專利名稱：噴嘴設(shè)備和化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種噴嘴設(shè)備，用于化學(xué)氣相沉積(CVD)反應(yīng)器中，特別是用于硅沉積反應(yīng)器中。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體技術(shù)和光伏產(chǎn)業(yè)中，已知在沉積反應(yīng)器中例如根據(jù)西門子法(Siemens-method)制得高純度的娃棒，該沉積反應(yīng)器又叫做化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器或簡(jiǎn)稱為CVD反應(yīng)器(CVD-reactors)。首先，將細(xì)硅棒接納在反應(yīng)器中，在沉積過程中硅沉積于其上。細(xì)硅棒被接納在夾緊和接觸裝置中，夾緊和接觸裝置一方面將細(xì)硅棒保持在預(yù)定朝向，另一方面提供對(duì)細(xì)硅棒電氣接觸。在它們各自的自由端，通常兩個(gè)細(xì)硅棒通過導(dǎo)電橋而電氣連接，從而形成電流通路。在沉積過程中，細(xì)硅棒由預(yù)定電壓的電流通過電阻加熱·而加熱到預(yù)定溫度，在沉積過程中，來自蒸汽或氣相的硅沉積到細(xì)硅棒上。沉積溫度介于900-1350°C，通常是在 1100 到 1200。。。通過具有固定流動(dòng)直徑的多個(gè)噴嘴設(shè)備，按照所需要的量提供工藝氣體，噴嘴設(shè)備通常設(shè)置于沉積反應(yīng)器的底部。在反應(yīng)器內(nèi)的沉積過程期間，硅棒的直徑持續(xù)地增加，這樣硅棒的表面積也增加。為了硅棒的均勻增長(zhǎng)，因此必須隨硅棒直徑的增加而提供更多的工藝氣體，即必須提供更大質(zhì)量流量的工藝氣體。在具有固定流動(dòng)直徑靜態(tài)噴嘴出口的噴嘴設(shè)備中，從噴嘴中噴出的工藝氣體的速度劇烈地變化，該變化導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)流量型態(tài)的極大變化。這可能會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)的拖延或失敗，從而達(dá)不到工藝室和硅棒的整個(gè)高度。如果選擇小直徑的噴嘴，即使在最開始也能得到為達(dá)到反應(yīng)器整個(gè)高度所需的流速。然而，由于較高的質(zhì)量流量，這會(huì)隨著工藝的進(jìn)行而導(dǎo)致相當(dāng)高的壓力損失，因此，經(jīng)濟(jì)上不可行。此外，還可導(dǎo)致硅棒發(fā)生振動(dòng)，而這種振動(dòng)在最壞的情況下會(huì)導(dǎo)致硅棒落下。另外，工藝氣體的流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致對(duì)硅棒的冷卻，這會(huì)降低整體沉積速率，特別是局部地在硅棒的下端處。這可能會(huì)導(dǎo)致硅棒變得不穩(wěn)定，并導(dǎo)致硅棒潛在的翻落或破裂。如可從上述內(nèi)容所理解的，通常使用的噴嘴設(shè)備、即具有靜態(tài)噴管出口的噴嘴設(shè)備，會(huì)只為部分的工藝提供近似理想的流速。人們考慮了這樣一個(gè)控制器，它控制工藝空間內(nèi)噴嘴設(shè)備的流動(dòng)直徑，但發(fā)現(xiàn)在實(shí)踐中由于沉積反應(yīng)器底板的特殊結(jié)構(gòu)以及惡劣的環(huán)境而難以實(shí)現(xiàn)該控制器。

實(shí)用新型內(nèi)容從先前所描述的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本實(shí)用新型的目的是提供一種替代的噴嘴設(shè)計(jì)，在下文中將其稱作噴嘴設(shè)備，以及提供一種替代的CVD反應(yīng)器，它能克服上述問題中至少一個(gè)問題。特別地，本實(shí)用新型提供一種在CVD反應(yīng)器中使用的噴嘴設(shè)備，該噴嘴設(shè)備由噴嘴本體和至少一個(gè)控制單元組成，噴嘴本體具有入口、出口和在出口和入口之間的流動(dòng)空間，至少一個(gè)控制單元包含控制部分和設(shè)定部分?？