Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Substraten, insbesondere Halbleiter-Wafern, sowie ein Tragelement.

Solche Vorrichtungen gibt es in vielen Formen, sowohl für einzelne Wafer als auch für Chargen von Wafern. Bei Vorrichtungen die Chargen von Wafern behandeln wird häufig zwischen Vertikal- und Horizontalöfen unterschieden, wobei hiermit die Hauptausrichtung einer Ofenkammer bezeichnet wird. In einem Horizontalofen werden die Wafer nebeneinander und in einem Vertikalofen übereinander in entsprechenden Waferbooten angeordnet. Je nach Anwendungszweck werden die Wafer auf Temperaturen über 1000°C und insbesondere Temperaturen von 1500 oder 2000 °C erwärmt. Neure Öfen sehen gar eine noch höhere Erwärmung vor. Durch die Erwärmung dehnen sich unter anderem die jeweiligen Elemente des Ofens regelmäßig aus und ziehen sich wieder zusammen. Dies kann Belastungen in den Jeweiligen Elementen erzeugen, aber insbesondere werden Belastungen an Stellen erzeugt, wo unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten benachbart zueinander liegen. Dies ist üblicherweise zwischen der eigentlichen Ofenkammer und einer Basis, wie zum Beispiel einem Sockel der Fall. Zur thermischen Isolierung und um Spannungen zwischen Elementen unterschiedlicher Materialien zu reduzieren, können diese über Tragelemente leicht beabstandet zueinander gehalten werden. Hierdurch wird einerseits eine direkte thermische Leitung unterbunden, bzw. reduziert und andererseits werden Spannungen durch unterschiedliche thermische Ausdehnung der Elemente vermieden. Hierzu müssen die Tragelemente jedoch eine Relativbewegung zwischen den Elementen erlauben. Eine entsprechende Relativbewegung kann jedoch an Anlagepunkten zwischen den Elementen und den Tragelementen zu Abrieb oder Beschädigungen führen. Abrieb ist aufgrund der Gefahr einer Verunreinigung des Prozessbereichs möglichst zu vermeiden. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde solchem Abrieb oder solchen Beschädigungen entgegenzuwirken.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Substraten nach Anspruch 1 gelöst.

Die Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Substraten, insbesondere Halbleiter-Wafern, weist ein erstes Element, ein zweites Element und wenigstens drei Tragelemente auf. Das erste Element ist aus einem ersten Material und das zweite Element ist aus einem zweiten, unterschiedlichen Material, das einen unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zum ersten Material aufweist. Die Tragelemente sind derart zwischen dem ersten und zweiten Element, angeordnet, dass das zweite Element auf den Tragelementen aufliegt und getragen wird, während die Tragelemente auf dem ersten Element aufliegen und getragen werden, wobei jeweils wenigstens eine der sich gegenüberliegenden Anlageflächen zwischen erstem Element und jedem Tragelement, und zwischen jedem Tragelement und zweitem Element konvex ist. Die jeweils konvex gewölbte Anlageflächen erlauben ein Abrollen an gegenüberliegenden Anlageflächen um durch thermische Ausdehnung bedingte Relativbewegungen auszugleichen. Dadurch kann Abrieb und die Gefahr von Beschädigungen reduziert werden.

Die wenigstens drei Tragelemente können die einzigen Verbindungspunkte zwischen erstem und zweitem Element sein. Es ist möglich, dass außer den Tragelementen keine weitere direkte und/oder indirekte Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Element besteht. Das erste und zweite Element sind über die Tragelemente durch einen Spalt voneinander beabstandet.

Die Tragelemente können im Wesentlichen identisch und so verteilt sein, dass das zweite Element stabil auf dem ersten Element steht. Die Vorrichtung kann ein Vertikalofen sein, bei dem das erste Element insbesondere ein Teil eines Sockelelements ist, und das zweite Element ein Substratträger oder zum Halten von zu prozessierenden Substraten und optional einer Vielzahl von Isolierplatten ist. Das zweite Element kann aber auch ein anderes Element sein, das zum Beispiel ein Element zwischen einem Sockelelement und einem Substratträger ist.

Das erste Material kann aus Quartz und/oder das zweite Material aus Siliciumcarbid (SiC) bestehen, wobei die Tragelemente in diesem Fällen bevorzugt aus Quartz oder SiC bestehen können. Beide Materialien bieten eine gute Stabilität bei hohen Temperaturen und bringen keine Verunreinigungen in der Halbleiter/Photovoltaikherstellung keine übermäßigen Materialverunreinigungen in die Prozesse ein.

Die Anlageflächen des ersten Elements und/oder des zweiten Elements und/oder der Tragelemente haben bevorzugt glatte Oberflächen, um Abrieb und die Bildung von Staub zu minimieren. Die verminderte Bildung von Abrieb/Staub vermindert das Risiko von unerwünschten Verunreinigungen bei der Substratbehandlung.

Das erste Element und/oder das zweite Element kann jeweils eine der Anzahl der Tragelemente aufweisende Anzahl an Vertiefungen aufweisen, wobei jeweils eins der Tragelemente in einer der Vertiefungen bzw. in jeweils einer der Vertiefungen des ersten Elements und des zweiten Elements positioniert ist.

