DE69508620T2

DE69508620T2 - Verfahren und apparat für schnelle wärmebehandlung

Info

Publication number: DE69508620T2
Application number: DE69508620T
Authority: DE
Inventors: David Camm
Original assignee: Vortek Industries Ltd
Current assignee: Mattson Technology Canada Inc
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1995-08-28
Publication date: 1999-12-02
Anticipated expiration: 2015-08-29
Also published as: EP0797753A1; DE69508620D1; AU3250595A; EP0797753B1; US5561735A; JPH10504936A; WO1996007071A1; JP4275729B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft das schnelle thermische Bearbeiten eines Werkstücks und insbesondere das thermische Bearbeiten von Halbleiter-Wafern.
Reaktoren zur schnellen thermischen Bearbeitung von Werkstücken werden häufig zum Tempern von Werkstücken verwendet. Mit zunehmender Reduzierung des Abstandes zwischen den Einrichtungen auf den Halbleiter-Wafern werden an die Betriebsparameter für diese Reaktoren höhere Anforderungen gestellt. Beispielsweise ist für eine unter Hochtemperatur erfolgende schnelle thermische Bearbeitung bei Einrichtungen mit Beabstandungen von 0,25 um eine Temperaturgleichförmigkeit im Bereich von +/- 3 Grad Celsius erforderlich, und Einrichtungen mit Beabstandungen von 0,18 um verlangen eine Temperaturgleichförmigkeit von +/- 1 Grad Celsius.
Von verschiedener Seite wurden Versuche zum gleichförmigen Bestrahlen eines Halbleiter-Wafer mittels Vorrichtungen unternommen, welche beschrieben sind in U.S.-Patent Nr. 4,649,264, erteilt am 10. März 1987 an Sheets, U.S.-Patent Nr. 5,279,973, erteilt am 18. Januar 1994 an Suizo, U.S.-Patent Nr. 4,482,393, erteilt am 13. November 1984 an Nishiyama et al., U.S.-Patent Nr. 5,155,336, erteilt am 13. Oktober 1992 an Gronet et al., U.S.-Patent Nr. 4,981,851, erteilt am 1. Januar 1991 an Ka koschke, und U.S.-Patent Nr. 4,958,061, erteilt am 18. September 1990 an Wakabayashi et al. Generell beschreibt jede der vorstehend aufgeführten Schriften mindestens eine Lichtquelle und verschiedenartige Reflektoranordnungen, um durch die Lichtquelle erzeugtes Licht auf den Halbleiter-Wafer zu lenken. Bei Verwendung herkömmlicher Lichtquellen sind oft mehrere Lichtquellen erforderlich, und es muß eine effiziente Verwendung von Reflektoren erfolgen, um auf dem Wafer das erforderliche Strahlungsmuster zu bilden, mit dem in dem Wafer ein gewünschtes Wärmemuster erzeugt wird. Von dem Design derartiger Reflektoren und generell von Bestrahlungssystemen des in den Patenten beschriebenen Typs wird verlangt, daß sie die Reflexions-, Emissions- und Absorptionseffekte des Wafers selbst kompensieren. Dies ist der Fall, da der Wafer Strahlung, die von den verschiedenen reflektierenden Flächen in der Kammer zurück zu dem Wafer reflektiert wird, reflektieren und ausgeben kann und dadurch in dem Wafer lokale überhitzte Stellen verursacht werden können. Zudem können die Unterschiede in der Geometrie und den thermischen Eigenschaften verschiedener Bereiche des Wafers die Emissions-, Absorptions- und Reflexionseffekte noch weiter verkomplizieren, was zur Entstehung lokaler überhitzter Stellen in dem Wafer beiträgt.
Somit wäre ein System wünschenswert, das den Wafer gleichförmig bestrahlt und die Auswirkungen der durch den Wafer absorbierten und reflektierten Strahlung reduziert. Durch eine Reduzierung dieser Auswirkungen kann die erforderliche Temperatur-Gleichförmigkeit für Einrichtungen mit Beabstandungen von weniger als 1 um erzielt werden.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum schnellen und gleichförmigen Heizen eines Werkstücks geschaffen, die versehen ist mit mehreren Wänden, die eine erste Kam mer bilden, einer ersten Strahlungsquelle zum Erzeugen von Strahlung, die auf eine erste Energieübertragungsfläche des Werkstücks auftrifft, einem Halter, um das Werkstück in einer Werkstückebene in der Kammer zu halten, und einer Strahlungsabsorptionsfläche an mindestens einer Wand der Kammer. Der Halter weist eine Energieübertragungsfläche auf, wobei die Energieübertragungsflächen des Halters und des Werkstücks Strahlung in der Kammer reflektieren und aussenden und die Strahlungsabsorptionsfläche nichtauftreffende Strahlung absorbiert, die von den Energieübertragungsflächen reflektiert und ausgesandt wird.
Die Strahlungsabsorptionsfläche kann eloxierten Edelstahl, eloxiertes Aluminium, eine schwarze Nickelbeschichtung, eine Farbe enthaltenden Graphit oder ein anderes absorbierendes Material aufweisen.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung mit einer ersten Steuereinrichtung versehen, um die erste Strahlungsquelle derart zu steuern, daß diese ein gewünschtes Wärmemuster in dem Werkstück erzeugt, und zu diesem Zweck steuert die erste Steuereinrichtung die Strahlung so, daß ein gewünschtes Strahlungsmuster auf das Werkstück auftrifft. Die erste Steuereinrichtung kann einen ersten Reflektor aufweisen, der derart hinter der ersten Strahlungsquelle angeordnet ist, daß die erste Strahlungsquelle zwischen dem ersten Reflektor und dem Werkstück angeordnet ist.
Vorzugsweise wird die Strahlung der ersten Quelle auf die erste Fläche des Werkstücks unter einem Einfallswinkel von weniger als 80 Grad relativ zu der ersten Fläche geleitet.
