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WO2018166955A1 - Method and device for the thermal treatment of a substrate - Google Patents

Method and device for the thermal treatment of a substrate Download PDF

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Publication number
WO2018166955A1
WO2018166955A1 PCT/EP2018/056035 EP2018056035W WO2018166955A1 WO 2018166955 A1 WO2018166955 A1 WO 2018166955A1 EP 2018056035 W EP2018056035 W EP 2018056035W WO 2018166955 A1 WO2018166955 A1 WO 2018166955A1
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WO
WIPO (PCT)
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heat flow
temperature
process chamber
substrate
susceptor
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2018/056035
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German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Sebald Lauffer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aixtron SE
Original Assignee
Aixtron SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aixtron SE filed Critical Aixtron SE
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248Temperature monitoring

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the thermal treatment of at least one substrate in a process chamber of a treatment device at a controlled temperature with a heat flow from a susceptor heating element, the heating power is supplied from the outside, heated by the susceptor Substrate and the process chamber through, toward a process chamber ceiling cooling cooling element, from which a waste heat flow is discharged to the outside.
  • a generic device is used in semiconductor technology in order to coat substrates with layers, in particular semiconductor layers.
  • the substrates lie on a susceptor or on a susceptor-supported substrate holder that can rotate about an axis.
  • the susceptor is energized by the side facing away from the substrate with energy.
  • a heating element provided for this purpose can be an infrared radiator or an RF coil.
  • the surface of the substrate to be coated points into a process chamber into which process gases are fed, which decompose at least partially after chemical reactions, so that a layer can form on the surface of the substrate.
  • a process chamber ceiling opposite the substrate is cooled by means of a cooling element to a temperature which is considerably lower than the temperature of the susceptor.
  • a heat flow from the susceptor through the substrate and the process chamber through to the cooling chamber cooled process chamber ceiling forms.
  • the heat flow depends on the heat transfer properties of the heating element and the cooling element arranged elements of the treatment device, wherein the heat transfer properties from the susceptor to the substrate remain substantially unchanged during a coating process at substantially constant process parameters.
  • the thermal conductivity of the heat transport path from the susceptor to the substrate surface is essentially determined by the thermal conductivity of the solids, wherein, in the case of a substrate holder rotating on a gas cushion, the heat transfer through a gas gap must additionally be taken into account. Due to a changed gas flow, the heat transfer also changes. As a rule, this gas gap forms, together with the gas gap between the substrate and the substrate holder, the greatest heat transfer resistance between the susceptor and the substrate.
  • the heat transfer from the substrate surface through the process chamber to the process chamber ceiling occurs on the one hand by heat conduction through the gas in the process chamber, to a small extent also by convection, but essentially by heat radiation and depends on the emissivity or Reflectivity of the surfaces of the substrate and the process chamber ceiling.
  • the surface of the process chamber ceiling has an emissivity that changes over time. This is a consequence of a parasitic coating of the process chamber surface, but also a consequence of aging.
  • the temperature control is carried out with the aim of maintaining the temperature of the surface of the substrate, at which surface the chemical reactions take place, at a constant value, wherein the substrate surface should have the same temperature as possible over its entire surface, the over the entire coating process and must remain constant over the following coating processes.
  • the surface temperature used in the prior art pyrometers especially those that operate on a wavelength of 400 nm.
  • the surface temperature of the substrate, but possibly also of the susceptor is optically determined.
  • the surface temperature of the substrate can be determined with such a pyrometer. For sapphire substrates this is not possible. Sapphire is transparent to light of this wavelength.
  • a GaN layer is deposited on a sapphire substrate
  • the temperature of the surface of the substrate holder or susceptor below the substrate is measured with such a pyrometer because of the transparency of the substrate. Only when a sufficiently thick GaN layer has been deposited on the substrate can the pyrometer be used to measure the surface temperature of the substrate or of the layer deposited thereon.
  • the invention has the object of developing the genus in modern method or the genus in contemporary device to the effect that in successive growth processes with otherwise the same process parameters, the same substrate temperatures are adjustable.
  • a variable heat flux resistance is varied.
  • this variant is located in the heat transport path from the susceptor to the cooling element and in particular between the process chamber ceiling and the cooling element, an element whose planteega ashameden- schaff, in particular its thermal conductivity, is changeable.
  • the element can be formed by moving parts, for example movable solids.
  • the element is preferably formed by a gap through which a purge gas can flow. Through this gap, the heat must flow from the susceptor to the cooling element, so that this gap forms a heat flow resistance.
  • the heat flow resistance can be varied by, for example, gases with different thermal conductivities are fed into the gap.
  • gases with different thermal conductivities are fed into the gap.
  • it is provided to feed into the gap a mixture of two gases which have strongly divergent thermal conduction properties or heat capacities.
  • a mixture of hydrogen and nitrogen is fed into the gap.
  • the mixing ratio of the two gases is changed in such a way that the heat flow discharged to the outside from the cooling element is kept constant.
  • at least two control loops can be provided.
  • a first loop controls the susceptor temperature.
  • the susceptor is preferably heated by an RF heater.
  • Within the susceptor or at the edge of the susceptor is a temperature measuring element.
  • the temperature sensing element may be the end of a light pipe connected to a pyrometer.
  • the temperature measuring element can also be a thermocouple, which supplies a thermoelectric voltage, which is used as a controlled variable for the heating power control.
  • the temperature measurement can take place on the side of the susceptor facing the heating.
  • a second control circuit regulates the waste heat flow to a setpoint.
  • Heat flow detection means are also provided here which determine the waste heat flow via the mass flow of the coolant and its temperature or temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature, which flow rate is determined by means of the second control circuit. It is kept constant.
  • the flushable by the purge gas gap extends parallel to the susceptor surface or to the process chamber ceiling substantially over the entire areas of the process chamber, in which substrates are arranged.
  • the gas mixture in the gap can be changed in such a way that the waste heat flow of the coolant remains constant.
  • the heating element control regulates the heating power.
  • the gap between the cooling element and the process chamber ceiling can be in the range of one millimeter. Due to manufacturing tolerances, the gap width may change when the process chamber ceiling is replaced with another one. With the method according to the Invention also effects of such tolerances on the temperature balance are compensated. Similarly, changes in the emissivity of the gap-limiting surfaces can be compensated.
  • the gap preferably extends between a cooling element and the process chamber ceiling delimiting the process chamber. It is also proposed that in the temperature control also a heat flow characterizing operating parameter is used. The temperature control is influenced according to the invention by the heat flow.
  • the temperature control has at least one control loop, in which the heat flow is the controlled variable.
  • heating power is supplied to a heating element from the outside.
  • the heating element heats a susceptor. Due to a temperature difference between the susceptor and the cooling element, a heat flow from the heating element to the cooling element is formed.
  • the heat flow passes through the susceptor heated substrate and the process chamber through to the cooling element that cools the process chamber ceiling.
  • heat flow detection means are provided with which the heat flow can be measured at a predetermined location.
  • the waste heat flow is determined and used for temperature control.
  • the device according to the invention has for this purpose an electronic control device which is set up and programmed in such a way that That is, a control parameter determined from the heat dissipated by the coolant is used for temperature control.
  • the cooling element has in particular cooling channels through which a coolant is passed.
  • the coolant can be kept at a constant cooling temperature by a cooling control loop. However, it is sufficient and is preferred if only a constant mass flow of the coolant flows through the cooling channels.
  • the mass flow of the coolant, together with the difference between the outlet temperature and the inlet temperature of the coolant, is a measure of the heat flow.
  • the product of these two quantities and the specific heat capacity of the coolant forms the waste heat flux that is determined.
  • the mass flow can also be varied, for example to keep the outlet temperature of the coolant at a constant value.
  • the waste heat flow is used here preferably at constant coolant flow according to an aspect of the invention as a control variable to keep the temperature of the substrate at a constant value.
  • the setpoint temperature is initially maintained at a constant value or the required heating power is observed to obtain the setpoint temperature. If, for example, an increase in the heating power compared to a reference value is detected, then the desired value of the temperature can be increased.
  • the waste heat flow difference can be used to determine a desired temperature correction.
  • the heat flow forms in this variant, at least one controlled variable of the heating element control loop.
  • the heating power can also be regulated to a target value of the substrate temperature.
  • This variant is used in particular in treatment devices in which one or more substrates rests on a susceptor, which is heated from the rear side via a resistance heating or via an IR heater.
  • the process gases are introduced in particular in this variant preferably via a gas inlet member into the process chamber, which is designed as a showerhead.
  • the showerhead has a gas outlet plate which extends parallel to the process chamber facing surface of the susceptor and having a plurality of gas passage openings through which the process gases can flow into the process chamber.
  • the showerhead is both the process chamber ceiling and the cooling element, but can also be in touching contact with a process chamber ceiling. It has cooling channels through which a coolant flows.
  • the device or the method may have a plurality of interacting control circuits. To avoid that the coolant can heat to impermissible temperatures, a cooling element control loop is provided. In the cooling element control circuit, by varying the mass flow of the coolant, the temperature of the coolant and in particular the outlet temperature of the coolant can be kept at a constant value.
  • the waste heat flow is determined merely by measuring the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature at a constant mass flow.
  • the heating power can be changed. This is done with a heating element control loop, which has the waste heat flow as a controlled variable.
  • the setpoint of a heating controller for controlling the heating power is a surface temperature measured on the substrate and / or the susceptor. This can be measured optically by means of a pyrometer.
  • the electronic control device which in particular is part of a control device, receives the setpoint value for regulating the surface temperature from a nominal value setting device, which in turn receives the setpoint from a recipe programmed into the control.
  • the temperature of the process chamber ceiling is explicitly kept at a specific temperature via the purge gas composition, for example to ensure desirable chemical properties. reactions. Changes in the surface emissivity due to process deposition then lead to a deviation of the substrate temperature from the target value, which is compensated by correction of the heating setpoint.
  • the control device determines continuously or at intervals the heat flow and in particular the waste heat flow, in which the heat flow of the coolant is determined.
  • the target value for the surface temperature of the substrate or of the susceptor is varied by means of the desired value setting device Target value of the surface temperature occurs in particular when the heat flow has changed by a predetermined value compared to a standard heat flux.
  • FIG. 2 is a block diagram of the heat flow path from the heater 5 to the cooling element 9 of the first embodiment
  • Fig. 3 is a representation according to Figure 1 of a second embodiment
  • Fig. 4 is a representation according to Figure 2 of the second embodiment.
  • FIG. 1 shows, essentially schematically, the cross section through the process chamber of a CVD reactor, as described, for example, in DE 10 2006 013 801 and the publications cited therein.
  • the device is used for depositing III-V semiconductor layers on substrates.
  • a mixture of two or more process gases is fed into a gas inlet element in the form of a shower head together with a carrier gas.
  • the process gases may be a hydride of an element of the V main group and an organometallic compound of an element of the III main group.
  • trimethyl gallium together with ammonia can be fed into the process chamber, where a III-V layer is deposited on one of the III-V substrates, but preferably a silicon or sapphire substrate.
  • the decomposition reaction of the process gases takes place not only on the surface of the heated substrate 2, but also on the side facing the process chamber 1 side of a gas outlet plate of the showerhead.
  • the gas outlet plate forms the process chamber ceiling 7.
  • the gas outlet plate 9 has gas outlet openings 24 which are arranged like a shower head. Between the gas outlet openings 24 extend cooling channels 13 through which a coolant is passed.
  • the gas inlet member, which forms the cooling element 9, an IR heater 5, a susceptor arranged between the showerhead 9 and the IR heater 5 for supporting the substrates 2, are located within a gas-tight reactor chamber of the CVD reactor.
  • the reference numeral 6 indicates a measuring point at which the surface temperature of the susceptor 4 can be measured.
  • a temperature measuring device which may be a pyrometer.
  • the pyrometer is located outside the process chamber within the reactor housing and is able to visually measure the surface temperature of the substrate 2 and provides a temperature reading 12, which is fed to a heating controller 11, which can use the Temperaturmes s value as a controlled variable to a heating power Feeding 10 in the heating element 5, so that the susceptor 4 and in particular the surface of the substrate 2 heats up to a process temperature.
  • a measuring point 6 ' may be provided to determine the surface temperature of the substrate 2. The temperature measured there can be used, for example, to a setpoint adjustment.
  • a cooling liquid is fed into the cooling channels 13, passes through the cooling channels and leaves the cooling channels 13 through a drain 15.
  • the temperature of the cooling liquid can be measured, which leaves the cooling channel 13.
  • a temperature difference is determined between the measured value of the outlet temperature of the cooling liquid and the inlet temperature of the cooling liquid.
  • the heat flow can be determined, which flows through the cooling water through the outlet 15 from the cooling element 9 to the outside.
  • the temperature measured by the thermometer 16 can be used.
  • the waste heat flow is designated by the reference numeral 26.
  • Rtl a first heat flow resistance is referred to, which is influenced by the thermal conductivity of the substrate 2 and the heat transfer resistance between the substrate 2 and susceptor.
  • This heat flow resistance Rtl remains essentially unchanged during the coating process, provided the other process parameters do not change.
  • Rt2 takes place essentially by thermal radiation and depends on the emissivities of the surfaces of the substrate 2 and the process chamber ceiling 7 or the wall of the cooling element 9 facing the process chamber 1.
  • the emissivity changes during the coating process for several reasons. First of all, the surfaces can age. However, it is also essential that coatings arise on the surfaces that influence the optical properties, such as emissivity and reflectivity. These properties of the process chamber thus also change if the other process parameters, which are essentially set according to the recipe used, remain constant. As a result of a changing second heat flux resistance Rt2, the temperature of the substrate surface may change.
  • the surface temperature of the substrate 2 can not be measured with a pyrometer, in particular, when the substrate 2 is transparent for the wavelength used, for example, a sapphire substrate is transparent to 400 nm light.
  • a pyrometer When depositing a GaN layer on a sapphire substrate, a reliable measurement of the surface temperature of the substrate 2 or of the layer can only take place when a sufficient layer thickness has been reached.
  • the temperature control is not only performed via a temperature measurement value 12, but the setpoint value is corrected via a controlled variable 25, which is influenced by the heat flow. This correction quantity represents a difference of the actual value of the waste heat flow 26 from a desired value.
  • the deviation of the heating power from an expected reference value can also be used to derive a temperature correction.
  • This is preferably done in a device which has a set value setting device 28, with which the set value 29 for the heating controller 11 is varied.
  • a temperature measuring device for example a pyrometer
  • the susceptor temperature 6, in particular the temperature of the surface of the susceptor 4 facing the process chamber is determined.
  • This forms the setpoint for the heating controller 11, which controls the heating power 10.
  • the surface temperature of the susceptor 4 is controlled against a desired value 29.
  • the desired value 29 is predetermined by the desired value setting device 28.
  • the setpoint presetting device 28 receives the setpoint value 29 from an electronic controller which determines the setpoint value according to a recipe.
  • the waste heat flow 26 is permanently measured. If this deviates by a certain amount from a standard value for a certain time, then the nominal value presetting device 28 will vary the desired value 29, the substrate temperature being increased or decreased. As a result, it is possible to respond to effects that arise due to occupancies on the process chamber ceiling 7. In place of the waste heat, the heating power can generally also be considered.
  • the substrate temperature 6 ' can be measured, but this can also be supplied as a correction value 25 of the setpoint-setting device 28.
  • FIG. 2 shows schematically the heat flow path of the heating element 10 via the two heat flow resistors Rtl and Rt2 toward a cooling element 9.
  • the waste heat flow 26 is measured by a heat flow measuring device 20 and compared with a desired value. From this, a large control 25 is obtained, which is used to control the heating controller 11, the manipulated variable is the heating power 10.
  • FIG. 3 shows, in a cross-section, schematically the elements of a CVD reactor which are essential for the description of the invention, as described, for example, in DE 10 2009 003 624 A1 or in DE 10 2006 018 514 A1.
  • the process gases which may likewise be a hydride of the V main group and an organometallic compound of the III main group, flow into the process chamber 1 through a gas inlet element (not shown in the drawings). This takes place together with a carrier. gergas.
  • the process gases react in the process chamber 1 and in particular the surface of the substrate 2 disposed therein to a III-V layer.
  • the carrier gas and gaseous reaction products leave the process chamber 1 through a gas outlet connected to a vacuum pump, so that a low pressure can be set within the process chamber 1.
  • the heating device 5 may be an RF heater which generates eddy currents in the susceptor 4, so that the susceptor 4 is inductively heated.
  • the temperature measured value 12 obtained by the measuring element 6 is fed to a heating controller 11, which supplies the heating power 10 with which the heating element 5 is operated as a manipulated variable.
  • a substrate holder 3 On the susceptor 4 is a substrate holder 3.
  • the substrate holder 3 rests in a pocket 17 on a gas cushion 18.
  • the gas flowing into the gas cushion 18 is capable of rotating the substrate holder 3 about an axis.
  • On the substrate holder 3 are one or more substrates. 2
  • the first heat flow resistance Rt1 changes essentially little or only slightly under the same process parameters. However, if the process parameters change, the heat flow resistance Rtl may also change. If the gas, which is fed into the gas gap forming the gas cushion 18, changed in terms of its heat transfer properties, so does Rtl.
  • the coating steps following each other in a recipe are each carried out with different process parameters, because layer sequences with different layers are deposited on one another. The process steps, which are in the same position in the same recipe but have the same process parameters.
  • the process chamber 1 is bounded below by the substrates 2 and up through a process chamber ceiling 7, for example. Graphite.
  • the process chamber ceiling 7 heats up due to radiant heat emitted by the substrate holder 3 and the substrate 2.
  • the distance between substrate surface and process chamber ceiling 7 forms a second heat flow resistance Rt2, which is influenced by the optical properties of the surfaces of substrate 2, substrate holder 3 and process chamber ceiling 7.
  • the emissivity, reflectivity, and absorbency of these surfaces changes with time, on the one hand, as a result of natural aging and, on the other hand, as a result of coating during the coating process.
  • a gap 8 is formed, which is purged with a purge gas, which consists of a mixture of two gases, the mutually different thermal conductivities or Have heat capacities.
  • the cooling element 9 has cooling channels 13, in which an inlet 14 feeds a coolant.
  • the coolant heated in the cooling channel 13 leaves the cooling channel 13 through an outlet 15.
  • the outlet temperature is measured by means of a thermometer 16.
  • the heat flow 26 is measured. This can be obtained from the heat capacity of the coolant, its mass flow and the temperature difference between inlet temperature and outlet temperature.
  • a gas flow regulator 21 is provided, with which the gas flow of two different gases can be controlled in the gap 8.
  • a gas flow regulator 21 is provided, which can regulate a nitrogen inflow 22 and a hydrogen inflow 23 into the gap 8.
  • Rt3 By adjusting the mixing ratio between hydrogen and nitrogen, it is possible to influence the thermal conductivity within the gap 8 and thus the size of a third heat flux resistance Rt3.
  • the heat flow resistance Rt3 By variation of the heat flow resistance Rt3.
  • the changing heat flow resistance Rt2 can be compensated.
  • the variation of the heat flow resistance Rt3 takes place independently of component tolerances, which can influence the thermal properties of the gap 8. Thus, different gap heights, but also different emissivities of the gap limiting surfaces can be compensated by the variation of the gas composition.
  • the first heat flow resistance Rtl is determined on the one hand by the gas gap 18, the thermal conductivity of the substrate holder 3, the substrate 2 and the susceptor 4.
  • a heat flux resistance is determined by the susceptor 4 and cover plates 19 resting on the susceptor 4.
  • FIG 4 shows schematically the heat flow from the heating element 5 to the cooling element 9 influencing heat flow resistances Rtl, Rt2 and Rt3, wherein the heat flow resistance Rt3 is a variable heat flux resistance. He gets his manipulated variable from a control loop whose control variable is the waste heat 26. The latter is kept at a constant value by means of the regulator 21.
  • the equivalent circuit diagrams shown in Figures 2 and 4 represent the actual physical conditions roughly simplified again. The heat flow generated by the heater 5 occurs only in part through the susceptor 4 and the substrate holder 3 as well as through the substrate 2.
  • this part of the heat flow generated by the heating power 10 can be regarded as constant, so that a substantially constant proportion of the heating power 10 is radiated as radiant heat from the surface of the substrate holder 3 and the surface of the substrate 2 into the process chamber 1. For physical reasons, only a portion of this emitted from the substrate 2 and the substrate holder 3 heat reaches the process chamber ceiling 7. For physical reasons, only a part of the heat coming to the process chamber ceiling 7 through the gap 8 reaches the cooling element. 9
  • thermodynamically relevant properties of the CVD reactor are regulated by a controller such that a heat flow, in particular the waste heat flux 26, is kept at a constant value.
  • the exemplary embodiments show, as examples, the influencing of the heating power of the heating element 5 and the influencing of an additional heat flow resistance Rt3 in the heat transfer path between the heating element 5 and the cooling element 9.
  • the regulators 11, 18, 21 may be separate electronic devices , But it is also possible that these regulators 11, 18, 21 from an electro- nischen, in particular program-controlled control device are formed.
  • the regulators 11, 18, 21 may be PID controllers.
  • the temperature control can optionally also be carried out by means of the temperature sensor 6, provided that this process technology is capable of determining the surface temperature of the substrate 2 with sufficient accuracy. However, the temperature control via the heat flow takes place when the surface temperature of the substrate 2 can not be determined with sufficient accuracy.
  • a device characterized in that the temperature control is influenced by the heat flow.
  • a method or a device characterized in that the temperature control has at least one control loop, in which the heat flow is the controlled variable, or that a changing heat flow results in a temperature setpoint correction.
  • a method or a device which is characterized in that the cooling element 9 cooling channels 13, for passing a coolant, which dissipates the waste heat by a mass flow to the outside, wherein for determining the waste heat flow 26, a temperature difference of the coolant and its mass flow is determined by the cooling channels 13.
  • a method or a device which are characterized in that for controlling the heat flow, the heating power 10 of the heating element 5 is varied.
  • a method or a device which is characterized in that a variable heat flow resistance Rt3 is varied to regulate the heat flow.
  • a method or a device which is characterized in that a mixture of gases with different thermal conductivity is fed to regulate the heat flow into a gap 8 between the process chamber ceiling 7 and the cooling element 9, the mixing ratio being varied.
  • a method or a device which is characterized in that the desired value 29 of a heating controller 11 for controlling the heating power 10 has a surface temperature measured on the susceptor 4 or the substrate 2. is which set point 29 is changed by a setpoint presetting device 28 when the heat flow changes.

