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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum thermischen
Behandeln von Substraten, insbesondere scheibenförmigen Halbleiterwafern.
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In
der Halbleiterindustrie ist es bekannt, Wafer während ihres Herstellungsprozesses
thermisch zu behandeln. Hierzu werden in der Regel sogenannte Schnellheizanlagen
verwendet, wie sie beispielsweise in der auf dieselbe Anmelderin
zurückgehenden
DE 199 52 017 A1 beschrieben
sind. Für
das Prozeßergebnis
der thermischen Behandlung ist es von großer Wichtigkeit, daß die Wafer
gleichmäßig geheizt
werden und sich eine homogene Temperaturverteilung auf der Waferoberfläche ergibt.
Vor allem während
der Aufheiz- und Abkühlphasen
tritt bei scheibenförmigen
Wafern das Problem starker inhomogener Temperaturverteilungen, insbesondere
im Randbereich des Wafers, auf. So erwärmt sich der Rand des Wafers
während
der Heizphase im Vergleich zum Waferinneren viel stärker und
schneller. Diese schnellere Aufheizung ergibt sich daraus, daß am Waferrand
eine größere Außenfläche pro
Wafervolumen gegeben ist, als im Waferinneren. Über diese zusätzliche
Außenfläche absorbiert
der Waferrand mehr von der Heizstrahlung als das Waferinnere. Andererseits
kühlt der
Wafer während
der Abkühlphasen
am Waferrand schneller ab als das Waferinnere, da über die
größere Fläche pro
Wafervolumen am Rand mehr Wärmestrahlung
emittiert wird. Dieser Effekt, der als Photon-Box-Effekt bezeichnet
wird, ist unter anderem eine Folge der Reflexion eines Teils der
Heizstrahlung an den verspiegelten Kammerwänden und zählt zu den Hauptproblemen beim schnellen
Heizen von Halbleitersubstraten.
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Bei
der oben genannten
DE
199 52 017 A1 es bekannt, den Wafer mit einem Kompensationsring zu
umgeben, um den Photon-Box-Effekt abzuschwächen. Insbesondere wird der
Kompensationsring in Abhängigkeit
des Prozeßverlaufs
gekippt, um eine Schattenwirkung gegenüber den Lampen am Waferrand
zu erzielen.
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Neben
diesem Lösungsansatz
ist es auch bekannt, parallel zum Wafer lichttransformierende 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 abschwächen, und sie führen zu
einem komplizierten Aufbau der Schnellheizanlage.
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In
den bekannten Schnellheizanlagen werden in der Regel stabförmige Wolfram-Halogen-Heizlampen
eingesetzt. Die Heizlampen weisen ein Wolframfilament auf, das in
einer halogenhaltigen Atmosphäre
gehalten wird. Beim Betrieb 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 kommen, die jedoch vermieden werden
kann, wenn das Lampenglas in einem Temperaturbereich zwischen 250°C und 1400°C gehalten
wird. Die Kondensation 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 chemische Verbindung zu trennen und das Wolfram
wieder auf dem Filament abzuscheiden. Anschließend kann das Halogengas den
Prozeß wiederholen.
Dieser Zyklus ist als Halogenprozeß bekannt.
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Bei
den herkömmlichen
stabförmigen
Wolfram-Halogen-Lampen verläuft
das Filament im Zentrum des Lampenquerschnitts entlang der Lampenlängsachse.
Im Mittelbereich ist das Filament spiralförmig gewickelt. In den Endbereichen
schließen
sich gerade Filamentabschnitte an den Wicklungsabschnitt an. Diese
geraden Endabschnitte entwickeln während des Betriebs weniger
Wärme 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 erschwert
wird, da in den Randbereichen zu stark geheizt wird. Dies ist insbesondere
dann der Fall, wenn die Gesamtfilamentlänge den Durchmesser des Substrats
wesentlich übersteigt.
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Aus
der
EP 0 374 927 A2 ist
eine Halogenlampe zur Verwendung als Lichtquelle für einen
Kopierer bekannt. Die Halogenlampe weist ein einzelnes Filament
auf, das entlang einer Lampenlängsachse
unterschiedlich stark gewikkelte Abschnitte aufweist, um Bereiche
zu bilden, in denen Licht emittiert wird, und Bereiche, in denen
kein Licht emittiert wird. Die Licht-emittierenden und die nicht
Licht-emittierenden Teile wechseln sich dabei entlang der Lampenlängsachse
ab. In den Licht-emittierenden Teilen ist das Filament enger gewickelt
als in den nicht Licht-emittierenden Teilen. Ferner ist das Filament
in den nicht Licht-emittierenden Teilen um eine Stange aus einem
leitenden Material herumgewicketl.
