DE102008026001A1

DE102008026001A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung und Bearbeitung von Schichten auf Substraten unter definierter Prozessatmosphäre

Info

Publication number: DE102008026001A1
Application number: DE102008026001A
Authority: DE
Inventors: Hubertus Von Der Waydbrink; Michael Hentschel; Marco Kenne; Andrej Wolf
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne GmbH
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: US20110290186A1; DE102008026001B4; US20090061088A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Prozessatmosphäre für die Beschichtung von Substraten, wobei dieses Verfahren vorrangig bei CVD-Prozessen zur Abscheidung einer Einzelschicht oder eines Systems von Einzelschichten unter definierten Prozessatmosphären zur Anwendung kommt, indem in einer Beschichtungskammer Prozessgas definiert zugeführt und abgesaugt wird. Mittels des Verfahrens und der Vorrichtungen soll flexibel, zuverlässig und homogen und mit verringertem Wartungs- und Energieaufwand eine differenzierbare Prozessatmosphäre innerhalb der Beschichtungskammer einstellbar sein und zwar auch bei erwärmtem Substrat. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Prozessgas mittels zumindest eines sich quer zum Substrat erstreckenden Gaskanals durch Prozessgaszufuhr oder Absaugung eine Gasströmung erzeugt wird, die eine laterale Ausdehnung in der Breite des Substrats aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Prozessatmosphäre für die Erzeugung und Bearbeitung von Schichten auf Substraten, wobei in einer Beschichtungskammer Prozessgas definiert zugeführt und abgesaugt wird. Die Erfindung betrifft ebenso Vorrichtungen zur Ausführung des Verfahrens.
Dieses Verfahren kommt vorrangig bei CVD-Prozessen (Chemical Vapour Deposition) zur Abscheidung einer Einzelschicht oder eines Systems von Einzelschichten unter definierten Prozessatmosphären in solchen Druckbereichen zur Anwendung, die die Erzeugung von Gasströmen gestatten. Dabei können die Prozessatmosphären zur Herstellung der einzelnen Schichten auch voneinander abweichen.
Zur Beschichtung werden Substrate in einer Beschichtungskammer oder in einer Abfolge davon in einer Substratebene an einer oder mehreren Beschichtungsquellen vorbeibewegt. Sowohl die Erzeugung als auch die Bearbeitung von Schichten erfolgt je nach anzuwendendem Beschichtungsverfahren und je nach Ausgestaltung der Beschichtungsanlage entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich. Auch zur Bearbeitung von bereits auf einem Substrat abgeschiedener Schichten, zum Beispiel einer Modifikation der Schichtzusammensetzung oder der Schichteigenschaften, ist dieser grundsätzliche Verfahrensablauf der gleiche bei entsprechender Ausgestaltung der Beschichtungsquelle bzw. der Beschichtungsquellenumgebung.
Aus diesem Grund sollen sich die folgenden auf die Beschichtung bezogenen Darlegungen auch auf die Bearbeitung von bestehenden Schichten beziehen. Dieses Verfahren kann bei besonderer Ausgestaltung auch für PVD-Prozesse (Physical Vapour Deposition) Anwendung finden.
Es ist aus verschiedenen Anwendungsgebieten bekannt, sowohl einzelne Schichten als auch Schichtsysteme auf Substraten herzustellen oder zu bearbeiten, wobei letztere aus mehreren übereinander liegenden Schichten bestehen, welche wiederum unter voneinander abweichenden Beschichtungsbedingungen und/oder von unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien abgeschieden wurden, z. B. von Dünnschichtsolarzellen oder von optischen Funktionsschichtsystemen. In jedem Fall ist es erforderlich, für die Abscheidung der einzelnen Schichten die dafür erforderlichen, gegebenenfalls voneinander abweichenden Prozessatmosphären separiert in der Beschichtungskammer herzustellen. Eine Abweichung der Prozessatmosphären kann verschiedene Parameter betreffen, z. B. das abzuscheidende Material, den Druck oder die Zusammensetzung des Prozessgases. Ferner ist es zur Erzeugung homogener und defektarmer Einzelschichten für jede Prozessatmosphäre wesentlich, Druck und Zusammensetzung der Atmosphäre quer zur Transportrichtung, d. h. über die Breite des Substrats hinweg homogen zu halten.
Zu diesem Zweck werden in bekannten Beschichtungsanlagen, wie z. B. in der DE 10 2004 014 323 A1 beschrieben insbesondere zur Beschichtung breiter Substrate mit, quer zur Transportrichtung betrachtet, langen Beschichtungsquellen Gaszuführungen verwendet, mit deren Hilfe Prozessgas in der Umgebung der Beschichtungsquelle über die Breite des Substrats verteilt zugeführt werden kann. Auch in der US 5,096,562 ist beschrieben, Inert- und Reaktivgas über die gesamte Länge einer Rohrkathode als Beschichtungsquelle verteilt zuzufüh ren, für einen homogenen Betrieb der Kathode. Als Prozessgas soll hier jedes für die Durchführung des jeweiligen Beschichtungsverfahrens in eine Beschichtungskammer eingeführtes oder abgesaugtes Gas verstanden sein, z. B. ein inertes Trägergas wie Argon, oder ein Reaktivgas wie Sauerstoff oder Stickstoff für eine reaktive Beschichtung und ebenso weitere Gaszusätze oder eine Mischung von diesen Bestandteilen.
Darüber hinaus ist es erforderlich, Substrat und Prozessatmosphäre von Verunreinigungen, Clustern von Beschichtungsmaterial und Kondensaten frei zu halten, da derartige Verunreinigungen die Schichtqualität wesentlich beeinflussen.