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Abstract

The invention relates to a device and a method for the thermal treatment of at least one substrate (2) in a process chamber (1) of a treatment device at a regulated temperature with a heat flow from a heating element (5) heating a susceptor (4), to which the heating power (10) is supplied from the outside, through the substrate (2) heated by the susceptor (4) and the process chamber (1), to a cooling element (9) cooling a process chamber cover (7), from which a waste heat flow (26) is outwardly dissipated. The temperature regulation comprises at least one regulating circuit, in which the waste heat flow (26) is the regulating variable, the heat flow being detected by heat flow detection means (20). A variable heat flow resistance is modifiable in order to regulate the heat flow.

Description

Beschreibung  description

Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Substrates Gebiet der Technik Method and device for the thermal treatment of a substrate. Field of technology

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung mindestens eines Substrates in einer Prozesskammer einer Behandlungsvorrichtung bei einer geregelten Temperatur mit einem Wärme- fluss von einem einen Suszeptor heizenden Heizelement, dem Heizleistung von außen zugeführt wird, durch das vom Suszeptor beheizte Substrat und die Prozesskammer hindurch, hin zu einem eine Prozesskammerdecke kühlenden Kühlelement, von dem ein Abwärmefluss nach außen abgeführt wird. [0001] The invention relates to a method and a device for the thermal treatment of at least one substrate in a process chamber of a treatment device at a controlled temperature with a heat flow from a susceptor heating element, the heating power is supplied from the outside, heated by the susceptor Substrate and the process chamber through, toward a process chamber ceiling cooling cooling element, from which a waste heat flow is discharged to the outside.

