为相同的，使得各个加热螺旋线圈由于具有相同的电阻而具备相同的热功率。 [0005] 例如出于非均匀性、局部差异或甚至出于工艺技术的原因有利的是，由加热装置产生的热功率采取局部不同的值。实用新型内容 [0006] 因此本实用新型所要解决的技术问题是，使用有利地改进已知的加热装置。 [0007] 所述技术问题按照本实用新型通过一种用作安置在CVD反应器的基座下方的加热装置的设备解决，该设备用于将指向处理室的、支承待覆层的基板的基座上侧加热至1000℃以上，其中，所述加热装置具有多个加热螺旋线圈，这些加热螺旋线圈的端部以加热螺旋线圈的电并联的方式分别与接触件相连，其中规定，所述加热螺旋线圈中的至少两个加热螺旋线圈具有彼此不同的电性质和/或几何性质，使得当在加热螺旋线圈的端部施加相同电压时，加热螺旋线圈的热功率是不同的。 [0008] 首先并主要建议，加热螺旋线圈中的至少两个加热螺旋线圈具有相互不同的电性质和/或几何性质，使得加热螺旋线圈的热功率是不同的。如前所述，按照本实用新型的加热装置可以具有多个加热螺旋线圈、但尤其至少两个加热螺旋线圈。加热螺旋线圈可以构成具有彼此不同的加热区的加热器的一个加热区，其中，每个区域分布具有两个彼此电气分离的接触件、尤其是接触板的形式。每个加热区优选具有至少两个加热螺旋线圈，其中，至少一个加热器具有具备不同电阻的加热螺旋线圈，使得该加热螺旋线圈提供不同的热功率。在至少一个加热区的加热螺旋线圈上施加相同的电压。电压施加在接触件上。由于加热螺旋线圈的彼此不同的电阻，彼此不同大小的电流流过加热螺旋线圈。加热螺旋线圈优选由一个或多个金属线、所谓的加热丝构成。加热螺旋线圈的加热丝在其端部相互连接。彼此不同的加热螺旋线圈的加热丝可以由相同的材料、尤其钨制成。但加热丝也可以由不同的材料、尤其不 同的合金制成，其具有不同的电阻率。但加热螺旋线圈优选由一个或多个螺旋线圈形状弯曲的金属线构成。按照本实用新型规定，加热装置的、例如加热区的至少一个加热螺旋线圈仅具有一个螺旋线圈形状成型的加热丝，并且第二加热螺旋线圈具有一个以上的螺旋线圈形状成型的加热丝。优选地，所述加热螺旋线圈或所有加热螺旋线圈分别具有两个彼此平行延伸的加热丝，其被共同螺旋成型，使得两个螺旋线圈嵌套地卷绕延伸。加热螺旋线圈由此可以具有单股或多股加热丝。各个加热丝通过其端部与接触件相连。还规定，几个彼此不同的加热螺旋线圈的加热丝具有不同的横截面积。还规定，不同的加热螺旋线圈的加热丝的长度彼此不同。如果加热螺旋线圈由两个紧密相邻延伸加热丝构成，则这两个加热丝然而优选具有相同的长度并且优选还具有相同的材料强度。但是，这两个加热丝也可以在长度和材料强度方面是不同的。在本实用新型的优选改进方案中规定，各个加热螺旋线圈是相同长度的并且优选在螺旋线的相同的圆弧长度上延伸。如果彼此不同的加热螺旋线圈具有不同长度的加热丝，则规定，螺旋线圈的螺距是不同的。加热丝可以具有不同数量的螺旋线。但加热螺旋线圈的长度可以是相同的。但还规定，加热螺旋线圈在螺旋线圈的直径方面是不同的。根据本实用新型的优选设计方案规定，加热装置的至少两个彼此不同的加热螺旋线圈(所述加热螺旋线圈具有相同数量的加热丝)的热功率彼此相差最大10％、而最小5％。 附图说明 [0009] 以下结合实施例进一步阐述本实用新型。在附图中： [0010] 图1示出CVD反应器连同安置在该CVD反应器中的加热装置7的剖面示意图，[0011] 图2示出CVD设备的具有三个加热区A、B、C的加热器的俯视图，如其在DE 10 2013 113 048中所述的，其中，三个加热区A、B、C中的每一个均构成加热装置7，[0012] 图3示出根据图2中的箭头III的侧视图， [0013] 图4示出由两个相邻延伸的由钨制成的加热丝17、18组成的加热螺旋线圈的区域，加热丝分别具有圆形的具备直径d的截面，并且其中，双螺旋线以间距a相互间隔并且每个螺旋线圈具有直径D， [0014] 图5示出加热螺旋线圈8的根据图4的示图，该加热螺旋线圈由单股加 热丝17构成，该加热丝具有直径d，其中，加热螺旋线圈8的单螺旋线以间距a相互间隔并且具有螺旋线圈直径D。 具体实施方式[0015] 按照本实用新型的加热装置7是CVD反应器的组成部件，如图1在截面图中仅示意示出的。CVD反应器具有反应器壳体1，进气机构2位于反应器壳体1中。通过进气机构2，处理气体可以被导入安置在进气机构2下方的处理室4。为此，进气机构2具有具备排气板的气体分配体积，该排气板具有多个排气孔3，处理气体通过排气孔可以流入处理室4内。 [0017] 处理室4内开始生长过程(金属有机化合物化学气相沉积MOCVD)，其中，III-V族半导体层在基板5上沉积。为此，含有III主族元素和V主族元素的化合物与运载气体一同穿过进气机构2被导入处理室4。在处理室4内或者说在安置在基座6上的基板5的表面上，气体形式的原材料被热解地分解，使得在基板可以生长出单晶体的III-V族覆层。反应残余和运载气体通过环形围绕基座6的排气环15从CVD反应器1中排出。 [0019] 加热装置7的主要元件是两个板形的接触件11、12。该接触板11、12可以在共同的平面内安置。但在实施例中，接触板11、12安置在两个彼此不同的平面内。两个接触板11、12可与电源相连。 [0020] 在图2和3中所示的实施例是三区式加热器。中央区域A具有圆形的平面轮廓以及处于一个平面内的加热螺旋线圈8.1至8.11。十一条加热螺旋线圈相继地布置在一条螺旋线上。设有两个接触板11、12，加热螺旋线圈8.1至8.11的端部相应地与接触板相连接。为此，设有接触件13、14。中央区域A的加热螺旋线圈8.1至8.11电并联地连接并且以相同的弧长在螺旋线上延伸。每个加热螺旋线圈8.1至8.11可以由一个或多个加热丝17、18构成，加热丝被设计成螺旋线圈的形式。所有十一个加热螺旋线圈8.1至8.11具有相同的侧向长度。加热螺旋线圈由具有相同芯线特征的钨丝制成，使得加热螺旋线圈具有一致的直径。既设有单股加热丝也设有多股加热丝、尤其 双股加热丝。单股加热丝或双股加热丝但也可以具有彼此不同的长度，使得每条加热螺旋线圈8.1具有彼此不同的电阻并且由此提供不同的热功率。 [0021] 中央区域A被中间环形区域B围绕。中间环形区域B同样被设计为具有两个板形接触件11、12的加热装置7。通过中间环形区域B的接触件11、12，一共有十五条加热螺旋线圈8.12至8.26导电连接。加热螺旋线圈8.12至8.26电并联地连接。在此，每条加热螺旋线圈 8.12至8.26也在处于一个平面延伸的螺旋线上相继延伸。加热螺旋线圈8.12至8.26由一个或多个加热丝17、18构成，加热丝被设计成螺旋线圈的形式并且可以由相同的钨丝制成，加热螺旋线圈8.1至8.11也由这种钨丝制造。在此，每条加热螺旋线圈8.12至8.26也可以具有彼此不同的电阻，其中，电阻主要由电热丝17、18的数量和/或长度定义。 [0022] 中间环形区域B被外部环形区域C围绕，外部环形区域具有五条加热螺旋线圈8.27至8.31。加热螺旋线圈8.27至8.31在圆弧形区段上相邻平行地延伸。加热螺旋线圈8.27至8.31分别在大约三分之一个圆弧上延伸，使得沿周向相继布置一共三个加热螺旋线圈装置。在此，所有的加热螺旋线圈8.27至8.31也可以电并联地连接并且与接触件11、12相连接。加热螺旋线圈8.27至8.31在此也可以由相同的钨丝制造，加热螺旋线圈8.1至8.26也由这种钨丝制造。加热螺旋线圈8.27至8.31可以具有一个或多个加热丝17、18，加热丝被设计成螺旋线圈的形式。加热螺旋线圈8.27至8.31可以具有不同的电阻。为此，加热螺旋线圈 8.27至8.31具有不同长度的加热丝或不同数量的加热丝。 [0023] 所有三个区域A、B、C可以被单独地供电，使得每个区域A、B、C的热功率可以被单独地控制。但是，每个加热螺旋线圈8.1至8.31的热功率相对于相同区域A、B、C的其它加热螺旋线圈8.1至8.31的热功率则通过每条加热螺旋线圈8.1至8.31的加热丝的长度和数量定义。 [0024] 在实施例中，区域A的加热螺旋线圈8.1至8.11处于相同平面内，区域B的加热螺旋线圈8.12至8.26也处于该平面内。区域C的加热螺旋线圈8.27至8.31可以处于另一个平面内。支撑板10在被绝缘体相互间隔的接触板11、12和加热螺旋线圈8.1至8.31之间延伸，在支撑板上固定有支撑件，加热螺旋线圈8.1至8.31通过支撑件保持螺旋线或圆弧线形状。 [0025] 本实用新型包括多种技术可行性，用于影响单条加热螺旋线圈8.1至 8.31的热功率和尤其电阻。所有的加热螺旋线圈8.1至8.31应在延伸平面内的相同的弧长上延伸。 [0026] 图4示出本实用新型的第一实施例，其中，加热螺旋线圈8由两条加热丝17、18构成。两条加热丝17、18构成共同卷绕的螺旋线圈。由此涉及双股螺旋线圈。加热丝17、18的两个端部相互连接并且分别与接触件13、14连接，使得加热螺旋线圈8具有两个彼此平行延伸的加热丝17、18。加热丝17、18具有相同的长度并且与接触板11、12的相同的接触件13、14连接。 [0027] 双股螺旋线圈由两条彼此平行延伸的金属丝17、18构成，该金属丝可以相接触。两条加热丝17、18具有相同的直径d并且构成具有相同螺旋线圈直径D的螺旋线圈。螺旋线圈具有相互的螺距a。通过改变螺距a可以预设加热螺旋线圈8的热功率。但是，热功率也可以通过直径D或金属线直径d预设。 [0028] 加热螺旋线圈8的设计方案的变型方案在图5中示出。加热螺旋线圈8由加热丝17构成。在此涉及具有直径D的单股加热丝，该加热丝被成型为螺旋线圈形状。螺旋线圈具有螺旋线圈直径D和螺距a。在此，加热螺旋线圈8的电阻和由此热功率也可以通过加热丝直径D、螺距a和螺旋线圈直径D的选择来定义。 [0029] 也可以是三股加热丝或更多股加热丝。 [0030] 在此规定，例如由加热区域A、加热区域B或加热区域C构成的加热装置7的加热螺旋线圈8具有彼此相同的长度。加热螺旋线圈8电并联地连接。由相同材料、例如钨制成的加热丝17、18构成加热螺旋线圈8。加热螺旋线圈8由具有相同直径d的金属丝构成。螺旋线圈具有相同的螺旋线圈直径D。加热装置7的每个加热螺旋线圈8优选仅通过螺旋线圈的螺距、即其间距a或通过构成每个加热螺旋线圈8的加热丝17、18的数量相区别。由此可以局部地预设加热装置7的热功率。这考虑到基座的导热特性和放热特性。在此规定，加热装置7的至少两个加热螺旋线圈8在其电阻方面相区别。加热装置7的至少两个加热螺旋线圈8优选仅通过加热丝17、18的长度和数量并且尤其仅通过相互间螺旋线圈的间距a相区别。 [0031] 以下表格1示出三区式加热器的区域A的加热螺旋线圈8.1至8.11的基本特性，如其在图2和3中所示的。“Pitch”表示螺距a。“Delta L”表示加热丝相对于加热螺旋线圈8.1的加热丝的长度差。“Resistance”表示单位 为欧姆的电阻。“Rel Pow”表示每个加热螺旋线圈的相对的热功率，并且“Power(％)”表示每个加热螺旋线圈的相对的热功率。 [0032] 区域A [0033] 表格1 [0034] [0035] 所有加热螺旋线圈8.1至8.11在相同的弧线长度上延伸。但径向外侧的加热螺旋线圈8.3至8.11具有比径向内侧的加热螺旋线圈8.1、8.2更大的热功率。 [0036] 所有加热螺旋线圈8.1至8.11由根据图4所示的双股加热丝装置构成。 [0037] 表格2示出区域B的加热螺旋线圈8.12至8.26的基本特性。除了由图5所示的单股加热丝构成的加热螺旋线圈8.20、8.21，加热螺旋线圈8.12至8.19和8.22至8.26由根据图4的双股加热丝装置构成。在该环形区域内，径向内侧的加热螺旋线圈8.12至8.19具有最大的热功率。位于中间的加热螺旋线圈8.20、8.21相反则具有最低的热功率。径向外侧的加热螺旋线圈8.22至8.26具有比径向内侧的加热螺旋线圈8.12至8.19略微降低的热功率。 [0038] 区域B [0039] 表格2 [0040] [0041] [0042] 表格3示出区域C的加热螺旋线圈8.27至8.31的基本特性。所有加热螺旋线圈在此是根据图4所示的双股加热丝装置。在此，加热螺旋线圈8.29具有最低的导热性。 [0043] 区域C [0044] 表格3 [0045] [0046] 前述实施方式用于阐述本申请中总体包含的实用新型，其至少通过以下特征组合对现有技术进行相应独立的改进，即： [0047] 一种设备，所述加热螺旋线圈8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31中的至少两个加热螺旋线圈具有彼此不同的电性质和/或几何性质，使得当在加热螺旋线圈的端部施加相同电压时，加热螺旋线圈的热功率是不同的。 [0048] 一种设备，其特征在于，所述加热螺旋线圈8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31中的至少两个加热螺旋线圈具有不同数量的在两个接触件11、12之间并排延伸的加热丝17、18。 [0049] 一种设备，其特征在于，所述加热螺旋线圈8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31中的至少一个加热螺旋线圈具有单股加热丝17。 [0050] 一种设备，其特征在于，所述加热螺旋线圈8.1至8.11；8.12至8.26； 8.27至8.31中的至少一个加热螺旋线圈具有多股、尤其双股加热丝17、18。 [0051] 一种设备，其特征在于，所述加热螺旋线圈8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31中的一个加热螺旋线圈的构成多股加热丝的加热丝17、18的长度是相同的或不同的。 [0052] 一种设备，其特征在于，所述加热螺旋线圈8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31中的至少两个加热螺旋线圈具有不同的横截面积。 [0053] 一种设备，其特征在于，所述加热螺旋线圈8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31中的至少两个加热螺旋线圈具有具备不同长度的单股或多股加热丝17、18。 [0054] 一种设备，其特征在于，所有的加热螺旋线圈8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31具有相同的侧向长度并且尤其在相同的弧长上延伸。 [0055] 一种设备，其特征在于，两个彼此不同的加热螺旋线圈8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31螺旋线圈具有不同的间距a或螺旋线圈直径D。 [0056] 一种设备，其特征在于，所述加热螺旋线圈8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31基本上在共同的平面内在一条线、尤其螺旋线上相继地布置。 [0057] 一种设备，其特征在于，所述加热装置7构成多区加热器的一个区A、B、C。 [0058] 一种设备，其特征在于，单个加热螺旋线圈8.1至8.11；8.12至8.26；8.27至8.31的热功率与所述基座6的局部的导热性和/或放热性如此匹配，使得被所述加热装置7加热的基座6在其基座上侧上具有均匀的侧面温度曲线。 [0059] 一种设备，其特征在于一个或多个前述技术特征。 [0060] 所有公开的特征(本身及其相互组合)都有实用新型意义或实用新型价值。在本申请的公开文件中，所属/附属的优先权文本(在先申请文件)的公开内容也被完全包括在内，为此也将该优先权文本中的特征纳入本申请的权利要求书中。从属权利要求的特征都是对于现有技术有独立实用新型意义或价值的改进设计，尤其可以这些从属权利要求为基础提出分案申请。 [0061] 附图标记列表 [0062] 1 CVD反应器 [0063] 2 进气机构 [0064] 3 排气孔 [0065] 4 处理室 [0066] 5 基板 [0067] 6 基座 [0068] 7 加热装置 [0069] 8 加热螺旋线圈 [0070] 8.1 加热螺旋线圈 [0071] 8.2 加热螺旋线圈 [0072] 8.3 加热螺旋线圈 [0073] 8.4 加热螺旋线圈 [0074] 8.5 加热螺旋线圈 [0075] 8.6 加热螺旋线圈 [0076] 8.7 加热螺旋线圈 [0077] 8.8 加热螺旋线圈 [0078] 8.9 加热螺旋线圈 [0079] 8.10 加热螺旋线圈 [0080] 8.11 加热螺旋线圈 [0081] 8.12 加热螺旋线圈 [0082] 8.13 加热螺旋线圈 [0083] 8.14 加热螺旋线圈 [0084] 8.15 加热螺旋线圈 [0085] 8.16 加热螺旋线圈 [0086] 8.17 加热螺旋线圈 [0087] 8.18 加热螺旋线圈 [0088] 8.19 加热螺旋线圈 [0089] 8.20 加热螺旋线圈 [0090] 8.21 加热螺旋线圈 [0091] 8.22 加热螺旋线圈 [0092] 8.23 加热螺旋线圈 [0093] 8.24 加热螺旋线圈 [0094] 8.25 加热螺旋线圈 [0095] 8.26 加热螺旋线圈 [0096] 8.27 加热螺旋线圈 [0097] 8.28 加热螺旋线圈 [0098] 8.29 加热螺旋线圈 [0099] 8.30 加热螺旋线圈 [0100] 8.31 加热螺旋线圈 [0101] 9 支撑件 [0102] 10 支撑板 [0103] 11 接触板 [0104] 12 接触板 [0105] 13 接触件 [0106] 14 接触件 [0107] 15 排气机构 [0108] 16 支座支架 [0109] 17 加热丝 [0110] 18 加热丝 |
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