DE10024709A1 - Lampe zum thermischen Behandeln von Substraten - Google Patents

Abstract

Um eine homogenere Aufheizung von Substraten zu ermöglichen, sieht die vorliegende Erfindung eine Lampe zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere scheibenförmigen Halbleiterwafern, mit wenigstens zwei Filamenten vor, die entlang einer Lampenlängsachse jeweils wenigstens einen sich in Längsrichtung erstreckenden Wicklungsabschnitt aufweist, der in Längsrichtung benachbart zum Wicklungsabschnitt des jeweils anderen Filaments angeordnet ist. Ferner ist ein Verfahren zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere scheibenförmigen Halbleiterwafern, in einer Schnellheizanlage angegeben, die Lampen mit wenigstens zwei Filamenten aufweist, die entlang einer Lampenlängsachse jeweils wenigstens einen sich in Längsrichtung erstreckenden Wicklungsabschnitt aufweisen, der in Längsrichtung benachbart zum Wicklungsabschnitt des jeweils anderen Filaments angeordnet ist, wobei die Filamente wenigstens einer Lampe für eine vorgegebene Temperaturverteilung auf bzw. in dem Substrat unterschiedlich angesteuert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lampe zum thermischen Be­ handeln von Substraten, insbesondere scheibenförmigen Halbleiterwafern.

In der Halbleiterindustrie ist es bekannt, Wafer während ihres Herstellungs­ prozesses thermisch zu behandeln. Hierzu werden in der Regel sogenannte Schnellheizanlagen verwendet, wie sie beispielsweise in der auf dieselbe An­ melderin zurückgehenden DE-A-199 52 017 beschrieben sind. Für das Pro­ zeßergebnis der thermischen Behandlung ist es von großer Wichtigkeit, daß die Wafer gleichmäßig geheizt werden und sich eine homogene Temperatur­ verteilung auf der Waferoberfläche ergibt. Vor allem während der Aufheiz- und Abkühlphasen tritt bei scheibenförmigen Wafern das Problem starker inhomo­ gener Temperaturverteilungen, insbesondere im Randbereich des Wafers, auf. So erwärmt sich der Rand des Wafers während der Heizphase im Ver­ gleich zum Waferinneren viel stärker und schneller. Diese schnellere Aufhei­ zung ergibt sich daraus, daß am Waferrand eine größere Außenfläche pro Wafervolumen gegeben ist, als im Waferinneren. Über diese zusätzliche Au­ ßenfläche absorbiert der Waferrand mehr von der Heizstrahlung als das Wa­ ferinnere. Andererseits kühlt der Wafer während der Abkühlphasen am Wafer­ rand schneller ab als das Waferinnere, da über die größere Fläche pro Wafer­ volumen am Rand mehr Wärmestrahlung emittiert wird. Dieser Effekt, der als Photon-Box-Effekt bezeichnet wird, ist unter anderem eine Folge der Reflexi­ on eines Teils der Heizstrahlung an den verspiegelten Kammerwänden und zählt zu den Hauptproblemen beim schnellen Heizen von Halbleitersubstra­ ten.

Bei der oben genannten DE-A-199 52 017 ist es bekannt, den Wafer mit ei­ nem Kompensationsring zu umgeben, um den Photon-Box-Effekt abzuschwä­ chen. Insbesondere wird der Kompensationsring in Abhängigkeit des Prozeß­ verlaufs gekippt, um eine Schattenwirkung gegenüber den Lampen am Wafer­ rand zu erzielen.

Neben diesem Lösungsansatz ist es auch bekannt, parallel zum Wafer licht­ transformierende Platten, auch Hotliner genannt, vorzusehen, um den Wafer über sie indirekt zu heizen und somit den Photon-Box-Effekt abzuschwächen. Diese Lösungen können den Photon-Box-Effekt jedoch nur teilweise ab­ schwächen, und sie führen zu einem komplizierten Aufbau der Schnellhei­ zanlage.