Vorzugsweise weist mindestens eine der Wände eine erste Öffnung zum Einlaß von Strahlung in die Kammer auf, wobei die erste Öffnung eine Querschnittsfläche hat, die kleiner als die Fläche der Strahlungsabsorptionsfläche oder dieser gleich ist.
Vorzugsweise weist die erste Strahlungsquelle einen ersten Hochleistungs-Inertgasbogen, z. B. einen Wasserwand-Bogen, mit einer Bogen-Achse auf, die im wesentlichen parallel zu der Energieabsorptionfläche verläuft. Vorzugsweise erzeugt die erste Strahlungsquelle Strahlung, bei der mindestens 60% ihrer Energie Wellenlängen von weniger als 1,2 um haben, und die erste Strahlungsquelle ist derart betätigbar, daß sie eine Strahlungsflußdichte von mindestens 40 W/cm² an der ersten Fläche mit einer Reaktionszeit von weniger als 10 ms erzeugt.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung ein die Öffnung bedeckendes Fenster mit einer teilreflektierenden Fläche auf, die unter einem Winkel zu der ersten Fläche angeordnet ist, wobei das Fenster derart zwischen der ersten Quelle und dem Halter angeordnet ist, daß die auftreffende Strahlung durch das Fenster hindurchtritt, und derart, daß mittels der teilreflektierenden Fläche des Fensters die auf die reflektierende Fläche fallende nichtauftreffende Strahlung zu mindestens einer der Strahlungsabsorptionsflächen geleitet wird. Die Vorrichtung kann mit einer Kühleinrichtung versehen sein, um das Fenster durch Kontakt mit einem flüssigen Kühlmittel zu kühlen.
Wahlweise kann mindestens eine der Strahlungsabsorptionsflächen derart angeordnet sein, daß der eingeschlossene Winkel zwischen der Werkstückebene und der Strahlungsabsorptionsfläche in der ersten Kammer größer als 90 Grad ist.
Wahlweise ist der eingeschlossene Winkel zwischen der Strahlungsabsorptionsflächen und einer benachbarten Wand der ersten Kammer kleiner als 90 Grad.
Wahlweise weist die Strahlungsabsorptionsfläche mehrere Facetten auf, die im wesentlichen ein Sägezahnmuster in der Fläche bilden, wobei jeweils benachbarte Facetten unter einem Winkel von weniger als 90 Grad relativ zueinander angeordnet sind.
Wahlweise kann die Kammer mindestens eine reflektierende Wand aufweisen, die rechtwinklig zu der Bogenachse verläuft.
Eine zweite Strahlungsquelle, z. B. einen Xenon-Lampe, kann in der ersten Kammer vorgesehen sein, um zusätzliche Einfallsstrahlung zum Erzeugen eines gewünschten Strahlungsmusters auf dem Werkstück zu erzeugen.
Ferner kann eine zweite Kammer in der Vorrichtung ausgebildet sein, wobei die erste Kammer an einer ersten Seite der Werkstückebene angeordnet ist und die zweite Kammer an einer zweiten Seite der Werkstückebene angeordnet ist und dabei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt. Die zweite Kammer weist mehrere Wände auf, wobei jede Wand eine reflektierende Fläche aufweist, um von dem Werkstück ausgesandte Strahlung zurück zu dem Werkstück zu reflektieren. Mindestens ein zweiter Seitenreflektor kann der zweiten Seite gegenüberliegend angeordnet sein, um von der zweiten Fläche ausgesandte Strahlung zurück zu der zweiten Fläche zu reflektieren. Der mindestens eine Reflektor kann derart geformt sein, daß er die reflektierte Strahlung so auf die zweite Seite verteilt, daß eine im wesentlichen gleichförmige Temperaturverteilung über die zweite Seite hinweg aufrechterhalten wird. Ferner kann die Vorrichtung mindestens einen Randreflektor aufweisen, der in der Nähe von Randbereichen des Werkstücks angeordnet ist, wobei der Randreflektor derart betätigbar ist, daß er von den Randbereichen ausgesandte Strahlung zurück zu den Randbereichen reflektiert. Der zweite Seitenreflektor und der Randreflektor verteilen unter gegenseitiger Zusammenwirkung die reflektierte Strahlung derart auf die zweite Seite und die Ränder, daß eine im wesentlichen gleichförmige Temperaturverteilung über die zweite Seite und die Ränder des Werkstücks erzielt wird.
Die Vorrichtung kann eine zweite Strahlungsquelle, z. B. mindestens eine Lampe mit kurzem Xenon-Bogen, aufweisen, um eine zweite Fläche des Werkstücks zu bestrahlen, wobei die zweite Fläche an einer der ersten Fläche gegenüberliegenden Seite des Werkstücks angeordnet ist. Vorzugsweise ist die zweite Strahlungsquelle in der zweiten Kammer angeordnet, und es ist eine zweite Steuereinrichtung vorgesehen, um die zweite Strahlungsquelle derart zu steuern, daß diese ein gewünschtes Wärmemuster in dem Werkstück erzeugt, indem sie ein gewünschtes Strahlungsmuster an der zweiten Fläche aufrechterhält. Vorzugsweise weist die erste Steuereinrichtung einen zweiten Reflektor auf, der derart hinter der zweiten Strahlungsquelle angeordnet ist, daß die zweite Strahlungsquelle zwischen dem zweiten Reflektor und dem Werkstück angeordnet ist.
Alternativ kann die zweite Quelle mindestens eine Wolframlampe aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum schnellen und gleichförmigen Heizen eines Werkstücks mit den folgenden Schritten angegeben:
a) Halten des Werkstücks in einer ersten Kammer;
b) Leiten von Strahlung aus einer ersten Strahlungsquelle in die erste Kammer auf eine erste Fläche des Werkstücks, um auf die erste Fläche auftreffende Strahlung zu erzeugen; und