刂撇糠挚蛇\(yùn)動(dòng)地布置在流動(dòng)空間內(nèi)，并限定流動(dòng)直徑，這個(gè)流動(dòng)直徑小于流動(dòng)空間內(nèi)入口的流動(dòng)直徑，這樣，當(dāng)氣體流向噴嘴本體時(shí)，在控制部分發(fā)生壓力損失。該壓力損失在流動(dòng)空間內(nèi)朝向出口方向偏置使控制部分。設(shè)定部分可隨著控制部分運(yùn)動(dòng)，并且有至少區(qū)域，該至少一個(gè)區(qū)域隨設(shè)定部分的運(yùn)動(dòng)而改變出口的流動(dòng)直徑。此外，提供至少一個(gè)偏差元件，它在流動(dòng)空間內(nèi)朝遠(yuǎn)離出口的方向偏置控制部分。上面討論的問題可由這樣的動(dòng)態(tài)的噴嘴設(shè)計(jì)或噴嘴設(shè)備抵消。這個(gè)噴嘴設(shè)備提供了設(shè)計(jì)，它能通過入口和出口間的壓力損失自動(dòng)確定設(shè)定部分的位置從而改變出口的流動(dòng)直徑。通過設(shè)定流動(dòng)空間內(nèi)控制部分的流動(dòng)橫斷面(flow cross section)以及設(shè)定偏差變量，考慮到在工藝中工藝氣體的期望質(zhì)量流量，這個(gè)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)從噴嘴設(shè)備噴出的氣體流速可大約保持在同水平。較佳的是，為了提供規(guī)定的流動(dòng)直徑，控制部分由多孔板構(gòu)成，即由具有多個(gè)孔洞的板構(gòu)成，或者，至少有一部分形成為多孔板，或者，任何其他對(duì)控制部分處的流動(dòng)限制結(jié)構(gòu)也可提供規(guī)定的流動(dòng)直徑，例如控制部分的外周和流動(dòng)空間的內(nèi)周之間的空隙。在本實(shí) 用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例中，設(shè)定部分形成為當(dāng)控制部分向出口運(yùn)動(dòng)時(shí)它增大出口的流動(dòng)橫斷面，而在相反方向運(yùn)動(dòng)中它減小出口的流動(dòng)橫斷面。設(shè)定部分可形成為隨其運(yùn)動(dòng)而改變出口的流動(dòng)角(flow angle)。這樣做時(shí)，可在工藝過程中設(shè)定不同的出口流動(dòng)角。例如，在工藝開始時(shí)，當(dāng)工藝空間內(nèi)的棒還很細(xì)時(shí)，為了使氣體更好地分散在反應(yīng)器空間內(nèi)，出口角可能較大。因此，設(shè)定部分可較佳地形成為當(dāng)控制部分向出口方向運(yùn)動(dòng)時(shí)它減小出口流動(dòng)角，而在相反方向運(yùn)動(dòng)中則增大出口角。為了實(shí)現(xiàn)控制部分和/或設(shè)定部分的良好運(yùn)動(dòng)，一個(gè)部分和/或另一部分可由噴嘴本體以平滑的方式所引導(dǎo)。在引導(dǎo)區(qū)域內(nèi)，至少一個(gè)元件可能包含由聚四氟乙烯(PTFE)制成的表面。在一個(gè)實(shí)施例中，噴嘴本體包含出口部分和至少一個(gè)固定導(dǎo)流元件，該固定導(dǎo)流元件至少部分地位于出口部分內(nèi)，其中，設(shè)定部分包含管件部分，管件部分至少部分地位于出口部分內(nèi)，管件部分圍繞至少一個(gè)導(dǎo)流元件。CVD反應(yīng)器包含限定了工藝空間的工藝室，該工藝室具有在底壁上的至少一個(gè)通孔，一個(gè)上述類型的噴嘴設(shè)備至少部分地容納在該通孔中。這種CVD反應(yīng)器具有上文已經(jīng)討論過的優(yōu)勢(shì)。為了使整個(gè)工藝室內(nèi)的工藝氣體具有良好的流動(dòng)性，噴嘴設(shè)備較佳地基本上完全配置在通孔內(nèi)。在這樣做時(shí)，氣體入口、即噴嘴設(shè)備的出口與工藝室的底板大體上在同一水平位置，這便于工藝氣體在工藝空間內(nèi)的均勻分布。用語“大體上”應(yīng)當(dāng)包括延伸到工藝空間內(nèi)最多噴嘴設(shè)備高度的20%、較佳地是低于噴嘴設(shè)備高度的10%。