In den bekannten Schnellheizanlagen werden in der Regel stabförmige Wolf­ ram-Halogen-Heizlampen eingesetzt. Die Heizlampen weisen ein Wolframfi­ lament auf, das in einer halogenhaltigen Atmosphäre gehalten wird. Beim Be­ trieb der Lampe wird Wolfram vom Filament abgedampft und reagiert mit Gasmolekülen zu Wolframhalogenid. Beim Betrieb der Lampe unterhalb etwa 250°C kann es zu einer Kondensation des Wolframs am Lampenkolben kom­ men, die jedoch vermieden werden kann, wenn das Lampenglas in einem Temperaturbereich zwischen 250°C und 1400°C gehalten wird. Die Konden­ sation sollte vermieden werden, da ein damit verbundener Schleier auf dem Glas den Heizvorgang beeinträchtigt. Kommt das Wolframhalogenid in die Nähe des Filaments, wird genügend Wärmeenergie aufgebracht, um die che­ mische Verbindung zu trennen und das Wolfram wieder auf dem Filament ab­ zuscheiden. Anschließend kann das Halogengas den Prozeß wiederholen. Dieser Zyklus ist als Halogenprozeß bekannt.

Bei den herkömmlichen stabförmigen Wolfram-Halogen-Lampen verläuft das Filament im Zentrum des Lampenquerschnitts entlang der Lampenlängsach­ se. Im Mittelbereich ist das Filament spiralförmig gewickelt. In den Endberei­ chen schließen sich gerade Filamentabschnitte an den Wicklungsabschnitt an. Diese geraden Endabschnitte entwickeln während des Betriebs weniger Wär­ me als der Wicklungsabschnitt des Lampenfilaments. Infolgedessen setzt der Halogenprozeß in diesem Bereich nicht oder zumindest später ein, und es kommt zu einer Bildung eines dunklen Schleiers auf dem Lampenglas. Das dort vorhandene, überschüssige Halogengas greift das Filament an, was mit der Zeit die Lampe zerstört. Lampen mit einer durchgehenden Wicklung ohne gerade Endstücke verlängern zwar die Lebensdauer der Lampen, haben aber in Heizanlagen unter Umständen den Nachteil, daß die Optimierung schneller Aufheizprozesse mit Heizraten von 100°C und darüber unverhältnismäßig er­ schwert wird, da in den Randbereichen zu stark geheizt wird. Dies ist insbe­ sondere dann der Fall, wenn die Gesamtfilamentlänge den Durchmesser des Substrats wesentlich übersteigt.

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der vorliegen­ den Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lampe zum thermischen Behan­ deln von Substraten, insbesondere scheibenförmigen Halbleiterwafern, vorzu­ sehen, die eine homogenere Aufheizung der zu behandelnden Substrate er­ möglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lampe wenig­ stens zwei Filamente aufweist, die entlang einer Lampenlängsachse jeweils wenigstens einen sich in Längsrichtung erstreckenden Wicklungsabschnitt aufweisen, der in Längsrichtung benachbart zum Wicklungsabschnitt des je­ weils anderen Filaments angeordnet ist. Durch das Vorsehen von zwei ge­ trennten Filamenten mit jeweiligen Wicklungsabschnitten lassen sich unter­ schiedliche Strahlungsintensitäten innerhalb der Lampe erreichen, die zur Verringerung des Photon-Box-Effekts eingesetzt werden können. Die Ab­ strahlcharakteristik der Filamente kann an die im bzw. auf dem Wafer herr­ schenden Temperaturverhältnisse angepaßt werden. Mechanische Zusatze­ lemente, wie beispielsweise ein Kompensationsring oder ein Hotliner, zum Verringern des Photon-Box-Effekts können eingespart werden.

Vorzugsweise sind die Wicklungsabschnitte im wesentlichen auf der Lam­ penlängsachse angeordnet, um gleichmäßige Abstände der Wicklungsab­ schnitte bezüglich des zu behandelnden Substrats vorzusehen. Vorzugsweise beträgt die Abweichung der Wicklung zur Lampenlängsachse weniger als 1 mm.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Filamente separat ansteuerbar, um die Heizleistung jedes Filaments, insbesondere jedes Wicklungsabschnitts, an die auf der Waferoberfläche herr­ schenden Temperaturverhältnisse anpassen zu können. Hierdurch kann auf einfache und kostengünstige Weise eine homogene Temperaturverteilung auf dem Wafer über einen einfachen Reglungskreis erreicht werden. Ferner las­ sen sich die Filamentwicklungen bis zum Kolbenende führen, wodurch Erosi­ onsvorgänge im Bereich gerader Endstücke unterbunden werden können, während man gleichzeitig schnelle Aufheizprozesse über die Regelung der Filamente leicht und schnell optimieren kann.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Filamente unterschiedli­ che elektrische Eigenschaften, insbesondere unterschiedliche Widerstände pro Längeneinheit auf, wodurch auf einfache Weise bei gleicher Ansteuerung unterschiedliche Heizraten der Filamente, insbesondere der Wicklungsab­ schnitte, erreicht werden können.

