EP2702608A1 - Substratbehandlungsanlage - Google Patents

Substratbehandlungsanlage

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Publication number
EP2702608A1
EP2702608A1 EP12718967.8A EP12718967A EP2702608A1 EP 2702608 A1 EP2702608 A1 EP 2702608A1 EP 12718967 A EP12718967 A EP 12718967A EP 2702608 A1 EP2702608 A1 EP 2702608A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate treatment
lamp
housing
treatment plant
chamber
Prior art date
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Ceased
Application number
EP12718967.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Gross
Erwin Zschieschang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Original Assignee
Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Von Ardenne Anlagentechnik GmbH filed Critical Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Publication of EP2702608A1 publication Critical patent/EP2702608A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458Vessel
    • H01J37/32522Temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J7/00Details not provided for in the preceding groups and common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J7/24Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space
    • H01J7/26Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space by flow of fluid through passages associated with tube or lamp

Definitions

  • Substrate Treatment Plant The invention relates to a substrate treatment plant.
  • Substrates ie for example by lead with an area of about the 2 or more, this can be achieved in two ways: either a single lamp is moved (or a small array of lamps, which cover only a part of the substrate) relative to the substrate, so that when juxtaposing a plurality of exposure fields, finally, the entire substrate can be exposed or annealed. Alternatively, an array of lamps extending over the entire substrate may be ignited once.
  • a single lamp is moved (or a small array of lamps, which cover only a part of the substrate) relative to the substrate, so that when juxtaposing a plurality of exposure fields, finally, the entire substrate can be exposed or annealed.
  • an array of lamps extending over the entire substrate may be ignited once.
  • examples such as photoresists to be exposed on a substrate - in which a juxtaposition of several
  • the prior art is an air-cooled lamp array which covers all or part of the substrate surface.
  • lamps are placed outside the vacuum chamber and the substrate is through a window in the wall of the
  • the viewing window would have thick accordingly - ie many centimeters - be designed.
  • this custom glass typically quartz glass due to the high UV transparency
  • due to the large thickness of the glass to achieve the required strength a significant portion of the light from the lamp will be in the glass of the viewing window
  • Turbine blades For lasers used for drilling e.g. Turbine blades are used, serves a 200 mm long
  • Gas discharge lamp as a light source.
  • the lamp must be turned off due to the high lightning rate, e.g. 500 pulses per second, ie a relatively high average electrical power of e.g. 8 kW, water cooled.
  • the cooling is generally accomplished by a so-called flow tube, in which the lamp is embedded.
  • the flow tube is one
  • Quartz glass tube through which deionized cooling water flows, thus cooling the lamp.
  • Flow Tubes allow a turbulence-free flow of water along the lamp.
  • the lamps are surrounded individually or in groups of sections transparent housings to the ambient conditions of the
  • Isolate treatment chamber and, if appropriate, to cool with suitable gaseous or liquid media.
  • Heating device disclosed which can also be used for the thermal treatment of surfaces of semiconductors.
  • the heating unit itself here consists of a bent quartz glass tube, through which a carbon wire which is when it comes from electric current
  • the quartz tube is on one
  • Silicon carbide covered protective cover Silicon carbide covered protective cover.
  • An object of the invention is known
  • a substrate treatment system which comprises a system chamber and a light source for exposing substrates, the light source being arranged inside the substrate treatment system and at least one lamp arranged in an at least partially transparent, a vacuum-tight cavity for receiving a lamp housing and at least one lamp arranged in spatial proximity to the at least one lamp
  • Reflector element comprising an electrical connection. Exposing the substrates in the proposed
  • Substrate treatment plant takes place in such a manner and with such lamps, which are suitable due to their energy output, at least near the surface of the substrate and / or a layer located thereon in terms of their properties similar to a thermal
  • Substrate treatment plant due to their arrangement within the plant chamber are arranged much closer to the substrate, whereby less energy is used to
  • At least one reflector element in spatial proximity to the at least one lamp at least one reflector element is arranged with an electrical connection, which it
  • the housing of the light source comprises at least one tube made of a light-transmitting material.
  • Tubes are easy and inexpensive to produce, have due to their geometry, even at relatively low wall thicknesses on a relatively high strength and are ideally suited to arrange a rod-shaped lamp therein. If several tubes are arranged parallel to each other in a plane, so can simple and
  • a surface luminous light source can be provided within the substrate treatment system, in which a plurality of rod-shaped lamps can be arranged independently of each other and at the same time the exposure over a larger area, level, for example
  • plate-like substrates such as flat glass panes and
  • the housing at least comprises two plates arranged parallel to each other and at least two plate strips connecting the plates, wherein at least one plate consists of a translucent material.