Als Beschichtungskammer soll im Folgenden ein solches zusammenhängendes Volumen einer Beschichtungsanlage zu verstehen sein, das nicht durch dicht schließbare Ventile voneinander getrennt ist, aber gleichwohl Trenn- oder Zwischenwände mit Öffnungen für den Substrattransport durch die Beschichtungskammer aufweisen kann. Mittels solcher Zwischenwände, welche ein- oder beidseitig des Substrats bis nahezu an das Substrat in die Beschichtungskammer hineinragen, kann die Beschichtungskammer in zumindest zwei in Transportrichtung aufeinander folgende Kompartments unterteilt sein. Ein Beschichtungskompartment weist ein oder mehrere Beschichtungsquellen auf. Zur Herstellung einer definierten Prozessatmosphäre kann das Beschichtungskompartment entweder direkt über einen in der Kammerwand des Kompartments vorhandenen Vakuumpumpenanschluss oder indirekt über eine Saugöffnung in einer Zwischenwand von einem benachbarten Pumpkompartment aus evakuiert werden. Über einen Gaseinlass kann das Arbeitsgas in das Beschichtungskompartment eingelassen werden.
Die Anzahl und die Aufeinanderfolge der verschiedenen Kompartments innerhalb der Beschichtungskammer variiert entsprechend der herzustellenden Schicht oder Schichtsysteme. Bei einem komplexen Schichtsystem, dessen Einzelschichten unter deutlich voneinander abweichenden Beschichtungsparametern und Beschichtungsatmosphären aufzutragen sind, ist die weitestgehend vollständige Trennung der verschiedenen Beschichtungsatmosphären mittels Gastrennung Voraussetzung für die Gewährleistung der Schichteigenschaften.
Dafür wird in einem Pumpkompartment der Transportraum, in welchem das Substrat durch die Anlage bewegt wird, von dem Saugraum durch in der nahen Umgebung des Substrats und ungefähr parallel zum Substrat angeordnete Trennwände abgeteilt. Im Bereich des Substrats ist auf diese Weise ein tunnelartiger Raum, der Pumpkanal, gebildet, der aufgrund seines Querschnitts sowie des geringen und insbesondere des vergleichbaren Gasdruckes der beiderseitig an den Pumpkanal angrenzenden Kompartments einen Strömungswiderstand darstellt. Durch entsprechende Bemessung des Strömungswiderstandes kann eine maximale passive Gastrennung zwischen diesen beiden angrenzenden Kompartments gewährleistet werden. Derartige Einbauten in einer Beschichtungskammer benötigen insbesondere bei komplexen Schichtsystemen viel Platz und Wartungsaufwand und sind stets exponierte Stellen von unerwünschten Ablagerungen sowie Quellen von Verunreinigungen.
Das Problem der unerwünschten Ablagerungen und des zum Teil auch daraus resultierenden erhöhten Wartungsaufwandes verstärkt sich, wenn das Beschichtungsverfahren bei hohen Temperaturen durchgeführt wird, in welchen gegebenenfalls auch das Substrat mittels eines separaten Heizelements erwärmt wird. Aufgrund der hohen Temperaturen in der Beschichtungskammer lagert sich insbesondere an den Einbauten, die nicht selbst erwärmt werden oder mit nicht erwärmten oder gekühlten Bauteilen, z. B. der Kammerwandung der Beschichtungskammer, mechanisch und thermisch verbunden sind, Beschichtungsmaterial oder bei Öffnung der Anlage eingebrachtes Kondensat ab, das zeit- und energieintensiv wieder entfernt werden muss.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, mit welchen flexibel, zuverlässig und homogen und mit verringertem Wartungs- und Energieaufwand eine differenzierbare Prozessatmosphäre innerhalb einer Beschichtungskammer einer Beschichtungsanlage einstellbar ist und zwar auch bei erwärmtem Substrat.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 11 sowie durch Vorrichtungen mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Die davon abhängenden Ansprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar. Die Vorrichtung gemäß der Ansprüche 19 bis 25 stellt eine Komponenten der Beschichtungskammer dar.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird für eine Beschichtung eines Substrats innerhalb einer Beschichtungskammer eine definierte Prozessgasatmosphäre hergestellt, indem eine Strömung erzeugt wird, die alternativ vom Substrat weg gerichtet ist oder zum Substrat hin läuft. Eine derartige Strömung kann in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit und von den Druckverhältnissen in der Beschichtungskammer wie ein Gasvorhang oder wie ein Gasmesser wirken. Sie kann sehr begrenzt innerhalb der Beschichtungskammer mit von der umgebenden Prozessgasatmosphäre abweichenden Verhältnissen eingestellt werden und so verschiedenen Funktionen dienen.
Für die Realisierung solch besonderer Funktionen wie einem Gasvorhang oder einem Gasmesser oder lokalen Wirbeln sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens vor, die Prozessgasabsaugung oder die Prozessgaszufuhr mittels Gaskanal oder beides zusätzlich zu den üblichen Gaseinlässen und Gasauslässen vorzunehmen, die regelmäßig durch Stutzen oder ähnliche geeignete Ein- und Auslässe in der Kammerwandung realisiert sind.
Aufgrund der lateralen Ausdehnung einer oder mehrerer Strömungen über die Breite des Substrats wird die Homogenität der Schichtabscheidung über der Substratbreite nicht beeinflusst oder sogar verbessert. In einer Ausgestaltung können beide Strömungen, d. h. eine zum Substrat hin laufende, durch Prozessgaszufuhr erzeugte und eine durch Absaugung vom Substrat weg gerichtete, auch gemeinsam in einer Beschichtungskammer erzeugt werden. Wenn die Beschichtungskammer durch Trennwände in Kompartments unterteilt ist, ist solch eine Kombination selbstverständlich auch in demselben Kompartment möglich. Diese Kombination von Zufuhr und Absaugung in einem Volumen ist z. B. für die Herstellung einer besonders homogenen Prozessgasatmosphäre nutzbar.