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，通孔是階梯式的，這樣它限定了直接鄰接工藝空間的第一部分，該第一部分的直徑大于與其直接鄰接的第二部分的直徑。噴嘴設(shè)備的主要部分、即沿其高度超過50%的部分被接納在通孔的第一部分內(nèi)。再者，噴嘴設(shè)備僅其高度的一小部分延伸到工藝空間內(nèi)。較佳的是，面向軸向的肩部形成于通孔的第一部分和第二部分之間，噴嘴設(shè)備以密閉的方式緊靠于所述肩部。在這樣做時(shí)，在通孔和噴嘴本體間可獲得簡(jiǎn)單和安全的密封。為了避免噴嘴設(shè)備內(nèi)的高溫，工藝室可包含用來冷卻底壁的冷卻設(shè)備，并且所述噴嘴設(shè)備以熱傳導(dǎo)關(guān)系安裝于底壁上。這可通過具有高熱傳導(dǎo)率的接觸箔片來幫助實(shí)施。
本實(shí)用新型將在下文參考附圖進(jìn)行詳細(xì)闡述；附圖如下；圖I示出了 CVD反應(yīng)器/氣體轉(zhuǎn)化器的局部側(cè)視截面圖；圖2示出了圖I中的噴嘴設(shè)備的放大截面圖；圖3示出了類似于圖2的截面圖，其中噴嘴設(shè)備位于不同的操作位置；圖4示出了沿圖2中的線IV-IV的剖視圖；圖5示出了沿圖2中的線V-V的剖視圖；圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的噴嘴設(shè)備的放大截面圖； 圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的噴嘴設(shè)備的放大截面圖；圖8示出了根據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例的噴嘴設(shè)備的放大截面圖；以及圖9示出了根據(jù)本實(shí)用新型第五實(shí)施例中的噴嘴設(shè)備的放大截面圖。
具體實(shí)施方式
在以下描述中，諸如在頂部或上方、在底部或下方、右和左都與附圖中所示的相關(guān)，且不被用作限定的意義，即使他們可能指較佳的取向。此外，應(yīng)當(dāng)注明，附圖僅是概要的，并且特別地，圖I中的尺寸是不成比例的。圖I示出了 CVD反應(yīng)器的示意性局部截面圖，CVD反應(yīng)器顯示為硅沉積反應(yīng)器。在圖I中只示出了 CVD反應(yīng)器I的外殼(housing)的底壁3，而外殼的其他部分并未示出。在底壁3上方，CVD反應(yīng)器的工藝室如此形成，它以恰當(dāng)?shù)姆绞酵ㄟ^未示出的外殼壁而對(duì)外界封閉。此外，圖I示出了電極單元5和噴嘴設(shè)備6。示出了不同實(shí)施例的圖2-9更詳細(xì)地示出了噴嘴設(shè)備6，該噴嘴設(shè)備構(gòu)成了本實(shí)用新型的主要特征。緊鄰底壁3顯示有可選擇的絕緣單元8,它使電極單元5對(duì)底壁3電絕緣。絕緣單元8可僅設(shè)置在電極單元5附近。在其他區(qū)域，例如在噴嘴設(shè)備的區(qū)域，可不需要電絕緣。然而，在此可選地設(shè)置熱絕緣。此夕卜，還不出了娃棒設(shè)備10,它由兩根垂直延伸的娃棒11和一根水平延伸的娃棒12形成,兩根垂直延伸的硅棒11分別被電極單元5保持。如圖所示，硅棒12連接了兩根硅棒11。底壁可為已知類型，其具有內(nèi)部冷卻通道來積極冷卻底壁。此外，在底壁3上設(shè)置有通孔14和通孔16，通孔14引導(dǎo)電極單元5穿過底壁3，通孔16引導(dǎo)噴嘴設(shè)備6穿過底壁3，如將在下文所詳細(xì)討論的。在所示出的實(shí)施例中，通孔14是筆直的孔，而通孔16是階梯形的孔。顯然，反之亦然，且兩個(gè)通孔也可以是同一類型。每個(gè)電極單元5都包含接觸部分18和連接部分19，接觸部分18位于CVD反應(yīng)器的工藝室內(nèi)。電極單元5的接觸部分18由導(dǎo)電材料制成，并且與同樣由導(dǎo)電材料制成的連接部分19呈電導(dǎo)通關(guān)系。例如，接觸部分18和連接部分19都可由石墨制成，因?yàn)槭粫?huì)影響工藝室內(nèi)的硅沉積過程，或者至少不會(huì)對(duì)該過程有較大影響。連接部分19也可為另一種適當(dāng)?shù)牟牧?，例如銅，因?yàn)樗挥诠に囀业耐饷??