Es ist dementsprechend möglich, dass nur das erste Element drei Vertiefungen aufweist oder dass nur das zweite Element drei Vertiefungen aufweist oder dass beide Elemente jeweils drei Vertiefungen aufweisen. Dies erleichtert die Tagelemente in Position zu halten. Jedes Tragelement ist in einer anderen Vertiefung/ einem anderen Paar von erster und zweiter Vertiefung angeordnet. Die Tragelemente und entsprechende Vertiefungen sind bevorzugt so verteilt sein, dass das zweite Element stabil über dem ersten Element steht. Die Tragelemente können Kugeln oder Zylinder bzw. Rollen sein, die schon aufgrund Ihrer Grundform wenigste in einer Ebene konvexe Anlageflächen durch die Rundung der Kugel bzw. des Zylinders aufweisen. Es ist auch möglich, dass ein Tragelement aus mehreren Kugeln und/oder Zylindern besteht. Insbesondere ist es auch möglich, dass die Zylinder an Ihren Stirnflächen Konvex ausgebildet sind, welche als Anlageflächen dienen können.

Die Vertiefungen können die Tragelemente radial zu einem Mittelpunkt zwischen den Vertiefungen führen. Eine solche Führung gibt den Tragelementen vor, in welche Richtung sie die Ausdehnung des zweiten Elements kompensieren sollen. Ferner sorgt eine solche Führung dafür, dass sich das zweite Element nicht verdreht. Eine führende Vertiefung kann einen v- Querschnitt, rundlichen Querschnitt, oder andere Querschnitte aufweisen. Wenn das Tragelement ein Zylinder ist, kann der Querschnitt der Vertiefung rechteckig sein und zumindest eine Weite aufweisen, die der Seitenlänge quer zur Rundung des Zylinders entspricht. Die Vertiefung kann sich zum Mittelpunkt hin vertiefen oder erhöhen.

Die Vorrichtung kann ferner ein Zentrierungsteil aufweisen, wobei das Zentrierungsteil am ersten Element fixiert ist und sich in eine Zentrieröffnung im zweiten Element erstreckt.

Das Zentrierungsteil sorgt dafür, dass das zweite Element sich nicht als Ganzes in eine Richtung wegbewegt. Das Zentrierungsteil ist bevorzugt am Mittelpunkt positioniert. Dieser Mittelpunkt ist bevorzugt ein örtlicher Mittelpunkt in einem horizontalen Querschnitt (während das zweite Element vertikal auf dem ersten Element positioniert ist). Wenn das zweite Element am Mittelpunkt durch das Zentrierungsteil festgehalten wird, dehnen sich die äußeren Teile des zweiten Elements bei Erwärmung aus. Diese Ausdehnung der äußeren Teile wird durch die Tragelemente kompensiert. Bevorzugt trägt das Zentrierungsteil kein Gewicht des zweiten Elements. Das Gewicht des zweiten Elements wird bevorzugt nur von den Tragelementen getragen. Es ist auch möglich, dass das Zentrierungsteil ein Teil des Gewichts des zweiten Elements trägt. Dann liegt das zweite Element auf dem Zentrierungsteil auf.

Zum Zentrieren und Fixieren umschließt das zweite Element das Zentrierungsteil zum beispiel in einem horizontalen Querschnitt wie ein Kragen einen Hals umschließt. Das zweite Element kann recht eng an dem Zentrierungsteil anliegen. Es ist auch möglich, dass ein bisschen Platz zwischen zweiten Element und Zentrierungsteil ist. Um das Zentrieren zu gewährleisten das dieser Platz zwischen zweitem Element und Zentrierungsteil nicht zu groß sein.

Das Zentrierungsteil und das erste Element können einteilig ausgeformt sein. Dies hat den Vorteil, dass die Vorrichtung mit weniger Arbeitsschritten erzeugt werden kann. Das Zentrierungsteil kann aber auch ein vom ersten Element unabhängiges Teil sein. Dann kann das Zentrierungsteil eine Querstruktur aufweisen, um sich auf dem ersten Element abstützen zu können. Das erste Element in diesem Fall eine Öffnung zur Aufnahme des Zentrierungsteils auf.

Das Zentrierungsteil kann innen eine Durchführung aufweisen, durch die ein Thermoelement und/oder eine Gasführung durchgeführt werden kann. Ferner spart dies Material. Die Durchführung kann ein oder mehrere Gase (separat) in das zweite Element (oder von dem zweiten Element) leiten. Besonders eine zentrale Position (also im örtlichen Mittelpunkt in einem horizontalen Querschnitt) der Gasleitungen ist vorteilhaft, weil sich das Gas gleichmäßiger im Ofen verteilt. Dadurch wird eine höhere Temperaturhomogenität erreicht, welche wiederrum vorteilhaft für das thermisches Behandeln der Substrate ist.

Die Tragelemente sind bevorzugt aus einem Material gefertigt sein, das bis wenigstens 1000°C, bevorzugt bis wenigstens 1200°C, bzw. bis zur erwartenden Maximaltemperatur am Einsatzort stabil ist. Bei einem Vertikalofen können zum Beispiel am Übergang zwischen Substratträger und Sockel Temperaturen von ungefähr 1200°C auftreten. Das Tragelement kann bei diesen erhöhten Temperaturen stabil bleiben. Er würde nicht schmelzen oder in einer anderen Weise für die weitere Verwendung unbrauchbar werden. Bei Vorrichtungen mit anderen Höchsttemperaturen zwischen dem ersten und dem zweiten Element kann ein anderes Material für die Tragelemente genutzt werden. Das andere Material sollte bei der anderen Höchsttemperatur stabil sein. Das Tragelement kann auch aus einem Material gefertigt sein, das bei Temperaturen bis zu 1200°C keine Dämpfe ausstößt, die sich auf Substraten, wie insbesondere Halbleiter-Wafern, absetzen (können) oder diese Substrate in einer anderen Weise verunreinigen (können).