Im Folgenden soll der besseren Übersicht wegen und sofern nicht ausdrücklich anders dargelegt das beanspruchte Verfahren für eine Beschichtungskammer ohne Unterteilung in Kompartments beschrieben werden. Das Verfahren ist jedoch gleichermaßen auf ein einzelnes oder mehrere Kompartments innerhalb einer Beschichtungskammer anwendbar.
Die beschriebenen Prozessgasströme werden mit Hilfe zumindest eines Gaskanals erzeugt, welcher sich über der Seite des Substrats befindet, über der auch eine Beschichtungsquelle liegt. Er erstreckt sich über die Breite des Substrats und weist eine oder mehrere Öffnungen in dieser Ausdehnung auf. Dieser Gaskanal ist derart konzipiert, dass er wahlweise sowohl für die Zufuhr als auch für die Absaugung einsetzbar ist.
In der vorliegenden Beschreibung sind die Bezeichnungen „über dem Substrat" und „vor der Beschichtungsquelle" nicht in Bezug auf ein äußeres System zu verstehen, sondern lediglich als beabstandete Position relativ zum Substrat bzw. relativ zur Beschichtungsquelle. Somit bedeutet „über" sowohl über als auch unter dem Substrat, bezogen auf die Vertikale Aus dehnung der Beschichtungskammer. So sind Verfahren sowohl für oberseitige als auch unterseitige und ebenso beidseitige Beschichtungen von Substraten von der nachfolgenden Beschreibung eingeschlossen. Gleichermaßen kann „vor" sowohl vor als auch hinter der Beschichtungsquelle bedeuten. Bezugsrichtung ist hier die Transportrichtung des Substrats.
Für die Anordnung eines oder mehrerer sich lateral erstreckender Gaskanäle in der Beschichtungskammer für die Prozessgaszufuhr und/oder die Prozessgasabsaugung, die eng mit der in der Kammer vorgenommenen Bewegung und Behandlung des Substrats zusammenhängt, ist selbstverständlich in Abhängigkeit von der Bewegung und der Behandlung des Substrats eine sehr differenzierte Gestaltung, Anordnung und Kombination möglich. Somit sind sowohl Absaugung als auch Zufuhr in unterschiedlichen Gaskanälen gleichzeitig vor und hinter der Beschichtungsquelle möglich oder eine gestaffelte Anordnung ein- oder beidseitig der Beschichtungsquelle. Darüber hinaus ist auch eine ergänzende Anordnung auf der Seite des Substrats möglich, auf der keine Beschichtungsquelle angeordnet ist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens zur Absaugung des Prozessgases und der zur Durchführung des Verfahrens verwendbaren Vorrichtung wird ein Gaskanal erwärmt. Damit wird jene Fläche der Absaugvorrichtung im Beschichtungsraum, die aufgrund der thermischen Verbindung eines Gaskanals mit der häufig gekühlten Kammerwandung kalt ist, und somit die Ablagerung von Beschichtungsmaterial an dieser kalten Fläche vermindert. Neben der Verringerung des Verlustes an Beschichtungsmaterial wird auch die Zuverlässigkeit der Absaugvorrichtung verbessert und deren Wartungsaufwand vermindert, wodurch der Energieaufwand für einen laufenden Betrieb herabzusetzen ist. Die Verminderung des sich absetzenden Beschichtungsmaterials hat insbesondere bei Hochrate-Beschichtungsverfahren Bedeutung, da sich die abzuscheiden den Schichten in besonderem Maße an kalten Oberflächen absetzen.
Da erfindungsgemäß auch der Gaskanal des zugeführten Prozessgases und damit auch das zugeführte Prozessgas selbst erwärmt werden kann, trifft es mit einer Temperatur auf das Substrat, die im Bereich der Substrattemperatur liegen kann. Dadurch sind die Abscheidung der Schicht und deren Eigenschaften positiv beeinflussbar.
In einer besonderen Ausgestaltung des als Heizelement ausgeführten Gaskanals werden zur Vermeidung von störenden Ablagerungen kalte Flächen geometrisch so angeordnet, dass die Strömungsverhältnisse vorzugsweise in der Absaugvorrichtung nicht beeinflusst werden. Dazu werden beispielsweise Rohrleitungsquerschnitte an der Stelle erweitert, wo Temperaturen unterhalb des Kondensationspunktes auftreten. Damit wird ein möglichst großer geometrischer Raum geschaffen, der bei Ablagerungen des austretenden Beschichtungsmaterials keine Verengung im Strömungsquerschnitt darstellt. Eine solche Erweiterung kann z. B. an dem Bereich erfolgen, in dem der Gaskanal durch die Kammerwandung hindurch tritt und dabei mit dieser in thermischem Kontakt steht. Die Ermittlung der relevanten Temperaturbereiche des Gaskanals ist z. B. bei Kenntnis der Temperatur, unter der der Beschichtungsprozess durchgeführt wird, und der Temperatur und Materialien angrenzender Bauteile durch Simulation zu ermitteln.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens verbindet die Erwärmung des Substrats mit der Erwärmung der Absaugvorrichtung, indem Substrat und Absaugvorrichtung gemeinsam durch einen oder auch mehrere Flächenheizer erwärmt werden. Auf diese Weise sind die Temperaturen der Gaskanäle und des zugeführten Prozessgases der Substrattemperatur gut anzunähern und gleichzeitig der dafür erforderliche Platz- und Energiebedarf zu optimieren.
Neben der Anordnung von lateral ausgedehnter Prozessgaszufuhr und Prozessgasabsaugung sind auch die Öffnungen im Gaskanal selbst sehr variabel zu gestalten, um verschiedene Effekte zu erzielen. Während die Öffnungen für die Prozessgasabsaugung regelmäßig so groß sein sollten, dass über ihnen kein schädlicher Druckabfall erfolgt, d. h. dass die Leistung der Vakuumpumpe nicht durch einen zu geringen Querschnitt der Öffnung oder Öffnungen vermindert wird, ist über die Größe der Öffnung oder Öffnungen für die Prozessgaszufuhr und über den Prozessgasdurchsatz die Strömungsgeschwindigkeit einstellbar. Als schädlicher Druckabfall ist in diesem Fall nicht jedweder Druckabfall zu verstehen, da dieser stets sowohl über den Öffnungen als auch über die Länge des Gaskanals auftritt. Vielmehr ist ein solcher Druckabfall als schädlich anzusehen, wenn die beabsichtigte spezielle Funktion der Strömung nicht mehr gewährleistet ist. Ein schädlicher Druckabfall ist zu vermeiden, indem z. B. der Durchmesser des Kanals groß ist im Verhältnis zu den Durchmessern der Öffnungen.