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Die
DE 44 12 773 A1 zeigt
eine Lampe mit einer Reihenschaltung von Glühlampen, bei der mehrere Glühlampen,
insbesondere Soffittenlampen in einer Reihenschaltung in die Fassung
einer Leuchtstofflampe eingesetzt werden. Bei der hierdurch entstehenden
Lampe, die aus mehreren Einzellampen zusammengesetzt ist, ergibt
sich durch die Reihenschaltung der Glühlampen im Wesentlichen eine Lampe
mit einem einzelnen Filament.
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Die
WO 92/08 241 A1 beschreibt
eine Lampe, die geeignet ist Licht mit unterschiedlichen Farben
zu erzeugen. Die Lampe weist ein einzelnes Lampenfilament mit unterschiedlichen
Wicklungsbereichen auf, die einzeln angesteuert werden können. Dabei
ist wenigstens einer der Wicklungsbereiche von einem Filter umgeben,
sodass dann, wenn dieser Wicklungsbereich angesteuert wird, Licht
mit einem Farbeffekt erzeugt wird, da das Licht von dem Wicklungsabschnitt
durch den Filter hindurchgeht. Wenn hingegen der andere Wicklungsabschnitt
angesteuert wird, der nicht von einem Filter umgeben ist, wird normales
Licht ohne Farbeffekt erzeugt.
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Ferner
sei auf die
EP 0 222
553 A2 hingewiesen, die eine Lampenanordnung für ein Cerankochfeld
beschreibt. Die dort beschriebenen Lampen weisen jeweils zwei Kolben
aufweisen, in denen getrennte Filamente vorgesehen sind, die unterschiedlich angesteuert
werden können,
um unterschiedlich große
Kochzonen für
unterschiedlich große
Töpfe vorzusehen.
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Die
EP 0 089 176 A2 zeigt
ferner eine Glühlampenanordnung
für eine
Kopiervorrichtung. Die Glühlampenanordnung
weist zwei parallel angeordnete Lampenfilamente auf, die jeweils
einen gewickelten Mittelabschnitt besitzen, wobei die gewickelten
Mittelabschnitte unterschiedliche Längen aufweisen. Die jeweiligen
Längen
der Mittelabschnitte sind auf unterschiedliche, zu kopierende Papierformate ausgelegt,
und es wird jeweils nur eines der beiden Lampenfilamente angesteuert.
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Aus
der
DE 199 05 524
A1 ist ferner eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen
der Temperatur von Substraten während
einer thermischen Behandlung bekannt. Bei der hier beschriebenen
thermischen Behandlung werden die Substrate über Heizlampen erwärmt, die
einzeln ansteuerbare Filamente besitzen können. Die Filamente einer Heizlampe
können
unterschiedliche Filamentstrukturen aufweisen, um eine Einstellung
des Gesamtabstrahlungsprofils der Lampe zu ermöglichen.
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Die
DE 39 38 437 A1 beschreibt
einen kurzwelligen Infrarotstrahler mit einem langgestreckten, einstückigen Zwillingsrohr
mit Innensteg, der zwei in Längsrichtung
verlaufende Teilräume,
die jeweils einen Glühwendel
aufnehmen, trennt.
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Ausgehend
von dem oben genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lampe zum thermischen Behandeln
von Substraten, insbesondere scheibenförmigen Halbleiterwafern, vorzu sehen,
die eine homogenere Aufheizung der zu behandelnden Substrate ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder ein Verfahren nach
Anspruch 14 gelöst.
Insbesondere wird eine Lampe vorgesehen, die wenigstens zwei Filamente aufweist,
die entlang einer Lampenlängsachse
jeweils wenigstens einen sich in Längsrichtung erstreckenden ungewickelten
Abschnitt und und wenigstens einen Wicklungsabschnitt aufweisen,
wobei die ungewickelten Abschnitte und die Wicklungsabschnitte der
Filamente komplementär
zueinander angeordnet sind und wobei der Wicklungsabschnitt eines
Filaments in Längsrichtung
benachbart zum Wicklungsabschnitt des jeweils anderen Filaments derart
angeordnet ist, dass die Wicklungsabschnitte auf der Lampenlängsachse
oder diese umgebend angeordnet sind. Durch das Vorsehen von zwei
getrennten Filamenten mit jeweiligen Wicklungsabschnitten lassen
sich unterschiedliche Strahlungsintensitäten innerhalb der Lampe erreichen,
die zur Verringerung des Photon-Box-Effekts eingesetzt werden können. Die
Abstrahlcharakteristik der Filamente kann an die im oder auf dem
Wafer herrschenden Temperaturverhältnisse angepaßt werden.
