DE102004060188B4 - Process heating chamber and use of the same - Google Patents
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Abstract
Prozess-Heizkammer (400) mit einer Vielzahl von Stablampen (404, 406) und einer Vielzahl von Punktlampen (101) zum Heizen eines in der Prozess-Heizkammer (400) angeordneten Gegenstandes (407), wobei zumindest ein Teil der Stablampen (404, 406) in einer ersten Ebene und zumindest ein Teil der Punktlampen (101) in einer zweiten Ebene auf der gleichen Seite innerhalb der Prozess-Heizkammer (400) bezogen auf den Gegenstand (407) angeordnet sind, wobei die erste Ebene und die zweite Ebene parallel zueinander und jeweils parallel zu der Prozessierungs-Oberfläche des Gegenstandes (407) angeordnet sind.A process heating chamber (400) having a plurality of flashlights (404, 406) and a plurality of point lamps (101) for heating an article (407) disposed in the process heating chamber (400), at least a portion of the flashlights (404, 406) in a first plane and at least a portion of the point lamps (101) are disposed in a second plane on the same side within the process heating chamber (400) relative to the article (407), the first plane and the second plane parallel to each other and each parallel to the processing surface of the article (407) are arranged.
Description
Die Erfindung betrifft eine Prozess-Heizkammer und eine Verwendung derselben.The invention relates to a process heating chamber and a use thereof.
Derzeit unterscheidet man insbesondere bei einer Schnell-Aufheiz-Prozess-Heizkammer (Rapid Thermal Processor (RTP) Prozess-Heizkammer) unter zwei unterschiedlichen Technologien.Currently, a distinction is made between two different technologies, particularly in a Rapid Heat Processor (RTP) process heating chamber).
Bei einer RTP-Prozess-Heizkammer der Firma Mattson-AST sind zum schnellen Aufheizen eines Wafers Stablampen über und unter dem Wafer in der RTP-Prozess-Heizkammer vorgesehen. Die üblicherweise als Halogenlampen ausgestalteten Stablampen führen zu einer relativ homogenen Bestrahlung des Wafers, womit eine relativ gute Temperaturhomogenität im Rahmen des Aufheizens des Wafers erzielt wird.In a Mattson-AST RTP process heating chamber, flashlights are provided above and below the wafer in the RTP process heating chamber for rapid heating of a wafer. The flashlights, which are usually designed as halogen lamps, lead to a relatively homogeneous irradiation of the wafer, whereby a relatively good temperature homogeneity is achieved during the heating of the wafer.
Bei Verwendung von Stablampen ist jedoch eine lokale Steuerung der Temperatur an vorgegebenen Positionen über oder unter dem Wafer
Gemäß einer derzeit von der Firma Applied Materials verfolgten Technologie wird in einer RTP-Prozess-Heizkammer eine Vielzahl von Punktlampen verwendet, wobei zum Aufheizen des in der RTP Prozess-Heizkammer sich befindenden Wafers dieser unter den Punktlampen bewegt, vorzugsweise bei einer Geschwindigkeit von bis zu ungefähr 90 Umdrehungen pro Minute rotiert wird. Nur durch Rotation des Wafers ist gemäß der RTP-Prozess-Heizkammer von Applied Materials eine relativ homogene Bestrahlung des Wafers möglich und somit eine möglicherweise ausreichende Temperaturhomogenität im Rahmen des Aufheizens des Wafers erzielbar.According to a technology currently being pursued by Applied Materials, a plurality of point lamps are used in an RTP process heating chamber, wherein for heating the wafer in the RTP process heating chamber, it moves under the point lamps, preferably at a speed of up to is rotated about 90 revolutions per minute. Only by rotating the wafer is it possible, according to the RTP process heating chamber of Applied Materials, for a relatively homogeneous irradiation of the wafer, and thus a possibly sufficient temperature homogeneity in the course of heating the wafer to be achieved.
Bei Verwendung von Punktlampen
Ferner ist es aus A.S.T. Elektronik GmbH, Technical Notice 21, Edited by T. Theiler, Simulation Results an the Intensity Distribution of an Object Plane Using Crossed and Non-Crossed Lamp Array Arranged Parallel Above and Below, März 1994, bekannt, gegeneinander versetzt und zueinander parallel im Abstand angeordnete Stablampen in zwei unterschiedlichen Ebenen anzuordnen. Ferner ist es aus A.S.T. Elektronik GmbH, Technical Notice 21, Edited by T. Theiler, Simulation Results on the Intensity Distribution of an Object Plane Using Crossed and Non-Crossed Lamp Array Arranged Parallel Above and Below, März 1994, bekannt, zum Aufheizen eines Gegenstandes eine erste Menge von Stablampen unter dem aufzuheizenden Gegenstand in einer ersten Richtung und eine zweite Menge von Stablampen über dem aufzuheizenden Gegenstand entlang einer zweiten Richtung anzuordnen, welche senkrecht ist zu der ersten Richtung.Furthermore, it is from A.S.T. Electronics GmbH, Technical Notice 21, Edited by T. Theiler, Simulation Results on the Intensity Distribution of Object Plane Using Crossed and Non-Crossed Lamp Arrays Arranged in Parallel Above and Below, March 1994, offset from one another and spaced parallel to each other To arrange flashlights in two different levels. Furthermore, it is from A.S.T. Electronics GmbH, Technical Notice 21, Edited by T. Theiler, Simulation Results on the Intensity Distribution of an Object Plane Using Crossed and Non-Crossed Lamp Arrays Arranged in parallel Above and Below, March 1994, discloses heating an object a first set of Flashlights below the object to be heated in a first direction and a second amount of flashlights above the object to be heated to be arranged along a second direction, which is perpendicular to the first direction.