In Abhängigkeit von den Druckverhältnissen in der Beschichtungskammer und von der Strömungsgeschwindigkeit sind mit der Strömung des Prozessgases verschiedene Funktionen realisierbar. So ist die Strömung von einem Gasvorhang, der benachbart zur Beschichtungsquelle oder zu einer Spaltblende in der Kammerwandung erzeugt wird, bis zu einem so genannten Gasmesser variierbar, mit welchem aufgrund sehr hoher Strömungsgeschwindigkeit die Atmosphäre an definierter Stelle, z. B. in der Nähe des Substrats, gezielt beeinflussbar ist oder Verunreinigungen oder loses Kondensat vom Substrat zu entfernen oder fernzuhalten sind.
Da ein Gaskanal sowohl für die Prozessgaszufuhr als auch für die Prozessgasabsaugung einsetzbar ist, sind einstellbare Öffnungen im Gaskanal von Vorteil. Die Funktion des Gaskanals, ob er zur Prozessgaszuführung oder zur Prozessgasab saugung genutzt wird, wird dadurch hergestellt, in dem an diesen Gaskanal atmosphärenseitig eine Gaszuführungsquelle oder eine Absaugeinrichtung angeschlossen wird.
Ergänzend oder alternativ zur Einstellung der lateralen Strömung des zugeführten Prozessgases ist in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung der Gaskanal um seine Längsachse drehbar. Damit ist es möglich, die Strömung mit einem variablen Winkel, bezogen auf die Substratebene, und die beschriebenen Effekte örtlich differenziert zu erzeugen.
Die Erzeugung einer lateral ausgedehnten Strömung des Prozessgases durch dessen Absaugung und/oder Zufuhr über der Breite des Substrats und die örtlich differenzierbare Absaugung ermöglichen auch die Beschichtung unter beispielsweise zwei, auch im Druck voneinander abweichenden Prozessgasatmosphären innerhalb einer Beschichtungskammer. Zu diesem Zweck wird in diesem Fall die Beschichtungskammer mit einer Zwischenwand in zwei Beschichtungskompartments getrennt, die in der Substratebene eine schlitzförmige Durchgangsöffnung zum Transport des Substrats durch die Kammer aufweist. Beide Beschichtungskompartments weisen jeweils zumindest eine Beschichtungsquelle und eine der oben beschriebenen Vorrichtungen zur Prozessgaszufuhr und Prozessgasabsaugung mit einem oder mehreren Gaskanälen auf. Damit sind die oben beschriebenen Möglichkeiten zur Einstellung der Prozessatmosphäre für jedes Kompartment getrennt einstellbar.
Die Absaugung ist in beiden Kompartments über die Breite des Substrats und damit die Breite der Durchgangsöffnung der Kammerwand realisiert und gegebenenfalls durch einen Gasvorhang in der Nähe der Durchgangsöffnung ergänzt, so dass ein Druckausgleich zwischen beiden Kompartments aufgrund der gerichteten Strömung des Prozessgases in der Nähe des Schlitzes nicht erfolgt. Für die Beschichtung ist aufgrund des Zusammenwirkens der schlitzförmigen Durchgangsöffnung in der Zwischenwand und der gerichteten, sich parallel zur Durchgangsöffnung ausdehnenden Prozessgasströmung, die Ausbildung eines tunnelartigen, sich über eine längere Distanz parallel zum Substrat erstreckenden Strömungswiderstandes, wie aus dem Stand der Technik bekannt, nicht erforderlich, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in diesem Fall eine deutliche Platzersparnis bringt.
Zur Gastrennung benachbarter Kompartments sind die beschriebenen Maßnahmen zur Herstellung einer Prozessgasatmosphäre und die dazu verwendeten Gaskanäle und Heizelemente auch mit den bekannten Methoden zur Gasseparation zu kombinieren. So wird zur Gasseparation häufig zwischen zwei Beschichtungskompartments ein Kompartment eingefügt, in das nur Inertgas eingelassen wird, z. B. über der Substratbreite verteilt. Mittels der beschriebenen Gaskanäle zur Prozessgasabsaugung wird so in den benachbarten Beschichtungskompartments das aus der Zwischenkammer kommende Gas abgesaugt und ein Überströmen von Prozessgas von der einen Beschichtungkammer zu der nächsten und umgekehrt unterbunden oder zumindest wesentlich reduziert.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt
1 einen räumlichen Ausschnitt einer Beschichtungskammer in geschnittener Darstellung parallel zur Transportrichtung
2 einen räumlichen Ausschnitt einer Beschichtungskammer in geschnittener Darstellung quer zur Transportrichtung,
3 die Schnittdarstellung eines Heizelementes mit einem Gaskanal zur Gaszufuhr und
4 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts eines Gaskanals mit Kondensationskammer in geschnittener Darstellung.
1 zeigt einen Ausschnitt des Innenraumes einer Beschichtungskammer, durch welche ein Substrat 1 zur Beschichtung mittels einer Vielzahl von Transportrollen 2 oder anderen geeigneten Transportelementen eines Transportsystems transportiert wird. Das Verfahren soll nachfolgend anhand einer Vakuumbeschichtung beschrieben werden, ist aber ebenso auch auf Schichtherstellungsverfahren anwendbar, die unter atmosphärischen Drücken stattfinden, wie z. B. bei thermischen Gasphasenreaktionen in so genannten Diffusionsöfen.
