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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR THERMALLY TREATING A SUBSTRATE, CARRIER RACK, AND SUBSTRATE CARRIER ELEMENT FOR SAID DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/220268
Kind Code:
A1
Abstract:
Known devices for thermally treating a substrate have a heating device and a carrier rack provided with a support surface for the substrate. The aim of the invention is to provide a device based thereon which allows a high substrate throughput. According to the invention, this is achieved in that the carrier rack is at least partly made of a composite material which comprises an amorphous matrix component and an additional component in the form of a semiconductor material. A conductor track made of an electrically conductive resistive material which generates heat when a current flows through the material is applied onto a surface of the composite material, said conductor track forming a part of the heating device.

Inventors:
PIELA, Thomas (Graf-Philipp-Ludwig-Str. 8, Hanau, 63450, DE)
VON RIEWEL, Larisa (Langemarckweg 25, Bergisch Gladbach, 51467, DE)
Application Number:
EP2017/062095
Publication Date:
December 28, 2017
Filing Date:
May 19, 2017
Export Citation:
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Assignee:
HERAEUS NOBLELIGHT GMBH (Heraeusstrasse 12-14, Hanau, 63450, DE)
International Classes:
H01L21/67; H01L21/673; H05B3/26
Domestic Patent References:
WO2013009000A22013-01-17
WO2006021416A12006-03-02
Foreign References:
KR20110018566A2011-02-24
DE102012106667B32013-07-25
US20030209719A12003-11-13
DE4022100C11991-10-24
US5926615A1999-07-20
JPH08273814A1996-10-18
US6507006B12003-01-14
DE202005001721U12005-05-25
DE102008063677B42012-10-04
Other References:
J. MANARA ET AL: "DETERMINING THE TRANSMITTANCE AND EMITTANCE OF TRANSPARENT AND SEMITRANSPARENT MATERIALS AT ELEVATED TEMPERATURES", 5TH EUROPEAN THERMAL-SCIENCES CONFERENCE, THE NETHERLANDS, 2008
Attorney, Agent or Firm:
HERAEUS IP (Heraeus Holding GmbH, Heraeusstr. 12 - 14, Hanau, 63450, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Vorrichtung (200) für die thermische Behandlung eines Substrats, aufwei- send eine Heizeinrichtung und eine mit einer Auflagefläche (108; 212; 304) für das Substrat versehene Trägerhorde (100; 203), dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerhorde (100; 203) zumindest teilweise aus einem Kom- posit- Werkstoff gefertigt ist, der eine amorphe Matrixkomponente sowie eine Zusatzkomponente in Form eines Halbleitermaterials umfasst, wobei auf eine Oberfläche der Trägerhorde (100; 203) eine Leiterbahn (305; 402; 501 ; 502; 601 ; 602) aus einem elektrisch leitenden und bei Stromdurchfluss wärmeerzeugenden Widerstandsmaterial aufgebracht ist, die einen Teil der Heizeinrichtung bildet.

2. Vorrichtung (200) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie ei- nen Prozessraum (202) mit einer Prozessraum-Wandung aufweist, in dem die Trägerhorde (100; 203) angeordnet ist, und dass durch die Prozessraum-Wandung zur elektrischen Kontaktierung der Leiterbahn (305; 402; 501 ; 502; 601 ; 602) eine einzige Stromdurchführung geführt ist, über die ein erstes und ein zweites elektrisches Potenzial in den Prozessraum (202) ge- führt werden.

3. Trägerhorde (100; 203) für die thermische Behandlung eines Substrats, aufweisend mindestens eine Auflagefläche (108; 212; 304)für ein Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerhorde (100; 203) zumindest teilweise aus einem Komposit-Werkstoff gefertigt ist, der eine amorphe Mat- rixkomponente sowie eine Zusatzkomponente in Form eines Halbleitermaterials umfasst, und dass auf eine Oberfläche des Komposit-Werkstoffs eine Leiterbahn (305; 402; 501 ; 502; 601 ; 602) aus einem elektrisch leitenden und bei Stromdurchfluss Wärme erzeugenden Widerstandsmaterial aufgebracht ist.

4. Trägerhorde (100; 203) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Bereich der Auflagefläche (108; 212; 304) aus dem Komposit- Werkstoff gefertigt ist.

5. Trägerhorde (100; 203) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die amorphe Matrixkomponente Quarzglas ist, und dass das Halbleitermaterial in elementarer Form vorliegt, wobei der Gewichtsanteil des Halbleitermaterials im Bereich zwischen 0, 1 % bis 5 % liegt.

6. Trägerhorde (100; 203) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (305; 402; 501 ; 502; 601 ; 602) aus Platin, hochwarmfestem Stahl, Tantal, einer ferritischen FeCrAI- Legierung, einer austenitischen CrFeNi-Legierung oder einer Molybdän- Basislegierung gefertigt ist und eine Querschnittsfläche im Bereich von 0,01 mm2 bis 2,5 mm2 aufweist.

7. Trägerhorde (100; 203) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerhorde mindestens ein Trägerelement (205; 300; 400; 500; 600) mit der Auflagefläche (108; 212; 304) um- fasst, dass eine Oberseite und eine Unterseite (401 ) aufweist, wobei die Auflagefläche (108; 212; 304) der Oberseite und die Leiterbahn (305; 402; 501 ; 502; 601 ; 602) der Unterseite (401 ) zugeordnet ist. 8. Trägerhorde (100; 203) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiterbahnen (305; 402; 501 ; 502; 601 ; 602) vorgesehen sind, die individuell elektrisch ansteuerbar sind.

9. Trägerhorde (100; 203) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerhorde zur Aufnahme eines schei- benförmigen Substrats aus Halbleiterwerkstoff in horizontaler Ausrichtung ausgelegt ist.

10. Substrat-Trägerelement (205; 300; 400; 500; 600) für eine Trägerhorde

(100; 203) zur thermischen Behandlung eines Substrats, aufweisend eine Auflagefläche (108; 212, 304) für das Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (205; 300; 400; 500; 600) aus einem Komposit- Werkstoff gefertigt ist, der eine amorphe Matrixkomponente sowie eine Zusatzkomponente in Form eines Halbleitermaterials umfasst, wobei auf eine Oberfläche des Korn posit- Werkstoffs eine Leiterbahn (305; 402; 501 ; 502; 601 ; 602) aus einem elektrisch leitenden und bei Stromdurchfluss Wärme erzeugenden Widerstandsmaterial aufgebracht ist.

Description:
Vorrichtung für die thermische Behandlung eines Substrats sowie Trägerhorde und Substrat-Trägerelement dafür Technischer Hintergrund

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die thermische Behandlung eines Substrats, aufweisend eine Heizeinrichtung und eine mit einer Auflagefläche für das Substrat versehene Trägerhorde.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Trägerhorde für die thermische Behandlung eines Substrats, aufweisend mindestens eine Auflagefläche für ein Substrat.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Substrat-Trägerelement für eine Trägerhorde zur thermischen Behandlung eines Substrats, aufweisend eine Auflagefläche für das Substrat. Vorrichtungen im Sinne der Erfindung werden beispielsweise zur thermischen Behandlung von Halbleiterscheiben in der Halbleiter-oder Photovoltaik-Industrie eingesetzt; sie sind meist zur gleichzeitigen Bestrahlung mehrerer Substrate ausgelegt und werden in der Regel in diskontinuierlichen Verfahren (Batch- Verfahren) eingesetzt. Bei diesen Vorrichtungen ist das Substrat regelmäßig in einem geschlossenen Prozessraum angeordnet, der für eine thermische Behandlung bei besonderen Umgebungsbedingungen ausgelegt ist; vorzugsweise ist der Prozessraum evakuierbar oder mit einem reaktiven Gas oder einem Schutzgas beaufschlagbar.

Trägerhorden im Sinne der Erfindung sind zur Aufnahme und Halterung eines oder mehrerer Substrate ausgelegt und/oder zu deren Transport einsetzbar; sie weisen eine oder mehrere Auflageflächen auf, die jeweils zur Aufnahme eines oder mehrerer Substrate ausgelegt sein können. Die Trägerhorden können einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall weist die Trä- gerhorde häufig einen Halterahmen auf, in den ein oder mehrere Substrate- Trägerelemente aufgenommen werden können.

Substrat-Trägerelemente im Sinne der Erfindung weisen mindestens eine Auflagefläche für ein Substrat auf, beispielsweise in Form einer Vertiefung. Sie werden beispielsweise als Halter oder Träger für ein oder mehrere Substrate eingesetzt.