Mechanische Zusatzelemente, wie beispielsweise ein Kompensationsring
oder ein Hotliner, zum Verringern des Photon-Box-Effekts können eingespart
werden.
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Vorzugsweise
beträgt
die Abweichung der Wicklung zur Lampenlängsachse weniger als 1 mm.
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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
herrschenden Temperaturverhältnisse
anpassen zu können.
Hierdurch kann auf einfache und kostengünstige Weise eine homogene Temperaturverteilung
auf dem Wafer über
einen einfachen Reglungskreis erreicht werden. Ferner lassen 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.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung weisen die Filamente unterschiedliche elektrische
Eigenschaften, insbesondere unterschiedliche Widerstände pro
Längeneinheit
auf, wodurch auf einfache Weise bei gleicher Ansteuerung unterschiedliche Heizraten
der Filamente, insbesondere der Wicklungsabschnitte, erreicht werden
können.
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Um
innerhalb eines jeden Filaments eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu
erreichen, weisen die Filamente vorzugsweise zumindest im Bereich
der Wicklungsabschnitte einen konstanten elektrischen Widerstand
pro Filamentlänge
auf.
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Um
Bereiche zu vermeiden, in denen keine oder nur eine verringerte
Heizstrahlung von der Lampe ausgeht, beträgt der Abstand zwischen benachbarten
Wicklungsabschnitten 10 mm oder weniger.
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Zum
Erreichen unterschiedlicher Strahlungscharakteristika kann wenigstens
ein Wicklungsabschnitt eines Filaments enger gewickelt sein als
ein Wicklungsabschnitt eines anderen Filaments. Durch die Anzahl
der Wicklungen pro Längeneinheit
läßt sich
wiederum auf einfache und kostengünstige Weise ein gewünschtes
Strahlungsprofil einstellen.
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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.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist die Lampe einen die Filamente umgebenden Lampenkörper auf,
der voneinander getrennte Kammern aufweist. Vorzugsweise sind die
jeweiligen Wicklungsabschnitte der un terschiedlichen Filamente in
getrennten Kammern aufgenommen. Hierdurch ergibt sich eine an die
Wicklungsabschnitte angepaßte
Trennung der Lampenkörper.
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Vorzugsweise
sind in wenigstens zwei der Kammern unterschiedliche Gase und/oder
unterschiedliche Gasdrücke
vorgesehen, um eine optimale Anpassung des Halogen-Prozesses an
die Filamentstruktur vorzusehen.
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Werden
die Wicklungsabschnitte mit unterschiedlichen Temperaturen betrieben,
so kommt es im Bereich der Abschnitte zu unterschiedlichen Konzentrationen
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
Wicklungsabschnitt ein ungestörter
Halogenprozeß sichergestellt.
Insbesondere, wenn Filamente mit unterschiedlichen Widerständen pro
Längeneinheit
vorgesehen sind, kann über
die Gasatmosphäre eine
optimale Anpassung an das Filament vorgenommen werden, um den Halogenprozeß zu unterstützen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist ein Filament zwei Wicklungsabschnitte auf, zwischen
denen ein Wicklungsabschnitt des anderen Filaments aufgenommen ist.
Hierdurch wird ein Mittelbereich und zwei den Mittelbereich umgebende
Randbereiche gebildet. Die Mittel- und Randbereiche sehen unterschiedliche Strahlungscharakteristika
vor, während
die Randbereiche im wesentlichen die selben Strahlungscharakteristika
vorsehen.
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Bei
einem Verfahren zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere
scheibenförmigen
Halbleiterwafern, in einer Schnellheizanlage eine Lampe des obigen
Typs eingesetzt und die Filamente werden für eine vorgegebene Temperaturverteilung
auf oder in dem Substrat unterschiedlich angesteuert. Durch die
getrennte Ansteuerung der Filamente mit jeweiligen Wicklungsabschnitten
lassen sich unterschiedliche Strahlungsintensitäten inner halb 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.