Die Beschichtungskammer ist mittels einer Zwischenwand 4, die an die obere und die untere Kammerwandung 5 der Beschichtungskammer oder alternativ an eine horizontale Trennwand anschließt, in zwei Beschichtungskompartments 7 unterteilt. Beide Beschichtungskompartments 7 weisen jeweils eine Beschichtungsquelle 6, zum Beispiel einen Gasphasenreaktor auf.
Die Zwischenwand 4 besteht im Ausführungsbeispiel aufgrund ihrer Größe und thermischer Belastung aus einem Kohlefaser-Verbundwerkstoff, kann aber ebenso aus Edelstahl, Keramik oder einem anderen gegenüber den Prozessmedien inerten Werkstoff bestehen. In der Substratebene 8 weist die Zwischenwand 4 eine schlitzförmige Durchgangsöffnung 10 auf. Die Durchgangsöffnung 10 ist so groß gewählt, dass die Zwischenwand 4 umlaufend nah genug an das Substrat 1 heranreicht, um die dampfförmigen Beschichtungsmaterialien weitestgehend voneinander zu trennen und um einen ungehinderten Transport des Substrats 1 zu gewährleisten.
Beidseitig der Zwischenwand 4 und damit benachbart zur jeweiligen Beschichtungsquelle 6 sowie beidseitig der Beschichtungsquelle 6 sind in jedem Beschichtungskompartment zwei Heizelemente 12 angeordnet. Jedes Heizelement 12 dient neben anderen nicht dargestellten Heizeinrichtungen der Erwärmung des Substrats oder zumindest der Aufrechterhaltung einer zuvor eingestellten Substrattemperatur und ist quer zur Transportrichtung 3 des Substrats 1 und somit ungefähr parallel zur Beschichtungsquelle 6 angeordnet, die sich über die gesamte Substratbreite (senkrecht zur Zeichnungsebene) erstreckt.
Ein Haizelement 12 ist im Detail in 3 geschnitten dargestellt. Es umfasst eine Wärmestrahlungsquelle 14, die eine beliebige geeignete Ausführung aufweisen kann, um das Substrat mittels Wärmestrahlung zu erwärmen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist es die Mantelfläche eines Zylinders, der einen in seinem Inneren angeordneten Gaskanal 16 umgibt. Die Wärmestrahlungsquelle 14 ist mittels einer geeigneten Halterung (nicht dargestellt) an dem Gaskanal 16 befestigt. Aufgrund dieser Anordnung des Gaskanals 18 zur Wärmestrahlungsquelle 14 erwärmt die Wärmestrahlungsquelle 14 gleichzeitig das Substrat 1 und den Gaskanal 16.
Der Gaskanal 16 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel rohrförmig und besteht aus einem Außenrohr 17 und konzentrisch dazu angeordnetem Innenrohr 18, kann aber auch einen anderen Querschnitt oder eine andere für die oben beschriebenen Zwecke geeignete Gestalt aufweisen. Das zuzuführende Gas strömt durch das Innenrohr 18 und tritt durch eine oder mehrere Öffnungen 21 in einen Ringspalt 19, der zwischen dem Außenrohr 17 und dem Innenrohr 18 besteht, und von dort durch eine oder mehrere Öffnungen 20 im Außenrohr aus dem Gaskanal 16. Der Ringspalt 19 ist auf eine gleichmäßige Dicke eingestellt z. B. mittels Abstandshalter (nicht dargestellt). Die Öffnungen 21, 22 im Innen- und im Außenrohr sind so gegeneinander versetzt, dass das Gas einen möglichst langen Weg im Ringspalt 19 zurücklegen muss. Da das Außenrohr 17 nahezu vollständig von der zylindrischen Wärmestrah lungsquelle 14 umgeben ist, ist so das im Ringspalt 19 strömende Gas auf die erforderliche Temperatur zu erwärmen. In der zylinderförmigen Wärmestrahlungsquelle 14 ist ein Abschnitt der Mantelfläche, welcher der Öffnung im Außenrohr, d. h. der Öffnung im Gaskanal 20 gegenüber liegt, ausgeschnitten, so dass das aus dem Gaskanal ausströmende Gas ungehindert auf das Substrat zu richten ist.
Durch eine Bemessung der Geometrie der Rohrdurchmesser und der Öffnungen in den Rohren ist die Gasströmung entsprechend der oben beschriebenen möglichen Funktionen einzustellen. Zur Regulierung der Gasströmung kann die Größe zumindest der Öffnungen 20 im Außenrohr einstellbar sein. Als Öffnungen sind Verschiedene Formen geeignet. Für eine sich lateral, d. h. über die Substratbreite erstreckende Gasströmung ist entweder eine Vielzahl von kleinen Öffnungen auf einer Mantellinie des Rohres angeordnet oder eine oder mehrere schlitzförmige Öffnungen befinden sich auf der Mantellinie des Gaskanals, gemäß 3 des Außenrohres.
Sofern bei einer anderen Ausgestaltung der Wärmestrahlungsquelle die Erwärmung des Gases auf andere Weise gewährleistet ist oder die einzustellende Strömung es erfordert und ebenso bei der Verwendung des Gaskanals 16 zur Gasabsaugung, kann der Gaskanal 16 alternativ aus einem einfachen, einschaligen Hohlkörper bestehen. Bei der Verwendung des Gaskanals 16 zur Gasabsaugung sind die in 3 durch Pfeile dargestellten Strömungsrichtungen entsprechend umzukehren.
Gemäß 1 sind Gaskanäle 16 gemäß 3 Bestandteile sowohl einer Vorrichtung zur Zuführung als auch einer Vorrichtung zur Absaugung des Prozessgases des Beschichtungsprozesses. An den Gaskanal 16 schließen sich die weiteren, nicht näher dargestellte Komponenten beider Vorrichtungen an, mit denen das Prozessgas der Beschichtungskammer zu- oder abgeleitet wird. In beiden Beschichtungskompartments 7 dient einer der dargestellten Gaskanäle 16 der Prozessgaszufuhr und der zweite der Prozessgasabsaugung.