Stand der Technik

Bei der Herstellung und Bearbeitung von Silizium-Wafern ist es häufig notwendig, die Silizium-Wafer einer thermischen Behandlung zu unterziehen. Silizium-Wafer sind dünne, scheibenförmige Substrate, die eine Substrat-Oberseite und eine Substrat-Unterseite aufweisen. Für die thermische Behandlung von Silizium- Wafern werden Vorrichtungen eingesetzt, die neben einer Substrat-Aufnahme eine Heizeinrichtung aufweisen, meist in Form eines oder mehrerer Infrarotstrahler.

Da die thermische Behandlung von Silizium-Wafern häufig unter besonderen Be- dingungen erfolgt - beispielsweise im Vakuum oder in einer anderen, geeigneten, beispielsweise reaktiven Atmosphäre - ist die Substrat-Aufnahme meist in einem gasdicht verschlossenen Prozessraum angeordnet. Ein hoher Durchsatz bei der thermischen Behandlung der Wafer wird erreicht, wenn mehrere Wafer gleichzeitig im Prozessraum der thermischen Behandlung unterzogen werden. Hierzu sind die Wafer vorteilhafterweise in einer Trägerhorde aufgenommen, die - bestückt mit den mehreren Wafern - der thermischen Behandlung zugeführt wird.

Solche Trägerhorden sind häufig Vertikalhorden; sie bestehen im Wesentlichen aus einer oberen und einer unteren Begrenzungsplatte, die durch mehrere geschlitzte Querstäbe miteinander verbunden sind. Bei der halbleitertechnologi- sehen Verarbeitung von Wafern werden diese Trägerhorden beispielsweise in einem Ofen, einer Beschichtungs- oder Ätzanlage, aber auch für den Transport und die Aufbewahrung von Wafern eingesetzt. Eine solche Trägerhorde ist beispielsweise aus der DE 20 2005 001 721 U1 bekannt. Alternativ und ergänzend werden Horizontalhorden eingesetzt, bei denen die Wafer in mehreren Ebenen in der Art eines Regalsystems angeordnet sind.

Ein Nachteil bekannter Trägerhorden ist allerdings, dass zwischen den in der Trägerhorde gehaltenen Wafern nur ein geringer Bauraum verbleibt, was dazu führt, dass die Heizeinrichtung bezogen auf die Trägerhorde seitlich angeordnet werden muss. Eine seitliche Bestrahlung der Wafer geht grundsätzlich mit einer ungleichmäßigen Bestrahlung der Rand-und Mittenbereiche der Wafer einher. Dies kann zu verlängerten Prozesszeiten führen, da so lange bestrahlt werden muss, bis auch der Mittenbereich des Wafers die gewählte Temperatur erreicht. Um eine möglichst hohe Bestrahlungsstärke auf der Wafer-Oberfläche zu ermöglichen, sind bei bekannten Vorrichtungen die Infrarotstrahler im Prozessraum angeordnet. Eine gute, homogene thermische Behandlung flächenhafter Substrate wird erreicht, wenn mehrere Infrarotstrahler in den Prozessraum geführt sind. Dabei sind die Infrarotstrahler mit ihren Strahlerrohr-Längsachsen meist parallel zu- einander angeordnet. Vorzugsweise sind die Infrarotstrahler der Ober- und Unterseite des Substrats zugeordnet. Dies setzt allerdings das Vorhandensein eines vergleichsweise großen Bauraums oberhalb beziehungsweise unterhalb des zu bestrahlenden Wafers voraus.

Die elektrische Kontaktierung der Infrarotstrahler erfolgt meist außerhalb des Pro- zessraums. Dies hat den Vorteil, dass im Prozessraum elektrische Entladungen an den Kontaktierungsstellen vermieden werden. Allerdings müssen die Infrarotstrahler in diesem Fall durch die Prozessraum-Wand geführt werden, so dass eine besondere Abdichtung der Durchführungen notwendig ist.

Aus der DE 10 2008 063 677 B4 ist beispielsweise ein in einer Vakuumkammer montierbarer Infrarotstrahler bekannt, der zur gasdichten Abdichtung mit einem

Dichtelement in Form eines O-Rings versehen ist. Derartige Abdichtungen haben allerdings den Nachteil, dass das Dichtelement regelmäßig hohen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, die das Dichtelement beschädigen können. Eine dauerhafte thermische Abdichtung der Infrarotstrahler-Durchführungen ist da- her nur aufwendig zu erreichen. Schließlich weisen die in den Prozessraum geführten Infrarotstrahler eine gewisse räumliche Erstreckung auf und setzen das Vorhandensein eines gewissen Bauraums im Prozessraum voraus. Der Bauraum von Vorrichtungen, die zur thermischen Behandlung von Substraten eingesetzt werden ist häufig begrenzt und kann nicht beliebig vergrößert werden. Darüber hinaus kann ein zusätzlich benötigter Bauraum zu einer Verlängerung der benötigten Prozesszeiten beitragen, da bei größer bemessenen Vorrichtungen beispielsweise der Evakuierungsvorgang verlängert ist. Dies kann zur Folge haben, dass der Durchsatz bei der thermischen Behandlung der Wafer verringert ist. Technische Aufgabe

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die einen hohen Substrat-Durchsatz ermöglicht.

Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, sowohl eine Trägerhorde als auch ein Substrat-Trägerelement für eine Trägerhorde an- zugeben, die eine einfache thermische Behandlung von Substraten mit hohem Durchsatz ermöglichen.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Hinsichtlich der Vorrichtung für die thermische Behandlung eines Substrats wird die oben genannte Aufgabe ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs ge- nannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Trägerhorde zumindest teilweise aus einem Korn posit- Werkstoff gefertigt ist, der eine amorphe Matrixkomponente sowie eine Zusatzkomponente in Form eines Halbleitermaterials umfasst, wobei auf eine Oberfläche der Trägerhorde eine Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden und bei Stromdurchfluss wärmeerzeugenden Widerstandsma- terial aufgebracht ist, die einen Teil der Heizeinrichtung bildet.

Bekannte Vorrichtungen für die thermische Behandlung eines Substrats weisen eine Trägerhorde und eine Heizeinrichtung auf. Bei diesen Vorrichtungen sind die Trägerhorde und die Heizeinrichtung als separate Baugruppen ausgeführt, wobei die Heizeinrichtung im Prozessraum meist neben der Trägerhorde angeordnet ist, beispielsweise oberhalb und/oder unterhalb der Trägerhorde oder sie ist einer Seite der Trägerhorde zugeordnet. Die Heizeinrichtung umfasst dabei sowohl ein Wärmestrahlung-emittierendes Heizelement als auch die zum Betrieb des Heizelements notwendigen elektrischen Verbindungen und Schaltungen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zu Grunde, dass ein hoher Substrat- Durchsatz erzielt werden kann, wenn die Vorrichtung eine möglichst kompakte Bauform aufweist. Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem auf eine separate Heizeinrichtung verzichtet und die Heizeinrichtung in die Trägerhorde integriert ist. Eine Trägerhorde mit integrierter Heizeinrichtung trägt darüber hinaus zu einer sehr homogenen Bestrahlung eines darauf aufgelegten Substrats bei.

Gemäß der Erfindung werden daher zwei Modifikationen der Trägerhorde vorgeschlagen, von denen eine den Trägerhorden-Werkstoff und die andere die Art der elektrischen Kontaktierung der Trägerhorde betrifft.

Um eine Emission von Infrarot-Strahlung durch die Trägerhorde zu ermöglichen, ist die Trägerhorde zumindest teilweise aus einem Komposit-Werkstoff gefertigt. Die Zusammensetzung des Komposit-Werkstoffs ist so gewählt, dass ein thermisch anregbarer Werkstoff erhalten wird, der einen energiearmen Ausgangszu- stand und einen energiereichen, angeregten Zustand einnehmen kann. Kehrt ein solcher Werkstoff vom angeregten Zustand in den Ausgangszustand zurück, wird Energie frei, vorzugsweise in Form von Infrarot-Strahlung, die für eine Bestrahlung des Substrats zur Verfügung steht.

Die zur Anregung des Komposit-Werkstoffs notwendige Energie wird durch eine auf eine Oberfläche der Trägerhorde aufgebrachte Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Widerstandsmaterial bereitgestellt, die bei Stromdurchfluss Wärme erzeugt. Die Leiterbahn wirkt als„lokales" Heizelement, mit dem zumindest ein Teilbereich der Trägerhorde lokal erwärmt werden kann. Die Leiterbahn bildet aber nicht das eigentliche Heizelement der Vorrichtung, mit dem das Sub- strat erwärmt wird, sondern sie dient in erster Linie zur Erwärmung eines anderen Vorrichtung-Bauteils, nämlich der Trägerhorde selbst. Die Leiterbahn ist derart dimensioniert, dass sie einen Teil der Trägerhorde erwärmt, der aus dem Kompo- sit-Werkstoff gefertigt ist. Der Wärmetransport vom elektrischen Widerstandselement zur Trägerhorde kann auf Wärmeleitung, Konvektion und oder Wärmestrah- lung beruhen.