Um innerhalb eines jeden Filaments eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu erreichen, weisen die Filamente vorzugsweise zumindest im Bereich der Wicklungsabschnitte einen konstanten elektrischen Widerstand pro Filament­ länge auf.

Um Bereiche zu vermeiden, in denen keine oder nur eine verringerte Heiz­ strahlung von der Lampe ausgeht, beträgt der Abstand zwischen benachbar­ ten Wicklungsabschnitten 10 mm oder weniger.

Zum Erreichen unterschiedlicher Strahlungscharakteristika kann wenigstens ein Wicklungsabschnitt eines Filaments enger gewickelt sein als ein Wick­ lungsabschnitt eines anderen Filaments. Durch die Anzahl der Wicklungen pro Längeneinheit läßt sich wiederum auf einfache und kostengünstige Weise ein gewünschtes Strahlungsprofil einstellen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich ein nicht gewickelter Abschnitt eines Filaments durch die Wicklung des anderen Filaments hindurch, um diesen nicht gewickelten Abschnitt auf einer hohen Temperatur zu halten und eine Erosion des Filaments zu verhindern.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Lampe einen die Filamente umgebenden Lampenkörper auf, der voneinander getrennte Kam­ mern aufweist. Vorzugsweise sind die jeweiligen Wicklungsabschnitte der unterschiedlichen Filamente in getrennten Kammern aufgenommen. Hierdurch ergibt sich eine an die Wicklungsabschnitte angepaßte Trennung der Lam­ penkörper.

Vorzugsweise sind in wenigstens zwei der Kammern unterschiedliche Gase und/oder unterschiedliche Gasdrücke vorgesehen, um eine optimale Anpas­ sung des Halogen-Prozesses an die Filamentstruktur vorzusehen.

Werden die Wicklungsabschnitte mit unterschiedlichen Temperaturen betrie­ ben, so kommt es im Bereich der Abschnitte zu unterschiedlichen Konzentra­ tionen an Wolframhalogeniden. Diese Konzentrationsunterschiede können zu einer Beeinträchtigung des Halogenprozesses in der Lampe, insbesondere zu einem beschlagenen Lampenkörper oder erodierten Filamenten führen. Durch die getrennten Kammern innerhalb des Lampenkörpers wird für jeden Wick­ lungsabschnitt ein ungestörter Halogenprozeß sichergestellt. Insbesondere, wenn Filamente mit unterschiedlichen Widerständen pro Längeneinheit vorge­ sehen sind, kann über die Gasatmosphäre eine optimale Anpassung an das Filament vorgenommen werden, um den Halogenprozeß zu unterstützen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein Filament zwei Wicklungsabschnitte auf, zwischen denen ein Wicklungsab­ schnitt des anderen Filaments aufgenommen ist. Hierdurch wird ein Mittelbe­ reich und zwei den Mittelbereich umgebende Randbereiche gebildet. Die Mit­ tel- und Randbereiche sehen unterschiedliche Strahlungscharakteristika vor, während die Randbereiche im wesentlichen die selben Strahlungscharakteri­ stika vorsehen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere scheibenförmigen Halbleiterwafern, in einer Schnellheizanlage gelöst, die Lampen mit wenig­ stens zwei Filamenten aufweist, die entlang einer Lampenlängsachse jeweils wenigstens einen sich in Längsrichtung erstreckenden Wicklungsabschnitt aufweisen, der in Längsrichtung benachbart zum Wicklungsabschnitt des je­ weils anderen Filaments angeordnet ist, wobei die Filamente für eine vorge­ gebene Temperaturverteilung auf bzw. in dem Substrat unterschiedlich ange­ steuert werden. Durch die getrennte Ansteuerung der Filamente mit jeweiligen Wicklungsabschnitten lassen sich unterschiedliche Strahlungsintensitäten in­ nerhalb der Lampe erreichen, die zur Verringerung des Photon-Box-Effekts eingesetzt werden können. Desweiteren ergeben sich die schon unter Bezug auf die Vorrichtung genannten Vorteile.