；蛘撸@些部分也可由另一種適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料制成。然而，石墨是尤其有利的，因?yàn)樗芙闷鹜ǔ０l(fā)生在工藝室內(nèi)的溫度。接觸部分18以可釋放的方式被保持在連接部分19上，并且它形成分別用于硅棒設(shè)備10的硅棒11的插孔。插孔可以是任何恰當(dāng)?shù)念愋?，它為硅?1提供電接觸，并且此外還提供充分的形狀匹配，以在硅沉積過程中將硅棒11保持在圖I所示位置。每個(gè)噴嘴設(shè)備6都是動(dòng)態(tài)類型，它根據(jù)工藝氣體的質(zhì)量流量提供不同的出口流動(dòng)開孔橫截面，這將在下文更詳細(xì)地闡述。噴嘴設(shè)備6的第一實(shí)施例將會(huì)在下文參考圖2-5進(jìn)行闡述。圖2和3各自示出了示意性的噴嘴設(shè)備6在不同運(yùn)行位置的示意性橫截面視圖，而圖4和5分別示出了沿圖2中的線IV-IV和V-V的橫截面視圖。每個(gè)噴嘴設(shè)備6都基本由外殼單元22和設(shè)定單元24組成。外殼單元有外殼本體26和導(dǎo)流元件28。外殼本體26具有入口 30、出口 31和位于它們之間的流動(dòng)空間32。如從圖2中可以看出，流動(dòng)空間32具有比入口 30的流動(dòng)橫截面和出口 31的流動(dòng)橫截面都大得多流動(dòng)橫截面。流動(dòng)空間32具有向入口 30逐漸變細(xì)的截錐形部分、向出口 31逐漸變細(xì)的截錐形部分以及具有恒定橫截面的中間部分。在外殼本體26的下端設(shè)置有螺紋延伸部34，其具有外螺紋，用于與CVD反應(yīng)器底·壁的通孔16螺紋連接。相應(yīng)的底壁3在圖2中以虛線示意性示出。外殼本體26具有階梯形的結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于CVD反應(yīng)器底壁3內(nèi)的通孔16的階梯形結(jié)構(gòu)。噴嘴設(shè)備6也可被基本安裝于底壁3上，并且僅有螺紋延伸部34延伸到底壁上的通孔內(nèi)。在階梯形部分內(nèi)，外殼本體26可以封閉的方式安裝于底壁3上。較佳地，例如石墨或銀箔的導(dǎo)熱元件可設(shè)置于外殼本體26和底壁3之間，以便于通過底壁3來冷卻噴嘴設(shè)備6。導(dǎo)流元件28以居中的方式通過多根桿或橋接元件36安裝在外殼本體26的出口31內(nèi)，如圖4中截面圖最好地示出的。在截面圖中，設(shè)置有三根桿36，其以固定的方式將導(dǎo)流元件28以預(yù)設(shè)的定向連接到外殼本體26上。導(dǎo)流元件28具有向上逐漸變細(xì)的錐形，如圖2和3的截面圖最好地示出的。設(shè)定單元24基本上由控制部分40和設(shè)定部分42組成?？刂撇糠?0形成為板狀元件44。板狀元件44具有與流動(dòng)空間32的內(nèi)部周向形狀(在恒定橫截面的部分內(nèi))相對(duì)應(yīng)的周向形狀，并且可在其中上下移動(dòng)。在板狀元件44的外周和流動(dòng)空間32的內(nèi)周之間可設(shè)置密封元件，例如O形環(huán)(Ο-ring)。板狀元件44的較低位置被各個(gè)擋塊46限制住。較低位置是停止位置(idle position)，將在下文進(jìn)行闡述。板狀元件44上有多個(gè)通孔48。因此，板狀元件44可被叫做多孔板，即具有多個(gè)孔洞的板。通孔48的流動(dòng)橫截面的總和要小于外殼本體26中的入口 30的流動(dòng)橫截面。多孔板的結(jié)構(gòu)可在根據(jù)圖5的視圖中更好的看到。呈彈簧49形狀的偏置元件被設(shè)置于導(dǎo)流元件28的下側(cè)和板狀元件44的上側(cè)之間。偏置元件將板狀元件44靠著擋塊46偏置，如圖2所見。作為對(duì)彈簧49的替代，可設(shè)置不同的偏置元件，例如彈性體、氣壓或液壓活塞以及其他形式。此外，偏置元件可被配置在不同的位置，以為板狀元件44相對(duì)擋塊46分別提供偏置。這種替換性的設(shè)備在圖6和7中舉例示出，將在下文進(jìn)行闡述。設(shè)定部分42基本上為管狀的、垂直延伸的管狀體50,管狀體50在其下端處固定連接到板狀元件44上與該板狀元件一體形成。