Darüber hinaus trägt eine in die Trägerhorde integrierte Heizeinrichtung dazu bei, den mittleren Abstand von Heizelement zur Substrat-Oberfläche zu minimieren. Hierdurch werden ein besonders effektiver Aufheiz-Prozess und kurze Prozesszeiten ermöglicht. Bei einer Vorrichtung mit einer solchen Trägerhorde bildet der Teil der Trägerhorde, der aus dem Komposit-Werkstoff gefertigt ist, das eigentliche, Infrarot- Strahlung emittierende Element. Dabei enthält der Komposit-Werkstoff folgende Komponenten:

• Die amorphe Matrixkomponente stellt hinsichtlich Gewicht und Volumen den größten Anteil des Komposit-Werkstoffs dar. Sie bestimmt maßgeblich die mechanischen und chemischen Eigenschaften des Komposit-Werkstoffs; beispielsweise dessen Temperaturbeständigkeit, Festigkeit und Korrosionseigenschaften. Dadurch, dass die Matrixkomponente amorph ist - sie besteht vorzugsweise aus Glas - kann die geometrische Gestalt der Träger- horde im Vergleich zu einer Trägerhorde aus kristallinen Werkstoffen einfacher an die Anforderungen bei der spezifischen Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung angepasst werden. Darüber hinaus ist ein Komposit- Werkstoff der im Wesentlichen aus einer amorphen Werkstoff-Komponente besteht, leicht an spezielle Substrat-Formen anpassbar. Die Matrixkomponente kann aus undotiertem oder dotiertem Quarzglas bestehen und gegebenenfalls außer SiO 2 in einer Menge bis maximal 10 Gew.- % andere oxidische, nitridische oder carbidische Komponenten enthalten.

• Gemäß der Erfindung ist darüber hinaus vorgesehen, dass in die Matrixkomponente eine Zusatzkomponente in Form eines Halbleitermaterials eingelagert ist. Sie bildet eine eigene, in die amorphe Matrixkomponente dispergierte amorphe oder kristalline Phase.

Ein Halbleiter weist ein Valenzband und ein Leitungsband auf, die durch eine verbotene Zone mit einer Breite von bis zu ΔΕ ~ 3 eV voneinander ge- trennt sein können. Die Breite der verbotenen Zone beträgt beispielsweise bei Ge 0,72 eV, Si 1 , 12 eV, InSb 0,26 eV, GaSb 0,8 eV, AlSb 1 ,6 eV, CdS 2,5 eV. Die Leitfähigkeit eines Halbleiters hängt davon ab, wie viele Elektronen die verbotene Zone überspringen und aus dem Valenzband in das Leitungsband gelangen können. Grundsätzlich können bei Raumtemperatur nur wenige Elektronen die verbotene Zone überspringen und ins Leitungsband gelangen, sodass ein Halbleiter bei Raumtemperatur in der Regel nur eine geringe Leitfähigkeit aufweist. Das Ausmaß der Leitfähigkeit eines Halbleiters hängt aber wesentlich von dessen Temperatur ab. Steigt die Temperatur des Halbleitermaterials, steigt damit auch die Wahrscheinlichkeit, dass genügend Energie zur Verfügung steht, um ein Elektron aus dem Valenzband in das Leitungsband anzuheben. Daher nimmt bei Halbleitern die Leitfähigkeit mit steigender Temperatur zu. Halbleiter-Materialien zeigen bei entsprechender Temperatur eine gute elektrische Leitfähigkeit.

Die Zusatzkomponente ist als eigene Phase gleichmäßig oder gezielt un- gleichmäßig verteilt. Die Zusatzkomponente bestimmt maßgeblich die optischen und thermischen Eigenschaften des Substrats; genauer gesagt, sie bewirkt eine Absorption im infraroten Spektralbereich, das ist der Wellenlängenbereich zwischen 780 nm und 1 mm. Die Zusatzkomponente zeigt für mindestens einen Teil der Strahlung in diesem Spektralbereich eine Absorp- tion, die höher ist als die der Matrixkomponente.

Die Phasenbereiche der Zusatzkomponente wirken in der Matrix als optische Störstellen und führen beispielsweise dazu, dass der Korn posit- Werkstoff - je nach Schichtdicke - bei Raumtemperatur visuell schwarz oder grauschwärzlich erscheinen kann. Außerdem wirken die Störstellen selbst Wär- meabsorbierend. Im Komposit-Werkstoff liegt die Zusatzkomponente bevorzugt in einer Art und Menge vor, die im Komposit-Werkstoff bei einer Temperatur von 600 °C einen spektralen Emissionsgrad ε von mindestens 0,6 für Wellenlängen zwischen 2 m und 8 m bewirkt. Ein besonders hoher Emissionsgrad ist erzielbar, wenn die Zusatzkomponente als Zusatzkomponenten-Phase vorliegt und eine nicht-sphärische Morphologie mit maximalen Abmessungen von im Mittel weniger als 20 m, vorzugsweise jedoch mehr als 3 Mm aufweist.

Die nicht-sphärische Morphologie der Zusatzkomponenten-Phase trägt da- bei auch zu einer hohen mechanischen Festigkeit und zu einer geringen Rissbildungsneigung des Korn posit- Werkstoffs bei. Die Angabe„maximale Abmessung" bezieht sich auf die in Schliff erkennbare längste Ausdehnung eines isolierten Bereichs mit Zusatzkomponenten-Phase. Der Medianwert aller längsten Ausdehnungen in einem Schliffbild bildet den oben genannten Mittelwert.

Laut Kirchhoff schem Strahlungsgesetz entsprechen spektraler Absorptionsgrad α λ und spektraler Emissionsgrad s eines realen Körpers im thermischen Gleichgewicht einander. Die Zusatzkomponente führt somit dazu, dass der Substrat-Werkstoff Infrarotstrahlung emittiert. Der spektrale Emissionsgrad ε λ lässt sich bei bekannten gerichtet-hemisphärischen spektralen Reflexionsgrad R gh und Transmissionsgrad T gh wie folgt berechnen: Unter dem„spektralen Emissionsgrad" wird hierbei der„spektrale normale

Emissionsgrad" verstanden. Dieser wird anhand eines Messprinzips ermittelt, das unter der Bezeichnung„Black-Body Boundary Conditions" (BBC) bekannt ist und veröffentlicht ist in„DETERMINING THE TRANSMITTANCE AND EMITTANCE OF TRANSPARENT AND SEMITRANSPARENT MATERIALS AT ELEVATED TEMPERATURES"; J. Manara, M. Keller, D. Kraus, M. Arduini- Schuster; 5th European Thermal-Sciences Conference, The Netherlands (2008).

Die amorphe Matrixkomponente hat im Korn posit- Werkstoff, also in Verbindung mit der Zusatzkomponente, eine höhere Wärmestrahlungsabsorption als dies ohne die Zusatzkomponente der Fall wäre. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Wärmeleitung von der Leiterbahn in das Substrat, eine schnellere Verteilung der Wärme und eine höhere Abstrahlungsrate auf das Substrat. Dadurch gelingt es, eine höhere Strahlungsleistung pro Flächeneinheit bereitzustellen und auch bei dünnen Trägerhorde-Wandstärken und/oder bei einer vergleichsweise geringen Leiterbahn-Belegungsdichte eine homogene Abstrahlung und ein gleichförmiges Temperaturfeld zu erzeugen. Eine Trägerhorde mit einer geringen Wandstärke verfügt über eine geringe thermische Masse und ermöglicht schnelle Temperaturwechsel. Eine Kühlung ist dafür nicht erforderlich.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt die Zusatzkomponente in einer Art und Menge vor, die im Komposit- Werkstoff bei einer Temperatur von 1000 °C einen spektraler Emissionsgrad ε von mindestens 0,75 für Wellenlängen zwischen 2 m und 8 m bewirkt.

Der Komposit-Werkstoff verfügt demnach über ein hohes Absorptions-und Emissionsvermögen für Wärmestrahlung zwischen 2 m und 8 Mm, also im Wellenlängenbereich der Infrarotstrahlung. Dies vermindert die Reflexion an den Komposit- Werkstoff-Oberflächen, sodass sich unter der Annahme einer vernachlässigbar geringen Transmission ein Reflexionsgrad für Wellenlängen zwischen 2 Mm und 8 Mm und bei Temperaturen oberhalb von 1000 °C bei maximal 0,25 und bei Temperaturen von 600 °C von maximal 0,4 ergibt. Nicht reproduzierbare Aufheizungen durch reflektierte Wärmestrahlung werden so vermieden, was zu einer gleichmäßigen oder gewünscht ungleichmäßigen Temperaturverteilung beiträgt. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass sie einen Prozessraum mit einer Prozessraum-Wandung aufweist, in dem die Trägerhorde angeordnet ist, und dass durch die Prozessraum- Wandung zur elektrischen Kontaktierung der Leiterbahn eine einzige Stromdurch- führung geführt ist, über die ein erstes und ein zweites elektrisches Potenzial in den Prozess-Raum geführt werden.