Stand der Technik State of the art

[0002] Eine gattungsgemäße Vorrichtung wird in der Halbleitertechnik ver- wendet, um Substrate mit Schichten, insbesondere Halbleiterschichten zu beschichten. Die Substrate liegen auf einem Suszeptor oder auf einem vom Suszeptor getragenen Substrathalter, der sich um eine Achse drehen kann. Der Suszeptor wird von der dem Substrat wegweisenden Seite mit Energie beaufschlagt. Ein hierzu vorgesehenes Heizelement kann ein Infrarotstrahler oder eine RF-Spule sein. Die zu beschichtende Oberfläche des Substrates weist in eine Prozesskammer, in die Prozessgase eingespeist werden, die sich nach chemischen Reaktionen zumindest teilweise zerlegen, so dass auf der Oberfläche des Substrates eine Schicht entstehen kann. Eine dem Substrat gegenüberliegende Prozesskammerdecke wird mittels eines Kühlelementes auf eine Tempe- ratur gekühlt, die erheblich niedriger ist als die Temperatur des Suszeptors. Aufgrund dieses Temperaturunterschiedes bildet sich ein Wärmefluss vom Suszeptor durch das Substrat und die Prozesskammer hindurch zur vom Kühlelement gekühlten Prozesskammerdecke. Der Wärmefluss hängt von den Wärmeübertragungseigenschaften der zwischen Heizelement und Kühlelement angeordneten Elementen der Behandlungsvorrichtung ab, wobei die Wärmeübertragungseigenschaften vom Suszeptor zum Substrat während eines Be- schichtungsprozesses bei im Wesentlichen gleichbleibenden Prozessparametern im Wesentlichen unverändert bleiben. Die Wärmeleiteigenschaft der Wärme- transportstrecke vom Suszeptor bis zur Substratoberfläche wird im Wesentlichen durch die Wärmeleitfähigkeit der Festkörper bestimmt, wobei bei einem sich auf einem Gaspolster drehenden Substrathalter zusätzlich die Wärmeübertragung durch einen Gasspalt mitberücksichtigt werden muss. Durch einen veränderten Gasfluss ändert sich auch der Wärmetransport. In der Regel bildet dieser Gasspalt zusammen mit dem Gasspalt zwischen Substrat und Substrathalter den größten Wärmetransport- Widerstand zwischen Suszeptor und Substrat. [0002] A generic device is used in semiconductor technology in order to coat substrates with layers, in particular semiconductor layers. The substrates lie on a susceptor or on a susceptor-supported substrate holder that can rotate about an axis. The susceptor is energized by the side facing away from the substrate with energy. A heating element provided for this purpose can be an infrared radiator or an RF coil. The surface of the substrate to be coated points into a process chamber into which process gases are fed, which decompose at least partially after chemical reactions, so that a layer can form on the surface of the substrate. A process chamber ceiling opposite the substrate is cooled by means of a cooling element to a temperature which is considerably lower than the temperature of the susceptor. Due to this temperature difference, a heat flow from the susceptor through the substrate and the process chamber through to the cooling chamber cooled process chamber ceiling forms. The heat flow depends on the heat transfer properties of the heating element and the cooling element arranged elements of the treatment device, wherein the heat transfer properties from the susceptor to the substrate remain substantially unchanged during a coating process at substantially constant process parameters. The thermal conductivity of the heat transport path from the susceptor to the substrate surface is essentially determined by the thermal conductivity of the solids, wherein, in the case of a substrate holder rotating on a gas cushion, the heat transfer through a gas gap must additionally be taken into account. Due to a changed gas flow, the heat transfer also changes. As a rule, this gas gap forms, together with the gas gap between the substrate and the substrate holder, the greatest heat transfer resistance between the susceptor and the substrate.

[0003] Die Wärmeübertragung von der Substratoberfläche durch die Prozesskammer hindurch hin zur Prozesskammer decke erfolgt einerseits durch Wär- meleitung durch das in der Prozesskammer befindende Gas, zu einem geringen Teil auch durch Konvektion, im Wesentlichen aber durch Wärmestrahlung und hängt von der Emissivität bzw. Reflektivität der Oberflächen des Substrates und der Prozesskammerdecke ab. Insbesondere die Oberfläche der prozess- kammerdecke besitzt eine Emissivität, die sich über die Zeit ändert. Dies ist ei- ne Folge einer parasitären Beschichtung der Prozesskammerdecken-Oberfläche, aber auch eine Folge des Alterns. The heat transfer from the substrate surface through the process chamber to the process chamber ceiling occurs on the one hand by heat conduction through the gas in the process chamber, to a small extent also by convection, but essentially by heat radiation and depends on the emissivity or Reflectivity of the surfaces of the substrate and the process chamber ceiling. In particular, the surface of the process chamber ceiling has an emissivity that changes over time. This is a consequence of a parasitic coating of the process chamber surface, but also a consequence of aging.

[0004] Die Temperaturregelung erfolgt mit dem Ziel, die Temperatur der Oberfläche des Substrates, an welcher Oberfläche die chemischen Reaktionen stattfinden, auf einem konstanten Wert zu halten, wobei die Substratoberfläche möglichst über ihrer gesamten Fläche dieselbe Temperatur aufweisen soll, die über den gesamten Beschichtungsprozess sowie über folgende Beschichtungs- prozesse konstant bleiben muss. Zur Messung der Oberflächentemperatur wer- den beim Stand der Technik Pyrometer verwendet, insbesondere solche, die auf einer Wellenlänge von 400 nm arbeiten. Mit einem derartigen Pyrometer wird die Oberflächentemperatur des Substrates, ggf. aber auch des Suszeptors optisch bestimmt. Bei der Verwendung von Siliziumsubstraten kann mit einem derartigen Pyrometer die Oberflächentemperatur des Substrates bestimmt werden. Bei Saphirsubstraten ist dies nicht möglich. Saphir ist für Licht dieser Wellenlänge transparent. Wird auf ein Saphirsubstrat bspw. eine GaN-Schicht abgeschieden, so wird mit einem derartigen Pyrometer wegen der Transparenz des Substrates zunächst nur die Temperatur der Oberfläche des unterhalb des Substrates liegenden Substrathalters oder Suszeptors gemessen. Erst wenn auf das Substrat eine genügend dicke GaN-Schicht abgeschieden worden ist, kann mit dem Pyrometer die Oberflächentemperatur des Substrates bzw. der darauf abgeschiedenen Schicht gemessen werden. The temperature control is carried out with the aim of maintaining the temperature of the surface of the substrate, at which surface the chemical reactions take place, at a constant value, wherein the substrate surface should have the same temperature as possible over its entire surface, the over the entire coating process and must remain constant over the following coating processes. For measuring the surface temperature used in the prior art pyrometers, especially those that operate on a wavelength of 400 nm. With such a pyrometer, the surface temperature of the substrate, but possibly also of the susceptor is optically determined. When using silicon substrates, the surface temperature of the substrate can be determined with such a pyrometer. For sapphire substrates this is not possible. Sapphire is transparent to light of this wavelength. If, for example, a GaN layer is deposited on a sapphire substrate, then only the temperature of the surface of the substrate holder or susceptor below the substrate is measured with such a pyrometer because of the transparency of the substrate. Only when a sufficiently thick GaN layer has been deposited on the substrate can the pyrometer be used to measure the surface temperature of the substrate or of the layer deposited thereon.

[0005] In der Wärmeübertragungsstrecke zwischen Heizelement und Kühl- element liegen somit in Wärmeflussrichtung mehrere Wärmefluss- Widerstände, deren Größe das Temperaturprofil zwischen Heizelement und Kühlelement und damit auch die Substrattemperatur beeinflusst. In the heat transfer path between the heating element and the cooling element, there are thus several heat flow resistances in the heat flow direction whose size influences the temperature profile between the heating element and the cooling element and thus also the substrate temperature.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungs gemäße Verfahren bzw. die gattungs gemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass in aufeinanderfolgenden Wachstumsprozessen bei ansonsten gleichen Prozessparametern dieselben Substrattemperaturen einstellbar sind. The invention has the object of developing the genus in modern method or the genus in contemporary device to the effect that in successive growth processes with otherwise the same process parameters, the same substrate temperatures are adjustable.