Ferner ist in A.S.T. Elektronik GmbH, Technical Notice 14, SHS, Simulation based Equipment Control in AST Super Heat Systems Part I, Juni 1992, eine Simulation einer Temperaturverteilung beim Heizprozess in einer Prozess-Heizkammer dargestellt, wobei unterschiedliche Arten von Einflussfaktoren auf die Temperaturverteilung beschrieben sind.Further, in A.S.T. Elektronik GmbH, Technical Notice 14, SHS, simulation based equipment control in AST Super Heat Systems Part I, June 1992, a simulation of a temperature distribution in the heating process in a process heating chamber shown, with different types of factors influencing the temperature distribution are described.
Aus D. M. Camm et al., Engineering Ultra-Shallow Junctions Using fRTPTM, 10th IEEE International Conference an Advanced Thermal Processing of Semiconductors – RTP 2002, Seiten 5 bis 10, 2002, ist es bekannt, im Rahmen eines RTP-Prozesses zusätzlich zu einem sogenannten Spike-Aufheizen für eine sehr kurze Zeitdauer insbesondere der Zeitdauer zwischen einer Millisekunde bis fünf Millisekunden eine Blitzlampe zu aktivieren, mittels der zusätzliche Heizenergie erzeugt wird zum Aufheizen eines RTP-prozessierten Wafers.From Camm et al., Engineering Ultra-Shallow Junctions Using fRTP ™ , 10th IEEE International Conference on Advanced Thermal Processing of Semiconductors - RTP 2002, pp. 5-10, 2002, it is known in the context of an RTP process in addition to a so-called spike heating for a very short period of time, in particular the period between one millisecond to five milliseconds, to activate a flashlamp by means of which additional heating energy is generated for heating an RTP-processed wafer.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere durch unterschiedliche Prozess-Heizkammer-spezifische Einflussfaktoren sich ergebende lokale Temperaturinhomogenitäten im Rahmen eines Aufheiz-Prozesses auf einfache und kostengünstige Weise zu kompensieren und dennoch eine ausreichende Temperaturhomogenität zu gewährleisten.The invention is based on the object, in particular by different process heating chamber-specific influencing factors resulting local temperature inhomogeneities in the context of a heat-up process to simple and inexpensive Way to compensate and yet to ensure sufficient temperature homogeneity.
Das Problem wird durch die Prozess-Heizkammer mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst.The problem is solved by the process heating chamber with the features according to the independent claim.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Eine Prozess-Heizkammer weist eine Vielzahl von Stablampen sowie eine Vielzahl von Punktlampen auf, wobei die Stablampen und die Punktlampen zum Heizen eines in der Prozess-Heizkammer angeordneten Gegenstandes dienen. Zumindest ein Teil der Stablampen und zumindest ein Teil der Punktlampen sind auf der gleichen Seite innerhalb der Prozess-Heizkammer bezogen auf den Gegenstand angeordnet.A process heating chamber has a plurality of flashlights and a plurality of point lamps, wherein the flashlights and the spotlights are used for heating an object arranged in the process heating chamber. At least a portion of the flashlights and at least a portion of the point lamps are disposed on the same side within the process heating chamber relative to the article.
Anschaulich kann die Erfindung darin gesehen werden, dass zusätzlich zu den Stablampen zum Aufheizen eines Gegenstandes eine Vielzahl von Punktlampen vorgesehen sind, welche derart angeordnet und/oder mittels einer Punktlampen-Ansteuerungseinheit derart angesteuert werden, dass vorbestimmte statische oder im Rahmen des Aufheizprozesses auftretende und gemessene Temperaturinhomogenitäten auf und/oder in dem Gegenstand, insbesondere auf den Haupt-Oberflächen des Gegenstandes, mittels gesteuertem oder geregeltem Ansteuern kompensiert werden.Illustratively, the invention can be seen in that in addition to the flashlamps for heating an object, a plurality of point lamps are provided, which are arranged and / or driven by a point lamp driving unit such that predetermined static or occurring within the heating process and measured Temperature inhomogeneities on and / or in the object, in particular on the main surfaces of the object, be compensated by means of controlled or controlled driving.
Insbesondere können durch Vorsehen sowohl von Stablampen als auch von Punktlampen in der Prozess-Heizkammer einerseits eine sehr homogene Bestrahlung des Wafers und somit eine sehr homogene Temperaturverteilung im Rahmen des Aufheizens des Gegenstandes erreicht werden und andererseits Störeinflüsse, welche beispielsweise durch bei einer RTP-Prozess-Heizkammer (RTP: Rapid Thermal Process; Schnell-Aufheiz-Prozess) enthaltenen Reflektoren und/oder der üblicherweise in einer solchen Prozess-Heizkammer vorgesehenen Quarzglaskammer verursacht werden, einfach und statisch (Steuerung) und/oder dynamisch (Regelung) kompensiert werden.In particular, by providing both flashlights and point lamps in the process heating chamber on the one hand a very homogeneous irradiation of the wafer and thus a very homogeneous temperature distribution in the context of heating the object can be achieved and on the other hand interference, which for example by RTP process Heating chamber (RTP: Rapid Thermal Process) contained reflectors and / or the usually provided in such a process heating chamber quartz glass chamber caused simple and static (control) and / or dynamically (control) can be compensated.