Zum Betrieb der erfindungsgemäßen, in die Trägerhorde integrierten Heizeinrichtung ist eine elektrische Versorgung der Leiterbahnen notwendig. Da für den Betrieb der Leiterbahn - verglichen mit einer herkömmlichen Heizeinrichtung - nur ein geringer Betriebsstrom benötigt wird, kann eine elektrische Kontaktierung der Leiterbahnen über eine einzige Stromdurchführung in den Prozessraum erfolgen. Stromdurchführungen jedweder Art haben den Nachteil, dass diese abgedichtet werden müssen. Derartige Abdichtungen erweisen sich allerdings häufig als problematisch, insbesondere deshalb, weil eine dauerhafte Abdichtung kaum zu errei- chen ist. Limitierender Faktor ist häufig die Standzeit der verwendeten Lichtelemente, und zwar insbesondere dann wenn diese hohen Strahlungsleistungen o- der reaktiven Atmosphären ausgesetzt sind. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass auch mehrere Leiterbahnen einer Trägerhorde mittels einer Stromdurchführung versorgt werden können, sodass in den Prozessraum lediglich zwei elektrische Potenziale geführt werden müssen. Vorzugsweise sind in die Prozesskammer ausschließlich ein eine erste Einzelleitung mit dem ersten elektrischen Potenzial und eine zweite Einzelleitung mit dem zweiten elektrischen Potenzial geführt. Die erste Einzelleitung und die zweite Einzelleitung können in einem gemeinsamen Kabel integriert sein. Die daran angeschlossenen Leiterbah- nen können parallel oder in Reihe geschaltet sein.

Hinsichtlich der Trägerhorde für die thermische Behandlung eines Substrats wird die oben genannte Aufgabe ausgehend von einer Trägerhorde der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Trägerhorde zumindest teilweise aus einem Korn posit- Werkstoff gefertigt ist, der eine amorphe Mat- rixkomponente sowie eine Zusatzkomponente in Form eines Halbleitermaterials umfasst, und dass auf eine Oberfläche des Komposit-Werkstoffs eine Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden und bei Stromdurchfluss Wärme erzeugenden Widerstandsmaterial aufgebracht ist.

Die erfindungsgemäße Trägerhorde ist insbesondere zur thermischen Behandlung einer Halbleiterscheibe (Silizium-Wafer) ausgelegt. Bekannte Trägerhorden für die thermische Behandlung eines Substrats sind regelmäßig aus einem temperaturbeständigen Werkstoff gefertigt. Darüber hinaus hängen insbesondere bei der Halbleiterfertigung die Ausbeute und das elektrische Betriebsverhalten von Halbleiterbauelemente wesentlich davon ab, inwieweit es bei der Halbleiterfertigung gelingt, Kontaminationen des Halbleitermaterials durch Verunreinigungen zu verhindern. Um zu verhindern, dass Kontaminationen durch die Trägerhorde in den Prozessraum eingebracht werden, sind bekannte Trägerhorde häufig aus einem einzigen Werkstoff gefertigt, der darüber hinaus eine hohe chemische Beständigkeit aufweist, sodass diese eine geringe Kontaminationsgefahr für das Substrat darstellt. Die Trägerhorde im Sinne der Erfindung kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein; sie kann insbesondere eine Vertikalhorde oder eine Horizontalhorde sein. Vorzugsweise ist die Trägerhorde eine Horizontalhorde. Bei Horizontalhorden verläuft die Auflagefläche für das Substrat parallel zur Bodenfläche eines Prozessraums. Sind mehrere Aufnahmen vorgesehen, so sind diese parallel zuei- nander angeordnet. Eine solche horizontale Ausrichtung der Substrate hat den Vorteil, dass die Substrate aufgrund der Schwerkraft auf ihren jeweiligen Auflageflächen nahezu vollständig aufliegen. Hierdurch wird eine gute Wärmeübertragung von der Auflagefläche zum jeweiligen Substrat ermöglicht. In diesem Zusammenhang hat sich der Einsatz einer regalartigen Trägerhorde besonders be- währt, da bei dieser die zur Erwärmung Substrats benötigte Energie über zwei

Mechanismen bereitgestellt werden kann, nämlich einerseits durch direkte Bestrahlung des Substrats andererseits indirekt durch Wärmeleitung innerhalb der Trägerhorde selbst.

Dadurch, dass die erfindungsgemäße Trägerhorde aus einem Komposit-Werkstoff gefertigt ist und gleichzeitig mit einer Leiterbahn aus einem Widerstandsmaterial versehen ist, kann mit der Trägerhorde unmittelbar Infrarot-Strahlung erzeugt werden. Der erfindungsgemäßen Trägerhorde kommen daher zwei Funktionen zu: Zum einen ist die Trägerhorde zum Transport und zur Lagerung von Substraten einsetzbar, zum anderen kann die Trägerhorde auch als Strahlungsquelle zur thermischen Behandlung der Substrate eingesetzt werden, ohne dass es hierfür einer zusätzlichen, externen Strahlungsquelle bedarf. Auch eine etwaig notwendige Umlagerung von Substraten in eine spezielle, zur Bestrahlung der Substrate geeignete Trägerhorde kann entfallen.

Gemäß der Erfindung sind der Werkstoff, aus dem die Trägerhorde gefertigt ist, und die Art der elektrischen Kontaktierung so gewählt, dass der Trägerhorden- Werkstoff zumindest teilweise mittels in den Werkstoff eingebrachter Energie von einem Ausgangszustand in einen angeregten Zustand überführbar ist, und zwar so, dass der Trägerhorden-Werkstoff bei einer Rückkehr vom angeregten Zustand in den Ausgangszustand Infrarot-Strahlung emittiert, die für eine Bestrah- lung des Substrats vorgesehen ist.

Bei einer Vorrichtung mit einer solchen Trägerhorde bildet der Teil der Trägerhorde, der aus dem Komposit-Werkstoff gefertigt ist, das eigentliche, Infrarot- Strahlung emittierende Element. Dabei enthält der Komposit-Werkstoff eine amorphe Matrixkomponente und eine Zusatzkomponente in Form eines Halb- leitermaterials wie sie oben hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausführlich beschrieben sind.

Dadurch, dass auf eine Oberfläche der Trägerhorde eine Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Widerstandsmaterial aufgebracht ist, kann bei Stromdurch- fluss das Widerstandsmaterial Wärme erzeugt werden. Die Leiterbahn wirkt als „lokales" Heizelement, mit dem zumindest ein Teilbereich der Trägerhorde lokal erwärmt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Trägerhorde ist vorgesehen, dass sie im Bereich der Auflagefläche aus dem Komposit-Werkstoff gefertigt ist. Trägerhorden, die zur thermischen Behandlung eines Substrats eingesetzt werden, sind in der Regel aus einem Werkstoff gefertigt, der im Wesentlichen durch eine gute Temperaturstabilität und eine gute chemische Beständigkeit gekennzeichnet ist. Insbesondere bei der Halbleiterfertigung hängen die Ausbeute und das elektrische Betriebsverhalten von Halbleiterbauelementen wesentlich davon ab, inwieweit es bei der Halbleiterfertigung gelingt, Kontaminationen des Halbleitermaterials durch Verunreinigungen zu verhindern. Solche Kontaminationen können beispielsweise von den eingesetzten Apparaturen verursacht werden.

Die Trägerhorde kann vollständig oder teilweise aus dem Komposit-Werkstoff ge- fertigt sein. Eine Trägerhorde, die vollständig aus dem Komposit-Werkstoff gefertigt ist, ist einfach und kostengünstig zu fertigen. Die Oberfläche einer solchen Trägerhorde kann vollständig oder teilweise mit der Leiterbahn belegt sein. Es hat sich bewährt, wenn die Oberfläche der Trägerhorde nur teilweise mit der Leiterbahn belegt ist. In diesem Fall werden nur die der Leiterbahn zugeordneten Be- reiche der Trägerhorde direkt thermisch angeregt. Thermisch nicht direkt angeregte Bereiche zeigen unterhalb einer Bereichs-Temperatur von 40 °C keine nennenswerte Infrarotstrahlungs-Emission. Durch geeignete Anordnung der Leiterbahn und Wahl des mit der Leiterbahn belegten Bereichs kann der Bestrahlungs- bereich an die Substrat-Form angepasst werden, sodass eine gleichmäßige ther- mische Behandlung des Substrats ermöglicht wird.