Das erste Element und/oder das zweite Element können jeweils eine der Anzahl der Tragelemente entsprechende Anzahl an ersten Vertiefungen aufweisen, wobei die Tragelemente jeweils ein Hauptteil, das sich entlang einer ersten Achse des Tragelements erstreckt, aufweisen sowie einen ersten Abschnitt und ein zweiten Abschnitt, wobei die ersten und zweiten Abschnitte beweglich in jeweils einer der ersten bzw. der zweiten Vertiefungen angeordnet sein können. Die jeweiligen Anlageflächen eines Tragelements erstrecken sich bevorzugt quer zur entsprechenden ersten Achse und weisen im Wesentlichen in entgegengesetzte Richtungen.

Dadurch, dass die Tragelemente in den Vertiefungen angeordnet werden, wird ein Verdrehen der Elemente zueinander verhindert. Die Abschnitte, die in den Vertiefungen angeordnet sind, können dazu dienen, dass das jeweilige Tragelement nicht von den Vertiefungen wegbewegt wird.

Die drei Tragelemente können im Wesentlichen identisch sein. Bevorzugt ist jedes Tragelement in einem anderen Paar aus erster und zweiter Vertiefung angeordnet. Die Tragelemente und entsprechenden Vertiefungen sind bevorzugt so verteilt, dass das zweite Element stabil auf dem ersten Element steht.

Die Eigenschaft, dass die Anlageflächen eines Tragelements in Wesentlichen in entgegengesetzte Richtungen weisen, hat den Vorteil, dass das Gewicht des zweiten Elements von dem Tragelement/den Tragelementen getragen wird (welche wiederrum vom ersten Element getragen werden). Der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt jedes Tragelements kann so in die entsprechende erste beziehungsweise zweite Vertiefung ragen, dass der erste und/oder zweite Abschnitt einen möglichen Neigungswinkel des Tragelements begrenzt. Die genauen Ausmaße der Abschnitte hängen in diesem Fall von den Dimensionen der jeweiligen Vertiefung und dem maximal zulässigen Neigungswinkel ab. Dies kann wiederum ein Verdrehen der Elemente zueinander und/oder ein Verrutschen des zweiten Elements verhindern, während eine unterschiedliche thermische Ausdehnung zwischen den Elementen ermöglicht wird.

Die oben genannte Aufgabe kann durch ein Tragelement für eine wie oben beschriebene Vorrichtung gelöst werden, bei dem das Tragelement ein Hauptteil und zwei Anlageflächen aufweist. Der Hauptteil erstreckt sich entlang einer ersten Achse. Die zwei Anlageflächen erstrecken sich quer zur ersten Achse und weisen im Wesentlichen in entgegengesetzte Richtungen, wobei die erste und zweite Anlagefläche jeweils konvex gewölbt sind.

Dieses Tragelement kann auch die oben für die Tragelemente der Vorrichtung genannten Merkmale aufweisen. Auch können die oben beschriebenen Tragelemente der Vorrichtung die hier genannten (auch in den folgenden Absätzen) Merkmale dieses Tragelements aufweisen.

Die erste Anlagefläche des Tragelements kann in Form eines ersten Kreisbogens gewölbt sein und die zweite Anlagefläche des Tragelements kann in Form eines zweiten Kreisbogens gewölbt sein. Es ist ferner möglich, dass Mittelpunkte des ersten und zweiten Kreisbogens zusammenfallen können (Fall 1), oder dass ein Mittelpunkt des ersten Kreisbogens näher an der zweiten Anlagefläche als an der ersten Anlagefläche sein kann und/oder ein Mittelpunkt des zweiten Kreisbogens näher an der ersten Anlagefläche als an der zweiten Anlagefläche sein kann (Fall 2). Der eben beschriebene Fall 1 hat den Vorteil, dass das Tragelement beim vorgesehenen Verkippen die Höhe zwischen den Anlageflächen nicht verändert. Dies kann besonders vorteilhaft sein, wenn ein zweites Element auf dem Tragelement aufliegt. Bei einer (horizontalen) Verschiebung der zweiten Vertiefung wird’s zwar das Tragelement verkippt (wie vorgesehen), aber das zweite Element wird weder (vertikal) erhöht/erniedrigt.

Der eben beschriebene Fall 2 hat den Vorteil, dass das Tragelement beim vorgesehenen Verkippen die Höhe zwischen den Anlagefläche vergrößert. Dies kann besonders vorteilhaft sein, wenn ein zweites Element auf dem Tragelement aufliegt. Bei einer (horizontalen) Verschiebung der zweiten Vertiefung wird das Tragelement verkippt (wie vorgesehen), dadurch wird das zweite Element (vertikal) erhöht. Dies kann vorteilhafterweise ferner zu dem Effekt führen, dass durch das Eigengewicht des zweiten Elements und des Tragelements und dem Gesetz der Energieminimierung eine Kraft wirkt, die das zweite Element (und das Tragelement) in eine ursprüngliche Position drückt (/versucht zu drücken). Dabei ist mit ursprünglicher Position eine Position gemeint, in der das zweite Element so niedrig wie möglich (in einem lokalen Minimum) liegt. So kann auch das zweite Element zentriert werden.

Das Tragelement kann kreissymmetrisch um die erste Achse sein. Dies ist vorteilhaft, weil Verschiebungen in alle Richtungen ausgeglichen werden können. Auch ist die Herstellung der Vorrichtung so einfacher, da die Tragelemente, ohne Beachtung der Orientierung, eingesetzt werden können. Auch kann so eine Verdrehung der Elemente zueinander leichter verhindert werden.