Insbesondere kann durch Verwenden sowohl der Stablampen als auch der Punktlampen gegebenenfalls sogar auf eine Rotation des Wafers verzichtet werden. In diesem Fall ist die entsprechende Wafer-Haltevorrichtung bevorzugt unbewegbar, insbesondere unrotierbar eingerichtet.In particular, by using both the flashlights and the point lamps, it may even be possible to dispense with rotation of the wafer. In this case, the corresponding wafer holding device is preferably arranged immovable, in particular unrotatable.
Somit ist in der Prozess-Heizkammer gemäß einer ersten Ausführungsform der Gegenstand innerhalb der Prozess-Heizkammer statisch angeordnet. Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch eine Relativbewegung zwischen den Lampen und dem Gegenstand vorgesehen, gemäß einer ersten Variante durch Bewegung, vorzugsweise Rotation des Gegenstandes relativ zu den Punktlampen, in einer alternativen Variante durch Bewegung insbesondere der Punktlampen relativ zu dem Gegenstand, insbesondere durch Rotation der Punktlampen bzw. der die Punktlampen aufnehmenden Punktlampen-Haltevorrichtung.Thus, in the process heating chamber according to a first embodiment, the article is statically disposed within the process heating chamber. According to another embodiment of the invention, however, a relative movement between the lamps and the object is provided, according to a first variant by movement, preferably rotation of the object relative to the point lamps, in an alternative variant by movement in particular of the point lamps relative to the object, in particular by Rotation of the point lamps or the point lamps receiving point lamp holder.
Anschaulich wird die Erfindung insbesondere bei Einsatz der Heiz-Prozesskammer im Rahmen von Aufheizprozessen im Rahmen der Fertigung von Halbleiterscheiben, d. h. allgemein bei der Verwendung in der Halbleiterindustrie, und dabei insbesondere bei Verwendung im Rahmen eines schnellen Aufheiz-Prozesses insbesondere zur Kompensation von auftretenden Temperaturinhomogenitäten bei Wafern immer größerer Durchmesser vorteilhaft eingesetzt, um dort die gemäß den Vorrichtungen des Standes der Technik auftretenden Temperaturschwankungen, anders ausgedrückt Temperaturinhomogenitäten, erheblich zu verbessern. Damit werden insbesondere die teilweise sehr hohen Anforderungen an die Prozessstabilität (CPK) erfindungsgemäß erreicht.The invention is particularly clear when using the heating process chamber in the context of heating processes in the context of the production of semiconductor wafers, d. H. In general, when used in the semiconductor industry, and in particular when used as part of a rapid heating process, especially for compensating for occurring temperature inhomogeneities in wafers ever larger diameter advantageously used to there the occurring temperature fluctuations according to the devices of the prior art, in other words, temperature inhomogeneities to significantly improve. Thus, in particular the sometimes very high demands on process stability (CPK) are achieved according to the invention.
Somit kann anders ausgedrückt ein Aspekt der Erfindung in der Verwendung von Stablampen sowie der Verwendung von Punktlampen gesehen werden. Die Stablampen sorgen anschaulich für eine homogene Bestrahlung des Gegenstandes, kleinere lokale Temperaturunterschiede auf der Gegenstands-Oberfläche können durch zusätzliche Variationen der Punktlampen erfindungsgemäß ausgeglichen werden.Thus, in other words, one aspect of the invention can be seen in the use of flashlights and the use of point lamps. The flashlights provide vividly for a homogeneous irradiation of the article, smaller local temperature differences on the object surface can be compensated according to the invention by additional variations of the point lamps.
Zumindest ein Teil der Stablampen, vorzugsweise alle Stablampen, und zumindest ein Teil der Punktlampen, vorzugsweise alle Punktlampen, sind gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung innerhalb der Prozess-Heizkammer über dem Gegenstand angeordnet, d. h. anders ausgedrückt über der Hauptprozessierungs-Oberfläche des bevorzugt flächigen Gegenstands, womit die Hauptprozessierungs-Oberfläche von den Lampen erhitzt wird.At least a portion of the flashlights, preferably all flashlights, and at least a portion of the point lamps, preferably all point lamps, are disposed within the process heating chamber above the article, i. E. H. in other words, over the main processing surface of the preferred sheet article, thus heating the main processing surface of the lamps.
Zumindest ein Teil der Stablampen, vorzugsweise alle Stablampen, und zumindest ein Teil der Punktlampen, vorzugsweise alle Punktlampen, sind gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung innerhalb der Prozess-Heizkammer unter dem Gegenstand angeordnet, d. h. anders ausgedrückt unter der der Hauptprozessierungs-Oberfläche gegenüberliegenden Rückseite des bevorzugt flächigen Gegenstands, womit die Rückseite von den Lampen erhitzt wird.At least a portion of the flashlights, preferably all flashlights, and at least a portion of the point lamps, preferably all of the point lamps, are disposed below the article within the process heating chamber according to another embodiment of the invention, i. H. in other words, below the rear side of the preferred flat object opposite the main processing surface, whereby the rear side of the lamps is heated.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können auf beiden Seiten des Gegenstands Punktlampen und/oder Stablampen vorgesehen sein.In a further embodiment of the invention, point lamps and / or flashlights can be provided on both sides of the object.