在其自由上端，管狀體50具有錐形體52和出口 54。管狀體具有與噴嘴本體26的出口 31的內(nèi)周相對(duì)應(yīng)的外周，且以平滑的方式被接收和引導(dǎo)于該出口 31內(nèi)。為此，出口 31和/或管狀元件50的外周可具有由PTFE(聚四氟乙烯)制成的表面或由具有低摩擦系數(shù)的不同材料制成的表面。盡管圖中并未示出，在出口31的內(nèi)周和管狀體50的外周之間可提供密封設(shè)備，該密封設(shè)備其可包括例如一個(gè)或多個(gè)O形環(huán)。管狀體50被配置為在導(dǎo)流元件28和噴嘴體26的出口 31之間延伸。如圖4的截面視圖所示出的，在管狀體50的圍繞導(dǎo)流元件28的部分中設(shè)置了三個(gè)開孔，用來允許棒狀物36在其中延伸穿過。在毗鄰板狀元件44的管狀體50下部分，設(shè)置有多個(gè)通道56，以允許氣流從管狀體的徑向外部空間通過該通道進(jìn)入其內(nèi)部空間，并朝向出口開孔55，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可見的。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，管狀體50中的出口開孔54形成了噴嘴設(shè)備的實(shí)際出口。出口 54至少部分被導(dǎo)流元件28所阻塞。當(dāng)設(shè)定單元24處于圖2所示位置時(shí)，導(dǎo)流元件28的錐形部分延伸到出口 54中，并且由此減小了出口 54的有效流動(dòng)面積。當(dāng)設(shè)定單元24向上運(yùn)動(dòng)，出口 54的流動(dòng)橫截面被成功地解除阻塞,直到形成最大橫截面,如圖3所示。 在這個(gè)位置，導(dǎo)流元件28完全解除了對(duì)出口 54的阻塞。設(shè)定單元24的運(yùn)動(dòng)因此引起出口開孔54的流動(dòng)橫截面的改變。噴嘴設(shè)備6的操作將在下文進(jìn)行闡述。將具有第一流動(dòng)速率和第一壓力的工藝氣體通過噴嘴體26上的入口 30供入流動(dòng)空間32中。氣體流過板狀元件44上的通孔48，并在此過程中產(chǎn)生壓力損失。這種壓力損失取決于通過入口 30供給的工藝氣體的流量和壓力。如果壓力和流量低于預(yù)設(shè)閾值，板狀元件44保持在圖2所示位置，因?yàn)閴毫p失不足以使板狀元件44抵抗彈簧49所施加的偏置力而向上移動(dòng)。然而，如果壓力和流量增長(zhǎng)超過第一閾值，在板狀元件44上的壓力損失高到足以使板狀元件44抵抗彈簧所提供的偏置力而向上運(yùn)動(dòng)。板狀元件44可充分向上移動(dòng)來徹底解除對(duì)管狀體50上的出口 54的阻塞，如圖3所示。這種運(yùn)動(dòng)也可通過類似擋塊46的擋塊進(jìn)行限制。這可通過穿過入口 30的工藝氣體的預(yù)設(shè)壓力和預(yù)設(shè)流量來實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，所供給的工藝氣體的流量和壓力是可調(diào)節(jié)的，這樣板狀元件44就位于依據(jù)圖2的最低位置、依據(jù)圖3的最高位置或者它們之間的任何其他位置。噴嘴設(shè)備6可被調(diào)整或設(shè)計(jì)成可在已知壓力和流量的工藝過程中提供離開出口 54的工藝氣體的基本恒定的流量。術(shù)語“基本”包含多達(dá)+/-20%、并且較佳地< 10%的變化。圖6示出了噴嘴設(shè)備6的一個(gè)替代實(shí)施例的橫截面，類似于圖2所示。在下文的描述中，同樣的附圖標(biāo)記用于相同或類似的元件。噴嘴設(shè)備6同樣具有外殼單兀22和設(shè)定單兀24。外殼單兀有外殼本體26和導(dǎo)流元件28。外殼本體26具有入口、出口以及它們之間的流動(dòng)空間32，它們以與上文所述相同的方式配置和設(shè)計(jì)。然而，在出口開孔31中不設(shè)置桿36以安裝導(dǎo)流元件28。在依據(jù)圖6的實(shí)施例中，導(dǎo)流元件28為細(xì)長(zhǎng)的且通過各自的桿或橋接件36而連接到流動(dòng)空間32的底部。在桿36之間提供了可用空間，以在流動(dòng)空間32內(nèi)提供氣體充分的自由流動(dòng)。