Ein nicht kreissymmetrisches Tragelement ist auch möglich. Es ist auch möglich, dass die Kreissymmetrie nur in bestimmten Genauigkeitsgrenzen eingehalten wird. So kann das Tragelement auch nicht symmetrisch in Form eines Kreises sondern symmetrisch in Form eines Ovals sein. Durch eine solche Oval-symmetrie können bestimmte Richtungen stärker balanciert (zurückgedrückt) werden als andere Richtungen. Das Tragelement kann ferner ein Nebenteil aufweisen, wobei das Nebenteil quer zur ersten Achse vom Hauptteil ausgebildet ist, und wobei zumindest eine der ersten und zweiten Anlagefläche am Nebenteil ausgebildet ist. Das Nebenteil kann sich rechtwinklig zur ersten Achse erstrecken. Es ist auch möglich, dass sich das Nebenteil mit einem anderen Winkel zur ersten Achse erstreckt. Auch kann sich das Nebenteil mit einem sich ändernden Winkel zur ersten Achse erstrecken. Der Winkel, mit dem sich das Nebenteil quer vom Hauptteil (weg) erstreckt, kann auch von den Oberflächen des Hauptteils abhängig sein; Insbesondere von den Oberflächen des Hauptteils, die sich direkt angrenzend zum Nebenteil befinden. Das Nebenteil kann kreissymmetrisch (oder oval-symmetrisch oder ähnlich) um die erste Achse sein.

Der erste Abschnitt des Hauptteils kann sich entlang der ersten Achse über das Nebenteil hinaus erstrecken und sich der zweite Abschnitt des Hauptteils kann sich in entgegengesetzter Richtung der ersten Achse über das Nebenteil hinaus erstrecken. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der erste und/oder zweite Abschnitt eine maximale Verkippung des Tragelements (insbesondere zum ersten und zweiten Element) begrenzt. Das Tragelement kann an einem Ende des ersten oder zweiten Abschnitts eine Verdickung aufweisen. Diese Verdickung kann in einem ersten/zweiten Element tief in der Vertiefung sitzen oder am anderen Ende der Vertiefung herausschauen, und ein Herausfallen des Tragelements aus der Vertiefung erschweren. Das Tragelement kann auch an beiden Abschnitten solche Verdickungen aufweisen, die dann jeweils im ersten und zweiten Element ein Herausfallen des Tragelements erschweren.

Das Tragelement kann länglich geformt sein. Dies erleichtert eine Kombination mit dem ersten und zweiten Element, weil die längliche Form leichter in die zwei entsprechenden Vertiefungen eingebracht werden kann. Ferner ist das Tragelement bevorzugt druckbelastbar. Bevorzugt ist es mindestens bis zu einer Last von 50 N stabil. Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt eines beispielhaften Vertikalofens. Figur 2 zeigt die Oberfläche eines beispielhaften ersten oder zweiten Elements. Figuren 3A und 3B zeigen ein beispielhaftes Tragelement.

Figuren 4A und 4B zeigen das Tragelement aus Figuren 3A und 3B in einer Vorrichtung mit erstem und zweitem Element.

Figuren 5A und 5B zeigen ein beispielhaftes Tragelement.

Figur 6 zeigt das Tragelement aus Figuren 5A und 5B in einer Vorrichtung mit erstem und zweitem Element.

Figur 7 zeigt ein beispielhaftes Tragelement in einer Vorrichtung mit erstem und zweitem Element.

Figur 8 zeigt eine alternative Ausführungsform der Oberfläche eines ersten oder zweiten Elements.

Figur 9 zeigt das Tragelement in einer Vorrichtung nach der Ausführungsform nach Figur 8.

Figur 10 zeigt eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung mit einem Zentrierungsteil.

Figur 11 zeigt eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung mit einem Zentrierungsteil.

In der Anmeldung verwendete Werteangabe, sollen Abweichungen bis 10% bzw. 10 Grad bei Winkelangaben mit umfassen, wobei die Abweichungen bevorzugt auf 5% bzw. 5 Grad begrenzt sind.

Figur 1 zeigt eine Explosionszeichnung eines beispielhaften Vertikalofens 10, wobei eine äußere Hülle und eine sich vertikal erstreckende Ofenkammer nicht gezeigt sind. Der Vertikalofen weist unter anderem ein erstes Element 12 (nachfolgend auch als Sockelelement bezeichnet), ein zweites Element 14 (nachfolgend auch als Substratträger bezeichnet) und drei Tragelemente 16 auf, welche das zweite Element auf dem ersten Tragen. Das Sockelelement 12 weist einen Körper 18 und drei (erste) Vertiefungen 20 in einer Oberseite des Körpers 18 auf. Der Körper 18 des Sockelelements 12 kann zum stabilen Stehen des Ofens dienen. Ferner kann der Körper 18 eine isolierende Funktion haben. Der Substratträger 14 weist ein Boot 22 zum Aufnehmen von zu prozessierenden Substraten sowie einer Vielzahl von Strahlscheiben 24 (auch Baffle-Plates) und eine Auflageplatte 26 auf. Der Substratträger besitzt eine vertikale Hauptachse 30 die als Strich-Punkt-Linie dargestellt ist.

Das Boot 22 hält die Substrate (in Figur 1 nicht gezeigt) während einer thermischen Behandlung und ist so aufgebaut, dass sie Substrate während der Behandlung im Wesentlichen horizontal liegen und in Vertikalrichtung übereinander angeordnet sind. Wie in der Figur ersichtlich kann das Boot 22 in eine Richtung offen sein (hier nach links hinten). Von dieser Richtung können die Substrate manuell oder durch einen Roboter eingelegt und herausgenommen werden. Damit eine Herausnahme der Substrate besser funktioniert, ist es vorteilhaft, wenn das Boot 22 sich nicht um die vertikale Hauptachse 30 verdreht.

Die Strahlplatten 24 sind ebenfalls im Wesentlichen horizontal liegend angeordnet und in Vertikalrichtung übereinander angeordnet und sie dienen zum isolieren des unteren Teil der nicht dargestellten des Ofenkammer zum Sockelelement 12 hin. Die Auflageplatte 26, weist drei Vertiefungen 28 in der Unterseite auf, die hier als Löcher durch die Auflageplatte 26 dargestellt sind.