c) an Strahlungsabsorptionsflächen mindestens einer der die Kammer bildenden Wände, Absorbieren nichtauftreffender Strahlung, die von Energieübertragungsflächen einschließlich der ersten Fläche und Flächen in der Nähe der ersten Fläche reflektiert und ausgesandt wird, so daß die erste Fläche primär nur der direkt von der Strahlungsquelle ausgesandten auftreffenden Strahlung ausgesetzt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum schnellen und gleichförmigen Heizen eines Werkstücks mit den folgenden Schritten angegeben:
a) Halten des Werkstücks in einer Kammer mit mehreren Wänden, wobei mindestens eine Wand eine Strahlungsabsorptionsfläche aufweist;
b) Leiten von Strahlung aus einer ersten Strahlungsquelle in die Kammer auf eine erste Fläche des Werkstücks, um auf die erste Fläche auftreffende Strahlung zu erzeugen;
c) Leiten von Strahlung aus einer zweiten Strahlungsquelle in die Kammer auf eine zweite Fläche des Werkstücks, um auf die zweite Fläche auftreffende Strahlung zu erzeugen, wobei die ersten und zweiten Flächen an gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks angeordnet sind; und
d) an der Strahlungsabsorptionsfläche der mindestens einen Wand, Absorbieren nichtauftreffender Strahlung, die von Energieübertragungsflächen einschließlich der ersten und zweiten Flächen und Flächen in der Nähe der ersten Fläche reflektiert und ausgesandt wird.
Die oben beschriebene Vorrichtung reduziert die Auswirkungen der Wafer-Reflektivität und -Ungleichförmigkeit, indem sie praktisch die gesamte Wafer-Strahlung absorbiert, bevor diese zu dem Wafer zurückkehren kann. Die Position der Quelle relativ zu den Strahlungsabsorptionsflächen und der Strahlungsquelle bewirkt, daß die von dem Wafer reflektierte Strahlung zusammen mit dem Großteil der von dem Wafer reflektierten Wärmestrahlung die Strahlungsabsorptionsflächen der Wände der Kammer erreicht.
Mit der Verwendung eines Gasbogens hat man eine zuverlässige und reproduzierbare Strahlungsquelle zur Verfügung. Ferner hat der hier beschriebene Bogen eine spektrale Verteilung, bei der 90% der Strahlung des Bogens unter der 1,2-Micron-Band-Spaltabsorption von kaltem Silicium liegen. Somit wird praktisch die gesamte Bogen-Strahlung bei sämtlichen Temperaturen stark stark von Silicium absorbiert, und es tritt nur ein sehr kleiner Teil durch den Wafer. Ferner weist der Bogen des hier beschriebenen Typs eine Zeitreaktion von 1 ms auf, was eine verbesserte Steuerung der Heizprofile ermöglicht und eine mühelose, präzise Temperaturmessung erleichtert. Die spektrale Verteilung des Bogens bewirkt, daß der Großteil der auf den Wafer auftreffenden Strahlung an der exponierten Fläche des Wafers absorbiert wird. Bei diesen Wellenlängen erreicht die Energie nicht aufgrund eines Hindurchtretens durch den Wafer die zweite Seite (die Einrichtungsseite) des Wafers. Die Minimierung der Übertragung von Energie durch den Wafer hindurch minimiert die Mustereffekte des Wafers und reduziert sämtliche Wärmegradienten rechtwinklig zur Fläche des Wafers, wodurch die Wärmebelastung vermindert wird. Dies ist besonders wichtig im Fall von Einrichtungen, bei denen Isolierschichten vorhanden sind, z. B. Silicium auf Oxid.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 angesetzte Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum schnellen und gleichförmigen Heizen eines Werkstücks generell bei 10 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist das Werkstück ein Silicium-Wafer 12 mit einer ersten Fläche 14, einer der ersten Fläche gegenüberliegenden zweiten Fläche 16 und einem kreisförmigen Randabschnitt 18, der den Kreisumfang des Wafers definiert und einen zentralen Abschnitt 19 des Wafers 12 umgibt. Die erste Fläche 14 bildet generell eine Substratseite, während die zweite Fläche 16 generell eine Einrichtungsseite bildet. Es ist ersichtlich, daß die erste Seite im wesentlichen einen gleichförmigen Wärmekoeffizienten hat, während die zweite Seite Bereiche unterschiedlicher Wärmekoeffizienten aufweist. Ferner ist ersichtlich, daß die erste und die zweite Seite des Wafers als Energieübertragungsflächen wirken, die zur Absorption von Strahlung mit resultierender Erwärmung des Wafers betätigbar sind, zum Reflektieren eines Teiles der auf sie auftreffenden Strahlung betätigbar sind und zum Ausgeben von Wärmestrahlung betätigbar sind, und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur des Wafers 12.
Die Vorrichtung 10 weist mehrere Wände auf, die eine erste Kammer 20 begrenzen. Bei dieser Ausführungsform sind erste, zweite und dritte Wände 22, 24 und 26, die rechtwinklig zu der Ebene der Zeichnung verlaufen und jeweils rechtwinklig zuein ander angeordnet sind, und vierte und fünfte Wände vorgesehen, die parallel zur Ebene der Zeichnung verlaufen. In Fig. 2 ist die vierte Wand bei 28 gezeigt, und die fünfte Wand ist bei 29 gezeigt. Wie wiederum Fig. 1 zeigt, weist die erste Wand 22 im wesentlichen keine Diskontinuitäten auf, in der zweiten Wand 24 ist eine erste Öffnung 30 ausgebildet, und die dritte Wand ist mit einer Zugriffsöffnung 32 versehen, die generell zum Zugriff durch Roboter vorgesehen ist. Wenn kein Roboter-Zugriff abläuft, ist die Zugriffsöffnung 32 durch einen abnehmbaren Deckel 34 verschlossen. Gemäß Fig. 2 sind die vierten und fünften Wände 28 und 29 im wesentlichen frei von Diskontinuitäten.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind die Wände 22, 24 und 26 und der (in Fig. 1 gezeigte) Zugriffsöffnungs-Deckel 34 aus eloxiertem Edelstahl derart ausgebildet, daß mindestens eine der nach innen weisenden Flächen jeder Wand eine schwarze Farbe hat und strahlungsabsorbierend ist. Somit weisen die Wände 22, 24 und 26 jeweilige Strahlungsabsorptionsflächen 36, 38 und 40 mit einem jeweiligen Oberflächenbereich auf, der zum Absorbieren von Strahlung betätigbar ist, die von innerhalb der Umschließung her auf ihn auftrifft. Jede der Wände 22, 24 und 26 kann durch herkömmliche Verfahren wassergekühlt werden.