[0007] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den beiden nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Erfindung darstel- len, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe. [0008] In einer ersten Variante der Erfindung wird ein veränderbarer Wärme- fluss- Widerstand variiert. Bei dieser Variante befindet sich in der Wärmetransportstrecke vom Suszeptor bis zum Kühlelement und insbesondere zwischen Prozesskammerdecke und Kühlelement ein Element, dessen Wärmeleiteigen- schaff, insbesondere dessen Wärmeleitfähigkeit, veränderbar ist. Das Element kann von beweglichen Teilen, bspw. beweglichen Festkörpern ausgebildet sein. Bevorzugt wird das Element aber von einem, von einem Spülgas durchströmbaren Spalt gebildet. Durch diesen Spalt muss die Wärme vom Suszeptor hin zum Kühlelement hindurchfließen, so dass dieser Spalt einen Wärmefluss- Widerstand ausbildet. Der Wärmefluss- Widerstand kann variiert werden, indem bspw. Gase mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten in den Spalt eingespeist werden. Es ist insbesondere vorgesehen, in den Spalt eine Mischung aus zwei Gasen einzuspeisen, die stark voneinander abweichende Wärmeleiteigenschaften bzw. Wärmekapazitäten aufweisen. Insbesondere wird eine Mi- schung aus Wasserstoff und Stickstoff in den Spalt eingespeist. Das Mischungsverhältnis der beiden Gase wird derart verändert, dass der vom Kühlelement nach außen abgeführte Wärmefluss konstant gehalten wird. Bei dieser Variante können zumindest zwei Regelkreise vorgesehen sein. Ein erster Regelkreis regelt die Suszeptortemperatur. Der Suszeptor wird hierbei bevorzugt durch eine RF-Heizung beheizt. Innerhalb des Suszeptors oder am Rande des Suszeptors befindet sich ein Temperaturmesselement. Bei dem Temperaturmesselement kann es sich um das Ende einer Lichtleitung handeln, die mit einem Pyrometer verbunden ist. Das Temperaturmesselement kann aber auch ein Thermoelement sein, welches eine Thermospannung liefert, die als Regelgröße für die Heizleistungsregelung verwendet wird. Die Temperaturmessung kann an der der Heizung zugewandten Seite des Suszeptors erfolgen. Ein zweiter Regelkreis regelt den Abwärmefluss auf einen Sollwert. Auch hier sind Wärmefluss-Erfas- sungsmittel vorgesehen, die über den Massenfluss des Kühlmittels und dessen Temperatur bzw. Temperaturdifferenz zwischen Einlasstemperatur und Aus- lasstemperatur den Abwärmefluss ermitteln, der mittels des zweiten Regelkrei- ses konstant gehalten wird. Der von dem Spülgas spülbare Spalt erstreckt sich parallel zur Suszeptoroberfläche bzw. zur Prozesskammerdecke im Wesentlichen über die gesamten Bereiche der Prozesskammer, in denen Substrate angeordnet sind. Mit einem Gasflussregler kann die Gasmischung im Spalt derart verändert werden, dass der Abwärmestrom des Kühlmittels konstant bleibt. Mit der Heizelementregelung wird die Heizleistung geregelt. Der Spalt zwischen Kühlelement und Prozesskammerdecke kann im Bereich eines Millimeters liegen. Aufgrund von Fertigungstoleranzen kann die Spaltweite sich ändern, wenn die Prozesskammer decke gegen eine andere ausgetauscht wird. Mit dem erfindungs gemäßen Verfahren werden auch Auswirkungen derartiger Toleranzen auf den Temperaturhaushalt kompensiert. Ebenso können Änderungen in der Emissivität der den Spalt begrenzenden Oberflächen kompensiert werden. Der Spalt erstreckt sich bevorzugt zwischen einem Kühlelement und der die Prozesskammer begrenzenden Prozesskammerdecke. Es wird auch vorgeschlagen, dass bei der Temperaturregelung auch ein einen Wärmefluss charakterisierender Betriebsparameter verwendet wird. Die Temperaturregelung wird erfindungsgemäß durch den Wärmefluss beeinflusst. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Temperaturregelung zumindest einen Regelkreis aufweist, bei dem der Wärmefluss die Regelgröße ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird einem Heizelement Heizleistung von außen zugeführt. Das Heizelement heizt einen Suszeptor. Aufgrund eines Temperaturunterschiedes zwischen Suszeptor und Kühlelement bildet sich ein Wärmefluss vom Heizelement zum Kühlelement aus. Der Wärmefluss geht durch das vom Suszeptor beheizte Substrat und die Prozesskammer hin- durch bis zum Kühlelement, das die Prozesskammerdecke kühlt. Erfindungsgemäß sind Wärmefluss-Erfassungsmittel vorgesehen, mit denen der Wärmefluss an einer vorbestimmten Stelle gemessen werden kann. In einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung wird der Abwärmefluss ermittelt und zur Temperaturregelung verwendet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt hierzu eine elektronische Regeleinrichtung, die so eingerichtet und program- miert ist, dass ein aus der vom Kühlmittel abgeführten Wärme ermittelter Regelungsparameter zur Temperaturregelung verwendet wird. Das Kühlelement besitzt insbesondere Kühlkanäle, durch die ein Kühlmittel hindurchgeleitet wird. Das Kühlmittel kann von einem Kühlregelkreis auf einer konstanten Kühltemperatur gehalten werden. Es reicht aber aus und wird bevorzugt, wenn lediglich ein konstanter Massenfluss des Kühlmittels durch die Kühlkanäle hindurchströmt. Der Massenfluss des Kühlmittels ist zusammen mit der Differenz zwischen Auslauftemperatur und Einlauftemperatur des Kühlmittels ein Maß für den Wärmeabfluss. Das Produkt dieser beiden Größen und der spezifi- sehen Wärmekapazität des Kühlmittels bildet den Abwärmefluss, der ermittelt wird. Der Massenfluss kann auch variiert werden, bspw. um die Auslauftemperatur des Kühlmittels auf einem konstanten Wert zu halten. Der Abwärmefluss wird hier bevorzugt bei konstantem Kühlmittelfluss nach einem Aspekt der Erfindung als Regelgröße verwendet, um die Temperatur des Substrates auf einem konstanten Wert zu halten. In einer Variante ist vorgesehen, dass die Solltemperatur zunächst auf einem konstanten Wert gehalten wird bzw. die benötigte Heizleistung zum Erhalten der Solltemperatur beobachtet wird. Wird bspw. ein Anstieg der Heizleistung gegenüber einem Referenzwert festgestellt, so kann der Sollwert der Temperatur heraufgesetzt werden. In einer Variante kann anstatt der Heizleistung der Abwärmestromunterschied zur Bestimmung einer Solltemperaturkorrektur herangezogen werden. Der Wärmefluss bildet bei dieser Variante zumindest eine Regelgröße des Heizelement-Regelkreises. Dies erfolgt bspw. zumindest für eine Zeit, in der mit einem anderen, insbesondere optischen Temperaturmessgerät kein verlässlicher Wert der Substratober- flächentemperatur ermittelt werden kann. Erlauben es die Bedingungen, die Substrattemperatur optisch zu ermitteln, so kann die Regelung der Heizleistung aber auch auf einem Sollwert der Substrattemperatur erfolgen. Diese Variante wird insbesondere bei Behandlungsvorrichtungen verwendet, bei denen ein oder mehrere Substrate auf einem Suszeptor aufliegt, der von der Rückseite her über eine Widerstandsbeheizung oder über eine IR-Heizung beheizt wird. Die Prozessgase werden insbesondere bei dieser Variante bevorzugt über ein Gaseinlassorgan in die Prozesskammer eingeleitet, die als Showerhead ausgebildet ist. Der Showerhead besitzt eine Gasaustrittsplatte, die sich parallel zur Prozesskammer weisenden Oberfläche des Suszeptors erstreckt und die eine Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen aufweist, durch die die Prozessgase in die Prozesskammer einströmen können. Der Showerhead ist gleichzeitig Prozesskammerdecke und Kühlelement, kann aber auch in berührendem Kontakt mit einer Prozesskammerdecke stehen. Er besitzt Kühlkanäle, durch die ein Kühlmittel hindurchströmt. Die Vorrichtung bzw. das Verfahren kann mehrere miteinander zusammenwirkende Regelkreise aufweisen. Um zu vermeiden, dass sich das Kühlmittel auf unzulässige Temperaturen erhitzen kann, ist ein Kühlelement-Regelkreis vorgesehen. In dem Kühlelement-Regelkreis kann durch Variation des Massenflusses des Kühlmittels die Temperatur des Kühlmittels und insbesondere die Auslauftemperatur des Kühlmittels auf einem konstanten Wert gehalten werden. Es reicht aber aus, wenn lediglich durch Messen der Temperaturdifferenz zwischen Einlasstemperatur und Auslauftemperatur bei einem konstanten Massenfluss der Abwärmefluss ermittelt wird. Um diesen gegen einen Sollwert zu regeln, kann die Heizleistung verändert werden. Dies erfolgt mit einem Heizelement-Regelkreis, das als Regelgröße den Abwärmefluss aufweist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, bei dem die Temperaturregelung durch den Wärmefluss beeinflusst wird, ist der Sollwert eines Heizungsreglers zur Regelung der Heizleistung eine auf dem Substrat und/ oder dem Suszeptor gemessene Oberflächentemperatur. Diese kann optisch mittels eines Pyrometers gemessen werden. Die elektronische Re- geleinrichtung, die insbesondere Teil einer Steuereinrichtung ist, empfängt den Sollwert zur Regelung der Oberflächentemperatur von einer Sollwert- Vorgabeeinrichtung, die wiederum den Sollwert von einem in die Steuerung einprogrammierten Rezept erhält. Die Temperatur der Prozesskammerdecke wird in dieser Variante explizit auf einer bestimmten Temperatur via der Spülgaszu- sammensetzung gehalten, z.B. zur Sicherstellung erwünschter chemischer Vor- reaktionen. Änderungen in der Oberflächen-Emissivität durch Prozessdepositi- on führen dann zu einer Abweichung der Substrat-Temperatur vom Zielwert, die durch Korrektur des Heizungs-Sollwerts kompensiert wird. Die Steuereinrichtung ermittelt kontinuierlich oder in Zeitabständen den Wärmefluss und insbesondere den Abwärmefluss, in dem der Wärmestrom des Kühlmittels ermittelt wird. Weicht der Wärmefluss von einem vorgegebenen Wert ab, der bspw. in einem unter Standardbedingungen durchgeführten Wachstumspro- zess„Golden Run" ermittelt worden ist, so wird mittels der Sollwert- Vorgabeeinrichtung der Sollwert für die Oberflächentemperatur des Substrates oder des Suszeptors variiert. Diese Anpassung des Sollwertes der Oberflächentemperatur erfolgt insbesondere dann, wenn sich der Wärmefluss gegenüber einem Standardwärmefluss um einen vorgegebenen Wert geändert hat. Durch die Sollwertanpassung bzw. Nachkorrektur lassen sich Alterungseffekte oder Belegungseffekte an der Prozesskammerdecke kompensieren. Es kann auf eine langfristige Drift reagiert werden. Auch bei diesem Aspekt der Erfindung ist es möglich, die Regelung ggf. auch nur kurzfristig, wenn es die Schichtdicke oder die physikalische Eigenschaft der Schicht nicht erlaubt, deren Temperatur optisch zu ermitteln, den Sollwert der Heizungsregelung mit einer aus einer Wärmestromdifferenz abgeleiteten Größe zu korrigieren. So ist es bspw. mög- lieh, beim Abscheiden einer Schicht, deren Temperatur mittels eines Pyrometers gut bestimmbar ist, den aktuellen Abwärmefluss zu ermitteln, um diesen dann beim Abscheiden einer früheren Schicht eines Folgeprozesses, bei der die optische Temperaturermittlung noch nicht möglich ist, als Referenzwert zu benutzen. Auch kann der Wärmestrom eines erfolgreichen Abscheideprozesses als Referenzwert dienen. [0007] The object is achieved by the invention specified in the claims, wherein the subclaims represent not only advantageous developments of the invention specified in the two independent claims, but also independent solutions to the problem. [0008] In a first variant of the invention, a variable heat flux resistance is varied. In this variant is located in the heat transport path from the susceptor to the cooling element and in particular between the process chamber ceiling and the cooling element, an element whose Wärmeleiteigen- schaff, in particular its thermal conductivity, is changeable. The element can be formed by moving parts, for example movable solids. However, the element is preferably formed by a gap through which a purge gas can flow. Through this gap, the heat must flow from the susceptor to the cooling element, so that this gap forms a heat flow resistance. The heat flow resistance can be varied by, for example, gases with different thermal conductivities are fed into the gap. In particular, it is provided to feed into the gap a mixture of two gases which have strongly divergent thermal conduction properties or heat capacities. In particular, a mixture of hydrogen and nitrogen is fed into the gap. The mixing ratio of the two gases is changed in such a way that the heat flow discharged to the outside from the cooling element is kept constant. In this variant, at least two control loops can be provided. A first loop controls the susceptor temperature. The susceptor is preferably heated by an RF heater. Within the susceptor or at the edge of the susceptor is a temperature measuring element. The temperature sensing element may be the end of a light pipe connected to a pyrometer. However, the temperature measuring element can also be a thermocouple, which supplies a thermoelectric voltage, which is used as a controlled variable for the heating power control. The temperature measurement can take place on the side of the susceptor facing the heating. A second control circuit regulates the waste heat flow to a setpoint. Heat flow detection means are also provided here which determine the waste heat flow via the mass flow of the coolant and its temperature or temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature, which flow rate is determined by means of the second control circuit. It is kept constant. The flushable by the purge gas gap extends parallel to the susceptor surface or to the process chamber ceiling substantially over the entire areas of the process chamber, in which substrates are arranged. With a gas flow regulator, the gas mixture in the gap can be changed in such a way that the waste heat flow of the coolant remains constant. The heating element control regulates the heating power. The gap between the cooling element and the process chamber ceiling can be in the range of one millimeter. Due to manufacturing tolerances, the gap width may change when the process chamber ceiling is replaced with another one. With the method according to the Invention also effects of such tolerances on the temperature balance are compensated. Similarly, changes in the emissivity of the gap-limiting surfaces can be compensated. The gap preferably extends between a cooling element and the process chamber ceiling delimiting the process chamber. It is also proposed that in the temperature control also a heat flow characterizing operating parameter is used. The temperature control is influenced according to the invention by the heat flow. According to a further aspect of the invention, it is provided that the temperature control has at least one control loop, in which the heat flow is the controlled variable. In the method according to the invention heating power is supplied to a heating element from the outside. The heating element heats a susceptor. Due to a temperature difference between the susceptor and the cooling element, a heat flow from the heating element to the cooling element is formed. The heat flow passes through the susceptor heated substrate and the process chamber through to the cooling element that cools the process chamber ceiling. According to the invention, heat flow detection means are provided with which the heat flow can be measured at a predetermined location. In a particularly preferred variant of the invention, the waste heat flow is determined and used for temperature control. The device according to the invention has for this purpose an electronic control device which is set up and programmed in such a way that That is, a control parameter determined from the heat dissipated by the coolant is used for temperature control. The cooling element has in particular cooling channels through which a coolant is passed. The coolant can be kept at a constant cooling temperature by a cooling control loop. However, it is sufficient and is preferred if only a constant mass flow of the coolant flows through the cooling channels. The mass flow of the coolant, together with the difference between the outlet temperature and the inlet temperature of the coolant, is a measure of the heat flow. The product of these two quantities and the specific heat capacity of the coolant forms the waste heat flux that is determined. The mass flow can also be varied, for example to keep the outlet temperature of the coolant at a constant value. The waste heat flow is used here preferably at constant coolant flow according to an aspect of the invention as a control variable to keep the temperature of the substrate at a constant value. In a variant, it is provided that the setpoint temperature is initially maintained at a constant value or the required heating power is observed to obtain the setpoint temperature. If, for example, an increase in the heating power compared to a reference value is detected, then the desired value of the temperature can be increased. In a variant, instead of the heating power, the waste heat flow difference can be used to determine a desired temperature correction. The heat flow forms in this variant, at least one controlled variable of the heating element control loop. This takes place, for example, at least for a time in which no reliable value of the substrate surface temperature can be determined with another, in particular optical, temperature measuring device. If the conditions allow the substrate temperature to be optically determined, then the heating power can also be regulated to a target value of the substrate temperature. This variant is used in particular in treatment devices in which one or more substrates rests on a susceptor, which is heated from the rear side via a resistance heating or via an IR heater. The process gases are introduced in particular in this variant preferably via a gas inlet member into the process chamber, which is designed as a showerhead. The showerhead has a gas outlet plate which extends parallel to the process chamber facing surface of the susceptor and having a plurality of gas passage openings through which the process gases can flow into the process chamber. The showerhead is both the process chamber ceiling and the cooling element, but can also be in touching contact with a process chamber ceiling. It has cooling channels through which a coolant flows. The device or the method may have a plurality of interacting control circuits. To avoid that the coolant can heat to impermissible temperatures, a cooling element control loop is provided. In the cooling element control circuit, by varying the mass flow of the coolant, the temperature of the coolant and in particular the outlet temperature of the coolant can be kept at a constant value. However, it is sufficient if the waste heat flow is determined merely by measuring the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature at a constant mass flow. To control this against a setpoint, the heating power can be changed. This is done with a heating element control loop, which has the waste heat flow as a controlled variable. According to a further aspect of the invention, in which the temperature control is influenced by the heat flow, the setpoint of a heating controller for controlling the heating power is a surface temperature measured on the substrate and / or the susceptor. This can be measured optically by means of a pyrometer. The electronic control device, which in particular is part of a control device, receives the setpoint value for regulating the surface temperature from a nominal value setting device, which in turn receives the setpoint from a recipe programmed into the control. In this variant, the temperature of the process chamber ceiling is explicitly kept at a specific temperature via the purge gas composition, for example to ensure desirable chemical properties. reactions. Changes in the surface emissivity due to process deposition then lead to a deviation of the substrate temperature from the target value, which is compensated by correction of the heating setpoint. The control device determines continuously or at intervals the heat flow and in particular the waste heat flow, in which the heat flow of the coolant is determined. If the heat flow deviates from a predetermined value which has been determined, for example, in a growth process "Golden Run" carried out under standard conditions, then the target value for the surface temperature of the substrate or of the susceptor is varied by means of the desired value setting device Target value of the surface temperature occurs in particular when the heat flow has changed by a predetermined value compared to a standard heat flux. <br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/> According to the invention, it is possible, if necessary, for the control to be used only briefly, if the layer thickness or the physical property of the layer does not permit its temperature to be optically determined, the desired value of the heating control with a G derived from a heat flow difference correcting the size. For example, it is possible, when depositing a layer whose temperature is easily determinable by means of a pyrometer, to ascertain the current waste heat flux, in order to then determine this during the deposition of an earlier layer of a subsequent process in which the optical temperature determination is not yet possible. to be used as reference value. Also, the heat flow of a successful deposition process can serve as a reference value.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