Die Auflageplatte 26 und das Sockelelement sind aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehungskoeffizienten. Insbesondere wird für die Auflageplatte 26 als Material Siliziumkarbid in Betracht gezogen, das auch bei hohen Temperaturen Formstabil ist und für Halbleiterprozesse keine Kontaminationsgefahr darstellt. Insbesondere könne alle wesentlichen Teile des Substratträgers aus Siliziumkarbid. Für den Sockel wird hingegen Quartz in Betracht gezogen, da hier die Temperaturen nicht mehr so hoch sind, Quartz keine Kontaminationsgefahr darstellt du gegenüber Siliziumkarbid wesentlich günstiger ist. Es sind aber auch andere Materialkombinationen möglich. Die ersten und/oder zweiten Vertiefungen 20, 28 können als Sacklöcher ausgebildet sein oder auch als Durchgangslöcher. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind die ersten Vertiefungen 20 als Sacklöcher ausgebildet während die zweiten Vertiefungen 28 Durchgangslöcher sind, die sich durch die Auflageplatte 26 erstrecken. Die zweiten Vertiefungen 28 können aber auch als nach unten weisende Sacklöcher ausgebildet sein. Wenn die zweiten Vertiefungen 28 Durchgangslöcher sind, ist es notwendig, dass die Tragelemente 16 Nebenteile oder einen Kragen aufweisen oder breiter sind als das jeweilige Durchgangslöcher.

Die Tragelemente 16, die verschieden ausgebildet sein können, wie an nachfolgenden Figuren noch genauer erörtert wird, sind zwischen dem Sockelelement 12 und dem Substratträger 14 angeordnet und halten diese übereinander, wobei zwischen der Unterseite des Substratträgers 14 und der Oberseite des Sockelelements 12 ein Spalt gebildet wird.

Einige der nachfolgend dargestellten Tragelemente besitzen einen stiftförmigen Hauptkörper mit jeweiligen ersten (unteren) und zweiten (oberen) Abschnitten, die so geformt sind, dass sie mit seitlichem Spiel in die ersten Vertiefungen 20 des Sockelelements 12 bzw. die zweiten Vertiefungen 28 des Substratträgers passen. Die Vertiefungen 20, 28 und die Tragelemente 16 sind so aufgebaut, dass sie eine Sichere Anordnung und einen sicheren Halt des Substratträgers 14 oberhalb des Sockels erlauben.

Figur 2 zeigt eine beispielhafte Aufsicht auf eine Oberfläche des ersten oder zweiten Elements 12/14 (Auflageplatte 26 für zweites Element 14), welche zum jeweiligen anderen Element weist.

Die Oberfläche weist drei Vertiefungen 20/28 in denen jeweils ein Tragelement 16 positioniert werden kann. Die Vertiefungen 20/28 sind ungefähr gleichmäßig an jeweils einem Drittel eines Kreisbogens nahe dem Rand des Elements 12/14 positioniert. Die Vertiefungen 20/28 sind nahe dem Rand positioniert, wobei sie nicht genau am Rand positioniert sind. Dies kann so sein, um ein Ausreißen der Tragelemente 16 aus dem Element 12/14 zu verhindern (nach außen hin). Die Vertiefungen in einem Element sind bei Raumtemperatur im Wesentlichen in der gleichen Weise verteilt und beabstandet, sodass wenn man die Elemente aufeinander legen würde, die jeweiligen Mitten der Vertiefungen zueinander ausgerichtet werden können. Auch ist es vorteilhaft in alle Richtungen um die Vertiefung 20/28 herum Anlagefläche zu haben, damit das Tragelement 16 dort gegebenenfalls aufliegen kann (besonders bei Tragelementen mit Anlageflächen am Nebenteil).

Die Oberfläche kann auch vier oder mehr Vertiefungen 20/28 aufweisen, wobei dann eine entsprechende Anzahl von Tragelementen vorgesehen werden könnte. Damit würde die Last des zweiten Elements 14 auf mehr Tragelemente 16 verteilt. Die Vertiefungen 20/28 (und entsprechend die Tragelemente 16) können auch ungleichmäßig über die Oberfläche verteilt sein. Vor Allem, wenn es mehr als drei Vertiefungen 20/28 in der Oberfläche gibt, kann es weniger Tragelemente 16 als Vertiefungen 20/28 geben. Dann wird nicht in jeder Vertiefung 20/28 ein Tragelement 16 eingebracht.

Figur 3A zeigt ein beispielhaftes Tragelement 16 im Querschnitt. Das Tragelement 16 weist einen stiftförmigen Hauptteil 36 mit einem ersten Abschnitt 32 und einen zweiten Abschnitt 34 auf, die sich entlang einer ersten Achse erstrecken. Der erste Abschnitt 32 und der zweite Abschnitt 34 sind Teil des Hauptteils 36 und an entgegengesetzten Enden desselben angeordnet. Ferner weist das Tragelement 16 ein Nebenteil (auch Kragen genannt) 38 zwischen erstem und zweiten Abschnitt auf.

Der erste Abschnitt 32 weist an seiner Stirnseite eine erste Anlagefläche 40, die durch eine konvex gewölbte Oberfläche gebildet wird. Der zweite Abschnitt hat hingegen an seiner Stirnfläche keine konvexe gewölbte Oberfläche. Die ersten und zweiten Abschnitte 32, 34 sind so bemessen, das sie mit Spiel in die Vertiefungen 20, 28 des Sockels bzw. des Substratträgers passen. Die Anlagefläche 40 und die Länge des ersten Abschnitts 32 sind so bemessen, dass die Anlagefläche 40 mit einem Boden einer der Vertiefungen 20, 28 in Eingriff kommen kann.