  • two plate strips are sufficient to connect the two parallel plates to one another to form a housing, for example when the then still open two ends of this composite open outside the installation chamber, as will be described below in connection with a further embodiment.
  • the housing may pass through at least one wall of the housing
  • Plant chamber extends through and on the outside of the plant chamber has at least one opening through which the cavity of the housing is accessible from outside the plant chamber. This makes it possible on the one hand, individual lamps, if necessary, during operation of the
  • Vacuum process runs, and in this way one
  • the at least one opening is formed as a coolant connection, so that a coolant can be passed through the housing in order to cool the lamp or lamps.
  • the coolant may for example be a gas such as air or nitrogen, but also a coolant such as deionized water or the like be .
  • the light source comprises at least two rod-shaped arranged in a plane
  • Lamps and the reflector element comprises at least one arranged in a plane parallel thereto electrically conductive plate. This allows two or more lamps below
  • Reflector element are ignited, whereby the structure of the substrate treatment system can be kept simple.
  • the reflector element may according to another embodiment be part of the housing, i. the reflector element may for example be formed by one of the plates or one or more plate strips of the housing,
  • the reflector element is an electrically conductive layer, which on a
  • Component of the housing for example, a translucent, electrically non-conductive plate or a translucent, electrically non-conductive
  • Plate strip is attached. It is also possible to mount the electrically conductive layer on a portion of the surface of a transparent, electrically non-conductive tube. For example, if a tube of translucent material such as quartz glass or the like is applied to long flash lamps, e.g. 1700 mm, scaled and passed through a vacuum chamber, glass wall thicknesses of e.g. 1.5 mm to withstand the vacuum pressure. At a relatively low level
  • Such pipes can be inexpensive
  • the lamp can be cooled by means of a closed nitrogen cycle through the housing and a heat exchanger without the formation of ozone. It is state of the art in processes in which no UV component is required to suppress the ozone formation at the expense of the luminous efficacy by cerium doping of the lamp body. This variant is of course also in the
  • Fig. 1 is a belonging to a substrate treatment plant system chamber in perspective view with a
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of a
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of a
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a Substrate treatment plant according to a fourth
  • Fig. 5 is a cross-sectional view of a
  • FIG. 6 shows a lamp arrangement according to a sixth
  • Fig. 7 shows a lamp assembly according to a seventh
  • FIG. 1 shows a partial view of a plant chamber 1, which is part of a substrate treatment plant for vacuum treatment of plate-shaped substrates.
  • the plant chamber 1 has side walls 11, a bottom 12 and flanges 13, to which a lid, not shown here, can be placed, so that the plant chamber 1 can be closed by the lid.
  • a transport device 2 for the substrates 3 is arranged in the plant chamber 1.
  • the transport device 2 is formed by an arrangement of transport rollers 22, which are arranged in a horizontal plane, which are rotatably mounted and drivable in two storage banks 21 and to which the substrates to be treated are placed and moved in a transport direction 25 through the substrate treatment plant.
  • the transport device 2 is arranged in a plane lamp array, which is in the interior of the installation chamber 1 under the operation of the
  • Substrate treatment plant the plant chamber 1
  • occlusive connected to the upper flange 13, not shown cover is arranged.
  • These are transverse to the transport direction 25 of the substrates in a horizontal Level, which is parallel to and above the transport plane of the substrates, a plurality of quartz glass tubes 41 (flow tubes) guided through the plant chamber 1 and stored for example in sealing rings that they penetrate the side walls 11 of the plant chamber 1.
  • quartz glass tubes 41 flow tubes guided through the plant chamber 1 and stored for example in sealing rings that they penetrate the side walls 11 of the plant chamber 1.
  • the tubes 41 can then be used to guide lamps, which cause the optical treatment of the substrates, which are moved on the transport device 2 under the lamps through the substrate treatment plant. This makes it possible both to increase the lamps in atmospheric pressure
  • the tubes 41 have a circular cross-section.
  • the tubes 41 are particularly simple and therefore inexpensive to produce, on the other hand particularly pressure resistant.
  • the wall thickness of the tubes 41 does not scale with the number of lamps and only slightly with their length due to the required mechanical
  • Fig. 2 shows a cross section through a
  • This reflector element 6 serves to ignite the lamps 5.
  • Fig. 3 shows an embodiment in which straight tubes 41 are mounted in indentations 15 of the lid 14, so that the tubes 41 and the lamps 5 disposed therein are in vacuum within the plant chamber 1, wherein the ends of the tubes 41 into the atmosphere except for
  • Plant chamber 1 open the vacuum chamber and can be supplied with voltage there.
  • the indentations 15 of the lid 14 thus form walls of the plant chamber, through which the tubes extend.