[0009] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch im Querschnitt die Prozesskammer einer Behandlungsvorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels, Embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it: 1 shows schematically in cross section the process chamber of a treatment device of a first embodiment,

Fig. 2 als Blockschaltbild die Wärmeflussstrecke von der Heizung 5 zum Kühlelement 9 des ersten Ausführungsbeispiels, 2 is a block diagram of the heat flow path from the heater 5 to the cooling element 9 of the first embodiment,

Fig. 3 eine Darstellung gemäß Figur 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels und Fig. 3 is a representation according to Figure 1 of a second embodiment and

Fig. 4 eine Darstellung gemäß Figur 2 des zweiten Ausführungsbeispiels. Fig. 4 is a representation according to Figure 2 of the second embodiment.

Beschreibung der Ausführungsformen Description of the embodiments

[0010] Die Figur 1 zeigt im Wesentlichen schematisch den Querschnitt durch die Prozesskammer eines CVD-Reaktors, wie er bspw. in der DE 10 2006 013 801 und der dort zitierten Druckschriften beschrieben wird. Die Vorrichtung dient zum Abscheiden von III-V-Halbleiterschichten auf Substraten. Hierzu wird in ein Gaseinlassorgan in Form eines Showerheads zusammen mit einem Trägergas eine Mischung aus zwei oder mehreren Prozessgasen eingespeist. Bei den Pro- zessgasen kann es sich um ein Hydrid eines Elementes der V-Hauptgruppe und eine metallorganische Verbindung eines Elementes der III-Hauptgruppe handeln. Beispielsweise kann zum Herstellen von GaN-Schichten Trimethylgallium zusammen mit Amoniak in die Prozesskammer eingespeist werden, wo auf einem der III-V-Substrate, bevorzugt aber einem Silizium- oder Saphirsubstrat eine III-V-Schicht abgeschieden wird. Die Zerlegungsreaktion der Prozessgase findet nicht nur auf der Oberfläche des beheizten Substrates 2, sondern auch an der zur Prozesskammer 1 weisenden Seite einer Gasaustrittsplatte des Showerheads statt. Die Gasaustrittsplatte bildet die Prozesskammer decke 7. Die Gasaustrittsplatte 9 besitzt Gasaustrittsöffnungen 24, die duschkopfartig angeordnet sind. Zwischen den Gasaustrittsöffnungen 24 erstrecken sich Kühlkanäle 13, durch welche ein Kühlmittel hindurchgeleitet wird. Das Gaseinlassorgan, welches das Kühlelement 9 ausbildet, eine IR-Heizung 5, ein zwischen dem Showerhead 9 und der IR-Heizung 5 angeordneter Suszeptor zur Auflage der Substrate 2, be- finden sich innerhalb einer gasdicht verschlossenen Reaktorkammer des CVD- Reaktors. FIG. 1 shows, essentially schematically, the cross section through the process chamber of a CVD reactor, as described, for example, in DE 10 2006 013 801 and the publications cited therein. The device is used for depositing III-V semiconductor layers on substrates. For this purpose, a mixture of two or more process gases is fed into a gas inlet element in the form of a shower head together with a carrier gas. The process gases may be a hydride of an element of the V main group and an organometallic compound of an element of the III main group. For example, to produce GaN layers, trimethyl gallium together with ammonia can be fed into the process chamber, where a III-V layer is deposited on one of the III-V substrates, but preferably a silicon or sapphire substrate. The decomposition reaction of the process gases takes place not only on the surface of the heated substrate 2, but also on the side facing the process chamber 1 side of a gas outlet plate of the showerhead. The gas outlet plate forms the process chamber ceiling 7. The gas outlet plate 9 has gas outlet openings 24 which are arranged like a shower head. Between the gas outlet openings 24 extend cooling channels 13 through which a coolant is passed. The gas inlet member, which forms the cooling element 9, an IR heater 5, a susceptor arranged between the showerhead 9 and the IR heater 5 for supporting the substrates 2, are located within a gas-tight reactor chamber of the CVD reactor.

[0011] Mit der Bezugsziffer 6 ist ein Messpunkt angedeutet, an dem die Oberflächentemperatur des Suszeptors 4 gemessen werden kann. Dies erfolgt mit einer Temperaturmesseinrichtung, bei der es sich um ein Pyrometer handeln kann. Das Pyrometer ist außerhalb der Prozesskammer innerhalb des Reaktorgehäuses angeordnet und ist in der Lage, optisch die Oberflächentemperatur des Substrates 2 zu messen und liefert einen Temperaturmesswert 12, der einem Heizungsregler 11 zugeleitet wird, der den Temperaturmes s wert als Regelgröße verwenden kann, um eine Heizleistung 10 in das Heizelement 5 ein- Zuspeisen, damit sich der Suszeptor 4 und insbesondere die Oberfläche des Substrates 2 auf eine Prozesstemperatur aufheizt. Zusätzlich kann ein Messpunkt 6' vorgesehen sein, um die Oberflächentemperatur des Substrates 2 zu bestimmen. Die dort gemessene Temperatur kann bspw. zu einer Sollwert- Anpassung verwendet werden. [0012] Durch einen Zulauf 14 wird eine Kühlflüssigkeit in die Kühlkanäle 13 eingespeist, durchläuft die Kühlkanäle und verlässt die Kühlkanäle 13 durch einen Ablauf 15. Mit dem Thermometer 16 kann die Temperatur der Kühlflüssigkeit gemessen werden, die den Kühlkanal 13 verlässt. Es wird eine Temperaturdifferenz ermittelt zwischen dem Messwert der Auslauftemperatur der Kühlflüssigkeit und der Einlauftemperatur der Kühlflüssigkeit. [0013] Mit einer Wärmefluss-Messeinrichtung 20 kann der Wärmefluss ermittelt werden, der durch das Kühlwasser, durch den Ablauf 15 aus dem Kühlelement 9 nach außen abfließt. Hierzu kann die vom Thermometer 16 gemessene Temperatur verwendet werden. Der Abwärmefluss ist mit der Bezugsziffer 26 bezeichnet. The reference numeral 6 indicates a measuring point at which the surface temperature of the susceptor 4 can be measured. This is done with a temperature measuring device, which may be a pyrometer. The pyrometer is located outside the process chamber within the reactor housing and is able to visually measure the surface temperature of the substrate 2 and provides a temperature reading 12, which is fed to a heating controller 11, which can use the Temperaturmes s value as a controlled variable to a heating power Feeding 10 in the heating element 5, so that the susceptor 4 and in particular the surface of the substrate 2 heats up to a process temperature. In addition, a measuring point 6 'may be provided to determine the surface temperature of the substrate 2. The temperature measured there can be used, for example, to a setpoint adjustment. Through an inlet 14, a cooling liquid is fed into the cooling channels 13, passes through the cooling channels and leaves the cooling channels 13 through a drain 15. With the thermometer 16, the temperature of the cooling liquid can be measured, which leaves the cooling channel 13. A temperature difference is determined between the measured value of the outlet temperature of the cooling liquid and the inlet temperature of the cooling liquid. With a heat flow measuring device 20, the heat flow can be determined, which flows through the cooling water through the outlet 15 from the cooling element 9 to the outside. For this purpose, the temperature measured by the thermometer 16 can be used. The waste heat flow is designated by the reference numeral 26.

[0014] Mit Rtl ist ein erster Wärmefluss- Widerstand bezeichnet, der von der Wärmeleitfähigkeit des Substrates 2 sowie dem Wärmeübergangs- Widerstand zwischen Substrat 2 und Suszeptor beeinflusst wird. Dieser Wärmefluss- Widerstand Rtl bleibt während des Beschichtungsprozesses im Wesentlichen unver- ändert, sofern sich die übrigen Prozessparameter nicht ändern. With Rtl a first heat flow resistance is referred to, which is influenced by the thermal conductivity of the substrate 2 and the heat transfer resistance between the substrate 2 and susceptor. This heat flow resistance Rtl remains essentially unchanged during the coating process, provided the other process parameters do not change.

[0015] Mit Rt2 ist ein zweiter Wärmefluss-Widerstand bezeichnet, der die Wärmeübertragungs strecke zwischen Substratoberfläche und Prozesskammerdecke 7, also der Unterseite des Kühlelementes 9 bezeichnet. Der Wärmefluss über den ersten Wärmefluss-Widerstand Rtl erfolgt im Wesentlichen über Wärmeleitung. Der Wärmefluss durch den zweiten Wärmefluss-WiderstandWith Rt2 a second heat flow resistance is called, the distance between the substrate surface and the process chamber ceiling 7, ie the underside of the cooling element 9 denotes the heat transfer. The heat flow via the first heat flow resistance Rtl takes place essentially via heat conduction. The heat flow through the second heat flow resistance

Rt2 erfolgt im Wesentlichen durch Wärmestrahlung und hängt von den Emissi- vitäten der Oberflächen des Substrates 2 und der Prozesskammerdecke 7 bzw. der zur Prozesskammer 1 weisenden Wand des Kühlelementes 9 ab. Die Emis- sivität ändert sich im Laufe des Beschichtungsverfahrens aus mehreren Grün- den. Zunächst einmal können die Oberflächen altern. Wesentlich ist aber auch, dass Belegungen auf den Oberflächen entstehen, die die optischen Eigenschaften, wie Emissivität und Reflektivität beeinflussen. Diese Eigenschaften der Prozesskammer ändern sich somit auch, wenn die übrigen Prozessparameter, die im Wesentlichen nach dem verwendeten Rezept eingestellt werden, kon- stant bleiben. [0016] Als Folge eines sich ändernden zweiten Wärmefluss- Widerstandes Rt2 kann sich die Temperatur der Substratoberfläche ändern. Rt2 takes place essentially by thermal radiation and depends on the emissivities of the surfaces of the substrate 2 and the process chamber ceiling 7 or the wall of the cooling element 9 facing the process chamber 1. The emissivity changes during the coating process for several reasons. First of all, the surfaces can age. However, it is also essential that coatings arise on the surfaces that influence the optical properties, such as emissivity and reflectivity. These properties of the process chamber thus also change if the other process parameters, which are essentially set according to the recipe used, remain constant. As a result of a changing second heat flux resistance Rt2, the temperature of the substrate surface may change.