Gemäß Fig. 2 sind die übrigen Wände 28 und 29 mit einer hochreflektierenden Oberflächenbeschichtung, z. B. Aluminium, versehen und weisen jeweilige reflektierende Flächen 31 und 33 auf.
Wiederum gemäß Fig. 1 hat vorzugsweise die in der zweiten Wand 24 ausgebildete Öffnung 30 eine Querschnittsfläche, die kleiner als die Fläche des Gesamt-Strahlungsabsorptionsflächenbereiches in der ersten Kammer oder dieser Fläche gleich ist, und die Öffnung bildet eine Apertur, durch die Strahlung in die erste Kammer 20 eingelassen wird. Der Gesamt-Strahlungsflächenbereich ist die Summe der Flächenbereiche sämtlicher Strahlungsabsorptionsflächen in der ersten Kammer. Generell ist es wünschenswert, den Strahlungsabsorptionsflächenbereich zu maximieren und gleichzeitig den Querschnittsbereich der ersten Öffnung 30 zu minimieren, damit die Strahlungsabsorptionsflächen so viel Strahlung wie möglich aus dem Inneren der ersten Kammer 20 absorbieren können.
Ein erster Hochleistungs-Inertgasbogen 44 mit einer Bogen-Achse 45 ist derart um die erste Öffnung 30 herum befestigt, daß die Bogen-Achse parallel zu den Strahlungsabsorptionsflächen 36, 38 und 40 und rechtwinklig zu den reflektierenden Flächen 28 und 29 verläuft. Der Hochleistungs-Bogen wirkt als eine erste Strahlungsquelle zum Erzeugen von Strahlung, die auf die erste Energieübertragungsfläche 14 des Wafers 12 auftrifft. Der Hochleistungs-Inertgasbogen ist vorzugsweise ein Wasserwand-Bogen des Typs, der beschrieben ist in U.S.-Patent Nr. 4,027,185, erteilt am 31. Mai 1977 an Nodwell et al., U.S.-Patent Nr. 4,700,102, erteilt am 13. Okt. 1987 an Camm et al., und U.S.-Patent Nr. 4,937,490, erteilt am 26. Juni 1990 an Camm et al.
Generell ist zum Bearbeiten von Silicium-Wafern der Gasbogen 55 vorzugsweise in der Lage, Strahlung zu erzeugen, bei der mindestens 95% ihres Energiegehalts auf Wellenlängen von weniger als 1,2 · 10&supmin;&sup6; Metern liegen, und ist ferner in der Lage, eine Strahlungsflußdichte im Bereich von 30-100 W/cm² und vorzugsweise 50 W/cm² an der ersten Fläche 14 zu erzeugen. Dieses Ausmaß der Strahlungsflußdichte ist ausreichend, um hinreichend Strahlungsenergie in der ersten Kammer 20 zu erzeugen, um den Wafer 12 zu heizen, während die von dem Wafer 12 reflektierte Strahlung von den Strahlungsabsorptionsflächen 36, 38 und 40 absorbiert wird oder durch die in Fig. 2 gezeigten Flächen. 31 und 33 der Wände 28 und 29 auf diese Flächen reflektiert wird. Anders ausgedrückt ist die Vorrichtung von keiner vom Wafer her reflektierten Strahlung abhängig, um den Wafer zu heizen, statt dessen ergibt sich der gesamte Heizef fekt primär aufgrund derjenigen Strahlung, die direkt von der ersten Strahlungsquelle her auftrifft.
Wie nochmals anhand Fig. 1 ersichtlich ist, sollte der Gasbogen 44 imstande sein, eine Ein-/Aus-Reaktionszeit von weniger als 10 ms und vorzugsweise 1 ms zu erzielen, was eine sehr viel kürzere Zeit ist als die Wärmezeitkonstante des Wafers. Dadurch wird eine unmittelbare Deaktivierung der Strahlung ermöglicht, um ohne Beeinflussung durch Quellen-Strahlung Temperaturmessungen durchführen oder Wärmebilder abnehmen zu können, und es wird eine schnelle Reaktivierung der Strahlung ermöglicht, um die Temperatur des Wafers 12 wieder zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Ferner können mittels herkömmlicher Temperatur- und Wärmeabbildungsapparaturen sehr präzise Temperaturprofile des Wafers 12 erstellt werden.
Eine mögliche Nutzung der schnellen Zeitkonstante des Bogens liegt im Vergleichen der Wafer-Strahlung bei ein- und ausgeschaltetem Bogen zwecks Messung sowohl der Reflexions- als auch der Wärmestrahlung. Diese Echtzeitmessungen der Reflektivität können zum Berechnen des Emissionsvermögens verwendet werden, und in Kombination mit den Wärmestrahlungs-Meßwerten ergeben sie die Temperatur. Die Absorptionskammer beseitigt den Hohlraumeffekt, der durch eine reflektierende Kammer erzeugt würde, so daß das echte Emissionsvermögen des Wafers gemessen werden kann. Durch sorgfältiges Positionieren eines den Wafer in zwei Dimensionen auflösenden Abbildungsdetektors und Verwenden der bekannten räumlichen und winkligen Verteilung der auf den Wafer auftreffenden Strahlung kann man einen Schätzwert der hemispärischen Reflektivität erhalten.
Während des Erwärmens des Wafers 12 geben unterschiedliche Bereiche des Wafers 12 generell Strahlung mit unterschiedlichen Raten aus. Deshalb ist ein erster Reflektor 46 hinter dem Gasbogen 44 parallel zur der Achse des Gasbogens derart angeordnet, daß der Gasbogen 44 zwischen dem ersten Reflektor 46 und dem Wafer 12 verläuft, damit die durch den Gasbogen 44 erzeugte Strahlungsflußverteilung gesteuert werden und somit ein gewünschtes Strahlungsmuster auf den Wafer 12 auftreffen kann. Die reflektierenden Wände 28 und 29 tragen ebenfalls zur Erzeugung dieses gewünschten Strahlungsmusters bei, wobei das Muster aus einer im wesentlichen gleichförmigen Flußverteilung über die gesamte erste Fläche 14 des Wafers 12 besteht.