Zumindest ein Teil der, vorzugsweise alle Stablampen sind bevorzugt als Glüh-Stablampen, insbesondere als Halogen-Stablampen, besonders bevorzugt als Wolfram-Halogen-Stablampen eingerichtet. At least a part of, preferably all flashlights are preferably configured as incandescent flashlights, in particular as halogen flashlights, particularly preferably as tungsten halogen flashlights.
Zumindest ein Teil der, vorzugsweise alle Stablampen können bogenförmig oder kreisförmig ausgestaltet sein, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn bei einem flächigen Gegenstand, insbesondere einem aufzuheizenden Wafer, der Wafer bzw. dessen Haltevorrichtung relativ zu den Stablampen rotiert wird, so dass die Stablampen entsprechend der Rotationsbewegung ausgestaltet sind.At least a part of, preferably all flashlights can be designed arcuate or circular, which is particularly advantageous if in a flat object, in particular a wafer to be heated, the wafer or its holding device is rotated relative to the flashlights, so that the flashlights are designed according to the rotational movement.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Punktlampen, vorzugsweise alle Punktlampen als Glüh-Punktlampen, insbesondere als Halogen-Punktlampen, besonders bevorzugt als Wolfram-Halogen-Punktlampen eingerichtet sind.According to another embodiment of the invention, it is provided that at least a portion of the point lamps, preferably all point lamps are configured as incandescent point lamps, in particular as halogen point lamps, particularly preferably as tungsten halogen point lamps.
Zusätzlich oder alternativ kann zumindest ein Teil der Punktlampen als Lichtbogen-Punktlampen, insbesondere als Blitz-Punktlampen zur Erzeugung von Lichtbogen-Blitzen zum Aufheizen des in der Prozess-Heizkammer aufgenommenen Gegenstandes vorgesehen sein.Additionally or alternatively, at least a portion of the point lamps may be provided as arc point lamps, in particular as flash point lamps for generating arc flashes for heating the object accommodated in the process heating chamber.
Ferner ist gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung in der Prozess-Heizkammer eine Haltevorrichtung zum Halten des Gegenstandes vorgesehen, wobei die Haltevorrichtung bevorzugt zum Halten eines flächigen Gegenstandes eingerichtet ist.Furthermore, according to another embodiment of the invention in the process heating chamber, a holding device for holding the object is provided, wherein the holding device is preferably adapted to hold a flat object.
Insbesondere aufgrund der Tatsache, dass durch die Haltevorrichtung Störungen der Temperaturhomogenität in der Prozess-Heizkammer verursacht werden können, eignet sich die Erfindung durch die zusätzlich vorgesehenen Punktlampen sehr gut, da mittels dieser die Störungen zumindest teilweise kompensiert werden können.In particular, due to the fact that disturbances of the temperature homogeneity in the process heating chamber can be caused by the holding device, the invention is very well suited by the additionally provided point lamps, since by means of these the disturbances can be at least partially compensated.
Unter einem flächigen Gegenstand ist in diesem Zusammenhang ein Gegenstand zu verstehen, dessen laterale Erstreckung wesentlich größer ist als dessen vertikale Erstreckung, d. h. die Prozessierungs-Oberfläche des Gegenstands ist wesentlich größer als die Dicke des Gegenstandes, womit die Dicke des Gegenstands im Wesentlichen im Rahmen des Aufheiz-Prozesses vernachlässigbar ist.In this context, a flat article is to be understood as meaning an article whose lateral extent is substantially greater than its vertical extent, ie. H. the processing surface of the article is substantially greater than the thickness of the article, whereby the thickness of the article is substantially negligible in the context of the heating process.
Ein Beispiel eines solchen flächigen Gegenstandes ist in einer Leiterplatte zu sehen, deren Kontakte beispielsweise mittels des Aufheizens zum Löten mit an der Leiterplatte anzubringenden Gegenständen, beispielsweise elektronische Bauelemente wie elektrische Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, Kapazitäten, Spulen, Mikroprozessoren, elektronische Speicher, etc., erhitzt werden, zu sehen, wobei die Anschlüsse der elektronischen Bauelemente an die entsprechenden Leiterplatten-Anschlüsse aus Metall oder anderem elektrisch leitfähigen Material insbesondere unter Verwendung von Lotmaterial (beispielsweise Zinn) gelötet wird.An example of such a sheet-like object is to be seen in a printed circuit board whose contacts, for example by means of heating for soldering to be attached to the circuit board items, such as electronic components such as electrical resistors, capacitors, transistors, capacitors, coils, microprocessors, electronic memory, etc. to be heated, with the terminals of the electronic components being soldered to the corresponding circuit board terminals made of metal or other electrically conductive material, in particular using solder material (for example tin).
Ein anderes Beispiel eines flächigen Gegenstandes ist in einer aufzuheizenden Scheibe, insbesondere einer Halbleiterscheibe (Wafer) aus einem Halbleitermaterial wie beispielsweise Silizium oder aus einem Halbleiter-Verbundmaterial wie beispielsweise Galliumarsenid, Indiumphosphid, einem ternären Halbleiter-Verbundmaterial oder einem quaternären Halbleiter-Verbundmaterial zu sehen.Another example of a sheet article is to be seen in a wafer to be heated, particularly a semiconductor wafer such as silicon, or a semiconductor composite such as gallium arsenide, indium phosphide, a ternary semiconductor composite, or a semiconductor quaternary composite.
Somit kann die Haltevorrichtung insbesondere eine Leiterplatten-Haltevorrichtung oder eine Wafer-Haltevorrichtung sein.Thus, the holding device may in particular be a printed circuit board holding device or a wafer holding device.