[0017] Die Oberflächentemperatur des Substrates 2 kann insbesondere dann nicht mit einem Pyrometer gemessen werden, wenn das Substrat 2 für die ver- wendete Wellenlänge transparent ist, bspw. ist ein Saphir-Substrat für 400 nm Licht transparent. Beim Abscheiden einer GaN-Schicht auf ein Saphir-Substrat kann eine verlässliche Messung der Oberflächentemperatur des Substrates 2 bzw. der Schicht erst dann erfolgen, wenn eine genügende Schichtdicke erreicht ist. Zu Anfang eines derartigen Schichtwachstums erfolgt die Temperaturrege- lung deshalb nicht nur über einen Temperaturmesswert 12, sondern der Sollwert wird über eine Regelgröße 25, die vom Wärmefluss beeinflusst wird, korrigiert. Diese Korrekturgröße gibt eine Differenz des Ist-Wertes des Abwärmeflusses 26 von einem Soll- Wert wieder. The surface temperature of the substrate 2 can not be measured with a pyrometer, in particular, when the substrate 2 is transparent for the wavelength used, for example, a sapphire substrate is transparent to 400 nm light. When depositing a GaN layer on a sapphire substrate, a reliable measurement of the surface temperature of the substrate 2 or of the layer can only take place when a sufficient layer thickness has been reached. At the beginning of such a layer growth, therefore, the temperature control is not only performed via a temperature measurement value 12, but the setpoint value is corrected via a controlled variable 25, which is influenced by the heat flow. This correction quantity represents a difference of the actual value of the waste heat flow 26 from a desired value.

[0018] Anstelle der Abweichung des Abwärmestroms kann auch die Abwei- chung der Heizleistung von einem erwarteten Referenzwert zur Ableitung einer Temperatur-Korrektur herangezogen werden. Dies erfolgt bevorzugt bei einer Vorrichtung, die eine Sollwert- Vorgabeeinrichtung 28 aufweist, mit der der Sollwert 29 für den Heizungsregler 11 variiert wird. Mit einer Temperatur- Messeinrichtung, bspw. einem Pyrometer, wird die Suszeptortemperatur 6, insbesondere die Temperatur der zur Prozesskammer weisenden Oberfläche des Suszeptors 4, ermittelt. Dieser bildet den Sollwert für den Heizregler 11, der die Heizleistung 10 steuert. Die Oberflächentemperatur des Suszeptors 4 wird gegen einen Sollwert 29 geregelt. Der Sollwert 29 wird von der Sollwert- Vorgabeeinrichtung 28 vorgegeben. Die Sollwert-Vorgabeeinrichtung 28 erhält den Sollwert 29 von einer elektronischen Steuerung, welche den Sollwert nach einem Rezept festlegt. [0019] Mittels der Wärmefluss-Messeinrichtung 20 wird permanent der Abwärmefluss 26 gemessen. Weicht dieser für eine gewisse Zeit um ein gewisses Maß von einem Standardwert ab, so variiert die Sollwert- Vorgabeeinrichtung 28 den Sollwert 29, wobei die Substrattemperatur erhöht oder gesenkt wird. Hierdurch kann auf Effekte, die durch Belegungen an der Prozesskammerdecke 7 entstehen, reagiert werden. Anstelle der Abwärme kann generell auch die Heizleistung betrachtet werden. Instead of the deviation of the waste heat flow, the deviation of the heating power from an expected reference value can also be used to derive a temperature correction. This is preferably done in a device which has a set value setting device 28, with which the set value 29 for the heating controller 11 is varied. With a temperature measuring device, for example a pyrometer, the susceptor temperature 6, in particular the temperature of the surface of the susceptor 4 facing the process chamber, is determined. This forms the setpoint for the heating controller 11, which controls the heating power 10. The surface temperature of the susceptor 4 is controlled against a desired value 29. The desired value 29 is predetermined by the desired value setting device 28. The setpoint presetting device 28 receives the setpoint value 29 from an electronic controller which determines the setpoint value according to a recipe. By means of the heat flow measuring device 20, the waste heat flow 26 is permanently measured. If this deviates by a certain amount from a standard value for a certain time, then the nominal value presetting device 28 will vary the desired value 29, the substrate temperature being increased or decreased. As a result, it is possible to respond to effects that arise due to occupancies on the process chamber ceiling 7. In place of the waste heat, the heating power can generally also be considered.

[0020] Sofern die Substrattemperatur 6' gemessen werden kann, kann diese aber auch als Korrekturgröße 25 der Sollwert-Vorgabeeinrichtung 28 zugeführt werden. If the substrate temperature 6 'can be measured, but this can also be supplied as a correction value 25 of the setpoint-setting device 28.

[0021] Die Figur 2 zeigt schematisch die Wärmeflussstrecke von dem Heizelement 10 über die beiden Wärmefluss- Widerstände Rtl und Rt2 hin zu einem Kühlelement 9. Der Abwärmefluss 26 wird von einer Wärmefluss-Messeinrichtung 20 gemessen und mit einem Sollwert verglichen. Daraus wird eine Regel- große 25 gewonnen, die zur Regelung des Heizungsreglers 11 verwendet wird, dessen Stellgröße die Heizleistung 10 ist. 2 shows schematically the heat flow path of the heating element 10 via the two heat flow resistors Rtl and Rt2 toward a cooling element 9. The waste heat flow 26 is measured by a heat flow measuring device 20 and compared with a desired value. From this, a large control 25 is obtained, which is used to control the heating controller 11, the manipulated variable is the heating power 10.

[0022] Die Figur 3 zeigt in einem Querschnitt schematisch die für die Beschreibung der Erfindung wesentlichen Elemente eines CVD-Reaktors, wie er bspw. in der DE 10 2009 003 624 AI oder in der DE 10 2006 018 514 AI beschrieben wird. FIG. 3 shows, in a cross-section, schematically the elements of a CVD reactor which are essential for the description of the invention, as described, for example, in DE 10 2009 003 624 A1 or in DE 10 2006 018 514 A1.

[0023] Durch ein in den Zeichnungen nicht dargestelltes Gaseinlassorgan strömen die Prozessgase, bei denen es sich ebenfalls um ein Hydrid der V- Hauptgruppe und eine metallorganische Verbindung der III-Hauptgruppe handeln kann, in die Prozesskammer 1. Dies erfolgt zusammen mit einem Trä- gergas. Die Prozessgase reagieren in der Prozesskammer 1 und insbesondere an der Oberfläche des darin angeordneten Substrates 2 zu einer III-V-Schicht. Wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel, verlassen das Trägergas und gasförmige Reaktionsprodukte die Prozesskammer 1 durch einen Gasauslass, der an einer Vakuumpumpe angeschlossen ist, so dass innerhalb der Prozesskammer 1 ein Niedrigdruck eingestellt werden kann. The process gases, which may likewise be a hydride of the V main group and an organometallic compound of the III main group, flow into the process chamber 1 through a gas inlet element (not shown in the drawings). This takes place together with a carrier. gergas. The process gases react in the process chamber 1 and in particular the surface of the substrate 2 disposed therein to a III-V layer. As in the first embodiment, the carrier gas and gaseous reaction products leave the process chamber 1 through a gas outlet connected to a vacuum pump, so that a low pressure can be set within the process chamber 1.

[0024] Ein Suszeptor 4, dessen Temperatur mit einem Messelement, bspw. einem Thermoelement 6 oder einer Lichtleitung optisch gemessen wird, wird von unten mit einer Heizeinrichtung 5 beheizt. Bei der Heizeinrichtung 5 kann es sich um eine RF-Heizung handeln, die im Suszeptor 4 Wirbelströme erzeugt, so dass der Suszeptor 4 induktiv beheizt wird. Der vom Messelement 6 gewonnene Temperatur-Messwert 12 wird einem Heizungsregler 11 zugeleitet, der als Stellgröße die Heizleistung 10 liefert, mit der das Heizelement 5 betrieben wird. A susceptor 4 whose temperature is measured optically with a measuring element, for example a thermocouple 6 or a light pipe, is heated from below by a heating device 5. The heating device 5 may be an RF heater which generates eddy currents in the susceptor 4, so that the susceptor 4 is inductively heated. The temperature measured value 12 obtained by the measuring element 6 is fed to a heating controller 11, which supplies the heating power 10 with which the heating element 5 is operated as a manipulated variable.

[0025] Auf dem Suszeptor 4 liegt ein Substrathalter 3 auf. Der Substrathalter 3 liegt in einer Tasche 17 auf einem Gaspolster 18 auf. Das in das Gaspolster 18 einströmende Gas ist in der Lage, den Substrathalter 3 um eine Achse zu drehen. Auf dem Substrathalter 3 befinden sich ein oder mehrere Substrate 2. On the susceptor 4 is a substrate holder 3. The substrate holder 3 rests in a pocket 17 on a gas cushion 18. The gas flowing into the gas cushion 18 is capable of rotating the substrate holder 3 about an axis. On the substrate holder 3 are one or more substrates. 2

[0026] Der erste Wärmefluss- Widerstand Rtl ändert sich bei einem Beschich- tungsprozess unter denselben Prozessparametern im Wesentlichen kaum oder nur wenig. Ändern sich jedoch die Prozessparameter, so kann sich auch der Wärmefluss- Widerstand Rtl ändern. Wird das Gas, welches in den das Gaspolster 18 ausbildenden Gasspalt eingespeist wird, hinsichtlich seiner Wärmeübertragungseigenschaften geändert, so ändert sich auch Rtl. Die in einem Rezept aufeinander folgenden Beschichtungsschritte werden zwar jeweils mit verschiedenen Prozessparametern durchgeführt, weil Schichtenfolgen mit ver- schiedenen Schichten aufeinander abgeschieden werden. Die Prozessschritte, die in gleichen Rezepten an der gleichen Position liegen, besitzen aber dieselben Prozessparameter. In a coating process, the first heat flow resistance Rt1 changes essentially little or only slightly under the same process parameters. However, if the process parameters change, the heat flow resistance Rtl may also change. If the gas, which is fed into the gas gap forming the gas cushion 18, changed in terms of its heat transfer properties, so does Rtl. Although the coating steps following each other in a recipe are each carried out with different process parameters, because layer sequences with different layers are deposited on one another. The process steps, which are in the same position in the same recipe but have the same process parameters.

[0027] Die Prozesskammer 1 wird nach unten durch die Substrate 2 und nach oben durch eine Prozesskammerdecke 7, bspw. aus Graphit, begrenzt. Die Pro- zesskammerdecke 7 heizt sich durch Strahlungswärme, die vom Substrathalter 3 und vom Substrat 2 emittiert wird, auf. Die Strecke zwischen Substratoberfläche und Prozesskammerdecke 7 bildet einen zweiten Wärmefluss- Widerstand Rt2 aus, der von den optischen Eigenschaften der Oberflächen von Substrat 2, Substrathalter 3 und Prozesskammerdecke 7 beeinflusst wird. Die Emis- sivität, Reflektivität und Absorptionsfähigkeit dieser Oberflächen ändert sich mit der Zeit einerseits als Folge einer natürlichen Alterung und andererseits als Folge einer Beschichtung im Laufe des Beschichtungsprozesses. The process chamber 1 is bounded below by the substrates 2 and up through a process chamber ceiling 7, for example. Graphite. The process chamber ceiling 7 heats up due to radiant heat emitted by the substrate holder 3 and the substrate 2. The distance between substrate surface and process chamber ceiling 7 forms a second heat flow resistance Rt2, which is influenced by the optical properties of the surfaces of substrate 2, substrate holder 3 and process chamber ceiling 7. The emissivity, reflectivity, and absorbency of these surfaces changes with time, on the one hand, as a result of natural aging and, on the other hand, as a result of coating during the coating process.

[0028] Zwischen der Prozesskammerdecke 7 und der Unterseite einer Wand, die von einem Kühlelement 9 gebildet ist, bildet sich ein Spalt 8 aus, der mit einem Spülgas gespült wird, das aus einer Mischung aus zwei Gasen besteht, die voneinander verschiedene Wärmeleitfähigkeiten bzw. Wärmekapazitäten aufweisen. Between the process chamber ceiling 7 and the underside of a wall, which is formed by a cooling element 9, a gap 8 is formed, which is purged with a purge gas, which consists of a mixture of two gases, the mutually different thermal conductivities or Have heat capacities.