  • the indentations 15 can be detachably connected to the cover 14.
  • the outside of the plant chamber 1 opening tubes 41, each forming a housing 4 for a lamp 5, can be used by their outer openings 44 for introducing and discharging coolant.
  • coolant connections at the openings 44 coolant connections
  • Fig. 4 shows an embodiment in which straight tubes 41 are mounted in the lid 14 of the system chamber 1 so that they penetrate the side walls 11 and the tubes 41 and the lamps 5 disposed therein are in vacuum within the system chamber 1, the ends the pipes 41 open into the atmosphere outside the plant chamber 1 and can be supplied there with voltage.
  • Fig. 6 shows a planar arrangement of lamps 5 according to an embodiment in which the tubes 41 - unlike the embodiments described above - are arranged in tubes 41 with a rectangular cross-section. This can a small wall thickness of the tubes 41 at the same time high packing density of the lamps 5 can be achieved.
  • Substrates 3 facing away from (horizontal) surfaces of the tubes 41 and located between the lamps 5 (vertical) surfaces of the tubes 41 may also be with an electrically conductive material such as aluminum or the like
  • the coated surfaces if they are applied in accordance with an electric potential, represent a reflector element 6, which can serve to ignite the lamps 5, as described above. Incidentally, the same would be the case in the cross section
  • Substrates 3 facing away from the lateral surface of the tubes 41 should be coated and the substrates. 3
  • FIG. 7 further shows alternatively a lamp arrangement in a housing 4, which, in contrast to the previously presented tubes 41, not only a lamp 5, but a whole
  • This housing 4 can accommodate planar arrangement of lamps 5.
  • This housing 4 is formed of two plates 42, at least one of which is made of a translucent material, such as quartz glass, and webs in the form of plate strips 43 which are arranged between the two plates 42 and connected to these, the strength of the housing 4 increase.
  • the other plate 42 can be
  • Quartz glass or the like but also made of other materials, such as electrically conductive material such as aluminum or the like, or with electrically conductive material such as aluminum or the like
  • the other plate may simultaneously constitute a capacitor element which can serve to ignite the lamps 5, as described above.
  • Housing 4 at the same time act as reflectors to better exploit the light of the lamps 5.

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Abstract

Eine Aufgabe der Erfindung, bekannte Substratbehandlungsanlagen dahingehend zu verbessern, dass darin Substrate durch Licht behandelt werden können, ohne dass kostenintensive Sichtfenster großer Dicke benötigt werden, wird gelöst durch eine Substratbehandlungsanlage, die eine Anlagenkammer und eine Lichtquelle zur Belichtung von Substraten umfasst, wobei die Lichtquelle im Innern der Substratbehandlungsanlage angeordnet ist und mindestens einey in einem zumindest abschnittsweise lichtdurchlässigen, einen vakuumdichten Hohlraum zur Aufnahme einer Lampe aufweisenden Gehäuse angeordnete Lampe sowie mindestens ein in räumlicher Nähe zu der mindestens einen Lampe angeordnetes Reflektorelement mit einem elektrischen Anschluss umfasst.

Description

Substratbehandlungsanlage Die Erfindung betrifft eine Substratbehandlungsanlage.
Möchte man Belichtungs- bzw. Temperprozessen mit Hilfe von gepulsten Gasentladungslampen (Blitzlampen) bei großen
Substraten, d.h. z.B. mit einer Fläche von etwa Im2 und mehr durchführen, so kann dies auf zwei Arten erreicht werden: Entweder wird eine einzelne Lampe (oder ein kleines Array von Lampen, welche nur ein Teil des Substrats überdecken) , relativ zum Substrat bewegt, so dass bei Aneinanderheften mehrerer Belichtungsfelder schließlich das ganze Substrat belichtet bzw. getempert werden kann. Alternativ dazu kann ein Array von Lampen, welches sich über das ganze Substrat erstreckt, einmalig gezündet werden. Es gibt eine Vielzahl von Beispielen - wie zu belichtende Fotolacke auf einem Substrat - bei denen ein Aneinanderheften mehrerer
Belichtungsfelder aufgrund ihrer erforderlichen Überlappung zwangsweise zu einer nachteiligen Doppelbelichtung führt. In diesen Fällen ist nur ein Array von Lampen, die das gesamte Substrat überdecken, einsetzbar.