Wie oben bereits dargelegt, ist eine solche Anordnung nur eine der zahlreichen Kombinationsmöglichkeiten von Gaskanälen und Heizelementen. Ebenso ist es möglich, dass ein- oder beidseitig der Beschichtungsquelle jeweils ein Gaskanal zur Zuführung und ein Gaskanal zur Absaugung des Prozessgases installiert sind. Auf diese Weise ist es möglich wirbelartige Gasströmungen benachbart zur Beschichtungsquelle zu erzeugen. In einer weiteren Ausgestaltung können z. B. auch links und rechts von der Beschichtungsquelle jeweils ein Gaskanal und ein Absaugkanal installiert sein.
Jeder Gaskanal 16 erstreckt sich gemeinsam mit der Wärmestrahlungsquelle 14 über die gesamte Breite des Substrats 1 und weist zumindest in dem Bereich, in welchem es dem Substrat 1 gegenüber liegt, eine oder mehrere der oben zu 3 beschriebenen, für die Prozessgaszufuhr und die Prozessgasabsaugung nutzbare Öffnungen 20 derart auf, dass eine Strömung des Prozessgases entsteht, die sich quer zum Substrat 1 und über dessen gesamte Breite erstreckt.
Zur Beschichtung wird das Substrat 1 über die Transportrollen 2 in Transportrichtung 3 zunächst unter ein erstes Heizelement 12 bewegt und dort erwärmt. Von dem Gaskanal 16 in dem ersten Heizelement 12 ist eine Gasströmung 22 auf das Substrat gerichtet, mit der Prozessgas zugeführt wird. Das Substrat wird kontinuierlich weiter durch die Beschichtungskammer bewegt. Unterhalb der ersten Beschichtungsquelle 6 erfolgt die Beschichtung mit einem ersten Beschichtungsmaterial, bei einem ersten Druck p₁ des Prozessgases. Mit der weiteren Bewegung des Substrats 1 passiert das Substrat 1 das zweite Heizelement 12 dieses Beschichtungskompartments und damit die Prozessgasabsaugung, die mittels des in der Wärmestrahlungsquelle 14 angeordneten zweiten Gaskanals 18 realisiert ist.
Nachfolgend durchläuft das Substrat 1 die schlitzförmige Durchgangsöffnung 10 der Zwischenwand 4 und darauf das zweite Beschichtungskompartment 7 mit zwei weiteren Heizelementen 12 und einer zwischen den Heizelementen 12 angeordneten zweiten Beschichtungsquelle 6 für eine andere Materialabscheidung. Die Beschichtung des Substrats 1 mit der zweiten Schicht erfolgt bei einem zweiten Druck p₂ des Prozessgases, der von dem ersten Druck p₁ abweicht. Auch in dem zweiten Beschichtungskompartment 7 wird mittels der beiden mit den Heizelementen 12 verbundenen Gaskanäle 18 beidseitig der Beschichtungsquelle 6 jeweils eine sich über die gesamte Breite des Substrats 1 erstreckende, vom Substrat 1 hin- und wegführende Gasströmung 22 erzeugt. Die gerichtete Gasströmungen 22 der Prozessgase in beiden Beschichtungskompartments 7 in der Nähe der Zwischenwand 4 verhindert weitestgehend einen Gasaustausch durch die Durchgangsöffnung 10 der Zwischenwand 4. Eine solche Unterteilung der Beschichtungskammer in Beschichtungskompartments 7 mit voneinander abweichenden Prozessatmosphären kann auch mehr als zwei Beschichtungskompartments 7 umfassen.
In 2 ist ein Heizelement 12 mit einem Gaskanal 16 innerhalb eines Beschichtungskompartments quer zur Transportrichtung des Substrats dargestellt. Der Gaskanal 16, welcher im Inneren der Wärmestrahlungsquelle 14 verläuft, ist über die Wärmestrahlungsquelle 14 hinaus verlängert, um eine Montage der Vorrichtung an den seitlichen Kammerwandungen 5 der Beschichtungskammer zu realisieren sowie um die Strom- und Spannungsversorgung sowie einen Anschluss 24 an eine Vakuumpumpe oder alternativ an eine Gasversorgung zur Zuführung des Prozessgases über diese Kammerwandung 5 auszuführen. Der Gaskanal 16 besteht in diesem Fall aus einem gut wärmeleitendem Material, so dass es auch in dem Bereich außerhalb der Wärmestrahlungsquelle 14 warm genug ist, um Ablagerungen des Beschichtungsmaterials zu verhindern. An seinem zweiten, dem Anschluss 24 gegenüber liegenden Ende ist der Gaskanal 16 geschlossen.
Zur Aufrechterhaltung definierter thermischer Verhältnisse im Beschichtungsbereich und zum Schutz der Bereiche der Kammerwandung 5 mit dort angeordneten Durchführungen, Versorgungseinheiten oder Antriebe sind beidseitig des Substrats zwischen Substrat und Kammerwandung 5 Wärmeschutzvorrichtungen 26, meist wärmeisolierende Wände, angeordnet. In Abhängigkeit von der für die Beschichtung einzustellenden Temperatur und Ausführung der Kammerwandung 5 sowie deren oben beschriebenen Komponenten, können die Wärmeschutzvorrichtungen 26 alternativ auch entfallen.
Um eventuell transportierte Reste von Beschichtungsmaterial gezielt abscheiden zu können, werden in einer besonderen Ausgestaltung zur Vermeidung von störenden Ablagerungen kalte Flächen geometrisch so angeordnet, dass die Strömungsverhältnisse im Gaskanal und besonders in der Absaugvorrichtung nicht beeinflusst werden. Dazu werden beispielsweise Rohrleitungsquerschnitte an einer Stelle erweitert, wo Temperaturen unterhalb des Kondensationspunktes auftreten. Damit wird ein möglichst großer geometrischer Raum geschaffen, der bei Ablagerungen des austretenden Beschichtungsmaterials keine Verengung im Strömungsquerschnitt darstellt.