[0029] Das Kühlelement 9 besitzt Kühlkanäle 13, in die ein Zulauf 14 ein Kühlmittel einspeist. Das im Kühlkanal 13 aufgeheizte Kühlmittel verlässt den Kühl- kanal 13 durch einen Ablauf 15. Mittels eines Thermometers 16 wird die Ablauftemperatur gemessen. The cooling element 9 has cooling channels 13, in which an inlet 14 feeds a coolant. The coolant heated in the cooling channel 13 leaves the cooling channel 13 through an outlet 15. The outlet temperature is measured by means of a thermometer 16.

[0030] Mit einer symbolisch in der Figur 3 dargestellten Wärmefluss-Messein- richtung 20 wird der Wärmeabfluss 26 gemessen. Dieser kann aus der Wärmekapazität des Kühlmittels, dessen Massenfluss und dem Temperaturunter- schied zwischen Zulauftemperatur und Ablauftemperatur gewonnen werden. [0031] Es ist ein Gasflussregler 21 vorgesehen, mit dem der Gasfluss zweier verschiedener Gase in den Spalt 8 geregelt werden kann. Es ist insbesondere ein Gasflussregler 21 vorgesehen, der einen Stickstoffzufluss 22 und einen Wasser- stoffzufluss 23 in den Spalt 8 regeln kann. Durch Einstellen des Mischungsver- hältnisses zwischen Wasserstoff und Stickstoff lässt sich die Wärmeleitfähigkeit innerhalb des Spaltes 8 beeinflussen und damit die Größe eines dritten Wärme- fluss- Widerstandes Rt3. Durch Variation des Wärmefluss- Widerstandes Rt3. Durch Variation des Wärmefluss- Widerstandes Rt3 kann der sich ändernde Wärmefluss- Widerstandes Rt2 kompensiert werden. Die Variation des Wärme- fluss- Widerstandes Rt3 erfolgt unabhängig von Bauteil-Toleranzen, die die thermischen Eigenschaften des Spaltes 8 beeinflussen können. So können unterschiedliche Spalthöhen, aber auch unterschiedliche Emissivitäten der den Spalt begrenzenden Oberflächen durch die Variation der Gaszusammensetzung kompensiert werden. [0032] Bei dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der erste Wärmefluss-Widerstandes Rtl einerseits durch den Gasspalt 18, die Wärmeleitfähigkeit des Substrathalters 3, des Substrates 2 und des Suszeptors 4 bestimmt. Andererseits wird im Bereich, der dem Substrat 2 benachbart ist, ein Wärmefluss- Widerstand durch den Suszeptor 4 und auf dem Suszeptor 4 aufliegende Abdeckplatten 19 bestimmt. With a heat flow measuring device 20 shown symbolically in FIG. 3, the heat flow 26 is measured. This can be obtained from the heat capacity of the coolant, its mass flow and the temperature difference between inlet temperature and outlet temperature. It is a gas flow regulator 21 is provided, with which the gas flow of two different gases can be controlled in the gap 8. In particular, a gas flow regulator 21 is provided, which can regulate a nitrogen inflow 22 and a hydrogen inflow 23 into the gap 8. By adjusting the mixing ratio between hydrogen and nitrogen, it is possible to influence the thermal conductivity within the gap 8 and thus the size of a third heat flux resistance Rt3. By variation of the heat flow resistance Rt3. By varying the heat flow resistance Rt3, the changing heat flow resistance Rt2 can be compensated. The variation of the heat flow resistance Rt3 takes place independently of component tolerances, which can influence the thermal properties of the gap 8. Thus, different gap heights, but also different emissivities of the gap limiting surfaces can be compensated by the variation of the gas composition. In the embodiment shown in Figure 3, the first heat flow resistance Rtl is determined on the one hand by the gas gap 18, the thermal conductivity of the substrate holder 3, the substrate 2 and the susceptor 4. On the other hand, in the region adjacent to the substrate 2, a heat flux resistance is determined by the susceptor 4 and cover plates 19 resting on the susceptor 4.

[0033] Die Figur 4 zeigt schematisch die den Wärmefluss vom Heizelement 5 zum Kühlelement 9 beeinflussenden Wärmefluss- Widerstände Rtl, Rt2 und Rt3, wobei der Wärmefluss-Widerstandes Rt3 ein regelbarer Wärmefluss- Widerstand ist. Er bekommt seine Stellgröße von einem Regelkreis, dessen Re- gelgröße die Ablaufwärme 26 ist. Letztere wird mittels des Reglers 21 auf einem konstanten Wert gehalten. [0034] Die in den Figuren 2 und 4 dargestellten Ersatzschaltbilder geben die tatsächlichen physikalischen Verhältnisse grob vereinfacht wieder. Der von der Heizung 5 erzeugte Wärmefluss tritt lediglich nur zu einem Teil durch den Sus- zeptor 4 und den Substrathalter 3 sowie durch das Substrat 2 hindurch. Bei der Betrachtung kann dieser Teil des von der Heizleistung 10 erzeugte Wärmefluss aber als konstant angesehen werden, so dass ein im Wesentlichen konstanter Anteil der Heizleistung 10 als Strahlungswärme von der Oberfläche des Substrathalters 3 und der Oberfläche des Substrates 2 in die Prozesskammer 1 abgestrahlt wird. [0035] Aus physikalischen Gründen erreicht auch nur ein Teil dieser vom Substrat 2 und vom Substrathalter 3 abgestrahlten Wärme die Prozesskammerdecke 7. Aus physikalischen Gründen erreicht auch nur ein Teil der zur Prozesskammerdecke 7 kommenden Wärme durch den Spalt 8 das Kühlelement 9. Figure 4 shows schematically the heat flow from the heating element 5 to the cooling element 9 influencing heat flow resistances Rtl, Rt2 and Rt3, wherein the heat flow resistance Rt3 is a variable heat flux resistance. He gets his manipulated variable from a control loop whose control variable is the waste heat 26. The latter is kept at a constant value by means of the regulator 21. The equivalent circuit diagrams shown in Figures 2 and 4 represent the actual physical conditions roughly simplified again. The heat flow generated by the heater 5 occurs only in part through the susceptor 4 and the substrate holder 3 as well as through the substrate 2. When viewed, however, this part of the heat flow generated by the heating power 10 can be regarded as constant, so that a substantially constant proportion of the heating power 10 is radiated as radiant heat from the surface of the substrate holder 3 and the surface of the substrate 2 into the process chamber 1. For physical reasons, only a portion of this emitted from the substrate 2 and the substrate holder 3 heat reaches the process chamber ceiling 7. For physical reasons, only a part of the heat coming to the process chamber ceiling 7 through the gap 8 reaches the cooling element. 9

[0036] Es wird als vorteilhaft angesehen, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur des Substrates 2 und insbesondere die Oberflächentemperatur des Substrates 2 auf einen im Wesentlichen konstanten Wert geregelt wird, ohne dass die Temperatur explizit gemessen werden muss. Erfindungsgemäß werden thermodyna- misch relevante Eigenschaften des CVD-Reaktors derart von einem Regler ge- regelt, dass ein Wärmefluss, insbesondere der Abwärmefluss 26 auf einem konstanten Wert gehalten wird. Die Ausführungsbeispiele zeigen als Beispiele die Beeinflussung der Heizleistung des Heizelementes 5 und die Beeinflussung eines zusätzlichen Wärmefluss- Widerstandes Rt3 in der Wärmeübertragungsstrecke zwischen Heizelement 5 und Kühlelement 9. [0037] Bei den Reglern 11, 18, 21 kann es sich um separate elektronische Geräte handeln. Es ist aber auch möglich, dass diese Regler 11, 18, 21 von einer elektro- nischen, insbesondere programmgesteuerten Steuereinrichtung ausgebildet werden. Es kann sich bei den Reglern 11, 18, 21 um PID-Regler handeln. Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Temperaturregelung optional auch mittels des Temperatur-Messfühlers 6 erfolgen, sofern dieser Prozesstechnisch in der Lage ist, die Oberflächentemperatur des Substrates 2 ausreichend genau zu ermitteln. Die Temperaturregelung über den Wärmefluss erfolgt aber dann, wenn die Oberflächentemperatur des Substrates 2 nicht ausreichend genau ermittelbar ist. It is considered advantageous that with the device according to the invention and with the method according to the invention, the temperature of the substrate 2 and in particular the surface temperature of the substrate 2 is controlled to a substantially constant value without the temperature must be measured explicitly. According to the invention, thermodynamically relevant properties of the CVD reactor are regulated by a controller such that a heat flow, in particular the waste heat flux 26, is kept at a constant value. The exemplary embodiments show, as examples, the influencing of the heating power of the heating element 5 and the influencing of an additional heat flow resistance Rt3 in the heat transfer path between the heating element 5 and the cooling element 9. The regulators 11, 18, 21 may be separate electronic devices , But it is also possible that these regulators 11, 18, 21 from an electro- nischen, in particular program-controlled control device are formed. The regulators 11, 18, 21 may be PID controllers. In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, the temperature control can optionally also be carried out by means of the temperature sensor 6, provided that this process technology is capable of determining the surface temperature of the substrate 2 with sufficient accuracy. However, the temperature control via the heat flow takes place when the surface temperature of the substrate 2 can not be determined with sufficient accuracy.

[0038] 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: The above explanations serve to explain the invention as a whole of the inventions, which further develop the prior art, at least by the following feature combinations each independently, wherein two, several or all of these feature combinations can also be combined, namely:

[0039] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Temperaturre- gelung durch den Wärmefluss beeinflusst wird. [0039] A method which is characterized in that the temperature control is influenced by the heat flow.

[0040] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Temperaturregelung durch den Wärmefluss beeinflusst wird. A device, characterized in that the temperature control is influenced by the heat flow.

[0041] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Temperaturregelung zumindest einen Regelkreis aufweist, bei dem der Wärmefluss die Regelgröße ist, oder dass ein sich ändernder Wärmefluss eine Temperatursollwertkorrektur zur Folge hat. A method or a device, characterized in that the temperature control has at least one control loop, in which the heat flow is the controlled variable, or that a changing heat flow results in a temperature setpoint correction.

[0042] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Wärmefluss durch Wärmeflusserfassungsmittel 20 erfasst ist. [0043] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der bei der Temperatursollwertkorrektur oder bei der Temperaturregelung verwendete Wärmefluss der Abwärmefluss 26 oder die Heizleistung 10 ist. A method or apparatus characterized in that the heat flow is detected by heat flow sensing means 20. A method or apparatus characterized in that the heat flow used in the temperature set point correction or in the temperature control is the waste heat flux 26 or the heating power 10.

[0044] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass das Kühlelement 9 Kühlkanäle 13 aufweist, zum Hindurchtreten eines Kühlmittels, welches durch einen Massenfluss die Abwärme nach außen abführt, wobei zur Ermittlung des Abwärmeflusses 26 eine Temperaturdifferenz des Kühlmittels und dessen Massenfluss durch die Kühlkanäle 13 ermittelt wird. [0045] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass zur Regelung des Wärmeflusses die Heizleistung 10 des Heizelementes 5 variiert wird. A method or a device, which is characterized in that the cooling element 9 cooling channels 13, for passing a coolant, which dissipates the waste heat by a mass flow to the outside, wherein for determining the waste heat flow 26, a temperature difference of the coolant and its mass flow is determined by the cooling channels 13. A method or a device, which are characterized in that for controlling the heat flow, the heating power 10 of the heating element 5 is varied.

[0046] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass zur Regelung des Wärmeflusses ein veränderbarer Wärmefluss- Wider- stand Rt3 variiert wird. [0046] A method or a device which is characterized in that a variable heat flow resistance Rt3 is varied to regulate the heat flow.

[0047] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass zur Regelung des Wärmeflusses in einen Spalt 8 zwischen der Prozesskammerdecke 7 und dem Kühlelement 9 eine Mischung von Gasen mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit eingespeist wird, wobei das Mischungsverhält- nis variiert wird. A method or a device, which is characterized in that a mixture of gases with different thermal conductivity is fed to regulate the heat flow into a gap 8 between the process chamber ceiling 7 and the cooling element 9, the mixing ratio being varied.