Insbesondere für den Fall, dass die Haltevorrichtung eine Wafer-Haltevorrichtung in der Prozess-Heizkammer ist, kann diese intern oder extern eine Rotations-Antriebsvorrichtung aufweisen zum Rotations-Antreiben der Haltevorrichtung und somit des Gegenstands, insbesondere der Wafer-Haltevorrichtung.In particular, in the case where the holding device is a wafer holding device in the process heating chamber, it may internally or externally comprise a rotary drive device for rotationally driving the holding device and thus the article, in particular the wafer holding device.
Ist in der Prozess-Heizkammer eine Relativ-Bewegung zwischen dem in der Prozess-Heizkammer angeordneten Gegenstand und insbesondere den Punktlampen vorgesehen, so kann dies entweder erfolgen mittels einer dort vorgesehenen rotierbaren, allgemein, bewegbaren Gegenstands-Haltevorrichtung, oder in einer alternativen Ausgestaltung durch Vorsehen einer bewegbaren, insbesondere rotierbaren Punktlampen-Haltevorrichtung zum Aufnehmen und zum Halten der Punktlampen.If a relative movement is provided in the process heating chamber between the object arranged in the process heating chamber and in particular the point lamps, this can be done either by means of a rotatable, generally movable object holding device provided there, or by provision in an alternative embodiment a movable, in particular rotatable dot lamp holder for receiving and holding the point lamps.
Auf diese Weise wird eine Relativbewegung, insbesondere eine Rotations-Relativbewegung zwischen dem Gegenstand, insbesondere dem Wafer, und den Punktlampen erreicht, wodurch eine weitere Verbesserung der erzielbaren Temperaturhomogenität im Rahmen des Aufheizens des Gegenstandes erzielt wird.In this way, a relative movement, in particular a rotational relative movement between the object, in particular the wafer, and the point lamps is achieved, whereby a further improvement of the achievable temperature homogeneity is achieved during the heating of the article.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann eine Lampen-Ansteuerungseinheit zum Ansteuern der Stablampen und/oder Punktlampen vorgesehen sein.According to another embodiment of the invention may be provided for driving the flashlights and / or point lamps, a lamp drive unit.
Somit kann die Lampen-Ansteuerungseinheit eine Stablampen-Ansteuerungseinheit aufweisen sowie eine Punktlampen-Ansteuerungseinheit.Thus, the lamp driving unit may include a lamp driving unit and a dot lamp driving unit.
Die Lampen-Ansteuerungseinheit wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung unter Verwendung einer zuvor bestimmten Temperatur-Kompensationstabelle angesteuert, in der zuvor bestimmte, beispielsweise an einem oder mehreren Kalibrierungs-Wafer(n) gemessene, lokale Temperaturschwankungen insbesondere für einen bestimmten Gegenstand, insbesondere bei einem Wafer für eine bestimmte Waferart, abhängig vom jeweiligen Substrat, von der jeweils verwendeten Prozesstechnologie und/oder von der jeweiligen elektronischen Schaltung bzw. der jeweiligen elektronischen Chips, die jeweils in dem Wafer gefertigt sind, gespeichert sind. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass in der Temperatur-Kompensationstabelle unterschiedliche Kompensationswerte gespeichert sind abhängig davon, ob es sich beispielsweise um ein Silizium-Substrat ein SOI-Substrat (Silicon On Insulator), ein Galliumarsenid-Substrat, ein Indiumphosphid-Substrat, ein Aluminium-Gallium-Arsenid-Substrat oder ein anderes Substrat aus einem III-V-Halbleitermaterial oder einem II-VI-Verbundhalbleiter-Material oder einem ternären oder quaternären Verbundhalbleiter-Material besteht oder abhängig davon, ob es sich um Chips mit Logikschaltkreisen oder um Chips mit Speichern handelt oder abhängig von der jeweils gewählten Prozesstechnologie.The lamp drive unit is driven according to an embodiment of the invention using a previously determined temperature compensation table, in the previously determined, for example at one or more Calibration wafer (s) measured, local temperature fluctuations, in particular for a particular object, in particular a wafer for a particular type of wafer, depending on the particular substrate, the process technology used and / or the respective electronic circuit or the respective electronic chips, each made in the wafer are stored. In other words, this means that different compensation values are stored in the temperature compensation table, depending on whether, for example, a silicon substrate, a SOI substrate (Silicon On Insulator), a gallium arsenide substrate, an indium phosphide substrate, an aluminum substrate. Gallium arsenide substrate or other substrate of a III-V semiconductor material or a II-VI compound semiconductor material or a ternary or quaternary compound semiconductor material or depending on whether they are chips with logic circuits or chips with memories or depending on the selected process technology.
Die Temperatur-Kompensationstabelle(n) wird/werden vor der eigentlichen Betriebsphase in einer Kalibrierungsphase für die jeweiligen Waferarten, die jeweiligen verwendeten Technologien und/oder für auf jeweils unterschiedliche Weise gefertigten Chips an einem oder mehreren Kalibrierungs-Wafern vorbestimmt mittels entsprechender Temperaturmessungen, welche(r) Kalibrierungs-Wafer in gleicher Weise gefertigt ist/sind wie die später mittels der Prozess-Heizkammer jeweils zu prozessierenden Wafer.The temperature compensation table (s) is / are determined prior to the actual phase of operation in a calibration phase for the respective types of wafer, the respective technologies used and / or for each manufactured in different ways chips on one or more calibration wafers by means of appropriate temperature measurements, which ( r) calibration wafer is / are made in the same way as the later by means of the process heating chamber to be processed each wafer.