Um dies zu erreichen, ist der Reflektor 46 derart mit ersten und zweiten winkligen Abschnitten 48 und 50 ausgebildet, daß die Anteile der Strahlung, die direkt von dem Gasbogen 44 ausgehen, von den ersten und zweiten winkligen Abschnitten 48 und 50 reflektiert werden, welche Teile dieser Strahlung konzentrieren und auf den Randabschnitt 18 des Wafers 12 leiten. Die reflektierenden Flächen 31 und 33 reflektieren ferner einen Teil der von der ersten Quelle ausgegebenen Strahlung auf den Wafer 12. Diese Flächen erzeugen jeweilige Bilder des Gasbogens, die den Bogen länger erscheinen lassen, als er tatsächlich ist, was zu der Erzeugung eines gleichförmigen Strahlungsmusters hinter den Endabschnitten des Bogens beiträgt. Somit steuern der erste Reflektor 46 und die reflektierenden Wände 28 und 30 die erste Strahlungsquelle wirksam derart, daß ein gewünschtes Strahlungsmuster auf der ersten Fläche 14 erzeugt wird. Der Effekt dieses gleichförmigen Strahlungsmusters liegt in der Erzeugung einer im wesentlichen gleichförmigen Temperaturverteilung auf der ersten Fläche 14. Es versteht sich, daß mittels herkömmlicher Reflektor-Designtechniken ein erster Reflektor konzipiert werden kann, der geeignet ist, vom praktischen Aspekt her optimale Strahlungsmuster zu erzeugen.
Ein Fenster 56 ist über der ersten Öffnung 30 angeordnet und trennt den Gasbogen 44 von der ersten Kammer 20, während es Strahlung von dem Gasbogen 44 und dem ersten Reflektor 46 durch die erste Öffnung 30 in die Kammer 20 eintreten läßt. Das Fenster weist generell ein herkömmliche Quarz-Design auf und läßt den Großteil der auf seine ersten und zweiten Flächen auftreffenden Strahlung hindurchtreten; jedoch wird ein Teil der Strahlung reflektiert. Somit kann das Fenster in dem Sinne verstanden werden, daß es erste und zweite teilreflektierende Flächen 58 und 60 aufweist.
Es ist ersichtlich, daß der Wafer 12 Strahlung in allen Richtungen reflektiert und ausgibt, wobei sich einige der Richtungen mit den Absorptionsflächen 36, 38 und 40 der Wände und andere mit den ersten teilreflektierenden Flächen 58 des Fensters 56 schneiden. Diese reflektierte und ausgegebene Strahlung, die auf die Wände 22, 24 und 26 der Kammer 20 auftrifft, wird von den Strahlungsabsorptionsflächen 36, 38 und 40 absorbiert. Ein Teil der auf das Fenster 56 auftreffenden reflektierten und ausgegebenen Strahlung tritt durch das Fenster und wird von dem ersten Reflektor 46 zurück in die Kammer 20 reflektiert, während ein Teil dieser Strahlung durch das Fenster 56 zurück in die Kammer 20 reflektiert wird. Um eine durch den ersten Reflektor 56 erfolgende übermäßige Reflexion dieser Strahlung zu vermeiden, ist es wünschenswert, die erste Öffnung 30 und somit das Fenster 56 so klein zu halten, wie es möglich ist, um dabei dennoch genug Strahlung von dem Gasbogen 44 in die Kammer 20 eintreten zu lassen, um die erste Fläche 14 des Wafers 12 mit der bereits erwähnten Strahlungsflußdichte von 50 W/cm² zu bestrahlen. Dies wird durch Verwendung des Hochleistungs-Gasbogens 44 ermöglicht, da dieser so leistungsfähig ist, daß er durch die relativ kleine erste Öffnung 30 hindurch eine hinreichende Strahlung erzeugen kann, um den Wafer mit der erforderlichen Strahlungsflußdichte zu bestrahlen.
Die erste, dritte, vierte und (nicht gezeigte) fünfte Wand, 22, 26 und 28 weisen in einer Werkstückebene 66 liegende jeweilige Außenseitenränder auf, von denen nur zwei bei 62 und 64 gezeigt sind. Mit diesen Rändern ist eine zweite Kammer 68 verbunden, die ähnliche Wände aufweist, von denen nur drei bei 70, 72 und 74 gezeigt sind. Somit ist die erste Kammer 20 an einer ersten Seite 76 der Werkstückebene 66 angeordnet, wäh rend die zweite Kammer 68 an einer zweiten Seite 78 der Werkstückebene 66 angeordnet ist, wobei die zweite Seite 78 der ersten Seite 76 gegenüberliegt.
Die zweite Kammer 68 weist ferner einen Bodenabschnitt 80 auf, der sämtliche Wände 70,72,74 derart miteinander verbindet, daß, wenn die zweite Kammer 68 mit der ersten Kammer 20 verbunden ist, der von diesen umgebene Raum vollständig umschlossen ist. Die Wände 70, 72 und 74 der zweiten Kammer 68 sind jeweils mit einer hochreflektierenden Oberflächenbeschichtung 82, z. B. Aluminium, versehen, um von dem Wafer 12 ausgegebene Strahlung zurück zu dem Wafer zu reflektieren.
Die Wände 70, 72 und 74 der zweiten Kammer 68 enden in einem einwärtsgerichteten Flanschabschnitt 84, mit dem ein ringförmiger Werkstückhalter 86 verbunden ist. Der Werkstückhalter weist erste und zweite Haupt-Energieübertragungsflächen 88 und 90 auf, von denen jede derart betätigbar ist, daß sie Strahlung entweder in die erste oder die zweite Kammer 20, 68 reflektiert und ausgibt. Es ist ersichtlich, daß die von diesen Flächen 88 und 90 reflektierte oder ausgegebene Energie, die in die erste Kammer 20 eintritt, zuverlässig ohne Probleme von den Strahlungsabsorptionsflächen 36,38,40,42 der Wände 22,24, 26 in der ersten Kammer 20 absorbiert wird, während Energie, die in die zweite Kammer 68 eintritt, von der hochreflektierenden Oberflächenbeschichtung 82 an den Wänden 70, 72 und 74 und dem Bodenabschnitt 80 der zweiten Kammer 68 reflektiert wird.