設(shè)定單元24同樣基本上由控制部分40和設(shè)定部分42組成?？刂撇糠?0同樣是板狀元件44，然而，在這個(gè)實(shí)施例中，板狀元件44具有大的中央開孔來允許導(dǎo)流元件28從其中引導(dǎo)穿過。在板狀元件44的其余部分中設(shè)置有多個(gè)通孔48。板狀元件44同樣配置在流動(dòng)空間內(nèi)，以可上下移動(dòng)，其中，板狀元件44的下部位置由擋塊46所限。板狀元件44被偏置元件朝向擋塊46偏置。偏置元件可以是例如拉伸彈簧49，該拉伸彈簧在板狀元件44的下側(cè)和流動(dòng)空間32的底部之間延伸，或者是壓縮彈簧，該壓縮彈簧在板狀元件44的上側(cè)朝向流動(dòng)空間32的頂部延伸，如虛線49所示。也可使用彈性環(huán)或類似元件來代替彈簧。設(shè)定部分42基本按先前所述以同樣的方式設(shè)計(jì)，然而，在管狀體50內(nèi)不必設(shè)置用于棒狀物36的通孔。噴嘴設(shè)備6的操作基本與先前所述相同，并且因此參考先前所作描述以避免不必
要的重復(fù)。圖7示出了噴嘴設(shè)備6的第三實(shí)施例。同樣，對(duì)相同或類似的元件，使用先前實(shí)施例中同樣的附圖標(biāo)記。噴嘴設(shè)備6同樣具有外殼單元22和設(shè)定單元24。在這個(gè)實(shí)施例中，外殼單元22具有外殼本體26，但沒有導(dǎo)流元件。外殼本體26具有入口 30、出口 31以及它們之間的流動(dòng)空間32。入口 30和流動(dòng)空間32根據(jù)圖2的實(shí)施例以相同的方式設(shè)計(jì)。出口 31具有階·梯形的輪廓，其中在下入口部分60處有比上出口部分62小的流動(dòng)橫截面。設(shè)定單元24同樣基本上由控制部分40和設(shè)定部分42組成?？刂撇糠?0同樣形成為含多個(gè)通孔48的板狀元件44。板狀元件44同樣可由偏置元件、例如拉伸彈簧49或用49指代的壓縮彈簧在流動(dòng)空間32內(nèi)靠著擋塊46而偏置。設(shè)定部分42形成為柱形元件66，其沿垂直方向延伸且在它的下端固定連接于板狀元件44。柱形元件66在其自由上端具有錐形體。柱形元件66具有與出口 31的形狀相一致的周向形狀。柱形元件66還具有徑向延伸的突起68，該突起布置在出口 31的區(qū)域內(nèi)，在出口 31的階梯形部分上方。如圖7所示，當(dāng)板狀元件44靠著擋塊46而被偏置時(shí)，突起68減小了形成在突起68和外殼本體26的出口 31內(nèi)的階梯部分之間的流動(dòng)橫截面。當(dāng)板狀元件44遠(yuǎn)離擋塊而運(yùn)動(dòng)時(shí)，流動(dòng)橫截面增大。因此，噴嘴設(shè)備6在其操作過程中還提供動(dòng)態(tài)改變出口流動(dòng)橫截面的可能性。因此，效果與先前所述的基本上相同，從而無需進(jìn)一步闡述關(guān)于儀器的操作。圖8示出了噴嘴設(shè)備6的第四實(shí)施例，其安裝于CVD反應(yīng)器的底部3上。在這個(gè)實(shí)施例中，噴嘴設(shè)備同樣具有外殼單元22和設(shè)定單元24。外殼單元22具有外殼本體26，在這個(gè)實(shí)施例中，該外殼本體具有直圓柱形的周向形狀，與CVD反應(yīng)器底部3上的通孔16的內(nèi)部周向形狀相對(duì)應(yīng)。外殼本體26可以任何適當(dāng)?shù)姆绞桨惭b在通孔16內(nèi)，例如螺紋連接。即使并未示出，外殼本體26仍可在其下端具有徑向向外延伸的凸緣，該凸緣例如以頂板的方式靠著底壁3的下表面安裝。在外殼本體26的上端也可設(shè)置有相應(yīng)的凸緣。外殼本體26的上表面是平面，當(dāng)其安裝在通孔16中時(shí)，基本上與CVD反應(yīng)器的底壁3的上表面齊平?；蛘?外殼本體26的上側(cè)也可與圖I所示絕緣單元8的上側(cè)齊平。外殼本體26沒有或至少?zèng)]有較多地延伸到CVD反應(yīng)器I的工藝空間的自由部分內(nèi)。外殼本體26具有入口 30、出口 31以及位于它們之間的流動(dòng)空間32。在本實(shí)施例中，入口 30具有和流動(dòng)空間32相同的流動(dòng)橫截面，而出口 31同樣具有較小的流動(dòng)橫截面?；蛘?，也有可能同樣具有如圖2實(shí)施例中的較小直徑的入口 30。在本實(shí)施例中，重要的是，外殼本體26基本上完全被接納在底壁(絕緣層8)中，并且不會(huì)或者至少基本上不會(huì)延伸到工藝室的自由部分內(nèi)。本實(shí)施例中，從下方將噴嘴設(shè)備6安裝入底壁3的通孔16內(nèi)是可行的，即使安裝也可典型地從上方進(jìn)行。[0062]其他方面，本實(shí)施例在導(dǎo)流元件28和設(shè)定單元的設(shè)計(jì)方面與依據(jù)圖2的實(shí)施例相對(duì)應(yīng)，因此為了避免不必要的重復(fù)，此處詳細(xì)的描述省略。圖9不出了噴嘴設(shè)備6的布置的一個(gè)特殊選項(xiàng)，其具有和依據(jù)圖2的噴嘴設(shè)備6 —樣的設(shè)計(jì)。噴嘴設(shè)備6的外殼本體26在其上端具有錐形體，在其下端具有階梯形部分，如先前所述。下端的主要部分被接納在底壁3的階梯形通孔16內(nèi)，而錐形的上部被絕緣層8所部分地覆蓋。外殼本體26的上側(cè)和絕緣層8的上側(cè)齊平。同樣，外殼本體26并不延伸到CVD反應(yīng)器的工藝室自由部分內(nèi)。只有導(dǎo)流元件28和設(shè)定單元24的設(shè)定部分42延伸入工藝空間內(nèi)。這也將導(dǎo)致通過噴嘴設(shè)備6而供給到工藝空間中的氣流的有利分布。本實(shí)用新型關(guān)于其較佳實(shí)施例如上文所述，但不局限于此。尤其是，不同實(shí)施例的特征可自由組合或互相替代。 技術(shù)人員將會(huì)知道許多替代性的實(shí)施例，它們落入以下權(quán)利要求的精神實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.在化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)使用的噴嘴設(shè)備，包括 噴嘴本體，該噴嘴本體具有入口、出口和位于入口和出口之間的流動(dòng)空間； 其特征在于，還包括 至少一個(gè)控制單元，該至少一個(gè)控制單元具有控制部分和設(shè)定部分，其中，控制部分以可運(yùn)動(dòng)的方式配置在流動(dòng)空間內(nèi)，且控制部分限定了流動(dòng)空間內(nèi)的流動(dòng)橫截面，流動(dòng)橫截面足夠小，以在氣體流經(jīng)噴嘴體時(shí)于控制部分處產(chǎn)生壓力損失，該壓力損失在流動(dòng)空間內(nèi)朝向出口偏置控制部分，其中，設(shè)定部分可與控制部分一起運(yùn)動(dòng)且包含這樣一個(gè)部分它隨設(shè)定部分的運(yùn)動(dòng)而改變出口的流動(dòng)橫截面；以及 至少一個(gè)偏置元件，該偏置元件在流動(dòng)空間內(nèi)向遠(yuǎn)離出口的方向偏置控制部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的噴嘴設(shè)備，其特征在于，控制部分形成為多孔板或者包括多孔板部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的噴嘴設(shè)備，其特征在于，設(shè)定部分形成為使出口處的流動(dòng)橫截面隨控制部分朝向出口的運(yùn)動(dòng)而增大且在相反方向的運(yùn)動(dòng)中減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的噴嘴設(shè)備，其特征在于，設(shè)定部分形成為通過該設(shè)定部分的運(yùn)動(dòng)改變出口的流動(dòng)角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴嘴設(shè)備，其特征在于，設(shè)定部分被設(shè)計(jì)成隨控制部分朝向出口的運(yùn)動(dòng)而減小流動(dòng)角，而在沿相反方向的運(yùn)動(dòng)中增大流動(dòng)角。