Um eine gleichmäßige Bestrahlung eines auf die Auflagefläche aufgelegten Substrats zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Trägerhorde nur im Bereich der Auflagefläche aus dem Komposit-Werkstoff gefertigt ist o- der wenn die Leiterbahn derart auf die Trägerhorde aufgebracht ist, dass diese nur im Bereich der Auflagefläche angeregt wird. In beiden Fällen wirkt nur die Auflagefläche als Emitter von Infrarot-Strahlung. Die Form der Auflagefläche kann einfach an die Form des Substrats angepasst werden. Einem auf die Auflagefläche aufgelegten Substrat ist in diesem Fall eine Heizeinrichtung gleicher Form zugeordnet, wodurch eine besonders homogene Bestrahlung des Substrats er- möglicht wird. Vorzugsweise ist die Auflagefläche als ebene Fläche ausgebildet.

Eine ebene Fläche ist mit geringem Fertigungsaufwand zu erzeugen; eine besonders hohe Güte der Auflagefläche kann beispielsweise durch Schleifen erreicht werden. Eine ebene Auflagefläche hat darüber hinaus den Vorteil, dass ein eben- falls ebenes Substrat eine möglichst große Kontaktfläche mit der Auflagefläche aufweist. Dies trägt zu einer besonders gleichmäßigen Wärmeübertragung auf das Substrat bei.

Ein auf die Auflagefläche aufgelegtes Substrat kann vollständig oder teilweise auf der Auflagefläche aufliegen. Vorzugsweise liegt ein auf die Auflagefläche aufge- legtes Substrats mit einer Seite vollständig auf der Auflagefläche auf. Dies hat den Vorteil, dass die Temperatur der aufliegenden Seite soweit wie möglich über eine elektrische Ansteuerung der Leiterbahn der Auflagefläche eingestellt werden kann, so dass eine möglichst gleichmäßige Erwärmung des Substrats ermöglicht wird. Vorzugsweise weist die Auflagefläche für das Substrat eine Größe im Bereich von 10.000 mm 2 bis 160.000 mm 2 , besonders bevorzugt im Bereich von 10.000 mm 2 bis 15.000 mm 2 , auf.

Eine Auflagefläche im Bereich von 10.000 mm 2 bis 160.000 mm 2 ist ausreichend groß zur Aufnahme gängiger Substrate, beispielsweise von Halbleiterscheiben. Eine Auflagefläche von mehr als 160.000 mm 2 ist darüber hinaus aufwendig zu fertigen.

Es hat sich besonders bewährt, wenn die Größe der Auflagefläche im Bereich von 10.000 mm 2 bis 15.000 mm 2 liegt. Eine Auflagefläche in diesem Bereich ist insbesondere zur Aufnahme von Wafern geeignet, wie sie bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen, beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen, verwendet werden. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Auflagefläche eine quadratische oder runde Form hat. Im Fall einer quadratischen Auflagefläche liegt deren Größe vorzugsweise zwischen 100 mm x 100 mm und 122 mm x 122 mm; bei einer runden Auflagefläche liegt der Auflageflächen- Durchmesser vorzugsweise zwischen 56 mm und 120 mm.

Es hat sich bewährt, wenn die amorphe Matrixkomponente Quarzglas ist, das Halbleitermaterial in elementarer Form vorliegt, wobei der Gewichtsanteil des Halbleitermaterials im Bereich zwischen 0, 1 % bis 5 % liegt. In diesem Zusammenhang hat es sich als günstig erwiesen, wenn die amorphe Matrixkomponente und die Zusatzkomponente bei Temperaturen unterhalb von 600 °C elektrisch isolierende Eigenschaften besitzen.

Quarzglas ist ein elektrischer Isolator und besitzt neben einer hohen Festigkeit eine gute Korrosions-, Temperatur- und Temperaturwechselbeständigkeit; es steht darüber hinaus in hoher Reinheit zu Verfügung. Daher bietet es sich auch bei Hochtemperatur-Heizprozessen mit Temperaturen bis zu 1 100 °C als Matrixmaterial an. Eine Kühlung ist nicht erforderlich.

Die feinteiligen Bereiche einer Halbleiter-Phase wirken in der Matrix einerseits als optische Störstellen und führen dazu, dass der Substrat-Werkstoff - je nach Schichtdicke - bei Raumtemperatur visuell schwarz oder grau-schwärzlich erscheint. Andererseits haben die Störstellen auch Auswirkungen auf die Wärmeabsorption des Korn posit- Werkstoffs insgesamt. Dies ist im Wesentlichen auf die Eigenschaften der fein verteilten Phasen aus dem elementar vorliegenden Halbleiter zurückzuführen, wonach zum einen die Energie zwischen Valenzband und Leitungsband (Bandlückenenergie) mit der Temperatur abnimmt und zum anderen bei ausreichend hoher Aktivierungsenergie Elektronen vom Valenzband in das Leitungsband gehoben werden, was mit einem deutlichen Anstieg des Absorptionskoeffizienten einhergeht. Die thermisch aktivierte Besetzung des Leitungsbandes führt dazu, dass das Halbleitermaterial bei Raumtemperatur für bestimmte Wellenlängen (wie etwa ab 1000 nm) in gewissem Umfang transparent sein kann und bei hohen Temperaturen undurchsichtig wird.

Mit steigender Temperatur des Korn posit- Werkstoffs können daher Absorption und Emissionsgrad sprungartig zunehmen. Dieser Effekt hängt unter anderem von der Struktur (amorph/kristallin) und Dotierung des Halbleiters ab. Vorzugsweise ist die Zusatzkomponente elementares Silizium. Reines Silizium zeigt beispielsweise ab etwa 600 °C eine merkliche Emissionszunahme, die ab etwa 1000 °C eine Sättigung erreicht.

Das Halbleitermaterial und insbesondere das vorzugsweise eingesetzte, elemen- tares Silizium bewirken daher eine Schwarzfärbung der glasigen Matrixkomponente und zwar bei Raumtemperatur, aber auch bei erhöhter Temperatur oberhalb von beispielsweise 600 °C. Dadurch wird eine gute Abstrahlungscharakteris- tik im Sinne einer breitbandigen, hohen Emission bei hohen Temperaturen erreicht. Das Halbleitermaterial, bevorzugt das elementare Silizium, bildet dabei eine in der Matrix dispergierte, eigene Si-Phase. Diese kann mehrere Halbmetalle oder Metalle enthalten (Metalle jedoch maximal bis zu 50 Gew.-%, besser nicht mehr als 20 Gew.-%; jeweils bezogen auf den Gewichtsanteil der Zusatzkomponente) dabei zeigt der Korn posit- Werkstoff keine offene Porosität, sondern allenfalls eine geschlossene Porosität von weniger als 0,5 % und eine spezifische Dichte von mindestens 2, 19 g/cm 3 Er ist daher für Trägerhorden geeignet, bei denen es auf Reinheit oder Gasdichtheit des Werkstoffs ankommt, aus dem die Trägerhorde gefertigt ist.

Die Wärmeabsorption des Komposit-Werkstoffs hängt vom Anteil der Zusatzkomponente ab. Der Gewichtsanteil der Zusatzkomponente sollte daher vorzugsweise mindestens 0, 1 % betragen. Andererseits kann ein hoher Volumenanteil der Zusatzkomponente die chemischen und mechanischen Eigenschaften der Matrix beeinträchtigen. Im Hinblick darauf liegt der Gewichtsanteil der Zusatzkomponente bevorzugt im Bereich zwischen 0, 1 % und 5 %

Zur Verringerung einer von der Trägerhorde ausgehenden Substrat- Kontaminationsgefahr hat sich eine Ausführungsform der Trägerhorde besonders bewährt, bei der die amorphe Matrixkomponente Quarzglas ist und vorzugsweise eine chemische Reinheit von mindestens 99,99 % Si0 2 und einen Cristobalit- Gehalt von höchstens 1 % besitzt. Durch einen niedrigen Cristobalit-Gehalt der Matrix von 1 % oder weniger wird eine geringe Entglasungsneigung und damit eine geringe Rissbildungsgefahr beim Einsatz als Trägerhorde gewährleistet da- mit wird auch hohen Anforderungen an Partikel Freiheit, Reinheit und Inertheit genügt, wie sie in der Regel bei Halbleiterfertigungsprozessen bestehen.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Leiterbahn aus Platin, hochwarmfes- tem Stahl, Tantal, einer ferritischen FeCrAI-Legierung, einer austenitischen CrFeNi-Legierung oder einer Molybdän-Basislegierung gefertigt ist und eine Querschnittsfläche im Bereich von 0,01 mm 2 bis 2,5 mm 2 aufweist.