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Vorzugsweise
werden benachbart zu kälteren
Bereichen der Substrate liegende Wicklungsabschnitte mit höherer Leistung
angesteuert, um die kälteren
Bereiche stärker
zu erwärmen
und somit eine gleichmäßigere Temperaturverteilung über den Wafer
hinweg zu erreichen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in den Zeichnungen zeigt:
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1 schematisch
den Aufbau einer Schnellzheizanlage, in der die erfindungsgemäßen Lampen
verwendet werden;
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2 eine
schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lampe;
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3 eine
Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Lampe;
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4 eine
Seitenansicht einer dritten Ausführungsform
einer Lampe gemäß der Erfindung.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau einer Schnellheizanlage 1 für Halbleiterwafer 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 bilden. Mittig im Innenraum 6 ist
eine aus transparentem Quarzglas bestehende Prozeßkammer 8 vorgesehen.
Innerhalb der Prozeßkammer 8 ist
der zu behandelnde Wafer 2 auf entsprechenden Tragelementen 9 abgelegt.
Das Gehäuse 4 sowie
die Prozeßkammer 8 weisen
jeweils nicht dargestellte, verschließbare Öffnungen zum Einführen und
Herausnehmen der Wafer 2 auf. Ferner sind nicht dargestellte
Gasleitungen vorgesehen, um Prozeßgase in die Prozeßkammer 8 ein-
und auszuleiten.
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Oberhalb
und unterhalb der Prozeßkammer 8 sind
Lampenbänke 11, 12 vorgesehen,
die jeweils durch eine Vielzahl von stabförmigen Wolfram-Halogenlampen 14 gebildet
werden. Obwohl dies in 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.
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Der
in der Prozeßkammer 8 befindliche
Wafer wird über
die von den Lampenbänken 11, 12 emittierte
elektromagnetische Strahlung geheizt. Zur Messung der Wafertemperatur
ist ein Pyrometer 16 vorgesehen.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 wird nunmehr der erfindungsgemäße Aufbau
einer Wolfram-Halogenlampe 14 beschrieben. Die Lampe 14 weist
einen langgestreckten Lampenkolben 20 auf, der beispielsweise
aus Quarzglas besteht. 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 halogenhaltigen Gas gefüllt ist. Innerhalb der Kammer 26 erstrecken
sich zwei getrennte 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 An schlußkontakten
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 Temperaturverhältnisse
an, um eine homogene Temperaturverteilung an der Substratoberfläche zu erreichen.
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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 Wicklungsabschnitte 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
gebogen, 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
Filamentabschnitte 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 Wicklungsabschnitten des anderen
Filaments wird derart gewählt,
daß eine ausreichende
Erwärmung
der geraden Abschnitte erfolgt. Bei Stablampen mit einer Gesamtfilamentlänge 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 Glaskolbenwand
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 einer Breite d gebildet. Die Breite d beträgt weniger
als 10 mm. Vorzugsweise liegt die Spaltbreite unter 4 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.
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Beide
Filamente 28, 29 weisen im Kalt- und/oder Warmzustand
(bei Raumtemperatur bzw. im geheizten Zustand) über die gesamte Länge einen konstanten
elektrischen Widerstand pro Filamentabschnitt auf. Hierdurch wird
erreicht, daß beide
Filamente bei gleicher Ansteuerung mit gleicher Intensität strahlen.
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Alternativ
könnten
die beiden Filamente im Kalt- oder Warmzustand einen unterschiedlichen
Widerstand aufweisen, so daß sie
bei gleicher Ansteuerung mit unterschiedlichen Intensitäten strahlen.
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3 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Lampe 14. Bei dieser Ausführungsform werden dieselben
Bezugszeichen verwendet, sofern identische oder ähnliche Elemente betroffen
sind. Die Lampe 14 weist einen langgestreckten 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. Innerhalb der Kammer 20 sind
zwei Lampenfilamente 40, 41 vorgesehen. Das Lampenfilament 40 weist
einen Wicklungabschnitt 44 auf, der in Längsrichtung
des Lampenkolbens 20 mittig angeordnet ist. Das Lampenfilament 41 weist
zwei voneinander getrennte Wicklungsabschnitte 46 auf,
die den Wicklungsabschnitt 44 dazwischen aufnehmen. Die
Wicklungsabschnitte 44, 46 sind auf der Lampenlängsachse
angeordnet oder umgeben diese.