Vorzugsweise werden benachbart zu kälteren Bereichen der Substrate lie­ gende Wicklungsabschnitte mit höherer Leistung angesteuert, um die kälteren Bereiche stärker zu erwärmen und somit eine gleichmäßigere Temperatur­ verteilung über den Wafer hinweg zu erreichen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in den Zeich­ nungen zeigt:

Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Schnellzheizanlage, in der die er­ findungsgemäßen Lampen verwendet werden;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Lampe;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer er­ findungsgemäßen Lampe;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Lampe gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Schnellheizanlage 1 für Halblei­ terwafer 2. Die Schnellheizanlage weist ein nur schematisch angedeutetes Gehäuse 4 mit einem Innenraum 6 auf. Die nach innen weisenden Wände des Gehäuses 4 können beschichtet sein, um eine verspiegelte Kammer zu bil­ den. Mittig im Innenraum 6 ist eine aus transparentem Quarzglas bestehende Prozeßkammer 8 vorgesehen. Innerhalb der Prozeßkammer 8 ist der zu be­ handelnde Wafer 2 auf entsprechenden Tragelementen 9 abgelegt. Das Ge­ häuse 4 sowie die Prozeßkammer 8 weisen jeweils nicht dargestellte, ver­ schließbare Öffnungen zum Einführen und Herausnehmen der Wafer 2 auf. Ferner sind nicht dargestellte Gasleitungen vorgesehen, um Prozeßgase in die Prozeßkammer 8 ein- und auszuleiten.

Oberhalb und unterhalb der Prozeßkammer 8 sind Lampenbänke 11, 12 vor­ gesehen, die jeweils durch eine Vielzahl von stabförmigen Wolfram- Halogenlampen 14 gebildet werden. Obwohl dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist, können auch seitlich zur Prozeßkammer 8 Lampenbänke bzw. einzelne Wolfram-Halogenlampen 14 vorgesehen werden. Natürlich können statt der Wolfram-Halogenlampen auch andere Lampen verwendet werden.

Der in der Prozeßkammer 8 befindliche Wafer wird über die von den Lampen­ bänken 11, 12 emittierte elektromagnetische Strahlung geheizt. Zur Messung der Wafertemperatur ist ein Pyrometer 16 vorgesehen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wird nunmehr der erfindungsgemäße Auf­ bau einer Wolfram-Halogenlampe 14 beschrieben. Die Lampe 14 weist einen langgestreckten Lampenkolben 20 auf, der beispielsweise aus Quarzglas be­ steht. Der Lampenkolben 20 ist an seinen entgegengesetzten Enden 22, 23 verschlossen und jeweils mit einem Lampensockel 24, 25 verbunden. Der Kolben 20 bildet somit eine geschlossene Kammer 26, die mit einem halogen­ haltigen Gas gefüllt ist. Innerhalb der Kammer 26 erstrecken sich zwei ge­ trennte Wolframfilamente 28, 29, die jeweils an den entgegengesetzten Enden des Kolbens 20 mit den Lampensockeln 24, 25 verbunden sind. Dabei sind die Enden der Filamente voneinander isoliert und mit unterschiedlichen Anschlußkontakten verbunden, um eine getrennte Ansteuerung über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung zu ermöglichen. Die Steuereinrichtung paßt die Ansteuerung für die Filamente an die auf dem Wafer herrschenden Tempera­ turverhältnisse an, um eine homogene Temperaturverteilung an der Substra­ toberfläche zu erreichen.