In einer alternativen Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass mindestens eine Temperatur-Erfassungseinheit, vorzugsweise in Form eines Temperatursensors, zum Erfassen der Temperatur an mindestens einer Position des Gegenstandes, d. h. insbesondere an einer Position der Leiterplatte oder des Wafers vorgesehen ist. Besonders bevorzugt ist insbesondere bei einer bogenförmigen Realisierung der Stablampen vorgesehen, dass an jeder der Stablampen jeweils ein Temperatursensor vorgesehen ist, welcher die Temperatur entlang einer zu einer jeweiligen bogenförmigen Stablampe korrespondierenden „Kreisbahn” eines rotierenden Wafers (oder Substrates) misst.In an alternative embodiment, it is provided that at least one temperature detection unit, preferably in the form of a temperature sensor, for detecting the temperature at at least one position of the object, d. H. is provided in particular at a position of the circuit board or the wafer. Especially in the case of an arcuate realization of the flashlights, it is particularly preferred that a temperature sensor is provided on each of the flashlights, which measures the temperature along a "circular path" of a rotating wafer (or substrate) corresponding to a respective arcuate flashlight.
Es können grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Sensoren vorgesehen sein, welche ausgewählte punktförmige Positionen auf der Gegenstandsoberfläche, ausgewählte flächige Bereiche auf der Gegenstandsoberfläche (einen Teilbereich oder den gesamten Bereich der Gegenstandsoberfläche mit einem oder mit mehreren Sensoren erfasst) oder ausgewählte linienförmige, insbesondere kreislinienförmige Bereiche auf der Gegenstandsoberfläche hinsichtlich der jeweils dort herrschenden Temperaturen messen.In principle, any desired number of sensors may be provided, which select selected point-like positions on the object surface, selected area areas on the object surface (a partial area or the entire area of the object surface detected with one or more sensors) or selected linear, in particular circular areas measure the surface of the object with respect to the prevailing temperatures.
Abhängig von der ermittelten Temperaturverteilung auf dem Wafer, gegebenenfalls unter Verwendung der gemessenen Temperaturen aller vorgesehenen Temperatursensoren, werden die Punktlampen zur Kompensation von erfassten Temperaturinhomogenitäten entsprechend angesteuert.Depending on the determined temperature distribution on the wafer, optionally using the measured temperatures of all provided temperature sensors, the point lamps are controlled to compensate for detected temperature inhomogeneities accordingly.
Dies erfolgt mittels eines entsprechenden in einer Steuereinheit bereitgestellten und gespeicherten Computerprogramms. Das Steuerungsprogramm kann in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung auch in Hardware oder in beliebiger Kombination zwischen Hardware und Software realisiert sein.This is done by means of a corresponding computer program provided and stored in a control unit. The control program can be implemented in an alternative embodiment of the invention in hardware or in any combination between hardware and software.
Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Lampen-Ansteuerungseinheit, d. h. insbesondere die Stablampen-Ansteuerungseinheit und die Punktlampen-Ansteuerungseinheit jeweils die Stablampen bzw. die Punktlampen steuern bzw. regeln, insbesondere gemäß dem Computerprogramm.In other words, this means that the lamp drive unit, i. H. In particular, the flashlight drive unit and the point lamp drive unit each control or regulate the flashlights or the point lamps, in particular according to the computer program.
Die Steuereinheit kann in einer zu der Lampen-Ansteuerungseinheit separaten Einheit realisiert sein, sie kann aber auch in der Lampen-Ansteuerungseinheit selbst implementiert sein.The control unit may be implemented in a separate unit to the lamp drive unit, but may also be implemented in the lamp drive unit itself.
Die Prozess-Heizkammer kann insbesondere einen den Gegenstand, insbesondere einen Halbleiter-Wafer aufnehmenden Raum aus licht-transparentem Material, insbesondere aus Quarzglas (auch bezeichnet als Quarzkammer), aufweisen.The process heating chamber may, in particular, have a space of light-transparent material accommodating the object, in particular a semiconductor wafer, in particular of quartz glass (also referred to as quartz chamber).
Insbesondere bei Verwendung einer Quarzkammer ist die erfindungsgemäße Prozess-Heizkammer sehr vorteilhaft, da mittels der Punktlampen Störungen der Temperaturhomogenität, verursacht beispielsweise durch die Quarzkammer, kompensiert werden können.In particular when using a quartz chamber, the process heating chamber according to the invention is very advantageous, since by means of the point lamps disturbances of the temperature homogeneity, caused for example by the quartz chamber, can be compensated.
Erfindungsgemäß sind zumindest ein Teil der Stablampen und zumindest ein Teil der Punktlampen in unterschiedlichen, zueinander und zu der Hauptprozessierungsebene des flächigen Gegenstandes parallelen Ebenen auf der gleichen Seite bezogen auf den Gegenstand angeordnet, wobei insbesondere die Punktlampen derart angeordnet sind, dass sie ein vorgegebenes Temperaturprofil erzeugen, wenn alle Punktlampen vollständig aktiviert sind.According to the invention, at least a portion of the flashlights and at least a portion of the point lamps are arranged in different planes parallel to each other and to the main processing plane of the planar object on the same side with respect to the object, wherein in particular the point lamps are arranged such that they produce a predetermined temperature profile when all the point lamps are fully activated.