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Wie
bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 2 sind
die Filamente 40, 41 über eine nicht dargestellte
Steuereinrichtung getrennt voneinander ansteuerbar. 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 ermöglicht eine Verringerung des
Photon-Box-Effektes. Während
einer Aufheizphase erwärmt
sich der Waferrand eines zu behandelnden Wafers in der Regel schneller
als das Waferinnere. Deshalb wird die Lampe 14 während Auf heizphasen
derart angesteuert, daß die
Wicklungsbereiche 46 mit einer geringeren Intensität strahlen
als der Wicklungsbereich 44, um eine gleichmäßige Erwärmung über den
Wafer hinweg vorzusehen. In umgekehrter Weise werden 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
Abkühlen
der Waferrandbereiche im Verhältnis
zum Wafermittenbereich entgegengewirkt. Eine Verbesserung der Temperaturverteilung
an der Waferoberfläche
bzw. über
den Wafer im Hinblick auf Homogenität ist damit auf einfache Weise
erzielbar.
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Statt
eine separate Ansteuerbarkeit der Filamente über eine Steuervorrichtung
vorzusehen, ist es auch möglich,
Filamente mit unterschiedlichen Widerständen 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 Aufheizphase eines Wafers dienen. Während der Abkühlphase
können
die Lampen komplett abgeschaltet werden.
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Ein ähnlicher
Effekt läßt sich
auch dadurch erreichen, daß der
Wicklungsbereich 44 enger gewickelt ist als die Wicklungsbereiche 46 und
somit bei gleicher Ansteuerung mit einer höheren Intensität strahlt.
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4 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel einer
Lampe 14 gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 4 werden, sofern dieselben bzw. ähnliche
Elemente wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen betroffen
sind, dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die
Lampe 14 weist einen Lampenkolben 50 auf, der
drei in sich geschlossene 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 Trenn wand, die beispielsweise
aus Metall, Glas oder Keramik besteht, gebildet Alternativ kann
eine Trennung der Kammern auch durch eine Verjüngung des Lampenkolbens an
den betreffenden Stellen erfolgen.
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Innerhalb
des Lampenkolbens 50 sind wiederum zwei Filamente 40, 41 vorgesehen,
die sich zwischen den Lampensockeln 24, 25 erstrecken. Das
Filament 40 weist einen Wicklungsabschnitt 44 auf,
der im wesentlichen mittig zwischen den Lampensockeln 24, 25 liegt.
Das Filament 41 weist zwei Wicklungsabschnitte 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 angeordnet,
und der mittlere Wicklungabschnitt 44 ist in der mittleren
Kammer 53 des Lampenkolbens 50 angeordnet. Die
Filamente erstrecken sich in abgedichteter Weise durch die zwischen
den Kammern gebildeten Trennwände.
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Die
jeweiligen Kammern 52, 53, 54 sind mit einem
an den jeweiligen Wicklungsabschnitt angepaßten Gas oder Gasgemisch gefüllt. Hierdurch
ist eine optimale Anpassung der Gasatmosphäre an die jeweiligen Abschnitte
möglich,
was einen ungestörten
Halogenprozeß sicherstellt.
Darüber
hinaus kann über
die Gasatmosphäre
eine Steuerung der Strahlungsintensität der jeweiligen Filamentabschnitte
erfolgen.
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Die
Filamente 41 und 40 sind bezüglich einer Mittelebene der
Lampe senkrecht zur Lampenlängsachse,
wie sie beispielsweise in 3 angedeutet ist,
symmetrisch. Die Abmessungen der Lampen 14 entsprechen
den Abmessungen herkömmlicher
Lampen für
die thermische Behandlung von Wafern. Auch die Lampensockel entsprechen
in ihrer Größe und Form
herkömmlichen
Lampensockeln, so daß die Lampen
gemäß der vorliegenden
Erfindung ohne größeren Aufwand
in bekannten Anlagen eingesetzt werden können. Nur für den Fall, daß eine Einzelansteuerung
der Filamente gewünscht
wird, muß die Aufnahmebuchse
für die
Lampen in den Anlagen entsprechend angepaßt werden, um eine getrennte Kontaktierung
der Filamente vorzusehen. Ferner muß eine entsprechende Steuervorrichtung
zum separaten Ansteuern der Filamente vorgesehen werden.
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Bei
einer getrennten Ansteuerung der Filamente lassen sich die Strahlungscharakteristika
der Lampe über
ihre Länge
hinweg während
des Prozesses entsprechend dem Prozeßverlauf anpassen. Es ist möglich, die
Strahlungscharakteristika sowohl zeitlich als auch räumlich zu
modulieren.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist sie nicht auf die konkret dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt
insbesondere können
die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung miteinander kombiniert werden. Beispielsweise
ist es nicht notwendig, daß die Lampen
in einer Schnellheizanlage 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 unterschiedlich ansteuerbaren Zonen zu erreichen.