Das Nebenteil 38 besitzt eine wesentlich größeren Umfang als die ersten und zweiten Abschnitte 32, 34, sodass ein umlaufender Kragen gebildet wird, der so bemessen ist, dass er nicht in die Vertiefungen 20, 28 passt. An diesem Kragen ist eine in Richtung des zweiten Abschnitts weisende Oberfläche als konvex gewölbte Anlagefläche 42 ausgebildet.

Figur 3B zeigt das Tragelement 16 aus Figur 3A wieder im Querschnitt, wobei zwei gestrichelte Hilfslinien 44 eingezeichnet sind. In dieser und folgenden Figuren werden nicht alle Bezugszeichen wiederholt. Die beiden gestrichelten Hilfslinien machen die konvexe Form der Anlageflächen besser sichtbar. Die Strich-Punkt-Linie 46 zeigt eine beispielhafte erste Achse.

Figur 4A zeigt das Tragelement 16 aus Figuren 3A und 3B in einer Vorrichtung mit erstem und zweitem Element 12, 14. Figur 4A ist ein Querschnitt. Das erste Element 12 und das zweite Element 14 sind nur teilweise im Bereich einer jeweiligen Vertiefung 20, 28 gezeigt. Das Tragelement 16 ist nunmehr in einer Arbeitsstellung zwischen Sockelelement 12 und Substratträger 14 dargestellt. Dabei erstreckt sich der erste Abschnitt 32 in eine Vertiefung 20 und die Anlagefläche 40 steht auf einem Boden derselben auf. Der zweite Abschnitt 34 erstreckt sich in die Vertiefung 28 im Substratträger ist aber so kurz dass seine die Stirnfläche nicht den Boden derselben berührt. Vielmehr liegt der Substratträger auf der gewölbten Oberfläche des Kragens auf.

Es ist ersichtlich, dass das Tragelement 16 mit der ersten Anlagefläche 40 auf dem ersten Element 12 aufliegt. Auch ist es ersichtlich, dass das zweite Element 14 auf der zweiten Anlagefläche 42 des Tragelements 16 aufliegt. Die erste Anlagefläche 40 berührt das erste Element 12 nur an einer kleinen punktförmigen Fläche durch die konvexe Form der ersten Anlagefläche 40. Die zweite Anlagefläche 42 berührt das zweite Element 14 an einer Kreislinie, sofern die Vertiefung 28 kreissymmetrisch ist. Diese Unterschiede im Aufliegen ergeben sich durch die unterschiedlichen Positionen der Anlageflächen 40, 42 an verschiedenen Teilen des Tragelements 16. Die Flächen des Tragelements 16, die nicht die Anlageflächen 40, 42 sind, berühren die Elemente 12, 14 bevorzugt nicht. Ferner sind die Abmessungen des Tragelements so, dass sie die ersten und zweiten Elemente 12, 14 beabstandet halten. Wie der Fachmann erkennen kann, könnte das Tragelement auch um 180° gedreht werden.

In Figur 4A ist die Vorrichtung aus Elementen 12, 14 und Tragelement 16 in einer Senkrechtposition gezeigt, in der das Tragelement 16 nicht geneigt ist, was bedeutet, dass die Vertiefungen 20, 28 zu eineander im Wesentlichen zentriert sind. Diese Senkrechtposition kann zum Beispiel seiner Ruheposition bei Raumtemperatur entsprechen.

Figur 4B zeigt das Tragelement 16 aus Figuren 3A und 3B in einer Vorrichtung mit erstem und zweitem Element 12, 14. Figur 4B zeigt einen Querschnitt. In dieser Figur ist das Tragelement (im Vergleich zur Senkrechtposition) geneigt. Diese Neigung oder Verkippung kommt von einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung des zweiten Elements 14 relativ zum ersten Element 12. Im vorliegenden Fall hat sich das zweite Element 14 relativ zum ersten Element 12 von der Position in Figur 4A nach rechts (lokal) bewegt. Um diese Relativbewegung auszugleichen, kippt das Tragelement 16. Die Relativbewegung kann von einer Temperaturänderung des zweiten Elements 14 kommen. Sitzt das zweite Element 14 mittels dreier Tragelemente 16 auf dem ersten Element 12 auf, kann es sein, dass die Tragelemente 16 in verschiedene Richtungen verkippt werden, weil sich die Ausdehnung des zweiten Elements 14 bei jedem Tragelement 16 lokal in eine Verschiebung in eine andere Richtung äußern kann. Bei der Verkippung kommt es durch die konvex gewölbten Anlageflächen zu einer Abrollbewegung, sodass es zu wenig bis keiner Reibung zwischen den Elementen kommt.

Es ist ersichtlich, dass das zweite Element 14 nicht mehr an der ganzen

Kreislinie an der zweiten Anlagefläche 42 anliegt. Auch ist ersichtlich, dass sich die Abschnitte 32, 34 seitlich den Wänden der Vertiefung 20, 28 nähern. Dieser Effekt kann genutzt werden, um eine maximale Neigung des Tragelements 16 zu beschränken (Maximalwinkel). Die Dicke und Höhe des Abschnitts 32/34 werden entsprechend der Vertiefung 20/28 so angepasst, dass das Abschnitt 32/34 bei Erreichen der maximalen Neigung an den Wänden der Vertiefung 20/28 anliegt. Eine weitere relative Verschiebung zwischen den Elementen 12, 14 ist dann nur noch unter erhöhten Kraftaufwand gegen die Stabilität des Tragelements 16 (und/oder Hochrutschen entlang der Seite des Tragelements 16) möglich.