Die Stablampen und die Punktlampen sind bevorzugt außerhalb des Raumes aus licht-transparentem Material, insbesondere bei einer Quarzkammer außerhalb dieser, angeordnet.The flashlights and the point lamps are preferably outside the space of light-transparent material, in particular in a quartz chamber outside this, arranged.
Zum Beispiel ist zumindest ein Teil der Stablampen oberhalb, d. h. über dem Gegenstand angeordnet, und zumindest ein Teil der Punktlampen über dem Teil der Stablampen angeordnet. Zwischen dem Teil der Stablampen und dem Teil der Punktlampen ist bevorzugt ein mit Löchern versehener Spiegel, in welchen Löchern vorzugsweise die Punktlampen angeordnet sind, oder ein halbdurchlässiger Spiegel angeordnet.For example, at least a portion of the flashlights above, that is arranged above the object, and at least a portion of the point lamps over the part of the flashlights arranged. Between the part of the flashlights and the part of the point lamps is preferably a perforated mirror, in which holes preferably the point lamps are arranged, or arranged a semitransparent mirror.
Eine erste Menge der Stablampen kann über dem Gegenstand angeordnet sein und eine zweite Menge der Stablampen unter dem Gegenstand, so dass die erste Menge der Stablampen und die zweite Menge der Stablampen den in der Prozess-Heizkammer aufgenommenen Gegenstand sandwich-artig umgeben und somit sowohl von der Haupt-Prozessierungsoberfläche (d. h. der Vorderseiten-Prozessierungsoberfläche) sowie der dazu gegenüberliegenden Rückseiten-Prozessierungsoberfläche aufheizen, wodurch eine weitere Verbesserung im Rahmen des Aufheizprozesses erreicht wird.A first quantity of the flashlights may be disposed over the article and a second quantity of the flashlights under the article such that the first quantity of flashlights and the second quantity of flashlights sandwich the article received in the process heating chamber and thus both from the main processing surface (ie, the front side processing surface) and the opposite rear side processing surface heat up, whereby a further improvement in the context of the heating process is achieved.
Die Prozess-Heizkammer ist bevorzugt eine Schnell-Aufheiz-Prozess-Heizkammer, auch bezeichnet als RTP-Heizkammer, alternativ oder zusätzlich als physikalische Abscheidungs-Prozess-Heizkammer, insbesondere als Sputter-Abscheidungs-Prozess-Heizkammer und alternativ oder zusätzlich als chemische Abscheidungs-Prozess-Heizkammer, in der ein CVD-Abscheideverfahren aus der Gasphase (Chemical Vapour Deposition) durchgeführt wird zum Abscheiden von Material auf dessen Haupt-Prozessierungsoberfläche.The process heating chamber is preferably a rapid heating process heating chamber, also referred to as an RTP heating chamber, alternatively or additionally as a physical deposition process heating chamber, in particular as a sputtering process heating chamber and alternatively or additionally as a chemical deposition chamber. Process heating chamber in which a chemical vapor deposition (CVD) deposition process is performed to deposit material on its main processing surface.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.
Es zeigenShow it
Die RTP-Prozess-Heizkammer
Ferner ist in dem unteren Gehäuseteil
Die RTP-Prozess-Heizkammer
In dem oberen Gehäuseteil
Die Stablampen
Ferner weist die RTP-Prozess-Heizkammer
Die Lampen-Ansteuerungseinheit weist gemäß diesen Ausführungsbeispielen der Erfindung eine Stablampen-Ansteuerungseinheit (nicht dargestellt) sowie eine Punktlampen-Ansteuerungseinheit (nicht dargestellt) zum jeweiligen Ansteuern der Stablampen bzw. Punktlampen auf.The lamp drive unit according to these exemplary embodiments of the invention has a flashlamp drive unit (not shown) and a point lamp drive unit (not shown) for respectively driving the flashlights or point lamps.
Ferner ist in der RTP-Prozess-Heizkammer
Die Wafer-Haltevorrichtung
Auf der dem Gaseinlass
Wie in der Prinzipdarstellung
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorgesehen, dass mögliche Temperaturinhomogenitäten in einer Kalibrierungsphase für einen oder mehrere statische Kalibrierungs-Wafer gemessen werden und die jeweiligen Kalibrierungswerte, insbesondere die Temperaturverteilung und die damit verbundenen Temperaturinhomogenitäten auf der Wafer-Oberfläche (insbesondere auf der Vorderseite und/oder auf der Rückseite des Wafers), in einem Speicher der Lampen-Ansteuerungseinheit als Ansteuerungs-Korrekturtabelle gespeichert unter Verwendung derer eine statische Kompensation der Temperaturinhomogenitäten im Rahmen einer gesteuerten Ansteuerung der Punktlampen zur Kompensation der Temperaturinhomogenitäten durchgeführt wird.According to this embodiment of the invention, it is provided that possible temperature inhomogeneities in a calibration phase for one or more static calibration wafers are measured and the respective calibration values, in particular the temperature distribution and the associated temperature inhomogeneities on the wafer surface (in particular on the front side and / or or on the back side of the wafer) is stored in a memory of the lamp drive unit as a drive correction table using which static compensation of the temperature inhomogeneities is performed in the context of a controlled drive of the spot lamps to compensate for the temperature inhomogeneities.