Alternativen

Alternativ können die Wände der zweiten Kammer 20 aus eloxiertes Aluminium bestehen, wobei in diesem Fall die Strahlungsabsorptionsfläche eloxiertes Aluminium aufweist, oder die Wände können aus praktisch jedem anderen Metall oder wärmeleit fähigem Material bestehen und mit einer schwarzen Nickelbeschichtung oder einer Graphit enthaltenden schwarzen Farbbeschichtung versehen sein, wobei jede dieser beiden Beschichtungen als Strahlungsabsorptionsfläche wirkt.
In Fig. 3 ist eine Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform generell mit 100 bezeichnet. Die Vorrichtung gleicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit der Ausnahme, daß ein integrierter zweiter Reflektor 102 mit einem zweiten Seitenreflektorabschnitt 104 und einem Randreflektorabschnitt 106 in der zweiten Kammer 68 gegenüber der zweiten Fläche 16 des Wafers 12 angeordnet ist, um die von der zweiten Fläche 16 und dem Randabschnitt 18 reflektierte Strahlung zurück zu der zweiten Fläche 16 und dem Randabschnitt 18 des Wafers 12 zu reflektieren. Der zweite Reflektor 102 wirkt mit, indem er die reflektierte Strahlung derart auf der zweiten Fläche 16 und dem Randabschnitt 18 verteilt, daß der im Vergleich mit dem zentralen Abschnitt 19 des Wafers 12 größere Anteil der von dem Randabschnitt 18 ausgegebenen Strahlung an den Randabschnitten 18 so konzentriert und zurück reflektiert wird und dadurch eine im wesentlichen gleichförmige Temperaturverteilung über die zweiten Fläche 16 und den Randabschnitt 18 des Wafers 12 hinweg erzielt wird.
In Fig. 4 ist eine Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform generell mit 110 bezeichnet. Die Vorrichtung gleicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2 mit der Ausnahme, daß in der zweiten Kammer 68 zwischen dem Wafer 12 und dem zweiten Reflektor 102 eine zweite Strahlungsquelle mit ersten und zweiten Xenon-Bogenlampen 112 und 114 angeordnet ist, um die zweite Fläche 16 des Wafers zu bestrahlen.
Der zweite Reflektor 102 ist derart betätigbar, daß er von den Xenon-Bogenlampen 112 und 114 ausgegebene Strahlung und an der zweiten Fläche 16 ausgegebene und reflektierte Strahlung an der zweiten Fläche 16 zurück reflektiert, um ein gewünschtes Strahlungsmuster an der zweiten Fläche zu erzeugen und somit die gewünschte gleichförmige Temperaturverteilung über die zweite Fläche 16 hinweg zu erzielen.
Die Verwendung der zweiten Strahlungsquelle kommt dann in Betracht, wenn eine sehr präzise Steuerung der Temperaturverteilung an der zweite Fläche 16 erforderlich ist.
Alternativ kann bei dieser Ausführungsform die zweite Strahlungsquelle in Form mindestens einer (nicht gezeigten) Wolfram-Lampe vorgesehen sein.
Alternativ kann ein ringartiges Temperatursicherungsteil des in U.S.-Patent Nr. 4,958,061 beschriebenen Typs verwendet werden, um die Absorption und Emission der Strahlung von dem Randabschnitt 18 auszugleichen. Als weitere Alternative kann ein halbkreisförmiges Filter vom Typ des U.S.-Patents Nr. 4,981,815, erteilt an Kakoschke am 1. Januar 1991, um den Randabschnitt herum verwendet werden. Es können auch eine ringförmige Lichtquelle und ein die Lichtquelle umgebender Reflektor des in U.S.-Patent Nr. 4,981,815 beschriebenen Typs verwendet werden.
Die Vorrichtung gemäß der in Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform kann aufgrund der Position des Fensters möglicherweise eine Strahlungsungleichförmigkeit von einigen Prozent der Wafer-Strahlung einführen. Ferner trägt das Fenster zum Wärmegedächtnis der Kammer bei. Während des Bearbeitungsvorgangs wird das Fenster durch die Strahlung von der Quelle sowie durch die Wärmestrahlung von dem Wafer erwärmt. Das Fenster ist gegenüber dem Großteil der Lampenstrahlung durchlässig, absorbiert jedoch den Großteil der Infrarotstrahlung von dem Wafer. Da die Punkte an dem Fenster, die der Mitte des Wafers gegenüberliegen, mehr Strahlung als die Punkte nahe dem Rand erhalten, wird an dem Fenster ein an dem Wafer zentrierter Temperaturgradient erzeugt. Nachfolgende Wafer werden dem ungleichförmigen Fenster in Abhängigkeit von der Anzahl der bearbeiteten Wafer, der Kühlung des Fensters, den Wärmeeigenschaften des Fensters und dem Prozeßzyklus ausgesetzt. Die Auswirkungen des Fensters werden reduziert, indem gemäß Fig. 5 das Fenster neu positioniert wird und einige Modifikationen vorgenommen werden.
In Fig. 5 ist eine Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform generell mit 120 bezeichnet. Die Vorrichtung enthält eine erste Kammer 20, die eine erste 22, eine vierte 28, eine (nicht gezeigt) fünfte Wand und eine zweite Kammer 68 aufweist, die den entsprechenden Bauteilen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 gleichen, wobei die Vorrichtung jedoch zweite und dritte Wände 122 und 124 aufweist, die sich von den entsprechenden Wänden der Ausführungsform gemäß Fig. 1 unterscheiden. Die zweiten und dritte Wänden 122 und 124 haben jedoch jeweilige Strahlungsabsorptionsflächen 123 und 125.
Im einzelnen erstreckt sich die zweite Wand 122 ausgehend von der ersten Wand 22 nur über ungefähr 3/4 des Abstandes zu der dritten Wand 124. Ferner erstreckt sich die dritte Wand 124 nur über ungefähr 1/3 des Abstandes zu der zweiten Wand 122, so daß eine Öffnung 126 zwischen den zweiten und dritten Wänden 122 und 124 belassen wird. Ein erster asymmetrischer Reflektor 128 mit einem Reflektoraustrittsbereich 130 ist zwischen den zweiten und dritten Wänden 122 und 124 befestigt, um einen Eckabschnitt 132 der ersten Kammer 20 zu bilden. Ein Hochleistungs-Inertgasbogen 134 des im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Typs ist innerhalb des Reflektors 128 angeordnet. Zwischen den zweiten und dritten Wänden 122 und 124 erstreckt sich ein wie oben beschrieben ausgebildetes Fenster 136 mit einer teilreflektierenden Fläche 138 so, daß es unter einem ersten stumpfen Winkel 140 relativ zu der zweiten. Wand 122 und einem zweiten stumpfen Winkel 142 relativ zu der dritten Wand 124 angeordnet ist, so daß das Fenster 136 unter einem Winkel 146 relativ zu der ersten Fläche 14 des Wafers 12 angeordnet ist. Das Fenster 136 bedeckt die Austrittsöffnung 130 des Reflektors 128 derart, daß sich das Fenster 136 zwischen dem Gasbogen 134 und dem Halter 86 in einer Lage befindet, die ein Hindurchtreten einfallender Strahlung durch das Fenster 136 ermöglicht, und derart, daß die teilreflektierende Fläche 138 dahingehend betätigbar ist, daß sie Strahlung, die durch Energieübertragungsflächen - z. B. 14 und 90 in der ersten Kammer 20 - ausgegeben und reflektiert wird, zu mindestens einer der Strahlungsabsorptionsflächen 36, 123, 125 der Wände 22, 122, 124 der ersten Kammer 20 leitet.