Die Leiterbahn ist ein Teil der Heizeinrichtung, mit der die Trägerhorde erwärmt wird; sie ist aus einem Widerstandsmaterial gefertigt, das bei Stromdurchfluss Wärme erzeugt. Das Widerstandsmaterial bildet ein elektrisches Bauelement, mit dem elektrische Energie in thermische Energie (Wärme) umgewandelt werden kann; es kann daher auch als Heizwiderstand bezeichnet werden. Die Wärmeleistung des Widerstandsmaterials ist abhängig vom spezifischen Widerstand des Materials, dem Querschnitt und der Länge des Materials sowie von dem daran anliegenden Betriebs-Strom oder der Betriebs-Spannung. Da Betriebs-Strom und Betriebs-Spannung nicht beliebig gesteigert werden können, da andernfalls das Widerstandsmaterial schmelzen kann, kann eine einfache und schnelle Anpassung der Wärmeleistung durch Variation der Länge und des Querschnitts des Widerstandsmaterials erfolgen. In diesem Zusammenhang hat es sich bewährt, wenn die Querschnittsfläche im Bereich von 0,01 mm 2 bis 2,5 mm 2 liegt. Eine Leiterbahn mit einer Querschnittsfläche von weniger als 0,01 mm 2 kann nur von geringen Strömen (von weniger als 1 A) durchflössen werden. Eine Leiterbahn mit einer Querschnittsfläche von mehr als 2,5 mm 2 stellt einen hohen Widerstand dar und erfordert hohe Betriebsströme (oberhalb von 8 A). Eine solche Leiterbahn geht darüber hinaus mit einem hohen Anschaltstrom oberhalb von 128 A einher, so dass ein Anschaltstrom-Begrenzer notwendig wäre.

Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Querschnittsfläche im Bereich von 0,01 mm 2 bis 0,05 mm 2 liegt. Eine Querschnittsfläche in diesem Bereich zeichnet sich durch ein besonders günstiges Spannungs-/Strom-Verhältnis aus; sie ermöglicht insbesondere einen Betrieb mit Spannungen im Bereich von 100 V bis 400 V bei Strömen von 1 A bis 4,5 A. Eine Variation der Leitbahn-Länge ist durch geeignete Wahl der Form der Leiterbahn möglich. Im Hinblick auf eine möglichst homogene Temperaturverteilung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Leiterbahnen als Linienmuster ausgeführt ist, das eine Fläche des Substrats so bedeckt, dass zwischen benachbarten Leiterbahn-Abschnitten ein Zwischenraum von mindestens 1 mm, bevorzugt mindestens 2 mm, verbleibt. Eine geringe Belegungsdichte ist dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Abstand zwischen benachbarten Leiterbahn-Abschnitten 1 mm oder mehr, bevorzugt 2 mm oder mehr, beträgt. Ein großer Abstand zwischen den Leiterbahn-Abschnitten vermeidet Überschläge, die insbesondere beim Be- trieb mit hohen Spannungen unter Vakuum auftreten können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und die erfindungsgemäße Trägerhorde sind vorzugsweise für niedrige Spannungen unterhalb von 80 V ausgelegt und daher für den Vakuumbetrieb besonders geeignet. Die Leiterbahn verläuft dabei vorzugsweise in einem spiral- oder mäanderförmigen Linienmuster. Hierdurch wird eine gleichmäßige Belegung mit einer einzigen Leiterbahn ermöglicht. Eine einzige Leiterbahn kann besonders einfach an eine Stromquelle angeschlossen und angesteuert werden.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn an den Leiterbahn-Enden Kontaktelemente vorgesehen sind. Kontaktelemente dienen der vereinfachten elektrischen Kon- taktierung der Leiterbahn; sie bilden vorzugsweise ein Steckelement einer Steck- Verbindung. Die Steckverbindung dient der lösbaren Verbindung des Kontaktelements mit einer elektrischen Stromzuführung. Hierdurch wird ein einfaches Trennen und Verbinden der Leiterbahn mit einer elektrischen Zuleitung und insbesondere mit einer Strom-/Spannungsquelle, ermöglicht.

Vorzugsweise ist das Widerstandsmaterial hochwarmfester Stahl, Tantal, eine Molybdän-Basislegierung, eine austenitische CrFeNi- Legierung oder eine ferritische FeCrAI- Legierung, beispielsweise Kanthai ® (Kanthai ® ist eine Handelsmarke der SANDVIK AB.).

Besonders bevorzugt ist die Leiterbahn aus Platin gefertigt, da eine solche Leiterbahn hinsichtlich der Umwandlung von elektrischer in thermische Energie einen besonders hohen Wirkungsgrad aufweist. Eine Leiterbahn aus Platin ist darüber hinaus einfach und kostengünstig zu fertigen; sie kann als eingebrannte Dickfilmschicht ausgeführt sein. Derartige Dickfilmschichten werden beispielsweise aus Widerstandspaste mittels Siebdruck oder aus metallhaltiger Tinte mittels Tintenstrahldrucker erzeugt und anschließend bei hoher Temperatur eingebrannt. Bei der bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Trägerhorde ist vorgesehen, dass die Trägerhorde mindestens ein Trägerelement mit der Auflagefläche umfasst, dass eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei die Auflagefläche der Oberseite und die Leiterbahn der Unterseite zugeordnet ist.

Die Trägerhorde kann ein oder mehrere Trägerelemente umfassen, die wiederum jeweils eine oder mehrere Auflageflächen aufweisen können. Auf die Auflagefläche kann ein einziges oder es können mehrere Substrate aufgelegt werden.

Dadurch, dass die Auflagefläche der Oberseite des Trägerelements zugeordnet ist, kann das Substrat einfach auf diese aufgelegt werden. Dabei erfolgt die Auflage des Substrats auf die Auflagefläche vorzugsweise so, dass das Substrat mit einer Seite möglichst vollflächig auf der Auflagefläche aufliegt. Hierdurch wird eine besonders homogene Erwärmung des Substrats, insbesondere durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung, ermöglicht.

Dadurch, dass die Leiterbahn der Unterseite des Trägerelements zugeordnet ist, kann der Komposit-Werkstoff des Trägerelements hinreichend erwärmt und ange- regt werden, ohne dass die Leiterbahn einer Abstrahlung von Infrarotstrahlung in Richtung eines auf der Oberseite des Trägerelements aufliegenden Substrats entgegensteht. Auf der anderen Seite weist die Unterseite der Trägerhorde zwischen benachbarten Leiterbahnabschnitten Zwischenräume auf, über die Infrarotstrahlung emittiert werden kann. Sind zwei Trägerelemente übereinander ange- ordnet, kann die von der Unterseite des oberen Trägerelements emittierte Strahlung für eine Bestrahlung eines auf der Oberseite des unteren Trägerelements aufliegenden Substrats genutzt werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trägerhorde zeichnet sich dadurch aus, dass der Komposit-Werkstoff eine der Leiterbahn zugewandte Fläche aufweist, dass mindestens ein Teil dieser Fläche mit einer Deckschicht aus porösem Quarzglas belegt ist, wobei in die Deckschicht die Leiterbahn mindestens teilweise eingebettet ist.

Die Deckschicht aus opakem Quarzglas wirkt dabei als diffuser Reflektor und sie schützt und stabilisiert gleichzeitig die Leiterbahn. Durch die Deckschicht kann die in Richtung der Unterseite des Trägerelements emittierte Strahlung eines Trägerelements umgelenkt und auf das auf der Oberseite des Trägerelements aufliegendes Substrat gerichtet werden. Auf diese Weise steht die von einem Trägerelement emittierte Strahlung für die Bestrahlung des darauf aufliegenden Substrats zur Verfügung. Dadurch, dass die Deckschicht als diffuser Reflektor wirkt, wird eine gleichmäßige Bestrahlung des Substrats ermöglicht.

Die Herstellung einer derartigen Deckschicht aus opakem Quarzglas ist beispielsweise in der WO 2006/021416 A1 beschrieben. Sie wird aus einer Dispersion erzeugt, die amorphe Si0 2 -Teilchen in einer Flüssigkeit enthält. Diese wird auf die der Leiterbahn zugewandte Oberfläche des Trägerelements, vorzugsweise dessen Unterseite, aufgetragen, zu einer Grünschicht getrocknet und diese bei hoher Temperatur gesintert. Das Sintern der Grünschicht und das Einbrennen der Leiterbahn erfolgt bevorzugt in ein und demselben Heizprozess.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn mehrere Leiterbahnen vorgesehen sind, die individuell elektrisch ansteuerbar sind. Das Vorsehen mehrerer Leiterbahnen ermöglicht eine individuelle Anpassung der mit der Trägerhorde erreichbaren Bestrahlungsstärke. Einerseits kann durch geeignete Wahl der Abstände benachbarter Leitungsbahn-Abschnitte die Strahlungsleistung des Komposit-Werkstoffs eingestellt werden. Hierbei werden Abschnitte des Komposit-Werkstoffs unterschiedlich stark erwärmt, sodass diese Infrarot-Strahlung mit unterschiedlichen Bestrahlungsstärken emittieren.