Das Filament 28 weist einen Wicklungsabschnitt 31 auf, um eine Heizspirale zu bilden. In gleicher Weise weist das Filament 29 einen Wicklungsabschnitt 32 auf, um eine Heizspirale zu bilden. Der Wicklungsabschnitt 31 erstreckt sich über einen Bereich A der Lampe, während sich der Wicklungsabschnitt 32 des Filaments 29 über einen Bereich B der Lampe 14 erstreckt. Die Wick­ lungsabschnitte 31, 32 sind in Längsrichtung der Lampe 14 benachbart und liegen auf einer Längsmittelachse des Kolbens 20 bzw. umgeben sie diesen. Die nicht gewickelten Abschnitte der Filamente 28 bzw. 29 sind derart gebo­ gen, daß sie an den jeweiligen Wicklungsabschnitten 31 bzw. 32 der anderen Lampe in unmittelbarer Nähe vorbeigeführt sind. Durch die Nähe zu den Wicklungsabschnitten des anderen Filaments werden die geraden Filamen­ tabschnitte auf eine erhöhte Temperatur gebracht, was eine Beeinträchtigung des Halogenprozesses verhindert und die Filamente vor Erosion schützt. Der Abstand zwischen den geraden Filamentabschnitten und den Wicklungsab­ schnitten des anderen Filaments wird derart gewählt, daß eine ausreichende Erwärmung der geraden Abschnitte erfolgt. Bei Stablampen mit einer Ge­ samtfilamentlänge von 250 mm bis 400 mm und einem Lampendurchmesser von ungefähr 10 mm liegt der Abstand des geraden Filamentabschnitts zum Wicklungsabschnitt des anderen Filaments vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 3 mm. Der gerade Filamentabschnitt kann jedoch auch in der Glaskol­ benwand eingeschlossen sein und somit gegenüber dem Halogengas isoliert sein oder sich durch den Wicklungsabschnitt des anderen Filaments hindurch erstrecken. Zwischen den Wicklungsabschnitten 31, 32 wird ein Spalt mit ei­ ner Breite d gebildet. Die Breite d beträgt weniger als 10 mm. Vorzugsweise liegt die Spaltbreite unter 5 mm, und besonders bevorzugt werden Spaltbreiten von weniger als 2 mm. Aufgrund der Wärmedehnung der Filamente wird eine Mindestspaltbreite von 0,3 mm bis 1 mm bevorzugt.

Beide Filamente 28, 29 weisen im Kalt- und/oder Warmzustand (bei Raum­ temperatur bzw. im geheizten Zustand) über die gesamte Länge einen kon­ stanten elektrischen Widerstand pro Filamentabschnitt auf. Hierdurch wird erreicht, daß beide Filamente bei gleicher Ansteuerung mit gleicher Intensität strahlen.

Alternativ könnten die beiden Filamente im Kalt- oder Warmzustand einen unterschiedlichen Widerstand aufweisen, so daß sie bei gleicher Ansteuerung mit unterschiedlichen Intensitäten strahlen.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Lampe 14. Bei dieser Ausführungsform werden dieselben Bezugszeichen verwendet, sofern identi­ sche oder ähnliche Elemente betroffen sind. Die Lampe 14 weist einen lang­ gestreckten Lampenkolben 20 auf, der an seinen Endteilen geschlossen und mit Lampensockeln 24, 25 verbunden ist. Der Lampenkolben 20 bildet eine geschlossene Kammer 26, die mit einem halogenhaltigen Gas gefüllt ist. In­ nerhalb der Kammer 20 sind zwei Lampenfilamente 40, 41 vorgesehen. Das Lampenfilament 40 weist einen Wicklungabschnitt 44 auf, der in Längsrich­ tung des Lampenkolbens 20 mittig angeordnet ist. Das Lampenfilament 41 weist zwei voneinander getrennte Wicklungsabschnitte 46 auf, die den Wick­ lungsabschnitt 44 dazwischen aufnehmen. Die Wicklungsabschnitte 44, 46 sind auf der Lampenlängsachse angeordnet, bzw. umgeben diese.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die Filamente 40, 41 über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung getrennt voneinander ansteuer­ bar. Hierdurch wird erreicht, daß ein Mittelbereich der Lampe im Bereich des Wicklungsabschnitts 44 mit einer unterschiedlichen Intensität strahlen kann, wie die Randbereiche der Lampe 14 im Bereich der Wicklungsabschnitte 46. Die unterschiedliche Heizleistung in den Randbereichen der Lampe 14 er­ möglicht eine Verringerung des Photon-Box-Effektes. Während einer Aufheiz­ phase erwärmt sich der Waferrand eines zu behandelnden Wafers in der Re­ gel schneller als das Waferinnere. Deshalb wird die Lampe 14 während Aufheizphasen derart angesteuert, daß die Wicklungsbereiche 46 mit einer gerin­ geren Intensität strahlen als der Wicklungsbereich 44, um eine gleichmäßige Erwärmung über den Wafer hinweg vorzusehen. In umgekehrter Weise wer­ den beim Abkühlen des Wafers die Filamente so angesteuert, daß der mittlere Wicklungsabschnitt 44 mit einer geringeren Intensität strahlt als die äußeren Wicklungsabschnitte 46. Hierdurch wird dem üblicherweise schnelleren Ab­ kühlen der Waferrandbereiche im Verhältnis zum Wafermittenbereich entge­ gengewirkt. Eine Verbesserung der Temperaturverteilung an der Waferober­ fläche bzw. über den Wafer im Hinblick auf Homogenität ist damit auf einfache Weise erzielbar.