[0048] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Sollwert 29 eines Heizungsreglers 11 zur Regelung der Heizleistung 10 eine auf dem Suszeptor 4 oder dem Substrat 2 gemessene Oberflächentempera- tur ist, welcher Sollwert 29 von einer Sollwert- Vorgabeeinrichtung 28 geändert wird, wenn sich der Wärmefluss ändert. [0048] A method or a device, which is characterized in that the desired value 29 of a heating controller 11 for controlling the heating power 10 has a surface temperature measured on the susceptor 4 or the substrate 2. is which set point 29 is changed by a setpoint presetting device 28 when the heat flow changes.

[0049] Ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Sollwert 29 geändert wird, wenn sich das über die Zeit bestimmte Inte- gral einer Abweichung des Wärmeflusses von einem vorgegebenen Standardwert um einen vorgegebenen Betrag geändert hat. A method or a device characterized in that the desired value 29 is changed when the integral of a deviation of the heat flow from a predetermined standard value, which has been determined over time, has changed by a predetermined amount.

[0050] 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 Prioritäts- unterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzu- nehmen. 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 gleichwirkenden Mittel ersetzt werden können. Liste der Bezugszeichen All disclosed features are essential to the invention (individually, but also in combination with one another). The disclosure of the associated / attached priority documents (copy of the prior application) is hereby also incorporated in full in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application. The subclaims characterize with their features independent inventive developments of the prior art, in particular in order to undertake divisional applications based on these claims. The invention specified in each claim may additionally have one or more of the features described in the preceding description, in particular with reference numerals and / or given in the reference numerals. The invention also relates to design forms in which individual of the features mentioned in the above description are not realized, in particular insofar as they are recognizable dispensable for the respective purpose or can be replaced by other technically equivalent means. List of reference numbers

1 Prozesskammer 25 Korrekturgröße 1 process chamber 25 correction variable

2 Substrat 26 Abwärmefluss, Wärmeabfluss 2 substrate 26 waste heat flow, heat dissipation

3 Substrathalter 27 Drosselventil 3 substrate holder 27 throttle valve

4 Suszeptor 28 Sollwert- Vorgabeeinrichtung 4 susceptor 28 setpoint presetting device

5 Heizelement, Heizung 29 Sollwert 5 heating element, heating 29 setpoint

6 Suszeptortemperatur  6 susceptor temperature

6' Substrattemperatur  6 'substrate temperature

7 Prozesskammerdecke  7 process chamber ceiling

8 Spalt Rtl Wärmefluss- Widerstand 8 gap Rtl heat flow resistance

9 Gasaustrittsplatte Rt2 Wärmefluss- Widerstand9 Gas outlet plate Rt2 Heat flow resistance

9' Kühlelement Rt3 Wärmefluss- Widerstand9 'cooling element Rt3 heat flow resistance

10 Heizleistung 10 heating power

11 Heizungs regier  11 heating reg

12 Temperaturmesswert  12 temperature reading

13 Kühlkanal  13 cooling channel

14 Zulauf  14 inlet

15 Ablauf  15 process

16 Thermometer  16 thermometers

17 Tasche  17 bag

18 Gasspalt  18 gas gap

19 Abdeckplatte  19 cover plate

20 Wärmefluss-Messeinrichtung  20 heat flow measuring device

21 Gasflussregler  21 gas flow controller

22 Stickstoff -Zufluss  22 Nitrogen inflow

23 Wasserstoff -Zufluss  23 Hydrogen inflow

24 Gasaustrittsöffnung  24 gas outlet opening

Claims

Ansprüche  claims Verfahren zur thermischen Behandlung mindestens eines Substrates (2) in einer Prozesskammer (1) einer Behandlungsvorrichtung bei einer geregelten Temperatur mit einem Wärmefluss von einem einen Suszeptor (4) heizenden Heizelement (5), dem Heizleistung (10) von außen zugeführt wird, durch das vom Suszeptor (4) beheizte Substrat (2) und die Prozesskammer (1) hindurch, hin zu einem eine Prozesskammerdecke (7) kühlenden Kühlelement (9), von dem ein Abwärmefluss (26) nach außen abgeführt wird, wobei die Temperaturregelung zumindest einen Regelkreis aufweist, bei dem der Wärmefluss die Regelgröße ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Wärmeflusses ein veränderbarer Wärmefluss- Widerstand (Rt3) variiert wird. Method for the thermal treatment of at least one substrate (2) in a process chamber (1) of a treatment device at a controlled temperature with a heat flow from a heating element (5) heating a susceptor (4) to which heating power (10) is supplied from the outside from the susceptor (4) heated substrate (2) and the process chamber (1), towards a cooling a process chamber ceiling (7) cooling element (9) from which a waste heat flow (26) is discharged to the outside, wherein the temperature control at least one control loop in which the heat flow is the controlled variable, characterized in that a variable heat flow resistance (Rt3) is varied to regulate the heat flow. Vorrichtung zur thermischen Behandlung mindestens eines Substrates (2) in einer Prozesskammer (1) der Vorrichtung bei einer geregelten Temperatur mit einem Heizelement (5), welches durch Zuführung einer Heizleistung (10) von außen einen Wärmefluss von einem vom Heizelement (5) beheizbaren Suszeptor (4) durch das vom Suszeptor (4) beheizte Substrat Device for thermal treatment of at least one substrate (2) in a process chamber (1) of the device at a controlled temperature with a heating element (5), which by supplying a heating power (10) from the outside a heat flow from a susceptor heated by the heating element (5) (4) through the substrate heated by the susceptor (4) (2) und die Prozesskammer (1) hindurch hin zu einem eine Prozesskammerdecke kühlenden Kühlelement (9) erzeugt, von welchem Kühlelement (9) ein Abwärmefluss (26) nach außen abgeführt wird, wobei die Temperaturregelung zumindest einen Regelkreis aufweist, bei dem der Wärmefluss die Regelgröße ist, gekennzeichnet durch einen veränderbaren Wärmefluss- Widerstand (Rt3) zur Regelung des Wärmeflusses. (2) and the process chamber (1) through to a cooling a process chamber ceiling cooling element (9), from which cooling element (9) a waste heat flow (26) is discharged to the outside, wherein the temperature control has at least one control loop, wherein the heat flow the controlled variable is characterized by a variable heat flow resistance (Rt3) to control the heat flow. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmefluss durch Wärmeflusserfassungsmit- tel (20) erfasst ist. 3. Method according to claim 1 or device according to claim 2, characterized in that the heat flow is detected by heat flow detection means (20). 4. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Temperaturregelung verwendete Wärmefluss der Abwärmefluss (26) oder die Heizleistung (10) ist. 4. The method or apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the heat flow used in the temperature control of the waste heat flux (26) or the heating power (10). Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (9) Kühlkanäle (13) aufweist, zum Hindurchtreten eines Kühlmittels, welches durch einen Mas- senfluss die Abwärme nach außen abführt, wobei zur Ermittlung des Abwärmeflusses (26) eine Temperaturdifferenz des Kühlmittels und dessen Massenfluss durch die Kühlkanäle (13) ermittelt wird. Method or device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling element (9) cooling channels (13), for passing a coolant, the senfluss through a mass senfluss the waste heat, wherein for determining the waste heat flow (26) a Temperature difference of the coolant and the mass flow through the cooling channels (13) is determined. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Wärmeflusses in einen Spalt (8) zwischen der Prozesskammerdecke Method or device according to one of the preceding claims, characterized in that for controlling the heat flow in a gap (8) between the process chamber ceiling (7) und dem Kühlelement (9) eine Mischung von Gasen mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit eingespeist wird, wobei das Mischungsverhältnis variiert wird. (7) and the cooling element (9), a mixture of gases with different thermal conductivity is fed, wherein the mixing ratio is varied. Verfahren oder Vorrichtung zur thermischen Behandlung mindestens eines Substrates (2) in einer Prozesskammer (1) der Vorrichtung bei einer geregelten Temperatur mit einem Heizelement (5), welches durch Zuführung einer Heizleistung (10) von außen einen Wärmefluss von einem vom Heizelement (5) beheizbaren Suszeptor (4) durch das vom Suszeptor (4) beheizte Substrat (2) und die Prozesskammer (1) hindurch hin zu einem eine Prozesskammer decke kühlenden Kühlelement (9) erzeugt, von welchem Kühlelement (9) ein Abwärmefluss (26) nach außen abgeführt wird, wobei ein Regelkreis eine Ist-Temperatur auf eine Soll-Temperatur regelt und wobei Mittel vorgesehen sind, um einen Wärmefluss zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung des Wärmeflusses eine Korrektur eines Temperatursollwertes zur Folge hat. Method or device for the thermal treatment of at least one substrate (2) in a process chamber (1) of the device at a controlled temperature with a heating element (5) which, by supplying a heating power (10) from the outside, a heat flow from one of the heating element (5) heated susceptor (4) by the susceptor (4) heated substrate (2) and the process chamber (1) through to a process chamber ceiling cooling cooling element (9) generates from which cooling element (9) a waste heat flow (26) to the outside wherein a control circuit regulates an actual temperature to a desired temperature and wherein means are provided to determine a heat flow, characterized in that a change in the heat flow has a correction of a temperature setpoint result. 8. Verfahren oder Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Temperatursollwertkorrektur verwendete Wärmefluss der Abwärmefluss (26) oder die Heizleistung (10) ist. 8. A method or apparatus according to claim 7, characterized in that the heat flow used in the temperature setpoint correction of the waste heat flow (26) or the heating power (10). Verfahren oder Vorrichtung zur thermischen Behandlung mindestens eines Substrates (2) in einer Prozesskammer (1) der Vorrichtung bei einer geregelten Temperatur mit einem Heizelement (5), welches durch Zuführung einer Heizleistung (10) von außen einen Wärmefluss von einem vom Heizelement (5) beheizbaren Suszeptor (4) durch das vom Suszeptor (4) beheizte Substrat (2) und die Prozesskammer (1) hindurch hin zu einem eine Prozesskammer decke kühlenden Kühlelement (9) erzeugt, von welchem Kühlelement Method or device for the thermal treatment of at least one substrate (2) in a process chamber (1) of the device at a controlled temperature with a heating element (5) which, by supplying a heating power (10) from the outside, a heat flow from one of the heating element (5) heated susceptor (4) by the susceptor (4) heated substrate (2) and the process chamber (1) through to a process chamber ceiling cooling cooling element (9) generated by which cooling element (9) ein Abwärmefluss (26) nach außen abgeführt wird, wobei die Temperaturregelung zumindest einen Regelkreis aufweist, bei dem der Wärmefluss die Regelgröße ist, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Temperaturregelung verwendete Wärmefluss der Abwärmefluss (26) oder die Heizleistung (10) ist. (9) a waste heat flow (26) is discharged to the outside, wherein the temperature control has at least one control loop, wherein the heat flow is the controlled variable, characterized in that the heat flow used in the temperature control of the waste heat flow (26) or the heating power (10) is. Verfahren oder Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Wärmeflusses die Heizleistung A method or apparatus according to claim 9, characterized in that for controlling the heat flow, the heating power (10) des Heizelementes (5) variiert wird. (10) of the heating element (5) is varied. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (29) eines Heizungsreglers Method or device according to one of the preceding claims, in particular according to claim 10, characterized in that the desired value (29) of a heating controller (11) zur Regelung der Heizleistung (10) eine auf dem Suszeptor (4) oder dem Substrat (2) gemessene Oberflächentemperatur ist, welcher Sollwert (29) von einer Sollwert- Vorgabeeinrichtung (28) geändert wird, wenn sich der Wärmefluss ändert. (11) for controlling the heating power (10) is a surface temperature measured on the susceptor (4) or the substrate (2), which set value (29) is changed by a target value setting means (28) when the heat flow changes. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (29) geändert wird, wenn sich das über die Zeit bestimmte Integral einer Abweichung des Wärmeflusses von einem vorgegebenen Standardwert um einen vorgegebenen Betrag geändert hat. 12. The method according to claim 11, characterized in that the desired value (29) is changed when the integral over time integral of a deviation of the heat flow has changed from a predetermined standard value by a predetermined amount. 13. Vorrichtung oder Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche. 13. A device or method characterized by one or more of the characterizing features of one of the preceding claims.
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