Alternativ können Leiterbahnen individuell elektrisch angesteuert werden, sodass diese mit unterschiedlichen Betriebsspannungen oder Betriebsstromstärken betrieben werden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass insbesondere die Randbereiche eines Substrats häufig stärker erwärmt werden als der Mittenbereich des Substrats. Die Ursache hierfür ist, dass der Randbereich leichter für Infrarotstrahlung zugänglich ist und in der Regel stärker bestrahlt wird, wenn die Substratoberfläche kleiner ist als Auflagefläche. Eine Variation der an den jeweiligen Leiterbahnen anliegenden Betriebsspannungen bzw. Betriebsströme ermöglicht eine einfache und schnelle Anpassung der Temperaturverteilung auf dem zu erwärmenden Substrat.

Die erfindungsgemäße Trägerhorde ist bevorzugt zur Aufnahme eines scheibenförmigen Substrats aus Halbleiterwerkstoff in horizontaler Ausrichtung ausgelegt; sie ist vorzugsweise in der Art eines Regals ausgebildet und wird zur thermischen Behandlung einer Halbleiterscheibe (Wafer) eingesetzt.

Hinsichtlich des Substrat-Trägerelements wird die oben genannte Aufgabe ausgehend von einem Substrat-Trägerelement der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Trägerelement aus einem Komposit- Werkstoff gefertigt ist, der eine amorphe Matrixkomponente sowie eine Zusatz- komponente in Form eines Halbleitermaterials umfasst, wobei auf eine Oberfläche des Komposit-Werkstoffs eine Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden und bei Stromdurchfluss wärmeerzeugenden Widerstandsmaterial aufgebracht ist.

Trägerhorden, die zur thermischen Behandlung eines Substrats eingesetzt werden, sind häufig mehrteilig ausgeführt. Sie können einen Halterrahmen aufweisen in den beispielsweise mehrere Substrat-Trägerelemente einlegbar sind. Alternativ können auch mehrere Substrat-Trägerelemente aufeinandergestapelt sein. Dies hat den Vorteil, dass die Größe der Trägerhorde individuell an den jeweiligen Be- strahlungsprozess angepasst werden kann. Dabei ist jedes Substrat- Trägerelement vorzugsweise zur Aufnahme eines einzigen Substrats ausgelegt. Das Substrat-Trägerelement kann vollständig oder teilweise aus dem Komposit-

Werkstoff gefertigt sein. Das Substrat-Trägerelement ist - wie bereits oben hinsichtlich der Trägerhorde näher erläutert - aus einem speziellen Werkstoff gefertigt, der mittels einer Leiterbahn aus einem Widerstandselement von einem Ausgangszustand in einen angeregten Zustand versetzt werden kann, wobei der Werkstoff Strahlung in Form von Infrarot-Strahlung emittiert. Hinsichtlich der che- mischen Zusammensetzung des Komposit-Werkstoffs aus Matrixkomponente und Zusatzkomponente wird auf die obigen Ausführungen zur Vorrichtung und zur Trägerhorde verwiesen.

Das erfindungsgemäße Substrat-Trägerelement ist vorteilhafterweise in einer be- kannten Trägerhorde zur thermischen Behandlung einer Halbleiterscheibe einsetzbar. Vorzugsweise umfasst eine erfindungsgemäße Trägerhorde mehrere Substrat-Trägerelemente, wobei diese derart angeordnet sind, dass ihre jeweiligen Substrat-Auflageflächen parallel zueinander verlaufen.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt in schematischer Darstellung

Figur 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trägerhorde für die thermische Behandlung eines Substrats, die zur Aufnahme von Halbleiter-Scheiben (Wafern) in horizontaler Ausrichtung ausgelegt ist, Figur 2 in Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Bestrahlungsvorrichtung für die thermische Behandlung eines Substrats, bei der die elektrische Kontaktierung der Leiterbahnen über eine einzige Stromdurchführung in den Prozessraum erfolgt,

Figur 3 in perspektivischer Darstellung die Oberseite und die Unterseite einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Substrat-

Trägerelements für eine Trägerhorde zur thermischen Behandlung eines Substrats,

Figur 4 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Substrat-Trägerelements für eine Trägerhorde zur thermischen Behandlung eines Substrats, Figur 5 eine Draufsicht auf die Unterseite einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Substrat-Trägerelements, auf die zwei individuell elektrisch ansteuerbare Leiterbahnen aufgebracht sind, und

Figur 6 eine Draufsicht auf die Unterseite einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Substrat-Trägerelements, auf die zwei individuell elektrisch ansteuerbare Leiterbahnen aufgebracht sind.

Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trägerhorde, der insgesamt die Bezugsziffer 100 zugeordnet ist. Die Trägerhorde 100 ist zur thermischen Behandlung von Silizium-Wafern ausge- legt und wird beispielsweise in der Halbleiter- oder Photovoltaik-Industrie eingesetzt. Trägerhorden dieser Art werden im englischsprachigen Sprachraum auch als„Stacks" bezeichnet.

Die Trägerhorde 100 weist einen regalartigen Aufbau auf, der zur Aufnahme von Silizium-Wafern in horizontaler Ausrichtung ausgelegt ist. Die in Figur 1 beispiel- haft gezeigte Trägerhorde 100 umfasst zwei Aufnahmegestelle 102a, 102b, die jeweils fünf Ebenen 103a-e bzw.103f-j zur Aufnahme von jeweils einem Silizium- Wafer aufweisen. Die Gesamt-Aufnahmekapazität der Trägerhorde 100 beträgt zehn Silizium-Wafer. Die Trägerhorde 100 bzw. die Aufnahmegestelle 102a, 102b können grundsätzlich so bemessen werden, dass eine beliebige Anzahl von Wafern aufgenommen werden kann.

Bei der Trägerhorde 100 sind die Aufnahmegestelle 102a, 102b jeweils einstückig ausgebildet. Sie ist vollständig aus einem Korn posit-Werkstoff gefertigt, der eine amorphe Matrixkomponente und eine Zusatzkomponente umfasst.

Die amorphe Matrixkomponente ist eine Matrix aus Quarzglas mit einer chemi- sehen Reinheit von 99,99 %; der Cristobalit-Gehalt der amorphe Matrixkomponente beträgt 0,25 %.

In dieser Matrix ist eine Phase aus elementarem Silizium in Form nichtsphärischer Bereiche homogen verteilt. Die Zusatzkomponente hat einen wichtsanteil von 2 % (m/m). Die maximalen Abmessungen der Si-Phasenbereiche liegen im Mittel (Medianwert) im Bereich von etwa 1 m bis 10 m.

Der Komposit-Werkstoff ist gasdicht; er hat eine Dichte von 2, 19 g/cm 3 und er ist an Luft bis zu einer Temperatur von etwa 1 .150 °C stabil Die Trägerhorde 100 wirkt visuell transluzent bis transparent. Sie zeigt bei mikroskopischer Betrachtung keine offenen Poren und allenfalls geschlossene Poren mit maximalen Abmessungen von im Mittel weniger als 10 m. Die eingelagerte Si-Phase trägt einerseits zur Opazität des Korn posit- Werkstoffs insgesamt bei und sie hat Auswirkungen auf die optischen und thermischen Eigenschaften des Komposit-Werkstoffs. Dieser zeigt bei hoher Temperatur eine hohe Absorption von Wärmestrahlung und einen hohen Emissionsgrad.

Bei einer alternativen Ausgestaltung (nicht dargestellt) ist die gesamte Trägerhorde einstückig ausgebildet; bei einer anderen alternativen Ausgestaltung der Trägerhorde 100 (ebenfalls nicht dargestellt) ist die Trägerhorde aus mehreren Sub- strat-Trägerelementen gebildet. Dabei können die Substrat-Trägerelemente entweder aufeinandergestapelt sein oder es kann ein Halterahmen vorgesehen sein, in den die Substrat-Trägerelemente aufgenommen sind. Dies hat den Vorteil, dass Größe und Aufnahmekapazität beliebig wählbar sind, beispielsweise durch geeignete Wahl der Halterahmen-Größe oder der Anzahl aufeinandergestapelter Substrat-Trägerelemente.

Die Ebenen 103a-e bzw. 103f-j sind identisch ausgebildet; beispielhaft ist daher nachfolgend stellvertretend für die Ebenen 103 b-e und 103f-j die Ebene 103a näher beschrieben:

Die Ebene 103a weist eine Länge von 200 mm (entsprechend der Längsseite 105 einschließlich der Vorsprünge 106 mit einer Vorsprung-Länge von 30 mm auf. Die Breite der Ebene 103a beträgt 150 mm (entsprechend der Querseite 104). Die Dicke der Ebene 103a beträgt 2 mm.