Stand der Technik ist ein luftgekühltes Lampenarray, welches die ganze oder Teile der Substratoberfläche überdeckt. Bei Prozessen, die nur im Vakuum ablaufen können oder sollen, werden Lampen außerhalb der Vakuumkammer angeordnet und das Substrat wird durch ein Sichtfenster in der Wand der
Vakuumkammer, durch das die Lampen in die Vakuumkammer hineinstrahlen, belichtet bzw. getempert. Daher lastet aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Atmosphärendruck außerhalb der Anlage und dem innerhalb der Anlage
herrschenden Vakuum auf das Sichtfenster eine Kraft von mindestens 105 Newton pro Quadratmeter Substratfläche.
Folglich müsste das Sichtfenster entsprechend dick - also viele Zentimeter - ausgelegt werden. Abgesehen von den hohen Herstellungskosten dieses speziell angefertigten Glases (typischerweise Quarzglas aufgrund der hohen Transparenz im UV-Bereich) wird aufgrund der großen Dicke des Glases, um die benötigte Festigkeit zu erzielen, ein erheblicher Teil des Lichts von der Lampe im Glas des Sichtfensters
absorbiert .
Bei Lasern, welche zum Bohren von z.B. Turbinenschaufeln eingesetzt werden, dient eine 200 mm lange
Gasentladungslampe als Lichtquelle. Die Lampe muss aufgrund der hohen Blitzfolge, z.B. 500 Pulse pro Sekunde, also einer relativ hohen mittleren elektrischen Leistung von z.B. 8 kW, wassergekühlt werden. Die Kühlung wird im Allgemeinen durch eine sogenannte Flow Tube bewerkstelligt, in welche die Lampe eingebettet ist. Die Flow Tube ist eine
Quarzglasröhre, durch welche deionisiertes Kühlwasser fließt und somit die Lampe kühlt. Flow Tubes ermöglichen einen turbulenzfreien Wasserfluss entlang der Lampe.
In US 2002/0148824 AI wird ein System zum thermischen
Behandeln von Oberflächen von Halbleitern vorgeschlagen, wobei diese durch von Heizlampen erzeugte thermische
Strahlung erwärmt werden. Die Lampen sind dabei einzeln oder in Gruppen von abschnittsweise transparenten Gehäusen umgeben, um sie von den Umgebungsbedingungen der
Behandlungskammer zu isolieren und gegeben falls, mit geeigneten gasförmigen oder flüssigen Medien zu kühlen.
Zusätzlich können zwischen den Lampen aufweisenden Gehäusen und der thermisch zu behandelnden Oberfläche noch dünne Quart zglasscheiben angeordnet sein. In ähnlicher Weise wird in US 2007/0095289 AI eine
Heizeinrichtung offenbart, welche ebenfalls zur thermischen Behandlung von Oberflächen von Halbleitern eingesetzt werden kann. Die Heizeinheit selbst besteht hierbei aus einer gebogenen Quarzglasröhre, durch welche ein Kohlenstoffdraht geführt ist, welcher, wenn er von elektrischem Strom
durchflössen wird, Wärme erzeugt und an die zu behandelnde Oberfläche abgibt. Die Quarzröhre ist dabei auf einer
Reflektorplatte fest moniert und wird von einer aus
Siliziumkarbid bestehenden Schutzhaube abgedeckt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, bekannte
Substratbehandlungsanlagen dahingehend zu verbessern, dass darin Substrate durch Licht behandelt werden können, ohne dass kostenintensive Sichtfenster mit hohem Gewicht benötigt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine
Substratbehandlungsanlage mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen
beschrieben.
Vorgeschlagen wird daher eine Substratbehandlungsanlage, die eine Anlagenkammer und eine Lichtquelle zur Belichtung von Substraten umfasst, wobei die Lichtquelle im Innern der Substratbehandlungsanlage angeordnet ist und mindestens eine in einem zumindest abschnittsweise lichtdurchlässigen, einen vakuumdichten Hohlraum zur Aufnahme einer Lampe aufweisenden Gehäuse angeordnete Lampe sowie mindestens ein in räumlicher Nähe zu der mindestens einen Lampe angeordnetes
Reflektorelement mit einem elektrischen Anschluss umfasst. Das Belichten der Substrate in der vorgeschlagenen
Substratbehandlungsanlage erfolgt in einer solchen Weise und mit solchen Lampen, die aufgrund ihres Energieausstoßes geeignet sind, zumindest oberflächennah das Substrat und/oder eine darauf befindliche Schicht hinsichtlich ihrer Eigenschaften ähnlich wie bei einem thermischen
Behandlungsprozess zu verändern.
Durch die Anordnung der Lampe oder Lampen in einem vakuumdichten Gehäuse können diese innerhalb der Anlagenkammer angeordnet werden, so dass auf speziell angefertigte Sichtfenster großer Dicke für außerhalb der Anlagenkammer angeordnete Lampen verzichtet werden kann, . Dieser Vorteil macht sich insbesondere mit zunehmenden
Substratgrößen außerordentlich positiv bemerkbar. Darüber hinaus kann die Lichtquelle bei der vorgeschlagenen
Substratbehandlungsanlage aufgrund ihrer Anordnung innerhalb der Anlagenkammer deutlich dichter am Substrat angeordnet werden, wodurch weniger Energie verbraucht wird, um
denselben Effekt wie bei außerhalb der Anlagenkammer
liegenden Lichtquellen zu erzielen.
Weiter ist vorgesehen, dass in räumlicher Nähe zu der mindestens einen Lampe mindestens ein Reflektorelement mit einem elektrischen Anschluss angeordnet ist, der es
ermöglicht, das Reflektorelement auf ein wählbares
elektrisches Potential zu legen. Damit ist es möglich, auch sehr lange Lampen einfach und sicher zu zünden.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Gehäuse der Lichtquelle mindestens ein Rohr aus einem lichtdurchlässigen Material umfasst. Rohre sind leicht und kostengünstig herstellbar, weisen aufgrund ihrer Geometrie auch bei relativ geringen Wanddicken eine relativ hohe Festigkeit auf und sind ideal geeignet, um darin eine stabförmige Lampe anzuordnen. Werden mehrere Rohre parallel zueinander in einer Ebene angeordnet, so kann auf einfache und
kostengünstige Weise eine flächenhaft leuchtende Lichtquelle innerhalb der Substratbehandlungsanlage bereitgestellt werden, bei der mehrere stabförmige Lampen unabhängig voneinander angeordnet sein können und gleichzeitig die Belichtung großflächiger, ebener, beispielsweise
plattenförmiger Substrate wie Flachglasscheiben und
dergleichen, möglich ist.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse mindestens zwei parallel zueinander angeordnete Platten und mindestens zwei die Platten verbindende Plattenstreifen umfasst, wobei mindestens eine Platte aus einem lichtdurchlässigen Material besteht. Grundsätzlich reichen zwei Plattenstreifen aus, um die beiden parallelen Platten miteinander zu einem Gehäuse zu verbinden, beispielsweise wenn die dann noch offenen beiden Enden dieses Verbundes außerhalb der Anlagenkammer münden, wie nachfolgend noch im Zusammenhang mit einer weiteren Ausgestaltung beschrieben wird.
Es kann jedoch auch sinnvoll sein, weitere Plattenstreifen zwischen die beiden Platten einzufügen, um die Festigkeit des Gehäuses weiter zu erhöhen, wie nachfolgend noch anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wird. Dadurch werden zwischen den beiden parallelen Platten mehrere gegeneinander abgegrenzte Kanäle geschaffen, die beispielsweise jeweils der Aufnahme einer stabförmigen Lampe dienen können.
Wie oben bereits angedeutet kann es vorteilhaft sein, dass das Gehäuse sich durch mindestens eine Wand der
Anlagenkammer hindurch erstreckt und an der Außenseite der Anlagenkammer mindestens eine Öffnung aufweist, durch die der Hohlraum des Gehäuses von außerhalb der Anlagenkammer zugänglich ist. Dadurch wird es einerseits möglich, einzelne Lampen bedarfsweise während des Betriebs der
Substratbehandlungsanlage auszuwechseln, ohne die
Anlagenkammer belüften zu müssen, wenn darin ein
Vakuumprozess abläuft, und auf diese Weise einen
kostenintensiven Stillstand der Substratbehandlungsanlage zu vermeiden .
Andererseits kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Öffnung als Kühlmittelanschluss ausgebildet ist, so dass ein Kühlmittel durch das Gehäuse geleitet werden kann, um die Lampe oder Lampen zu kühlen. Dabei kann das Kühlmittel beispielsweise ein Gas wie Luft oder Stickstoff, aber auch ein Kühlmittel wie deionisiertes Wasser oder dergleichen sein .
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Lichtquelle mindestens zwei in einer Ebene angeordnete stabförmige
Lampen und das Reflektorelement umfasst mindestens eine in einer dazu parallelen Ebene angeordnete elektrisch leitende Platte. Dadurch können zwei oder mehr Lampen unter
Verwendung eines einzelnen, flächenhaft ausgebildeten
Reflektorelements gezündet werden, wodurch der Aufbau der Substratbehandlungsanlage einfach gehalten werden kann. Das Reflektorelement kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung Bestandteil des Gehäuses sein, d.h. das Reflektorelement kann beispielsweise durch eine der Platten oder einen oder mehrere Plattenstreifen des Gehäuses gebildet sein,
beispielsweise indem diese aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff gebildet sind.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Reflektorelement eine elektrisch leitfähige Schicht ist, die auf einem
Bestandteil des Gehäuses, beispielsweise einer an sich lichtdurchlässigen, elektrisch nicht leitfähigen Platte oder einem lichtdurchlässigen, elektrisch nicht leitfähigen
Plattenstreifen angebracht ist. Ebenso ist es möglich, die elektrisch leitfähige Schicht auf einem Teilbereich der Oberfläche eines lichtdurchlässigen, elektrisch nicht leitfähigen Rohres anzubringen. Wird beispielsweise ein Rohr aus lichtdurchlässigem Material wie Quarzglas oder dergleichen auf lange Blitzlampen, z.B. 1700 mm, skaliert und durch eine Vakuumkammer geführt, so reichen auch Glaswandstärken von z.B. 1,5 mm aus, um dem Vakuumdruck zu widerstehen. Bei einer relativ geringen
Blitzfolge in einem Lampen-Array von z.B. einem Puls pro zehn Sekunden, d.h. alle zehn Sekunden wird ein Substrat getempert, ist eine Gaskühlung völlig ausreichend. Es kann also auf eine Kühlung der Lampe beispielsweise durch Wasser verzichtet werden, welches den zwar geringen, aber nicht unerheblichen Infrarotanteil des Emissionsspektrums der Lampe absorbiert. Solche Rohre können kostengünstig
hergestellt werden (z.B. 50 € / 2 m). Außerdem ist ein einfacher (wasserfreier) Lampenwechsel ohne Belüftung der Vakuumkammer möglich. Bei höherem Energieeinsatz ermöglicht die vorgeschlagene Lösung jedoch auch eine aktive Kühlung der Lampen mit einem flüssigen Kühlmittel, wie oben bereits beschrieben .
Falls der UV-Anteil des Emissionsspektrums ausgenützt werden soll, kann über einen geschlossenen Stickstoffkreislauf durch das Gehäuse und einen Wärmetauscher die Lampe gekühlt werden ohne dass es zu einer Ozonbildung kommt. Stand der Technik ist es, bei Prozessen, bei denen kein UV-Anteil erforderlich ist, durch Cerium-Dotierung des Lampenkörpers die Ozonbildung zu Lasten der Lichtausbeute zu unterbinden. Auch diese Variante ist selbstverständlich bei der
vorgeschlagenen Substratbehandlungsanlage vorteilhaft anwendbar .
Nachfolgend wird die vorgeschlagene
Substratbehandlungsanlage anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 eine zu einer Substratbehandlungsanlage gehörende Anlagenkammer in perspektivischer Ansicht mit einer
Lampenanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer
Substratbehandlungsanlage gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel ,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer
Substratbehandlungsanlage gemäß einem ersten dritten
Ausführungsbeispiel ,
Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer Substratbehandlungsanlage gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel ,
Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer
Substratbehandlungsanlage gemäß einem ersten fünften
Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 eine Lampenanordnung gemäß einem sechsten
Ausführungsbeispiel ,
Fig. 7 eine Lampenanordnung gemäß einem siebten
Ausführungsbeispiel . Fig. 1 zeigt eine Teilansicht einer Anlagenkammer 1, die Teil einer Substratbehandlungsanlage zur Vakuumbehandlung plattenförmiger Substrate ist. Die Anlagenkammer 1 weist Seitenwände 11, einen Boden 12 sowie Flansche 13 auf, auf die ein hier nicht dargestellter Deckel aufsetzbar ist, so dass die Anlagenkammer 1 durch den Deckel verschließbar ist. In der Anlagenkammer 1 ist eine Transporteinrichtung 2 für die Substrate 3 angeordnet. Die Transporteinrichtung 2 ist von einer Anordnung von Transportwalzen 22 gebildet, die in einer waagerechten Ebene angeordnet sind, welche in zwei Lagerbänken 21 drehbar gelagert und antreibbar sind und auf die die zu behandelnden Substrate aufgelegt und in einer Transportrichtung 25 durch die Substratbehandlungsanlage bewegt werden.
Gezeigt ist ein Abschnitt dieser Substratbehandlungsanlage, in dem die Substrate einer Behandlung durch Licht unterzogen werden. Hierzu ist oberhalb der Transporteinrichtung 2 ein in einer Ebene angeordnetes Lampenfeld, das im Innern der Anlagenkammer 1 unter dem im Betrieb der
Substratbehandlungsanlage die Anlagenkammer 1
verschließenden, mit dem oberen Flansch 13 verbundenen, hier nicht dargestellten Deckel angeordnet ist. Dazu sind quer zur Transportrichtung 25 der Substrate in einer waagerechten Ebene, die parallel und oberhalb der Transportebene der Substrate liegt, mehrere Quarzglasrohre 41 (Flow Tubes) durch die Anlagenkammer 1 so geführt und beispielsweise in Dichtungsringen gelagert, dass sie die Seitenwände 11 der Anlagenkammer 1 durchdringen. Dadurch herrscht in den Rohren 41 Atmosphärendruck, auch wenn die durch einen Deckel verschlossene Anlagenkammer 1 im Betrieb der Anlage
evakuiert ist. Diese Rohre 41 bilden somit vakuumdichte Behälter 4 für die Lampen, die zumindest teilweise
lichtdurchlässig sind.