Der Reflektor ist insofern asymmetrisch, als er erste und zweite Seitenabschnitte 148,150 unterschiedlicher Länge aufweist. Der erste Seitenabschnitt 148 grenzt an die zweite Wand 122 an und ist im Vergleich zu dem an die dritte Wand 124 angrenzenden zweiten Seitenabschnitt 150 relativ kurz. Der erste Seitenabschnitt 148 ist derart betätigbar, daß er Strahlung im wesentlichen aufwärts auf die gesamte Oberfläche des Wafers reflektiert, obwohl der rechte Seitenrandabschnitt 18.1 des Wafers 12, der relativ nahe an dem Gasbogen 134 liegt, mehr Strahlung empfängt. Der zweite Seitenabschnitt 150 ist derart betätigbar, daß er Strahlung vorzugsweise aufwärts zu dem linken Seitenrandabschnitt 18.2 des Wafers 12 reflektiert, der relativ weit von dem Gasbogen 134 entfernt ist. Die größere Bemessung des zweiten Seitenrandabschnitts 150 hat den Effekt, daß mehr Strahlung zu dem entfernten Randabschnitt 18.2 ausgegeben wird, um das von dem kleineren zweiten Seitenabschnitt erzeugte, im wesentlichen ungleichförmige Strahlungsmuster auszugleichen und dadurch eine gleichförmigere Verteilung der Strahlung auf der ersten Fläche 14 zu erzielen. In dieser Weise ergibt sich eine relativ gleichförmige Temperaturverteilung über die erste Fläche 14.
Bei dieser Ausführungsform wird das Wärmegedächtnis reduziert, da das Fenster weniger Strahlung erhält und somit kühler bleibt. Die kleine Bemessung des Fensters und sein großer Ab stand von dem Wafer reduzieren die zurück zu dem Wafer verlaufende Strahlungsübertragung und machen die Kontribution gleichförmiger. Das Wafer-Bild in dem Fenster ist nicht von Belang, da die Strahlung von dem Wafer, die von dem Fenster reflektiert wird, auf die hochabsorbierenden Kammerwände geleitet wird und nicht zu dem Wafer zurückkehrt. Der durch das Fenster eingeschaltete kleine feste Winkel sowie der größere Abstand und Winkel des Fensters, die zum Leiten reflektierten Lichtes von dem Wafer weg benötigt werden, werden ermöglicht durch den relativ kleinen Reflektor und den großen Abstand zu dem Wafer, die durch die extrem hohe Leistung und das kleine Volumen des Gasbogen erzielt werden.
Wahlweise kann das Fenster durch ein Kühlsystem gekühlt werden, z. B. durch ein Kühlsystem gemäß der hiermit durch Verweis einbezogenen veröffentlichten Kanadischen Patentanmeldung Nr. 2,113,772 mit dem Veröffentlichungsdatum des 22. Juli 1994, wobei das Kühlsystem Wärme aus dem Fenster durch Kontakt mit einem flüssigen Kühlmittel überträgt.
In Fig. 6 ist eine Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform generell mit 160 bezeichnet. Im wesentlichen gleicht die Vorrichtung der Vorrichtung gemäß Fig. 4 mit der Ausnahme, daß die ersten und zweiten Wände 22 und 122 derart angeordnet sind, daß der eingeschlossene Winkel 162 zwischen der Werkstückebene 66 und der Strahlungsabsorptionsfläche 36 der ersten Wand in der ersten Kammer 20 größer ist als 90 Grad, und derart, daß der eingeschlossene Winkel 164 zwischen der Strahlungsabsorptionsfläche 36 der ersten Wand 22 und der Strahlungsabsorptionsfläche 123 der zweiten Wand 122 kleiner als 90 Grad ist. Diese Wandausrichtung tendiert im Vergleich zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen zu einer besseren Wirksamkeit bei der Absorption von den Energieübertragungsflächen reflektierter und ausgegebener Strahlung.
Fig. 7 zeigt eine generell mit 170 bezeichnete Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Bei der Vorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform entfallen die in Fig. 1-5 gezeigten ersten und zweiten Wände im wesentlichen und sind durch eine einzige Wand 172 ersetzt, die mehrere Facetten 174 aufweist, welche im wesentlichen ein Sägezahnmuster bilden. Jeweils benachbarte Facetten sind unter Winkeln 176 von weniger als 90 Grad zueinander angeordnet und mit einer strahlungsabsorbierenden Beschichtung 178 bedeckt, die schwarzen Graphit enthält. Die Facetten 174 sind relativ zu der Werkstückebene derart angeordnet, daß die von der zweiten Fläche reflektierte und ausgesandte Strahlung mit einem relativ kleinen Einfallswinkel auf die Facetten 174 auftrifft, wodurch Reflektiv-Auswirkungen der Facetten 174 reduziert werden und die Absorption der ersten Kammer 20 verbessert wird. Diese Ausführungsform ermöglicht eine wirksame Reflexion von der ersten Fläche 14 ausgesandter und reflektierter Strahlung.
In Fig. 8 ist eine generell mit 180 bezeichnete Vorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform ist im wesentlichen identisch mit der anhand Fig. 1 und 2 beschriebenen Vorrichtung, jedoch mit der Ausnahme, daß sie eine zweite Strahlungsquelle 182 in der ersten Kammer 20 aufweist, um weitere Einfallsstrahlung zu erzeugen und dadurch eine bessere Kontrolle über das gewünschte Strahlungsmuster auf dem Werkstück zu gewinnen. Bei dieser Ausführungsform weist die zweite Strahlungsquelle erste und zweite Xenon-Bogenlampen 184 und 186 auf, die an gegenüberliegenden Seiten des ersten Fensters 30 angeordnet sind. Mit dieser Ausgestaltung kann z. B. ein radial variierendes Intensitätsmuster auf der ersten Seite 14 des Wafers 12 erzeugt werden.
Während mehrere Ausführungsformen beschrieben worden sind, hat jede von ihnen ihre speziellen Stärken und Schwächen. Beispielsweise beruht die Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 auf einem Grundkonzept, mit dem in dem Wafer eine gute Temperaturgleichförmigkeit erreicht wird. Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 bietet eine verbesserte Gleichförmigkeit gegenüber derjenigen gemäß Fig. 1, jedoch unter größerem Kostenaufwand. Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 leistet eine bessere Kompensation der durch gemusterte Wafer erzeugten Auswirkungen. Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 bewirkt eine höhere Temperaturgleichförmigkeit als die vorherigen Ausführungsformen. Die Ausführungsformen gemäß Fig. 6 und 7 erzeugen ein geeignetes Strahlungsmuster auf dem Wafer und bewirken eine hohe Temperaturgleichförmigkeit in dem Wafer. Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 bietet die beste Leistung, ist jedoch erheblich komplexer als die vorherigen Ausführungsformen.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung bewirkt unabhängig von den Eigenschaften des Wafers eine verbesserte Temperaturgleichförmigkeit. Die Vorrichtung gleicht die durch die Einrichtungsseite des Wafers erfolgenden Energieverluste aus, während sie die Erwärmung und Kühlung vollständig durch die Substratseite des Wafers hindurch durchführt. Die erste Kammer ist derart betätigbar, daß sie die von dem Wafer ausgesandte und reflektierte Strahlung absorbiert und die Erzeugung des gewünschten Wafer-Musters unabhängig von den Wafer-Eigenschaften macht. Die Quelle und der Reflektor bilden nur einen kleinen Teil der ersten Kammer und erlauben somit einen leichten Zugang zu dem Wafer zu diagnostischen Zwecken und zur Raumtemperaturmessung.
Die beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen der Erfindung dienen nur als Beispiele der Erfindung und sind nicht im Sinn einer Einschränkung der in den zugehörigen Ansprüchen definierten Erfindung zu verstehen.