Statt eine separate Ansteuerbarkeit der Filamente über eine Steuervorrich­ tung vorzusehen, ist es auch möglich, Filamente mit unterschiedlichen Wider­ ständen vorzusehen. Beispielsweise weist das Filament 40 einen größeren Widerstand auf als das Filament 41, so daß bei gleicher Ansteuerung der Wicklungsbereich 44 stärker strahlt als die Wicklungsbereiche 46. Auch dies kann zu einer Verringerung des Photon-Box-Effektes während der Aufheiz­ phase eines Wafers dienen. Während der Abkühlphase können die Lampen komplett abgeschaltet werden.

Ein ähnlicher Effekt läßt sich auch dadurch erreichen, daß der Wicklungsbe­ reich 44 enger gewickelt ist als die Wicklungsbereiche 46 und somit bei glei­ cher Ansteuerung mit einer höheren Intensität strahlt.

Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Lampe 14 gemäß der vor­ liegenden Erfindung. In Fig. 4 werden, sofern dieselben bzw. ähnliche Ele­ mente wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen betroffen sind, dieselben Bezugszeichen verwendet.

Die Lampe 14 weist einen Lampenkolben 50 auf, der drei in sich geschlosse­ ne Kammern 52, 53, 54 bildet. Die freien Enden der äußeren Kammern 52, 54 sind jeweils mit einem Lampensockel 24 bzw. 25 verbunden. Die Kammern 52, 53, 54 werden durch eine in das Lampenglas eingeschmolzene Trennwand, die beispielsweise aus Metall, Glas oder Keramik besteht, gebildet. Al­ ternativ kann eine Trennung der Kammern auch durch eine Verjüngung des Lampenkolbens an den betreffenden Stellen erfolgen.

Innerhalb des Lampenkolbens 50 sind wiederum zwei Filamente 40, 41 vor­ gesehen, die sich zwischen den Lampensockeln 24, 25 erstrecken. Das Fila­ ment 40 weist einen Wicklungsabschnitt 44 auf, der im wesentlichen mittig zwischen den Lampensockeln 24, 25 liegt. Das Filament 41 weist zwei Wick­ lungsabschnitte 46 auf, die auf entgegengesetzten Seiten des mittleren Wicklungsabschnitts 44 liegen. Dabei sind die beiden Wicklungsabschnitte 46 in den beiden äußeren Kammern 52 bzw. 54 des Lampenkörpers 50 angeord­ net, und der mittlere Wicklungabschnitt 44 ist in der mittleren Kammer 53 des Lampenkolbens 50 angeordnet. Die Filamente erstrecken sich in abgedichte­ ter Weise durch die zwischen den Kammern gebildeten Trennwände.

Die jeweiligen Kammern 52, 53, 54 sind mit einem an den jeweiligen Wick­ lungsabschnitt angepaßten Gas oder Gasgemisch gefüllt. Hierdurch ist eine optimale Anpassung der Gasatmosphäre an die jeweiligen Abschnitte mög­ lich, was einen ungestörten Halogenprozeß sicherstellt. Darüber hinaus kann über die Gasatmosphäre eine Steuerung der Strahlungsintensität der jeweili­ gen Filamentabschnitte erfolgen.

Die Filamente 41 und 40 sind bezüglich einer Mittelebene der Lampe senk­ recht zur Lampenlängsachse, wie sie beispielsweise in Fig. 3 angedeutet ist, symmetrisch. Die Abmessungen der Lampen 14 entsprechen den Abmessun­ gen herkömmlicher Lampen für die thermische Behandlung von Wafern. Auch die Lampensockel entsprechen in ihrer Größe und Form herkömmlichen Lam­ pensockeln, so daß die Lampen gemäß der vorliegenden Erfindung ohne grö­ ßeren Aufwand in bekannten Anlagen eingesetzt werden können. Nur für den Fall, daß eine Einzelansteuerung der Filamente gewünscht wird, muß die Auf­ nahmebuchse für die Lampen in den Anlagen entsprechend angepaßt wer­ den, um eine getrennte Kontaktierung der Filamente vorzusehen. Ferner muß eine entsprechende Steuervorrichtung zum separaten Ansteuern der Fila­ mente vorgesehen werden.