Gemäß 2 weist der Gaskanal 16 zu diesem Zweck in seinem Verlauf zwischen einer Wärmeschutzvorrichtung 26 und der Kammerwandung 5 und somit in dem unbeheizten und kühleren Bereich des Beschichtungskompartments eine Kondensationskammer 28 auf, die aufgrund ihrer tieferen Temperatur der Mantelfläche des Gaskanals als Kondensatfalle wirkt. Diese ist durch einen erweiterten Querschnitt des Gaskanals 16 gebildet, so dass Ablagerungen von kondensiertem Beschichtungsmaterial die Gasströmung vernachlässigbar beeinflussen. Dar über hinaus ist die Kondensationskammer 28 von dem Gaskanal 16 trennbar ausgeführt (schematisch durch einen Schlitz zwischen beiden dargestellt). Dies bewirkt eine bessere thermische Trennung zum beheizten Teil des Gaskanals 16 innerhalb der Wärmestrahlungsquelle 14 und somit eine verbesserte Funktion als Kondensatfalle. Darüber hinaus ist die Kondensationskammer 28 mit geringerem Aufwand zu warten und von Kondensat zu befreien.
Eine Ausgestaltung des als Kondensationskammer 28 dienenden Abschnitts des Gaskanals 16 ist in vergrößerter Darstellung in 4 dargestellt. Diese Ausgestaltung dient einer solchen thermischen Trennung zwischen dem warmen Abschnitt des Gaskanals 16, in welchem keine Kondensation erfolgen soll und der Kondensationskammer, deren Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur des Beschichtungsmaterials zu halten ist.
Zu diesem Zweck wird in dem Bereich ab Innenfläche und außerhalb der Wärmeschutzvorrichtung auf das warme Innenrohr 18 des Gaskanals 16 eine hoch wärmeleitende Buchse 32 geschoben, die bis in die Wäremstrahlungsquelle 14 ragt und so mit beheizt wird. Über diese Buchse 32 wird das gesamte Innenrohr 18 auf einer Temperatur oberhalb des Kondensationspunktes gehalten. Alternativ kann dies auch mittels einer separaten Heizung erfolgen, die so bemessen ist, dass sie die Funktion der sich anschließenden Kondensationskammer 28 nicht beeinflusst.
Die Kondensationskammer 28 ist thermisch entkoppelt von dem Innenrohr 18 und der Buchse 32 oder der separaten Heizung und befindet sich außerhalb der Wärmeschutzvorrichtung 26. Zur Unterstützung der thermischen Entkopplung ist die Buchse 32 oder die alternative separate Heizung durch eine Wärmeisolierung 34 umhüllt. Sollte allein durch diese Maßnahmen die Temperatur der Wandung der Kondensationskammer 28 nicht gewährleistet sein, ist dies über eine thermische Kopplung mit der kühlen Kammerwandung 5 oder eine aktive Kühlung möglich.
Es ist selbstverständlich, dass die in den schematischen Darstellungen der 2 und 5 mit einem unterbrochen dargestellten Durchgänge des Gaskanals 16 oder eines Flansches durch die Kammerwandung 5 real dicht ausgeführt sind. Die gewählte Darstellung dient lediglich der Verdeutlichung der einzelnen Bestandteile der Beschichtungsvorrichtung.

1: Substrat
2: Transportrollen
3: Transportrichtung des Substrats
4: Zwischenwand
5: Kammerwandung
6: Beschichtungsquelle
7: Beschichtungskompartment
8: Substratebene
10: Durchgangsöffnung
12: Heizelement
14: Wärmestrahlungsquelle
16: Gaskanal, Hohlkörper
17: Außenrohr
18: Innenrohr
19: Ringspalt
20: Öffnung im Gaskanal, Öffnung im Außenrohr
21: Öffnung im Innenrohr
22: Gasströmung
24: Anschluss einer Vakuumpumpe oder einer Gasversorgung
26: Wärmeschutzvorrichtung
28: Kondensationskammer
30: Innenfläche der Wärmeschutzvorrichtung
32: Buchse
34: Wärmeisolierung der Buchse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004014323 A1 [0006]
- US 5096562 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Prozessatmosphäre für die Erzeugung und Bearbeitung von Schichten auf Substraten, wobei in einer Beschichtungskammer Prozessgas definiert zugeführt und definiert abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Beschichtungskammer zumindest auf der Seite der Substrate (1), auf der eine Beschichtungsquelle (6) angeordnet ist, mittels eines Gaskanals (18), der sich quer zu der Richtung erstreckt, in welcher das Substrat (1) durch die Beschichtungskammer bewegt wird, im Folgenden als Transportrichtung (3) bezeichnet, durch Absaugung von Prozessgas eine Gasströmung (22) erzeugt wird, die vom Substrat (1) weg gerichtet ist und eine laterale Ausdehnung in der Breite des Substrats (1) sowie quer zur Transportrichtung (3) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Gaskanals (18) eine Zufuhr von Prozessgas quer zur Transportrichtung (3) und über die Breite des Substrats (1) verteilt erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gaskanal (16) mittels eines Heizelements (12) erwärmt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Prozessatmosphäre für die Erzeugung und Bearbeitung von Schichten auf Substraten, wobei in einer Beschichtungskammer Prozessgas definiert zugeführt und definiert abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf der Seite der Substrate (1), auf der eine Beschichtungsquelle (6) angeordnet ist, mittels eines Gaskanals (18), der sich quer zur Transportrichtung (3) des Substrats (1) erstreckt und der zumindest eine Öffnung (20) aufweist, durch Zufuhr von Prozessgas eine Gasströmung (22) erzeugt wird, die zum Substrat (1) hin gerichtet ist und eine laterale Ausdehnung in der Breite des Substrats (1) sowie quer zur Transportrichtung (3) aufweist und dass mittels eines Heizelements (12) der Gaskanal (16) sowie das zuzuführende Prozessgas erwärmt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Prozessgasabsaugung und/oder Prozessgaszufuhr mittels Gaskanal (16) zusätzlich zu einem Prozessgasauslass und/oder einem Prozessgaseinlass in der Kammerwandung 5 der Beschichtungskammer erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf der Seite der Substrate (1), auf der eine Beschichtungsquelle (6) angeordnet ist, mittels eines weiteren sich quer zur Transportrichtung (3) des Substrats (1) erstreckenden Gaskanals (18) das Prozessgas über die Breite des Substrats (1) verteilt abgesaugt und auch der weitere Gaskanal (16) mittels eines Heizelements (12) erwärmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels besagter Heizelemente (12) gleichzeitig das Substrat (1) beheizt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig der Beschich tungsquelle (6) jeweils zumindest eine Gasströmung (22) mit der besagten lateralen Ausdehnung erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Gasströmung (22) auf der Seite der Substrate (1) erfolgt, auf der keine Beschichtungsquelle (6) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Zufuhr des Prozessgases über den Gaskanal (16) mittels Variation der Größe der Öffnung (20) im Gaskanal eine Gasströmung (22) mit einer definierten Strömungsgeschwindigkeit erzeugt wird.