Hierzu ist in der Lampen-Ansteuerungseinheit, insbesondere in der Punktlampen-Ansteuerungseinheit ein entsprechendes Steuerungsprogramm gespeichert, welches von der Lampen-Ansteuerungseinheit, insbesondere eingerichtet als Mikroprozessor, ausgeführt wird.For this purpose, a corresponding control program is stored in the lamp drive unit, in particular in the point lamp drive unit, which is executed by the lamp drive unit, in particular as a microprocessor.
Wie in der Anordnung
Wie
Die Stablampen der ersten Vielzahl
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Stablampen der zweiten Vielzahl
Über der zweiten Vielzahl
Über dem Spiegel
Die Punktlampen
Die Punktlampen
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit dem Unterschied, dass die nicht dargestellte Wafer-Haltevorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung derart eingerichtet ist, dass der in der Wafer-Haltevorrichtung aufgenommene Wafer
Auf diese Weise wird eine Relativbewegung zwischen dem Wafer
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie gemäß dem im Folgenden beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es ferner vorgesehen, dass an den Lampen, bevorzugt an den Stablampen, jeweils ein Temperatursensor vorgesehen ist, der kontinuierlich während der Rotation des Wafers
Auf diese Weise wird wiederum eine Relativbewegung zwischen dem Wafer
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Stablampen jedoch als bogenförmige oder kreisförmige Stablampen
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Mehrkammer-Heiz-Prozesskammer-Anordnung mit mehreren Heiz-Prozesskammern, wie sie oben beschrieben wurde, vorgesehen, so dass mittels der Prozess-Heizkammer-Anordnung eine Mehrzahl oder Vielzahl von Wafern gleichzeitig temperaturprozessiert werden können.In an alternative embodiment of the invention, a multi-chamber heating process chamber arrangement with a plurality of heating process chambers, as described above, is provided, so that a plurality or plurality of wafers can be simultaneously processed by the process Heizkammeranordnung temperature.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in der Prozess-Heizkammer selbst eine Mehrzahl von Wafer, allgemein von Gegenständen übereinander, jeweils vorzugsweise in eigenen Quarzkammern mit jeweils dazwischen angeordneten Stablampen und gegebenenfalls dazwischen angeordneten Punktlampen vorgesehen ist.In a further alternative embodiment of the invention, it is provided that in the process heating chamber itself a plurality of wafers, generally of objects one above the other, each preferably in their own quartz chambers, each with interposed rod lamps and optionally arranged therebetween point lamps is provided.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Prinzipdarstellung Prozess-Heizkammer in DraufsichtSchematic representation of process heating chamber in plan view
- 101101
- Punktlampespot lamp
- 200200
- Prinzipdarstellung Prozess-Heizkammer in DraufsichtSchematic representation of process heating chamber in plan view
- 201201
- Waferwafer
- 202202
- Stablampepenlight
- 300300
- Prinzipdarstellung Prozess-Heizkammer in DraufsichtSchematic representation of process heating chamber in plan view
- 301301
- Waferwafer
- 302302
- Punktlampespot lamp
- 400400
- Prozess-HeizkammerProcess-heating chamber
- 401401
- Gehäuse-Prozess-HeizkammerHousing Process heating chamber
- 402402
- Unterer Gehäuseteil Prozess-HeizkammerLower housing Process heating chamber
- 403403
- Oberer Gehäuseteil Prozess-HeizkammerUpper housing Process heating chamber
- 404404
- Stablampepenlight
- 405405
- Wafer-HaltevorrichtungWafer stage
- 406406
- Stablampepenlight
- 407407
- Waferwafer
- 501501
- Auflagepunkt-TrägerelementFulcrum support element
- 502502
- Auflagepunkt-TrägerelementFulcrum support element
- 503503
- Auflagepunkt-TrägerelementFulcrum support element
- 504504
- Temperatur-KompensationsringTemperature compensation ring
- 505505
- Gaseinlassgas inlet
- 506506
- Rahmen Wafer-HaltevorrichtungFrame wafer holder
- 600600
- Prinzipdarstellung TemperaturmessungSchematic representation of temperature measurement
- 601601
- Quarzkammerquartz chamber
- 602602
- Fensterbereich QuarzkammerWindow area quartz chamber
- 603603
- Temperaturstrahlungthermal radiation
- 604604
- Blendecover
- 605605
- Pyrometerpyrometer
- 700700
- Prinzipdarstellung Prozess-Heizkammer in QuerschnittsansichtSchematic representation of process heating chamber in cross-sectional view
- 701701
- Spiegel/halbdurchlässiger SpiegelMirror / semi-transparent mirror
- 702702
- Lochhole
- 800800
- Prinzipdarstellung Prozess-Heizkammer in DraufsichtSchematic representation of process heating chamber in plan view
- 801801
- Pfeilarrow
- 900900
- Prinzipdarstellung Prozess-Heizkammer in DraufsichtSchematic representation of process heating chamber in plan view
- 901901
- bogenförmige Stablampearcuate flashlight
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WO2001031689A1 (en) * | 1999-10-28 | 2001-05-03 | Steag Rtp Systems Gmbh | Method and device for thermal treatment of substrates |
WO2002095804A1 (en) * | 2001-05-23 | 2002-11-28 | Mattson Thermal Products Gmbh | Method and device for the thermal treatment of substrates |
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- 2004-12-14 DE DE200410060188 patent/DE102004060188B4/en not_active Expired - Fee Related
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R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F27D0023000000 Ipc: F27D0011020000 |
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R082 | Change of representative | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110917 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |