用于輻照襯底的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】已知的用于輻照襯底的設(shè)備具有用于待輻照的襯底的帶有圓形輻照面的容納部和帶有至少一個布置在平行于輻照面走向的照明平面中的輻射器管的第一光輻射器。輻射器管的照明長度包括一個中部區(qū)段和兩個端部區(qū)段，其中中部區(qū)段的長度總計為照明長度的至少50%。容納部和光輻射器能夠相對于彼此移動。為了由此為出發(fā)點(diǎn)說明一種用于對襯底進(jìn)行熱處理的設(shè)備，該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對襯底的均勻或旋轉(zhuǎn)對稱的加熱并且該設(shè)備此外需要低的設(shè)計和控制技術(shù)費(fèi)用，根據(jù)本方法提出：假如輻射器管的照明長度在小于2π的弧角之上延伸，則輻射器管在中部區(qū)段中具有連續(xù)減小的彎曲。
【專利說明】用于輻照襯底的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于輻照襯底的設(shè)備，該設(shè)備具有：帶有圓形輻照面的用于待輻 照的襯底的容納部；光輻射器，帶有至少一個布置在平行于輻照面走向的照明平面中的輻 射器管，該輻射器管具有帶有一個中部區(qū)段和兩個端部區(qū)段的照明長度，其中中部區(qū)段的 長度總計為照明長度的至少50%，并且其中容納部和光輻射器可相對于彼此移動。
[0002] 此外，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的用于輻照襯底的設(shè)備的應(yīng)用。
[0003] 這種設(shè)備例如被用于干燥顏料和清漆、用于硬化涂層、用于加熱食物產(chǎn)品或用于 加工半導(dǎo)體晶圓片。

【背景技術(shù)】
[0004] 已知的用于輻照襯底的設(shè)備包括用于容納待輻照的襯底的處理室和至少一個光 輻射器，所述輻射器經(jīng)常以紅外輻射器的形式來構(gòu)造。對于處理結(jié)果而言，通常重要的是對 襯底表面的均勻輻照和在襯底之內(nèi)的均勻溫度分布。
[0005] 開頭所提到的類型的輻照設(shè)備從DE 100 51 125 Al中已知，該文獻(xiàn)公開了用于半 導(dǎo)體晶片的快速加熱設(shè)備?？焖偌訜嵩O(shè)備具有可旋轉(zhuǎn)地支承的用于襯底的容納部，該容納 部具有圓形的輻照面，以及具有多個紅外輻射器，所述紅外輻射器具有由石英玻璃構(gòu)成的、 線形的、圓柱形伸展的輻射器管和由鎢構(gòu)成的燈絲，燈絲的端部配備有電連接元件，用于通 過饋電線供電。為了保證對襯底的全面均勻的輻照，紅外輻射器被布置在兩個輻照平面中， 即在輻照面之上或之下。在輻照平面中，紅外輻射器被平行地并排地保持并且總體上形成 平面輻射器。
[0006] 由紅外輻射器的平面的接連排列決定，在輻照設(shè)備中相對于待輻照的面設(shè)置有多 個紅外輻射器。此外，輻照設(shè)備具有每單位面積非常高的輻射功率。為了實現(xiàn)加熱功率的均 勻分布，紅外輻射器的加熱功率因此必須彼此協(xié)調(diào)。這尤其適用于輻照面的邊緣區(qū)域。具 有紅外輻射器的平面的接連排列的輻照設(shè)備因此總體上在控制技術(shù)上是復(fù)雜的。
[0007] 此外，具有線形的伸展的輻射器管的紅外輻射器的這種平面的接連排列也具有設(shè) 計缺點(diǎn)。尤其在可供用于紅外輻射器的定位的空間有限、受約束或難以接近時情況如此。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因此，本發(fā)明所基于的任務(wù)是說明一種用于輻照襯底的設(shè)備，該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)襯 底的均勻或旋轉(zhuǎn)對稱的輻照，并且此外該設(shè)備需要低的設(shè)計和控制技術(shù)費(fèi)用。
[0009] 此外，本發(fā)明所基于的任務(wù)是說明根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的合適的應(yīng)用。
[0010] 在設(shè)備方面，該任務(wù)從開頭所提到的類型的用于輻照襯底的設(shè)備出發(fā)根據(jù)本發(fā)明 通過如下方式來解決：假如輻射器管的照明長度在小于2 π的弧角之上延伸，輻射器管在 中部區(qū)段中具有連續(xù)減小的彎曲。
[0011] 優(yōu)選地，輻射器管在中部區(qū)段中具有算術(shù)螺旋的彎曲。
[0012] 輻照設(shè)備具有相對于彼此可移動地布置的用于待輻照的襯底的容納部和光輻射 器。例如，容納部和/或光輻射器可圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，使得輻射器輻照具有半徑r的圓形輻 照面。
[0013] 為了解釋本發(fā)明，首先考慮具有僅僅唯一的在輻照面的徑向方向上延伸的光輻射 器的設(shè)備，該光輻射器具有恒定的輻射功率。通過容納部和輻射器可相對于彼此移動，實現(xiàn) 對襯底的位于共同的圓形軌跡上的點(diǎn)的均勻輻照。當(dāng)然由于輻射器隨著與圓形面的中心的 徑向距離增大以相同的時間間隔越過越來越長的圓形軌跡，所以襯底表面暴露于隨圓形軌 跡的半徑增大而減小的輻照強(qiáng)度。
[0014] 在現(xiàn)有技術(shù)中，這些徑向上不同的輻照強(qiáng)度通過如下方式來避免：多個光輻射器 平行地并排地布置，使得獲得圍繞整個輻照面的平面輻射器。該解決方案需要多個輻射器 并且不僅在設(shè)計上而且在控制技術(shù)上是復(fù)雜的。
[0015] 與此不同，在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，隨著與輻照面的中心的徑向距離增大而更高 的輻照強(qiáng)度通過如下方式實現(xiàn)：輻射器包括彎曲的輻射器管，所述輻射器管至少在中部區(qū) 段中具有連續(xù)減小的彎曲、優(yōu)選地算術(shù)螺旋的彎曲。輻射器管的該彎曲能夠隨著徑向距離 的增大實現(xiàn)有效輻射器長度區(qū)段相對于待輻照的部分面的增大，使得可以實現(xiàn)在整個輻照 面上對襯底的均勻輻照。
[0016] 在本發(fā)明意義上的光輻射器例如是紅外輻射器或發(fā)出可見或紫外（UV)輻射的輻 射器。根據(jù)本發(fā)明的光輻射器具有照明長度，該照明長度具有一個中部區(qū)段和兩個端部區(qū) 段。端部區(qū)段例如可以是彎曲的中部區(qū)段的延長或與設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式或待輻照的襯底適 配。在任何情況下，一個光輻射器的整個照明長度至少與輻照面的半徑一樣大。另一方面， 根據(jù)本發(fā)明的紅外輻射器的照明長度越過小于2 π弧度（360° )的弧角，由此能夠?qū)崿F(xiàn)根 據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的特別緊湊的結(jié)構(gòu)形式。該設(shè)備可以包括一個或多個輻射器。
[0017] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一種有利的擴(kuò)展方案中規(guī)定，圓形輻照面具 有中心，該中心確定平面極坐標(biāo)系的極點(diǎn)，該平面極坐標(biāo)系包括用于描述角度 f的同心圓形式的坐標(biāo)線和用于描述極坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的半徑r的射線軸，并且輻射器管 在中部區(qū)段中的彎曲通過坐標(biāo)來描述，所述坐標(biāo)滿足如下數(shù)學(xué)函數(shù)： r=k*f并且f〈 2 弧度， 其中k是恒定因子。
[0018] 平面極坐標(biāo)系通過固定的點(diǎn)、即極點(diǎn)和固定地選擇的軸、即極軸來確定。極點(diǎn)也被 稱作坐標(biāo)原點(diǎn)。極坐標(biāo)系通過繞著極點(diǎn)走向的同心圓形式的坐標(biāo)線并且通過從極點(diǎn)徑向地 向外走向的射線來描述。
[0019] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，平面極坐標(biāo)系的極點(diǎn)通過圓形的輻照面的中心M來確 定。此外，確定極軸，該極軸具有其在極點(diǎn)中的原點(diǎn)并且在該極軸上繪制有輻照面的半徑r。 圖8示意性地示出了這樣的極坐標(biāo)系。在由極坐標(biāo)系所張開的平面中的坐標(biāo)P通過極坐標(biāo) P (f，r)、即通過角度f和半徑r來描述。
[0020] 為了解釋而假定：極坐標(biāo)系具有圓形的繞著極點(diǎn)M走向的間距為Ar的坐標(biāo)線和 η條射線狀的坐標(biāo)線，這些坐標(biāo)線將平面分成η個部分角Λ f，其中Λ φ =2 π/n。通過坐 標(biāo)線，極坐標(biāo)系的平面被劃分成部分面（?\、Τ2、Τ3、...），這些部分面的面積依賴于其與極點(diǎn) 的徑向距離。
[0021] 這樣形成的部分面具有兩個線形的邊線和至少一個彎曲的邊線。所有部分面共同 的是，第一，這兩個線形的邊具有長度△ r，并且第二，兩個通過這兩個線形的邊線走向的直 線在中心相受的角度在所有部分面中為Δ ,。
[0022] 在具有伸長的徑向走向的紅外輻射器的輻照設(shè)備中，沿輻射器管每單位輻射器長 度和單位時間釋放恒定的能量，其中紅外輻射器沿其輻射器管具有恒定的輻照功率。由于 所輻照的面的大小在徑向方向上增大，所以隨與中心的徑向距離增大，減小的輻照強(qiáng)度射 到襯底表面上。
[0023] 為了確保均勻的輻照強(qiáng)度，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，根據(jù)到極點(diǎn)的間距提高由光輻射器 引入相應(yīng)部分面中的能量。能量輸入的提高通過有效地作用于部分面的輻射器長度區(qū)段的 延長來進(jìn)行。這通過輻射器管的向外減小的彎曲來實現(xiàn)。
[0024] 如在圖9中所示，輻射器管的能夠?qū)崿F(xiàn)最大可實現(xiàn)的有效輻射器長度區(qū)段的彎曲 近似地借助由有限多的直線段組合成的折線（Polygonzug)來描述。因此，在折線的直線段 例如連接點(diǎn)P 1 U1M f，a2*ArWPP2 ((&1+1) * Λ f，（a2+l) *Ar)(其中 &1和?屬 于自然數(shù)的集合）時，獲得最大的有效輻射器長度區(qū)段。劃分的數(shù)目η越多，折線就越精確 地接近算術(shù)螺旋的弧長。
[0025] 因此，在中部區(qū)段中輻射器管的這種導(dǎo)致大的有效輻射器長度區(qū)段的最佳彎曲也 可以通過滿足如下數(shù)學(xué)函數(shù)的坐標(biāo)來描述， r=k* φ并且φ〈 2 π弧度， 其中k是恒定因子。
[0026] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一種替代的并且同樣有利的擴(kuò)展方案中規(guī)定，圓形輻照面 具有中心，該中心確定平面極坐標(biāo)系的極點(diǎn)，該平面極坐標(biāo)系包括同心圓形式的用于描述 角度f的坐標(biāo)線和用于描述極坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的半徑r的射線軸，并且輻射器管在中部區(qū) 段中具有第一部分長度，在該第一部分長度中輻射器管的彎曲通過坐標(biāo)來描述，所述坐標(biāo) 滿足數(shù)學(xué)函數(shù)： r=k3f并且f〈2 31弧度， 并且包括第二部分長度，在該第二部分長度中輻射器管的彎曲通過如下坐標(biāo)來描述， 所述坐標(biāo)滿足數(shù)學(xué)函數(shù)： r=k2* f 和φ〈2 π 弧度， 其中假如h尹k2, Ii1和k2是恒定因子。
[0027] 關(guān)于極坐標(biāo)系，參考對權(quán)利要求2和圖8和圖9的解釋。
[0028] 通過梯度k的變化決定性地影響待輻照的表面上的強(qiáng)度分布。
[0029] 具有輻射器管的光輻射器能夠?qū)崿F(xiàn)輻照強(qiáng)度在徑向方向上的靈活調(diào)節(jié)，其中該輻 射器管具有第一部分長度和第二部分長度，第一部分長度和第二部分長度具有螺旋的不同 的分別在徑向上向外減小的彎曲。這尤其適用于具有長輻射器管的光輻射器。由于輻射器 管的這兩個部分長度在其彎曲上不同，所以能量輸入可以與相應(yīng)的待輻照的部分面適配。 這樣的適配例如在輻照強(qiáng)度應(yīng)與襯底形狀適配并且應(yīng)調(diào)節(jié)徑向輻照強(qiáng)度梯度時是必需的。 輻照強(qiáng)度的改變在此可以逐級地或連續(xù)地進(jìn)行。
[0030] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一同樣優(yōu)選的實施方式中規(guī)定，輻射器管的彎曲通過穿 過輻射器管的橫截面的中心走向的曲線來描述，其中該曲線在任何位置處與通過數(shù)學(xué)函數(shù) 所描述的彎曲的偏差都不大于1mm、優(yōu)選地不大于〇. 3mm。
[0031] 在適于均勻輻照襯底的輻照設(shè)備中具有彎曲的輻射器管的光輻射器的使用以準(zhǔn) 確地且可再現(xiàn)地制造彎曲的輻射器管為前提。輻射器管的彎曲可以通過穿過橫截面的中心 走向的曲線來描述。該曲線在任何位置處與輻射器管的遵從上述的理想的數(shù)學(xué)函數(shù)的彎曲 的偏差都不大于1_、優(yōu)選地大于0. 3_。在高要求下，與該理想形狀的大于Imm的偏差可 能已經(jīng)妨礙均勻的輻照分布并且因此可能已經(jīng)妨礙對襯底的均勻輻照。輻射器管可以用機(jī) 器或手工地制造。在手工制造時，輻射器管例如與由石墨構(gòu)成的卡鉗適配，其中實現(xiàn)輻射器 管形狀的高精度。
[0032] 已表明的是，輻射器管的照明長度在小于π弧度的弧角之上延伸。
[0033] 為了確保在輻照面上的均勻的輻照強(qiáng)度，所使用的輻射器的彎曲應(yīng)以高精度制 造。具有在小于η弧度的弧角之上延伸的輻射器管的輻射器可以簡單且低成本地以高精 度制造。
[0034] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一種優(yōu)選的修改方案中，該設(shè)備僅包含唯一的彎曲的光輻 射器。
[0035] 具有僅僅唯一的彎曲的光輻射器的輻照設(shè)備可以特別低成本地制造并且此外可 以簡單地控制。此外，唯一的輻射器具有僅僅小的空間需求。該輻射器也可以安裝在輻照 設(shè)備的難以接近的、受約束的部位處并且尤其可以使用在如下輻照設(shè)備中，在這些輻照設(shè) 備中空間限制例如使平面輻射器的安裝變得困難。這樣的空間限制例如可以是不僅可以設(shè) 置在該設(shè)備的中心區(qū)域中而且可以設(shè)置在該設(shè)備的邊緣區(qū)域中的供氣件、支架、軸或馬達(dá)。
[0036] 在僅使用唯一的輻射器的情況下，由于在輻射器與輻照面之間的相對移動而在每 個輻照周期之間發(fā)生冷卻。冷卻階段可以通過提高的旋轉(zhuǎn)速度來減小。但是該輻射器受到 限制。
[0037] 因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在其他同樣優(yōu)選的修改方案中具有至少一個另外的光輻 射器，該光輻射器具有在平行于輻照面走向的照明平面中彎曲的輻射器管，該輻射器管包 括照明長度，該照明長度具有一個中部區(qū)段和兩個端部區(qū)段，其中中部區(qū)段的長度總計為 照明長度的至少50%、優(yōu)選地至少90%。
[0038] 具有至少兩個彎曲的光輻射器的照明設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)短暫的冷卻階段并且同時能 夠?qū)崿F(xiàn)在高輻照強(qiáng)度下對襯底的特別均勻的輻照。所述輻射器可以具有相同或不同的結(jié)構(gòu) 形式。此外，所述輻射器例如可以在燈絲的長度、燈絲材料或所施加的電壓方面不同。輻射 器的功率和輻射器管的彎曲優(yōu)選地與待輻照的襯底適配。
[0039] 已證明為有利的是，第一光輻射器輻照在徑向方向上來看內(nèi)部的輻照面并且至少 一個另外的光輻射器輻照在徑向方向上來看外部的輻照面，其中內(nèi)部的和外部的輻照面至 少部分地重疊。根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備具有至少兩個光輻射器，所述光輻射器分別輻照襯底的 至少一個部分面。在最簡單的情況下，輻照設(shè)備包括第一光輻射器，用于輻照第一內(nèi)部輻照 面，和第二光輻射器，用于輻照襯底的第二外部輻照面。因為射到襯底上的輻照功率由于幾 何效應(yīng)而尤其在光輻射器的邊緣區(qū)域中下降，所以該邊緣效應(yīng)可能妨礙襯底的均勻輻照。 因此，為了使輻射器邊緣區(qū)域?qū)椪展β实挠绊懽钚』?，輻射器被布置為使得其輻照面?少部分地(在徑向方向上來看）重疊。
[0040] 已證明為有利的是，輻射面具有中心并且徑向上向外走向的射線軸從中心出發(fā)， 射線軸與第一輻射器和至少一個另外的輻射器相交。
[0041] 由于在輻射器與輻照面之間的相對移動，在每個輻照周期之間出現(xiàn)無輻照的時間 間隔。為了確保從中心出發(fā)在徑向方向上均勻輻照襯底，第一輻射器和至少一個另外的輻 射器被布置，使得從中心出發(fā)的徑向上向外走向的射線軸不僅與第一輻射器而且與另外的 輻射器相交。由此，形成兩個相鄰的在徑向方向上延伸的輻照區(qū)。
[0042] 已表明：光輻射器總體上以螺旋的形式被布置。
[0043] 光輻射器的螺旋狀的布置能夠?qū)崿F(xiàn)待輻照的面的均勻輻照。與具有確定的輻照功 率的唯一的螺旋狀的輻射器不同，多個輻射器可以彼此分開地調(diào)節(jié)，由此總體上實現(xiàn)更高 的輻照功率。這種布置尤其適于大襯底并且達(dá)到高輻照強(qiáng)度。
[0044] 在一種有利的擴(kuò)展方案中規(guī)定，在彎曲的輻射器管中布置多個可彼此獨(dú)立地調(diào)整 的加熱螺旋線。
[0045] 通過在輻射器管之內(nèi)的多個可彼此獨(dú)立地調(diào)整的加熱螺旋線，每個加熱螺旋線并 且因此輻射器長度區(qū)段的輻照強(qiáng)度可以例如通過工作電壓來影響。這尤其在輻照襯底時是 有利的，所述襯底在三個空間方向上延伸，使得射到輻照面上的輻照強(qiáng)度可以與襯底形狀 適配。
[0046] 已證明為有利的是，端部區(qū)段也具有算術(shù)螺旋的彎曲。
[0047] 在許多輻照設(shè)備中，經(jīng)常恰好在輻照設(shè)備的中心區(qū)域中或在輻照設(shè)備的邊緣區(qū)域 中只有有限的空間可供輻射器的布置使用，使得輻射器的端部區(qū)段必須與可供使用的空間 適配。然而，如果足夠的空間可供使用，則已證明為有利的是，端部區(qū)段也具有算術(shù)螺旋的 彎曲。這樣的端部區(qū)段尤其適于對襯底的均勻輻照。端部區(qū)段的彎曲與中部區(qū)段的彎曲相 同或與其不同。
[0048] 已表明：第一光輻射器的中部區(qū)段的長度總計為照明長度的至少90%。
[0049] 具有該長度的中部區(qū)段的光輻射器在大的角度范圍上延伸并且因此特別適于對 襯底的均勻輻照。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的具有紅外輻射器形式的光輻射器的設(shè)備尤其適于對半導(dǎo)體晶圓片 的加工。在加工半導(dǎo)體晶圓片時，經(jīng)常取決于對半導(dǎo)體晶圓片的特別均勻的加熱。
[0051 ] 此外，根據(jù)本發(fā)明的具有氣體放電輻射器形式的光輻射器的設(shè)備有利地可被用于 硬化光學(xué)存儲介質(zhì)或半導(dǎo)體晶圓片上的涂層，其中氣體放電輻射器要么優(yōu)選地發(fā)出UV輻 射和短波可見輻射，以便加速或首先激發(fā)硬化的化學(xué)反應(yīng)，要么發(fā)出可見或甚至近紅外輻 射，以便執(zhí)行這樣的過程，這些過程優(yōu)選地在該波長范圍中被激發(fā)或控制。優(yōu)選地，可以使 用氦氣、氪氣和氣氣作為填充氣體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0052] 隨后借助實施例和附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。以示意圖： 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于利用彎曲的紅外輻射器對襯底進(jìn)行熱處理的設(shè)備的第一 實施方式， 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的用于對襯底進(jìn)行熱處理的設(shè)備的第一實施方式的俯視圖，其中 該設(shè)備具有彎曲的紅外輻射器， 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的輻照設(shè)備的第二實施方式的俯視圖，該輻照設(shè)備具有彎曲的紅 外輻射器，該紅外輻射器在端部區(qū)段中具有不同于理想的螺旋形的彎曲， 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的輻照設(shè)備的第三實施方式的俯視圖，該輻照設(shè)備具有三個彎曲 的紅外輻射器， 圖5示出根據(jù)本發(fā)明的輻照設(shè)備的第四實施方式的俯視圖，該輻照設(shè)備具有四個彎曲 的紅外輻射器，所述紅外輻射器在端部區(qū)段中具有不同于理想的螺旋形的彎曲， 圖6示出具有輻射器管的彎曲的紅外輻射器，輻射器管的中部區(qū)段具有算術(shù)螺旋的彎 曲， 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的輻照設(shè)備的第五實施方式的俯視圖，其中紅外輻射器具有帶有 第一部分長度和第二部分長度的輻射器管，第一部分長度具有第一算術(shù)螺旋的彎曲，第二 部分長度具有第二算術(shù)螺旋的彎曲， 圖8示出用于解釋本發(fā)明的極坐標(biāo)系，以及 圖9示出用于解釋本發(fā)明的極坐標(biāo)系的一部分。

【具體實施方式】
[0053] 圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的用于加工半導(dǎo)體晶圓片的輻照設(shè)備的橫截面，該 設(shè)備總體上被分配參考數(shù)字10。設(shè)備10由包圍處理室12的殼體11、紅外輻射器13和用于 襯底15的容納部14構(gòu)成。容納部14被可旋轉(zhuǎn)地布置在處理室之內(nèi)。該容納部用于容納 待輻照的襯底15。通過可旋轉(zhuǎn)的容納部14,容納部14和紅外輻射器13可以相對于彼此移 動，使得紅外輻射器13輻照具有半徑r的圓形的輻照面。紅外輻射器13被布置在平行于 輻照面走向的照明平面中。紅外輻射器13的輻射器管彎曲并且具有算術(shù)螺旋的彎曲。如 果輻射器管的彎曲通過穿過輻射器管的橫截面的中心走向的曲線來描述，則該曲線在任何 位置處與通過數(shù)學(xué)函數(shù)描述的彎曲的偏差都不大于0. 3_。
[0054] 在圖2中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于輻照襯底10的設(shè)備的俯視圖。該設(shè) 備10包括具有中心22的圓形的輻照面21。在平行于輻照面走向的照明平面中布置有紅外 輻射器13。紅外輻射器13的輻射器管由石英玻璃制成并且總照明長度具有算術(shù)螺旋的彎 曲。從輻照面21的中心22出發(fā)，彎曲的走向近似地借助折線23以及紅外輻射器13的實 際走向來表示。
[0055] 輻照面的半徑為150mm。紅外輻射器的特色在于在230V的額定電壓下2000W的標(biāo) 稱功率和344_的照明長度。輻射器管的外部尺寸為14x14mm。輻射器管的彎曲可以通過 數(shù)學(xué)公式1=12〇111111/11*零=38.2111111*零來描述。輻射器管的照明長度包括10/8 11弧度=3.93 弧度的弧長。
[0056] 在圖3中示意性地示出的根據(jù)本發(fā)明的用于硬化光學(xué)存儲介質(zhì)或半導(dǎo)體晶圓片 上的涂層的輻照設(shè)備3的俯視圖具有輻照面31，其中在邊緣區(qū)域32a中以及在中心區(qū)域 32b中由于由支架、軸和馬達(dá)造成的空間限制而沒有空間可供UV輻射器使用。在圖3中以 陰影線示出這些區(qū)域。UV輻射器33的彎曲簡化地作為折線示出。為了確保對邊緣區(qū)域32a 和中心區(qū)域32b的充分且均勻的輻照，UV輻射器33在輻射器管的照明長度的端部區(qū)段34、 35中的形狀不同于算術(shù)螺旋的形狀。在照明長度的中部區(qū)段中保留了算術(shù)螺旋的形狀。輻 射器管的照明長度包括10/8 π弧度=3. 93弧度的弧長。
[0057] 輻射器管的照明長度為330mm長。照明長度的中部區(qū)段具有253mm的長度，端部 區(qū)段35具有53mm的長度以及中心端部區(qū)段34具有23. 6mm的長度。輻照面的半徑為135 mm。紅外輻射器33的特色在于在230V的額定電壓下2000W的標(biāo)稱功率。輻射器管的外部 尺寸為lOxlOmm。
[0058] 圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的用于對襯底40進(jìn)行熱處理的設(shè)備的俯視圖，該設(shè) 備具有三個彎曲的紅外輻射管41、42、43。紅外輻射器41、42、43以螺旋的形式布置。不僅 紅外輻射器41和43而且紅外輻射器42和43在其端部區(qū)段中重疊。
[0059] 紅外輻射器42、42、43分別輻照圓形的或環(huán)形的輻照面。示例性地繪出了從輻照 面的中心向外走向的射線軸44,該射線軸不僅與輻射器43相交而且與輻射器41相交。在 一種替代的實施方式中規(guī)定，內(nèi)部輻射器43輻照內(nèi)部的輻照面而外部的輻射器43輻照外 部的輻照面，其中內(nèi)部的輻照面和外部的輻照面在徑向方向上來看重疊。
[0060] 輻照面的半徑為150mm。紅外輻射器41和42的特色在于在230V的額定電壓下 1910W的標(biāo)稱功率和382 mm的照明長度。輻射器管的外部尺寸為IOxlOmm。紅外輻射器43 具有476mm的照明長度。該紅外輻射器在230V的額定電壓下具有2380W的標(biāo)稱功率。紅 外輻射器41、42、43的輻射器管的彎曲可以通過數(shù)學(xué)公式r =19. Imm* φ來描述。
[0061] 在圖5中示出了根據(jù)本發(fā)明的具有四個紅外輻射器53、54、55、56的輻照設(shè)備50。 該設(shè)備50包括圓形的輻照面51，其中在邊緣區(qū)域52a中以及在中心區(qū)域52b中由于由支 架、軸和馬達(dá)造成的空間限制而沒有空間可供紅外輻射器使用。在圖5中以陰影線示出了 這些區(qū)域。為了盡管如此仍然確保對這些區(qū)域52a、52b的充分且均勻的輻照，紅外輻射器 53、54、55、56在其輻射器管的照明長度的各一個端部區(qū)段57、58、59、60中的形狀與算術(shù)螺 旋的形狀不同。在每個輻射器的照明長度的中部區(qū)段和對應(yīng)的端部區(qū)段中分別保留了算術(shù) 螺旋的形狀。
[0062] 輻照面的半徑為135 mm。紅外輻射器53和56的特色在于在230V的額定電壓下 1875W的標(biāo)稱功率和375mm (--?)的照明長度。輻射器管的外部尺寸為IOxlOmm。紅外輻 射器54、55具有246mm的照明長度并且在230V的額定電壓下具有1230W的標(biāo)稱功率。紅 外輻射器53、54、55、56的輻射器管的彎曲在中部區(qū)段中可以通過數(shù)學(xué)公式r=19. lmm* f來 描述，其中紅外輻射器53、56的照明長度具有π弧度的弧長并且紅外輻射器54、55的照明 長度具有3/2 π弧度的弧長。
[0063] 圖6示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的紅外輻射器的空間圖示和側(cè)視圖，該紅外輻射器 總體上被分配參考數(shù)字1。紅外輻射器1具有由石英玻璃構(gòu)成的彎曲的輻射器管2、由鎢構(gòu) 成的螺旋線形式的加熱元件(未示出）和兩個為輻射器管2的"擠壓部"形式的氣密的密封 件3a、3b，饋電件5a、5b穿過所述密封件被引導(dǎo)到輻射器管2中。
[0064] 饋電件由外部的饋電線和內(nèi)部的饋電線以及鑰箔構(gòu)成。內(nèi)部的饋電線伸入輻射器 管中并且被用于加熱元件的電接觸。
[0065] 輻射器管2具有照明長度7,該照明長度由一個中部區(qū)段8和兩個端部區(qū)段9a、9b 構(gòu)成。中部區(qū)段8相對于整個照明長度7的長度為90%。在中部區(qū)段8中，輻射器管具有算 術(shù)螺旋的彎曲。輻射器管2的照明長度7包括1/1 π弧度的弧長。金涂層形式的反射器5 被施加到輻射器管2的表面上，使得由燈絲產(chǎn)生的輻射從輻射器管2的區(qū)域6出射。
[0066] 紅外輻射器1的特色在于在230V的額定電壓下IOOOW的標(biāo)稱功率、400 mm的照明 長度7。輻射器管2的外部尺寸為10x10mm。
[0067] 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的輻照設(shè)備70的第五實施方式的俯視圖，該輻照設(shè)備具有唯 一的紅外輻射器71。紅外輻射器71的彎曲簡化地作為折線示出。紅外輻射器71的輻射器 管具有帶有高螺旋梯度（Spiralensteigung)的第一部分長度72和帶有減小的螺旋梯度的 第二部分長度73。
[0068] 通過不同螺旋梯度的兩個部分長度可逐級地調(diào)節(jié)射到輻照面上的輻照功率。在圖 7中示意性地示出了根據(jù)半徑r的輻照設(shè)備70的功率P (r)。從該圖示中可獲悉，隨著螺 旋梯度減小，可以獲得更高的輻照功率。
[0069] 輻照面的半徑為150 mm。紅外輻射器71的特色在于在400 V的額定電壓下2805W 的標(biāo)稱功率和467.5 _的照明長度。輻射器管的外部尺寸為IOxlOmm。輻射器管的第一部 分長度的彎曲可以通過數(shù)學(xué)公式r=38. 2mm* f來描述，輻射器管的第二部分長度的彎曲遵 循數(shù)據(jù)關(guān)系r=19. 1mm*-。輻射器管的照明長度包括13/8 π弧度的弧長。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于輻照襯底的設(shè)備，具有：帶有圓形輻照面的用于待輻照的襯底的容納部； 第一光輻射器，具有至少一個布置在平行于所述輻照面走向的照明平面中的輻射器管，所 述輻射器管具有帶有一個中部區(qū)段和兩個端部區(qū)段的照明長度，其中所述中部區(qū)段的長度 總計為所述照明長度的至少50%，并且其中所述容納部和所述光輻射器能夠相對于彼此移 動，其特征在于，假如所述輻射器管的照明長度在小于2 弧度的弧角之上延伸，所述輻射 器管在所述中部區(qū)段中具有連續(xù)減小的彎曲。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述輻射器管在所述中部區(qū)段中具有算術(shù)螺旋的彎曲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2之一所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述圓形輻照面具有中心，該中心確定平面極坐標(biāo)系的極點(diǎn)，該極坐標(biāo)系包括同心圓 形式的用于描述角度f的坐標(biāo)線和用于描述所述極坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的半徑r的射線軸，并 且所述輻射器管在所述中部區(qū)段中的彎曲通過坐標(biāo)來描述，所述坐標(biāo)滿足如下數(shù)學(xué)函數(shù)： r=k*f并且f〈2 31弧度， 其中k是恒定因子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2之一所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述圓形輻照面具有中心，該中心確定平面極坐標(biāo)系的極點(diǎn)，該極坐標(biāo)系包括同心圓 形式的用于描述角度f的坐標(biāo)線和用于描述所述極坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的半徑r的射線軸，并 且所述輻射器管在所述中部區(qū)段中具有第一部分長度，在所述第一部分長度中所述輻射器 管的彎曲通過坐標(biāo)來描述，所述坐標(biāo)滿足如下數(shù)學(xué)函數(shù)： r=k#f并且f〈2 31弧度， 并且包括第二部分長度，在所述第二部分長度中所述輻射器管的彎曲通過坐標(biāo)來描 述，所述坐標(biāo)滿足如下數(shù)學(xué)函數(shù)： r=k2*f并且f〈2 31弧度， 其中假如h尹k2, 和k2是恒定因子。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求3或4之一所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述輻射器管的彎曲通過穿過所述輻射器管的橫截面的中心走向的曲線來描述，其 中該曲線在任何位置處與通過數(shù)學(xué)函數(shù)所描述的彎曲的偏差都不大于1_、優(yōu)選地不大于 0. 3mm〇
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述輻射器管的照明長度在小于n弧度的弧角之上延伸。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備， 其特征在于， 該設(shè)備僅僅包含唯一的彎曲的光輻射器。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求1至6之一所述的設(shè)備， 其特征在于， 該設(shè)備具有至少一個另外的光輻射器，所述至少一個另外的光輻射器具有在平行于輻 照面走向的照明平面中彎曲的輻射器管，所述輻射器管包括照明長度，所述照明長度具有 一個中部區(qū)段和兩個端部區(qū)段，其中所述中部區(qū)段的長度總計為所述照明長度的至少50%、 優(yōu)選地至少90%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述第一光輻射器輻照在徑向方向上來看內(nèi)部的輻照面并且所述至少一個另外的光 輻射器輻照在徑向方向上來看外部的輻照面，其中內(nèi)部的和外部的輻照面至少部分地重 疊。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求8或9之一所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述輻射面具有中心并且徑向上向外走向的射線軸從中心出發(fā)，所述射線軸與第一輻 射器和至少一個另外的輻射器相交。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8至10之一所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述光輻射器總體上以螺旋的形式來布置。
12. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述端部區(qū)段也具有算術(shù)螺旋的彎曲。
13. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述第一光輻射器的中部區(qū)段的長度總計為所述照明長度的至少90%。
14. 根據(jù)上述權(quán)利要求1至13之一所述的用于輻照襯底的設(shè)備的應(yīng)用，該設(shè)備具有紅 外輻射器形式的光輻射器，該設(shè)備用于加工半導(dǎo)體晶圓片。
15. 根據(jù)上述權(quán)利要求1至13之一所述的用于輻照襯底的設(shè)備的應(yīng)用，該設(shè)備具有氣 體放電輻射器形式的光輻射器，該設(shè)備用于硬化光學(xué)存儲介質(zhì)或半導(dǎo)體晶圓片上的涂層。
【文檔編號】H01L21/67GK104350589SQ201380016519
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月26日
【發(fā)明者】S.利諾夫, L.馮里韋爾 申請人:賀利氏特種光源有限責(zé)任公司