In bestimmten Ausführungsformen bewegt sich das zweite Element 14 relativ zum ersten Element 12 um 0,5 bis 1 mm an einer radial äußeren Position. Dies kann der Fall sein bei einer Auflageplatte 26 mit einem Radius von ungefähr 20 cm (also eine maximale Ausdehnung um 2,5 bis 5 %). Dementsprechend und entsprechend der Höhe des Tragelements 16 kann ein Abschnitt 32, 34 für einen gewünschten Maximalwinkel geformt werden. Der gewünschte Maximalwinkel kann den genannten 0,5 bis 1 mm entsprechen, oder einer größeren Relativbewegung entsprechen.

Wie oben erwähnt kann die Senkrechtposition des Tragelements bei Raumtemperatur der Elemente auftreten. Es ist aber auch möglich, dass die Senkrechtposition besteht, wenn die Elemente aufgrund ihrer Erwärmung unterschiedliche Ausdehnung erfahren. Dabei kann es Vorteilhaft sein, dass die Senkrechtposition bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und Maximaltemperatur auftritt. Dadurch würde die Vorrichtung in einer kalten Einstellung (Ofen ist aus; Elemente 12, 14 sind am geringsten ausgedehnt) das Tragelement 16 in eine Richtung geneigt haben, und die Vorrichtung würde in einer heißen Einstellung (Ofen ist voll aufgeheizt; Elemente 12, 14 sind maximal ausgedehnt) das Tragelement 16 in eine entgegengesetzte Richtung geneigt haben.

Ein Tragelement 16 kann auch so ausgestaltet sein, das beide Seiten des Kragens eine konvex gewölbte Oberfläche aufweisen und somit beide Anlageflächen 40, 42 am dem Nebenteil 38 ausgebildet sind. In diesem Fall gäbe ein keine Anlagefläche an den Stirnseiten der Abschnitte 32, 34. Auch kann die erste Anlagefläche 40 auf dem Nebenteil 38 und die zweite Anlagefläche 42 auf dem zweiten Abschnitt 34 sein (also Tragelement 16 aus Figuren 3A bis 4B nur umgedreht). Ein Tragelement 16 kann auch vier Anlageflächen aufweisen - also eine Anlagefläche auf jedem Abschnitt 32, 34 und zwei Anlageflächen auf dem Nebenteil 38.

Figur 5A zeigt eine alternative Ausführungsform eines Tragelements 16. Dieses Tragelement 16 besitzt kein Nebenteil 38. Das Tragelement 16 ist länglich geformt und weist entsprechen konvex gewölbte die Anlageflächen 40, 42 an seinen Stirnseiten Enden auf. Die Funktionen und Modifikationen an den Teilen des Tragelements 16 nach Figur 5A sind, bis auf genannte und offensichtliche Unterschiede, gleich zu den Teilen des Tragelements 16 nach Figuren 3A bis 4B. Deshalb wird nicht alles nochmal erwähnt, sondern auf die Beschreibung der Figuren 3A bis 4B verwiesen.

Figur 5B zeigt das Tragelement 16 aus Figur 5A mit gestrichelten Hilfslinien 44. Die beiden gestrichelten Hilfslinien 44 machen die konvexe Form der Anlageflächen 40, 42 besser sichtbar. Die Strich-Punkt-Linie 46 zeigt eine beispielhafte erste Achse.

Figur 6 zeigt das Tragelement 16 aus Figuren 5A und 5B in einer Vorrichtung mit erstem und zweitem Element 12, 14. Das erste Element 12 und das zweite Element 14 sind nur im Ansatz gezeigt. Es ist sichtbar, dass das Tragelement 16 mit der ersten Anlagefläche 40 auf dem ersten Element 12 aufliegt und das zweite Element 14 auf der zweiten Anlagefläche 42 des Tragelement 16 aufliegt. Das Tragelement 16 in Figur 6 ist verkippt, ähnlich wie das Tragelement 16 in Figur 4B.

Figur 7 zeigt ein beispielhaftes Tragelement in einer Vorrichtung 10 mit erstem und zweitem Element 12, 14. Figur 7 zeigt einen Querschnitt. Im Gegensatz zu den Vorrichtungen 10 in Figuren 3A bis 5B zeigt Figur 7 eine Vorrichtung 10, in der nicht die Anlageflächen 40, 42 des Tragelements 16 konvex sind sondern die Anlageflächen des ersten und zweiten Elements 12, 14, welche den Anlageflächen 40, 42 des Tragelements 16 gegenüberliegen. Auch bei der Vorrichtung 10 der Figur 7 kommt es zu einem Abrollen, wenn sich das zweite Element 14 lokal bewegt. Es ist auch generell möglich, dass das erste und/oder zweite Element 12/14 keine Vertiefung 20/28 hat, aber trotzdem eine konkave Anlagefläche aufweist. Es ist auch generell möglich, dass das erste Element keine konkave Anlagefläche aufweist, die erste Anlagefläche 40 des Tragelements konkav ist, die zweite Anlagefläche 42 nicht konkav ist und das zweite Element eine konkave Anlagefläche aufweist. Auch die umgekehrte Variante ist generell möglich (erstes Element 12 konkav, erste Anlagefläche 40 nicht konkav, zweite Anlagefläche konkav und zweites Element 14 nicht konkav). Es ist auch generell möglich, dass zwei konkave Anlageflächen aufeinanderliegen, also dass sowohl die Anlagefläche 40, 42 des Tragelements 16 wie auch die gegenüberliegende Anlagefläche des ersten bzw. zweiten Elements 12/14 konkav sind.