Durch die Rohre 41 können sodann Lampen geführt werden, die die optische Behandlung der Substrate bewirken, welche auf der Transporteinrichtung 2 unter den Lampen hindurch durch die Substratbehandlungsanlage bewegt werden. Dadurch wird es sowohl möglich, die Lampen in Atmosphärendruck zu
installieren als auch die Lampen mit Luft zu kühlen als auch die Lampen bedarfsweise auszuwechseln, ohne dass deswegen die Anlagenkammer 1 belüftet werden muss. In diesem
Ausführungsbeispiel weisen die Rohre 41 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Dadurch sind einerseits die Rohre 41 besonders einfach und damit kostengünstig herstellbar, andererseits besonders druckfest. Im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen Sichtfenster skaliert die Wanddicke der Rohre 41 nicht mit der Anzahl der Lampen und nur geringfügig mit deren Länge aufgrund der erforderlichen mechanischen
Festigkeit .
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine
Substratbehandlungsanlage des in Fig. 1 gezeigten Typs mit geschlossenem Deckel 14, der auf den Flanschen 13 an den oberen Kanten der Seitenwände 11 der Anlagenkammer 1 aufliegt, wobei oberhalb der Anordnung von in Gehäusen 4 aus Glasrohren 41 angeordneten Lampen 5 ein plattenförmiges Reflektorelement 6 angeordnet ist. Dieses Reflektorelement 6 dient der Zündung der Lampen 5. Bei langen Lampen 5 ist es nur mit relativ hohen Energieverlust und/oder aufwendiger Elektronik möglich, eine Zündung der Gasentladung durch Anlegen einer Hochspannung an die an den Enden der
jeweiligen Lampe 5 angeordneten Elektroden, zu erreichen. Eine externe Zündung durch das Reflektorelement 6 ist wesentlich einfacher zur realisieren und ermöglicht zudem eine galvanische Trennung zur Stromversorgung der Lampe 5.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem gerade Rohre 41 in Einstülpungen 15 des Deckels 14 gelagert sind, so dass die Rohre 41 und die darin angeordneten Lampen 5 sich im Vakuum innerhalb der Anlagenkammer 1 befinden, wobei die Enden der Rohre 41 in die Atmosphäre außerhalb der
Anlagenkammer 1 Vakuumkammer münden und dort mit Spannung versorgt werden können. Die Einstülpungen 15 des Deckels 14 bilden somit Wände der Anlagenkammer, durch die sich die Rohre hindurch erstrecken. Für einen leichteren Austausch der Lampen 5 können die Einstülpungen 15 lösbar mit dem Deckel 14 verbunden sein. Die außerhalb der Anlagenkammer 1 mündenden Rohre 41, die jeweils ein Gehäuse 4 für eine Lampe 5 bilden, können durch ihre außen liegenden Öffnungen 44 auch zum Ein- und Ausleiten von Kühlmittel verwendet werden. Dazu können an den Öffnungen 44 Kühlmittelanschlüsse
angeordnet sein.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem gerade Rohre 41 im Deckel 14 der Anlagenkammer 1 gelagert sind, so dass sie deren Seitenwände 11 durchdringen und die Rohre 41 und die darin angeordneten Lampen 5 sich im Vakuum innerhalb der Anlagenkammer 1 befinden, wobei die Enden der Rohre 41 in die Atmosphäre außerhalb der Anlagenkammer 1 münden und dort mit Spannung versorgt werden können.
Fig. 6 zeigt eine flächenhafte Anordnung von Lampen 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Rohre 41 - anders als bei den oben beschriebenen Ausführungsformen - in Rohren 41 mit rechteckigem Querschnitt angeordnet sind. Dadurch kann eine geringe Wandstärke der Rohre 41 bei gleichzeitig hoher Packungsdichte der Lampen 5 erreicht werden. Die den
Substraten 3 abgewandten (horizontalen) Flächen der Rohre 41 sowie die zwischen den Lampen 5 befindlichen (senkrechten) Flächen der Rohre 41 können auch mit einem elektrisch leitenden Material wie Aluminium oder dergleichen
beschichtet sein. Damit können die beschichteten Flächen, wenn sie entsprechend mit einem elektrischen Potential beaufschlagt werden, ein Reflektorelement 6 darstellen, das zur Zündung der Lampen 5 dienen kann, wie oben beschrieben. Dasselbe wäre im übrigen auch bei den im Querschnitt
kreisrunden Rohren 41 der oben beschriebenen
Ausführungsformen möglich, wobei dort nur die von den
Substraten 3 abgewandten Teile der Mantelfläche der Rohre 41 beschichtet werden sollten und die den Substraten 3
zugewandten Teile der Mantelfläche der Rohre 41
lichtdurchlässig bleiben sollten.