Bei einer getrennten Ansteuerung der Filamente lassen sich die Strahlungs­ charakteristika der Lampe über ihre Länge hinweg während des Prozesses entsprechend dem Prozeßverlauf anpassen. Es ist möglich, die Strahlung­ scharakteristika sowohl zeitlich als auch räumlich zu modulieren.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht auf die konkret dargestellten Ausführungsbei­ spiele beschränkt insbesondere können die Merkmale der einzelnen Ausfüh­ rungsbeispiele der vorliegenden Erfindung miteinander kombiniert werden. Beispielsweise ist es nicht notwendig, daß die Lampen in einer Schnellhei­ zanlage für Halbleiterwafer eingesetzt werden. Darüber hinaus können auch mehr als zwei Filamente sowie eine größere Anzahl von Wicklungsabschnitten pro Filament vorgesehen werden, um einen bessere Unterteilung der unter­ schiedlich ansteuerbaren Zonen zu erreichen.

Claims (17)

1. Lampe (14) zum thermischen Behandeln von Substraten (2), insbesondere scheibenförmigen Halbleiterwafern, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Filamente (28, 29; 40, 41), die entlang einer Lampenlängsachse jeweils we­ nigstens einen sich in Längsrichtung erstreckenden Wicklungsabschnitt (31, 32; 44, 46) aufweisen, der in Längsrichtung benachbart zum Wicklungsab­ schnitt des jeweils anderen Filaments (28, 29; 40, 41) angeordnet ist.

2. Lampe (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wick­ lungsabschnitte (31, 32; 44, 46) im wesentlichen auf der Lampenlängs­ achse angeordnet sind.

3. Lampe (14) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwei­ chung der Wicklungen zur Lampenlängsachse ≦ 1 mm ist.

4. Lampe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Filamente (28, 29; 40, 41) separat ansteuerbar sind.

5. Lampe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Filamente (28, 29; 40, 41) unterschiedliche elek­ trische Eigenschaften, insbesondere unterschiedliche Widerstände pro Längeneinheit aufweisen.

6. Lampe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Filamente (28, 29; 40, 41) im Bereich der Wick­ lungsabschnitte einen konstanten elektrischen Widerstand pro Fila­ mentlänge aufweisen.

7. Lampe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abstand zwischen benachbarten Wicklungsab­ schnitten (31, 32; 44, 46) ≦ 10 mm ist.

8. Lampe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens ein Wicklungsabschnitt eines Filaments enger gewickelt ist als ein Wicklungsabschnitt eines anderen Filaments.

9. Lampe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich ein nicht gewickelter Abschnitt eines Filaments durch den Wicklungsabschnitt des anderen Filaments hindurch erstreckt.

10. Lampe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch einen die Filamente umgebenden Lampenkörper (50), der voneinander getrennte Kammern (52, 53, 54) aufweist.

11. Lampe (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wick­ lungsabschnitte (44, 46) jeweils in getrennten Kammern (52, 53, 54) aufgenommen sind.

12. Lampe (14) nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch unter­ schiedliche Gase in wenigstens zwei der Kammern (52, 53, 54).

13. Lampe (14) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch unterschiedliche Gasdrücke in wenigstens zwei der Kammern (52, 53, 54).

14. Lampe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Filament (41) zwei Wicklungsabschnitte (46) auf­ weist, zwischen denen ein Wicklungsabschnitt (44) des anderen Fila­ ments (40) aufgenommen ist.

15. Verfahren zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere scheibenförmigen Halbleiterwafern, in einer Schnellheizanlage, die Lampen mit wenigstens zwei Filamenten aufweisen, die entlang einer Lampenlängsachse jeweils wenigstens einen sich in Längsrichtung er­ streckenden Wicklungsabschnitt aufweisen, der in Längsrichtung be­ nachbart zum Wicklungsabschnitt des jeweils anderen Filaments ange­ ordnet ist, wobei die Filamente wenigstens einer Lampe für eine vorge­ gebene Temperaturverteilung auf bzw. in dem Substrat unterschiedlich angesteuert werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die benachbart zu kälteren Berei­ chen der Substrate liegenden Wicklungsabschnitte mit höherer Leistung angesteuert werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Filamente so angesteu­ ert werden, daß sich eine gleichmäßige Temperaturverteilung auf bzw. in dem Substrat ergibt.