Verfahren zur Erzeugung und Bearbeitung von Schichten auf Substraten, wobei in einer Beschichtungskammer Prozessgas definiert zugeführt und definiert abgesaugt wird und ein Substrat (1) zur Beschichtung in einer Substratebene (8) an einer Beschichtungsquelle (6) vorbeibewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prozessatmosphäre durch Prozessgaszufuhr und/oder Prozessgasabsaugung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) an zwei Beschichtungsquellen (6) vorbeibewegt wird, welche durch eine Zwischenwand (4) mit einer Durchgangsöffnung (10) in der Ebene, in welcher das Substrat (1) durch die Beschichtungskammer bewegt wird. im Folgenden als Substratebene (8) bezeichnet, zum Bewegung des Substrats (1) räumlich voneinander getrennt sind, und zu jeder Beschichtungsquelle (6), benachbart zur Zwischenwand (4), jeweils zumindest eine Gasströmung (22) mit lateraler Ausdehnung erzeugt wird.
Beschichtungskammer zur Erzeugung und Bearbeitung von Schichten auf Substraten mittels Beschichtungsverfahren durch welche in einer Substratebene (8) ein Substrat (1) zu bewegen ist, mit einer Beschichtungsquelle (6) und mit einer Vorrichtung zur Zufuhr und einer Vorrichtung zur Absaugung von Prozessgas aus der Beschichtungskammer und mit einem Gaskanal (16), der sich quer zur Transportrichtung (3) des Substrats (1) über die Substratbreite erstreckt und zumindest eine Öffnung (20) aufweist, so dass eine Gasströmung (22) zwischen Substrat (1) und Gaskanal (16) und über die Substratbreite verteilt zu erzeugen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal (16) wahlweise mit der Vorrichtung zur Prozessgaszufuhr und der Vorrichtung zur Prozessgasabsaugung zu verbinden ist.
Beschichtungskammer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gaskanal (16) für die Zufuhr des Prozessgases und ein Gaskanal (16) für die Absaugung des Prozessgases angeordnet sind.
Beschichtungskammer nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Größe der Öffnung (20) des Gaskanals (18) die Strömungsgeschwindigkeit von zugeführtem Prozessgas variierbar ist.
Beschichtungskammer nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Gasströmung (22) des zugeführten Prozessgases durch Drehung des Gaskanals (18) um seine Längsachse variierbar ist.
Beschichtungskammer nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gaskanal (16) ein Heizelement (12) zugeordnet ist zur Erwärmung des Gaskanals (18) und zur Erwärmung von aus dem Gaskanal (16) austretendem Prozessgas.
Beschichtungskammer nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Gaskanal (16) zur wahlweisen Zufuhr oder Absaugung von Prozessgas auf der Seite der Substratebene (8) angeordnet ist, auf der sich keine Beschichtungsquelle (6) befindet.
Beschichtungskammer nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gaskanal (16) in einem Abschnitt, welcher während des Betriebs der Beschichtungskammer kälter ist als der übrige Gaskanal (16), eine Erweiterung seines Innendurchmessers aufweist.
Heizelement in einer Beschichtungskammer mit einer Wärmestrahlungsquelle (14), die an einer länglichen Halterung (16) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (16) als Gaskanal (16) ausgebildet ist mit einem Hohlköper, der zumindest eine Öffnung (20) zum Gasdurchgang aufweist und der wahlweise an eine Prozessgasquelle oder eine Vakuumpumpe anschließbar ist.
Heizelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Öffnung (20) oder die Anzahl der Öffnungen (20) variierbar ist.
Heizelement nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (18) eine schlitzförmige Öffnung (20) aufweist, die sich entlang seiner Längsausdehnung über eine definierte Breite erstreckt.
Heizelement nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (18) mehrere düsenartige Öffnungen (20) aufweist, die entlang seiner Längsausdehnung über eine definierte Breite verteilt sind.
Heizelement nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (18) an zumindest einem Ende einen lösbaren Montagestutzen (24) zur Montage des Heizelementes (12) an der Kammerwandung 5 einer Beschichtungskammer aufweist und Montagestutzen (24) und Hohlkörper (18) thermisch entkoppelt sind.
Heizelement nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (18) in einem Abschnitt eine Erweiterung seines Innendurchmessers aufweist und der erweiterte Abschnitt des Hohlkörpers (18) nicht direkt durch die Wärmestrahlungsquelle beheizt wird.
Heizelement nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (18) drehbar ist.