Fig. 7 zeigt weiter alternativ eine Lampenanordnung in einem Gehäuse 4, das im Gegensatz zu den bisher vorgestellten Rohren 41 nicht nur eine Lampe 5, sondern eine ganze
flächenhafte Anordnung von Lampen 5 aufnehmen kann. Dieses Gehäuse 4 ist gebildet aus zwei Platten 42, von denen mindestens eine aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise Quarzglas, besteht, sowie Stegen in Form von Plattenstreifen 43, die zwischen den beiden Platten 42 angeordnet und mit diesen verbunden sind, um die Festigkeit des Gehäuses 4 zu erhöhen. Die andere Platte 42 kann
ebenfalls aus einem lichtdurchlässigen Material wie
Quarzglas oder dergleichen bestehen, aber auch aus anderen Materialien, beispielsweise elektrisch leitendem Material wie Aluminium oder dergleichen bestehen oder mit elektrisch leitendem Material wie Aluminium oder dergleichen
beschichtet sein. In diesem Fall kann die andere Platte gleichzeitig ein Kondensatorelement darstellen, das zur Zündung der Lampen 5 dienen kann, wie oben beschrieben. Gleiches gilt für die zwischen den beiden Platten 42
angeordneten Plattenstreifen 43.
In allen Ausführungsbeispielen können die beschichteten bzw. aus leitfähigem Material bestehenden Bestandteile des
Gehäuses 4 gleichzeitig als Reflektoren wirken, um das Licht der Lampen 5 besser auszunutzen.
Substratbehandlungsanlage
Bezugszeichenliste
1 Anlagenkammer
11 Seitenwand
12 Boden
13 Flansch
14 Deckel
15 Einstülpung
2 Transporteinrichtung
21 Lagerbank
22 Transportwalze
23 Antriebsrad
24 Antriebsriemen
25 Transportrichtung
3 Substrat
4 Gehäuse
41 Rohr
42 Platte
43 Plattenstreifen
44 Öffnung
5 Lampe
6 Reflektorelement

Claims

Substratbehandlungsanlage
Patentansprüche
Substratbehandlungsanlage, umfassend eine Anlagenkamme (1) und eine Lichtquelle zur Belichtung von Substraten (3), wobei die Lichtquelle im Innern der Anlagenkammer (1) angeordnet ist und mindestens eine in einem zumindest abschnittsweise lichtdurchlässigen, einen vakuumdichten Hohlraum zur Aufnahme einer Lampe (5) aufweisenden Gehäuse (4) angeordnete Lampe (5) sowie mindestens ein in räumlicher Nähe zu der mindestens einen Lampe (5) angeordnetes Reflektorelement (6) mit einem elektrischen Anschluss umfasst.
Substratbehandlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mindestens ein Rohr (41) aus einem lichtdurchlässigen Material umfasst .
Substratbehandlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mindestens zwei parallel zueinander angeordnete Platten (42) und mindestens zwei die Platten (42) verbindende
Plattenstreifen (43) umfasst, wobei mindestens eine Platte (42) aus einem lichtdurchlässigen Material besteht .
Substratbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) sich durch mindestens eine Wand (11,15) der
Anlagenkammer (1) hindurch erstreckt und an der
Außenseite der Anlagenkammer (1) mindestens eine
Öffnung (44) aufweist, durch die der Hohlraum des Gehäuses (4) von außerhalb der Anlagenkammer (1) zugänglich ist.
5. Substratbehandlungsanlage nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (44) als Kühlmittelanschluss ausgebildet ist.
6. Substratbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle mindestens zwei in einer Ebene angeordnete stabförmige Lampen (5) umfasst und das Reflektorelement (6) mindestens eine in einer dazu parallelen Ebene
angeordnete elektrisch leitende oder elektrisch leitend beschichtete Platte umfasst.
7. Substratbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das
Reflektorelement (6) Bestandteil des Gehäuses (4) ist.
8. Substratbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Reflektorelement (6) eine metallische Schicht ist, die auf einem Bestandteil des Gehäuses (4) angebracht ist.
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