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的噴嘴設(shè)備，其特征在于，控制部分和/或設(shè)定部分的運(yùn)動(dòng)以平滑的方式由噴嘴本體引導(dǎo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴嘴設(shè)備，其特征在于，形成引導(dǎo)的元件中的至少一個(gè)具有由PTFE制成的表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的噴嘴設(shè)備，其特征在于，噴嘴本體具有出口部分和至少一個(gè)導(dǎo)流元件，導(dǎo)流元件至少部分地固定安裝于出口部分內(nèi)，其中，設(shè)定部分包含管狀部分，管狀部分至少部分地被布置在所述出口部分內(nèi)，并且圍繞至少一個(gè)導(dǎo)流元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的噴嘴設(shè)備，其特征在于，由控制部分所限定的流動(dòng)橫截面要小于入口的流動(dòng)橫截面。
10.具有限定出工藝空間的工藝室的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器，所述工藝室具有底壁，所述底壁包括至少一個(gè)通孔，其特征在于，根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的噴嘴設(shè)備至少部分地被接納在通孔內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器，其特征在于，噴嘴設(shè)備布置在通孔內(nèi)，從而最多噴嘴設(shè)備高度的20%延伸到工藝空間內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器，其特征在于，通孔是階梯式的，使得通孔具有直接鄰接工藝空間的第一部分，該第一部分的直徑比與它直接鄰接的第二部分直徑大，其中，噴嘴設(shè)備的沿其高度超過50%的部分被接納在通孔的第一部分內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器，其特征在于，面向軸向的肩部形成于通孔的第一部分和第二部分之間，并且噴嘴設(shè)備以密閉的方式靠著所述肩部而布置。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任意一個(gè)權(quán)利要求所述的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器，其特征在于，工藝室包含用來冷卻其底壁的冷卻設(shè)備，而所述噴嘴設(shè)備以熱傳導(dǎo)的關(guān)系安裝于底壁上。
專利摘要本實(shí)用新型描述了一種在化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器中使用的噴嘴設(shè)備。該噴嘴設(shè)備具有噴嘴本體和至少一個(gè)控制單元，噴嘴本體具有入口、出口和位于它們之間的流動(dòng)空間，控制單元包含控制部分和設(shè)定部分，其中，控制部分以可運(yùn)動(dòng)的方式布置在流動(dòng)空間內(nèi)，在流動(dòng)空間內(nèi)限定了流動(dòng)橫截面，流動(dòng)橫截面足夠小以在氣體流經(jīng)噴嘴體時(shí)于控制部分產(chǎn)生壓力損失，該壓力損失在流動(dòng)空間內(nèi)朝向出口偏置控制部分。設(shè)定部分隨控制部分一起運(yùn)動(dòng)且包含至少一個(gè)如下部分它隨設(shè)定部分的運(yùn)動(dòng)而改變出口的流動(dòng)橫截面。此外，提供至少一個(gè)偏置元件，它在流動(dòng)空間內(nèi)向遠(yuǎn)離出口的方向偏置控制部分。此外，描述了一種化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器，它具有限定了工藝空間的工藝室。工藝室包含在其底壁上的至少一個(gè)通孔，而上述類型的噴嘴設(shè)備至少部分地被接納在通孔內(nèi)。
文檔編號(hào)C23C16/455GK202671651SQ20112057998
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者M·雷克 申請(qǐng)人:森托塞姆硅技術(shù)有限公司