Figur 8 zeigt eine alternative Ausführungsform der Oberfläche eines ersten oder zweiten Elements 12, 14. Die Vertiefungen 20/28 haben einen rechteckigen Querschnitt (horizontaler Querschnitt). Vorteilhaft sind die Tragelemente 16 zu den rechteckigen Vertiefungen 20/28 Zylinder. Sie können aber auch Kugeln oder eine andere Form sein. Mittig ist eine Öffnung 48 zur Aufnahme des Zentrierungsteils 52 (in Figur 7 nicht gezeigt) des ersten Elements 12 bzw. eine Zentrieröffnung 50 des zweiten Elements 14 zu sehen. Die Vertiefungen 20/28 sind auf den Mittelpunkt ausgerichtet und führen somit die Tragelemente 16 in die Richtung des Mittelpunkts. Die Öffnung 48 bzw. Zentrieröffnung 50 gibt einen Freiraum entlang einer vertikalen Hauptachse 30 (in Figur 7 nicht eingezeichnet). In diesem Freiraum kann ein Thermometer und/oder Gasleitung(en) geführt werden (mit oder ohne Zentrierungsteil). Wird eine Vorrichtung 10 mit eine in Figur 8 gezeigten Oberfläche des ersten und/oder zweiten Elements 12, 14 und einem Zentrierungsteil 52 genutzt, dann weitet sich die Auflageplatte 26 von der Zentrierungsöffnung 50 aus. An den Tragelementen 16 ist die lokale Verschiebung demzufolge radial. Somit sind die geführten Vertiefungen 20/28, die in eine radiale Richtung führen, vorteilhaft. Figur 9 zeigt das Tragelement in einer Vorrichtung nach der Ausführungsform nach Figur 8. Figur 9 zeigt einen Querschnitt. Die Unterbrechungen in den Linien, die die Auflageplatte 26 und die Oberfläche des ersten Elements 12 darstellen sollen, entsprechen dem Freiraum um die vertikale Hauptachse 30. Die Unterbrechungen sind also (Teil der/) die Öffnung 48 und (Teil der/) die Zentrierungsöffnung 50. In dieser Ausführungsform gibt es nur erste Vertiefungen 20 in dem ersten Element 12, aber keine zweite Vertiefungen 28 im zweiten Element 14. Die ersten Vertiefungen 20 weisen ein lokales Minimum auf, in dem das Tragelement in dem in Figur 9 gezeigten Zustand liegt. Nach außen (links in Figur 9) steigt die zweite Vertiefung 20 stetig an. Nach innen (rechts in Figur 9) steigt die zweite Vertiefung anfangs stetig an und weist dann eine steile Wand/Erhöhung auf. Durch diesen (vertikalen) Querschnitt der zweiten Vertiefung 28 wird das Tragelement 16 an einem Ausreißen gehindert. Auch wird das Tragelement 16 daran gehindert zu weit nach innen (zum vertikalen Hauptachse 30) zu rollen.

Es ist möglich, dass in Kombination mit zweiten Vertiefungen 28 in der in Figur 9 gezeigten Form das zweite Element auch zweite Vertiefungen 28 aufweist. Es ist auch möglich, dass eine Vertiefung eine Rinne, die auf die vertikale Hauptachse 30 ausgerichtet ist, bildet. Diese Rinne kann im Querschnitt eine v- Form oder eine runde Form oder eine andere Form haben (vertikaler Querschnitt rechtwinklig zum Querschnitt der Figur 9). Es ist auch möglich, dass eine Vertiefung ähnlich wie die erste Vertiefung 20 in Figur 8 gezeigt ist, aber keine vertikale Wand aufweist, sondern in beide Richtungen stetig nach oben geht. Eine solche Form kann auch mit einer v-Form im Querschnitt (vertikaler Querschnitt rechtwinklig zum Querschnitt der Figur 9) kombiniert werden. Generell können verschiedene Formen von Vertiefungen in den zusammengehörigen ersten und zweiten Vertiefungen 20/28 (in denen das gleiche Tragelement 16 anliegt) kombiniert werden.

Figur 10 zeigt eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung mit einem

Zentrierungsteil. Viele Abschnitte der Vorrichtung 10 sind bereits aus den vorhergehenden Figuren (besonders Figur 1 ) bekannt. Diese werden nicht nochmal explizit beschrieben. Es wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Die gepunktete Linie 54 zeigt schematisch eine äußere Hülle der Vorrichtung (z.B. eines Vertikalofens). Zwischen dem ersten Element 12 und dem zweiten Element 14 kann mittig das Zentrierungsteil 52 gesehen werden. Das Zentrierungsteil 52 in Figur 10 ist einteilig mit dem Körper 18 des ersten Elements 12 ausgebildet. Es kann auch gesehen werden, dass die Auflageplatte 26 eine Zentrierungsöffnung 50 aufweist.

Figur 11 zeigt eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung mit einem Zentrierungsteil. Viele Abschnitte der Vorrichtung 10 sind bereits aus den vorhergehenden Figuren (besonders Figur 1 ) bekannt. Diese werden nicht nochmal explizit beschrieben. Es wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Die gepunktete Linie 54 zeigt schematisch eine äußere Hülle der Vorrichtung (z.B. eines Vertikalofens). Zwischen dem ersten Element 12 und dem zweiten Element 14 kann mittig das Zentrierungsteil 52 gesehen werden. Das Zentrierungsteil 52 in Figur 11 ist gesondert von dem Körper 18 des ersten Elements 12 ausgebildet. Wird das zweite Element 14 hochgehoben, kann das Zentrierungsteil 52 aus der Öffnung 48 des ersten Elements 12 herausgenommen werden. Es kann auch gesehen werden, dass die Auflageplatte 26 eine Zentrierungsöffnung 50 aufweist.