Claims

1. Vorrichtung zum schnellen und gleichförmigen Heizen eines Werkstücks, mit:

a) mehreren Wänden, die eine erste Kammer bilden;

b) einer ersten Strahlungsquelle zum Erzeugen von Strahlung, die auf eine erste Energieübertragungsfläche des Werkstücks auftrifft;

c) einem Halter, um das Werkstück in einer Werkstückebene in der Kammer zu halten, wobei der Halter eine Energieübertragungsfläche aufweist, und wobei die Energieübertragungsflächen des Halters und des Werkstücks Strahlung in der Kammer reflektieren und aussenden;

d) einer Strahlungsabsorptionsfläche an mindestens einer Wand der Kammer, zum Absorbieren nichtauftreffender Strahlung, die von den Energieübertragungsflächen reflektiert und ausgesandt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer ersten Steuereinrichtung zum Steuern der ersten Strahlungsquelle derart, daß diese ein gewünschtes Wärmemuster in dem Werkstück erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die erste Steuereinrichtung betätigbar ist, um die Strahlung von der ersten Strahlungsquelle derart zu leiten, daß ein gewünschtes auf das Werkstück auftreffendes Strahlungsmuster erzeugt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit einer zweiten Strahlungsquelle in der ersten Kammer, um weitere auftreffende Strahlung zur Bildung eines gewünschten Strahlungsmusters auf dem Werkstück zu erzeugen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der mindestens eine der Wände eine erste Öffnung zum Einlaß von Strahlung in die Kammer aufweist, wobei die erste Öffnung eine Querschnittsfläche hat, die kleiner als die Fläche der Strahlungsabsorptionsfläche oder dieser gleich ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Strahlungsquelle einen ersten Hochleistungs-Inertgasbogen mit einer Bogen-Achse aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Energieabsorptionsfläche im wesentlichen parallel zu der Bogen-Achse angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer zweiten Kammer, wobei die erste Kammer an einer ersten Seite der Werkstückebene angeordnet ist und die zweite Kammer an einer zweiten Seite der Werkstückebene angeordnet ist, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die zweite Kammer mehrere Wände aufweist, wobei jede Wand eine reflektierende Fläche aufweist, um von dem Werkstück ausgesandte Strahlung zurück zu dem Werkstück zu reflektieren.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, ferner mit einem die Öffnung bedeckenden Fenster mit einer teilreflektierenden Fläche, die unter einem Winkel zu der ersten Fläche angeordnet ist, wobei das Fenster derart zwischen der ersten Quelle und dem Halter angeordnet ist, daß die auftreffende Strahlung durch das Fenster hindurchtritt, und derart, daß die teilreflektierende Fläche des Fensters die Wirkung hat, die auf die reflektierende Fläche fallende nichtauftreffende Strahlung zu mindestens einer der Strahlungsabsorptionsflächen zu leiten.

11. Verfahren zum schnellen und gleichförmigen Heizen eines Werkstücks, mit den folgenden Schritten:

a) Halten des Werkstücks in einer ersten Kammer;

b) Leiten von Strahlung aus einer ersten Strahlungsquelle in die erste Kammer auf eine erste Fläche des Werkstücks, um auf die erste Fläche auftreffende Strahlung zu erzeugen; und

c) an Strahlungsabsorptionsflächen mindestens einer der die Kammer bildenden Wände, Absorbieren nichtauftreffender Strahlung, die von Energieübertragungsflächen einschließlich der ersten Fläche und Flächen in der Nähe der ersten Fläche reflektiert und ausgesandt wird, so daß die erste Fläche primär nur der direkt von der Strahlungsquelle ausgesandten auftreffenden Strahlung ausgesetzt ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner mit dem Schritt des Steuerns der ersten Strahlungsquelle derart, daß ein gewünschtes Wärmemuster in dem Werkstück erzeugt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner mit dem Schritt des Steuerns der Strahlung von der ersten Strahlungsquelle derart, daß ein gewünschtes Strahlungsmuster erzeugt wird, das auf das Werkstück auftrifft.

14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner mit dem Schritt des Leitens der Strahlung durch ein Fenster mit einer unter einem Winkel zu der ersten Fläche angeordneten teilreflektierenden Fläche derart, daß die auf die teilreflektierende Fläche fallende nichtauftreffende Strahlung zu mindestens einer der Strahlungsabsorptionsflächen geleitet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 11, ferner mit dem Schritt des Zurückreflektierens im wesentlichen der gesamten von der zweiten Fläche ausgesandten Strahlung zu einer zweiten Fläche des Werkstücks, um die Auswirkungen der Unterschiede der Wärmekoeffizienten in unterschiedlichen Bereichen des Werkstücks zu reduzieren, wobei die zweite Fläche des Werkstücks an einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite angeordnet ist und bei dem Schritt des Reflektierens eine der zweiten Fläche gegenüberliegende zweite reflektierende Fläche verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 11, ferner mit dem Schritt des Zurückreflektierens im wesentlichen der gesamten Strahlung, die von einer zweiten Fläche und Rändern des Werkstücks ausgesandt wird, zu der zweiten Fläche und den Rändern des Werkstücks.

17. Verfahren nach Anspruch 11, ferner mit dem Schritt des Bestrahlens einer zweiten Fläche des Werkstücks mit einer zweiten Strahlungsquelle, wobei die zweite Fläche an einer der ersten Fläche gegenüberliegenden Seite des Werkstücks angeordnet ist.

18. Verfahren zum schnellen und gleichförmigen Heizen eines Werkstücks, mit den folgenden Schritten:

a) Halten des Werkstücks in einer Kammer mit mehreren Wänden, wobei mindestens eine Wand eine Strahlungsabsorptionsfläche aufweist;

b) Leiten von Strahlung aus einer ersten Strahlungsquelle in die Kammer auf eine erste Fläche des Werkstücks, um auf die erste Fläche auftreffende Strahlung zu erzeugen;

c) Leiten von Strahlung aus einer zweiten Strahlungsquelle in die Kammer auf eine zweite Fläche des Werkstücks, um auf die zweite Fläche auftreffende Strahlung zu erzeugen, wobei die ersten und zweiten Flächen an gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks angeordnet sind; und

d) an der Strahlungsabsorptionsfläche der mindestens einen Wand, Absorbieren nichtauftreffender Strahlung, die von Energieübertragungsflächen einschließlich der ersten und zweiten Flächen und Flächen in der Nähe der ersten Fläche reflektiert und ausgesandt wird.