Die Ebene 103a weist eine Oberseite 107 und eine der Oberseite 107 gegenüberliegende Unterseite 109 auf. Die Oberseite 107 ist mit einer Vertiefung versehen, die als Auflagefläche 108 für ein ebenes Substrat dient. Die Auflagefläche 108 hat eine rechteckige Form und weist eine Länge von 101 mm und eine Breite von 101 mm auf.

Auf die Unterseite 105 ist eine Leiterbahn (nicht dargestellt) durch Aufbringen und Einbrennen einer Platin-Widerstandspaste erzeugt. Die Leiterbahn ist nur einem Teil der Unterseite 105 zugeordnet; sie erstreckt sich über den der Auflagefläche 108 unmittelbar gegenüberliegenden Teil der Oberfläche der Unterseite 109, dessen Flächeninhalt dem der Auflagefläche 108 entspricht. Die Leiterbahn verläuft in einem spiralförmigen Linienmuster. An beiden Enden der Leiterbahn sind Klemmen (nicht dargestellt) vorgesehen, die eine elektrische Verbindung der Leiterbahnen mit einer Stromzuführung (nicht dargestellt) ermöglichen.

Liegt an der Leiterbahn ein elektrisches Potenzial an, erwärmt sich die Leiterbahn. Gleichzeitig wird auch die Trägerhorde 100 im Bereich der Auflagefläche 108 erwärmt. Ab einer gewissen Temperatur steigt der Emissionsgrad Auflageflä- che 108 deutlich an. Dies ist wohl darauf zurückzuführen, dass die in die Matrix eingebrachte Phase aus elementarem Silizium ein Halbleiter ist, und dass die Energie zwischen Valenzband und Leitungsband (Bandlückenenergie) des Halbleiters mit der Temperatur abnimmt, so dass bei ausreichend hoher Temperatur und Aktivierungsenergie Elektronen vom Valenzband in das Leitungsband geho- ben werden, sodass bei ihrer Rückkehr in das Valenzband Energie in Form von Wärmestrahlung frei wird und die thermisch aktivierte Besetzung des Leitungsbandes führt dazu, dass das Halbleitermaterial bei Raumtemperatur für bestimmte Wellenlängen in gewissem Umfang Wärmestrahlung emittiert. Dieser Effekt wird durch hohe Trägerhorden-Temperaturen verstärkt, insbesondere bei Trägerhor- den-Temperaturen oberhalb von 600 °C. Dadurch, dass die Leiterbahn der Auflagefläche 108 gegenüberliegend angeordnet ist, kann die Auflagefläche 108 als plattenförmige Abstrahlfläche für Wärmestrahlung dienen. Ein Teil der emittierten Wärmestrahlung wird dabei auch in die Trägerhorde 100 eingekoppelt, so dass diese insgesamt Wärmestrahlung abstrahlt. Dabei Wärmestrahlung vor allem im Bereich der Auflagefläche 108 emittiert. Um die emittierte Wärmestrahlung auf ein etwaig auf die Auflagefläche 108 aufgelegtes Substrat richten zu können, ist auf die auf die Unterseite 105 aufgebrachte Leiterbahn ferner eine Reflektorschicht (nicht dargestellt) aufgebracht. Die Reflektorschicht besteht aus opakem Quarzglas und hat eine mittlere Schichtdicke um 1 ,7 mm. Sie zeichnet sich durch Rissfreiheit und eine hohe Dichte von etwa 2, 15 g/cm 3 aus; sie ist bis Temperaturen oberhalb von 1 100 °C thermisch beständig.

Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von Halbleiterscheiben, der insgesamt die Bezugsziffer 200 zugeordnet ist. Die Bestrahlungsvorrichtung 200 weist ein Gehäuse 201 auf, das einen Prozessraum 202 umschließt. In dem Prozessraum 202 eine Trägerhorde 203 mit zwei Aufnahmegestellen 204a, 204b angeordnet. Zur elektrischen Kontaktierung der Aufnahmegestelle 204a, 204b ist eine einzige Stromdurchführung 220 vorgesehen, die durch das Gehäuse 201 geführt ist und über die die Aufnahmestelle 204a, 204b an eine Spannungsquelle (nicht dargestellt) ange- schlössen sind.

Soweit in Figur zwei die gleichen Bezugsziffern verwendet werden, wie in Figur 1 , so sind damit gleiche oder äquivalente Bestandteile der Trägerhorde bezeichnet wie sie oben anhand der Figur 1 erläutert sind.

Die Trägerhorde 203 unterscheidet sich von der aus Figur eins bekannten Trä- gerhorde 100 darin, dass sie mehrstückig ausgeführt ist. Zur Aufnahme der Halbleiterscheiben sind Substrat-Trägerelemente 205 vorgesehen, die über an den Querseiten 206 befindliche Vorsprünge 207 in zylinderförmige Querstäbe 208 eingeschoben sind. Die Querstäbe 208 sind aus Quarzglas mit einer Reinheit von 99,99 % gefertigt. Das Quarzglas der Querstäbe 208 ist nicht mit einer Zusatz- komponente versetzt.

Die Querstäbe 208 sind mit Schlitzen versehen (nicht dargestellt), in die eine der Vorsprünge 207 eines Trägerelements einsteckbar ist. Die Schlitztiefe beträgt 7 mm, die Schlitzweite beträgt 4 mm bei einem Schlitzabstand von 15 mm. Die Querstäbe 208 haben einen kreisförmigen radialen Querschnitt, der Durchmesser der Querstäbe 208 beträgt 20 mm. Die in die Querstäbe 208 eingeschobenen Substrat-Trägerelemente 205 weisen eine Länge von 200 mm (entsprechend der Längsseite 210 einschließlich der Vorsprünge 207 bei einer Vorsprung-Länge von 30 mm) und eine Breite von 150 mm (entsprechend der Querseite 206) auf. Die Trägerhorde 203 umfasst 40 Sub- strat-Trägerelemente 205 in 20 übereinander angeordneten Ebenen, wobei jeweils zwei Substrat-Trägerelemente 205 in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind.

Die Substrat-Trägerelemente 205 sind identisch ausgebildet. Jedes der Substrat- Trägerelemente weist auf der Oberseite eine Auflagefläche 212 zur Aufnahme einer Halbleiterscheibe auf. Die Auflagefläche 212 hat eine Breite von 101 mm, eine Länge von 101 mm bei einer Substrat-Trägerelement-Höhe von 2 mm. Die Substrat-Trägerelemente 205 sind aus einem Verbundglas gefertigt. Das Verbundglas umfasst zwei Verbundelemente, nämlich ein erstes Verbundelement, welches die Auflagefläche 212 bildet, und ein zweites Verbundelement, welches die Auflagefläche 212 umgibt. Das erste Verbundelement besteht aus Quarzglas mit einer Reinheit von 99,99 %. Das zweite Verbundelement besteht aus einem Komposit-Werkstoff, dessen Basis eine Matrix aus Quarzglas ist und dem als Zusatzkomponente mit einem Gewichtsanteil von 3 % Silizium in elementarer Form zugesetzt ist. Auf der Unterseite der Auflagefläche 212 ist eine Platin- Beschich- tung aufgebracht, die bei Stromdurchfluss Wärme erzeugt.

Dadurch, dass nur die Auflagefläche 212 aus dem zweiten Verbundelement, also dem Komposit-Werkstoff, gefertigt ist, kann nur der Bereich der Auflagefläche 212 unmittelbar Wärmestrahlung emittieren. Zwar können auch die übrigen Bereiche des Substrat-Trägerelement Wärmestrahlung emittieren, beispielsweise Strah- lungsanteile, die in das Substrat Trägerelement ein gekoppelt wurde. Bezogen auf die Gesamtbestrahlungsleistung des Substrat-Trägerelements sind derartige Strahlungsanteile in der Regel allerdings vernachlässigbar. In diesem Zusammenhang hätte sich bewährt, wenn das Substrat-Trägerelement im Bereich des Übergangs vom ersten Verbundelement zum zweiten Verbundelement eine Aus- kopplungszone aufweist, beispielsweise in Form einer aufgebauten Oberfläche.

Eine aufgebaut Oberfläche wirkt als Diffusor und geht mit einer ungerichteten und daher gleichmäßigen Strahlungssauskopplung einher. Ein alternatives Mittel zur Verringerung der Strahlungsleitung innerhalb des Substrat-Trägerelements ist die Dotierung der ersten Verbundkomponente mit eine einem Wärmestrahlungabsorbierenden Dotierstoff. Figur 3 zeigt zwei Ansichten (I, II) eines erfindungsgemäßen Substrat- Trägerelements 300.

Ansicht I zeigt in perspektivischer Darstellung die Oberseite (A) des Substrat- Trägerelements 300; in Ansicht II ist die Unterseite (B) des Substrat- Trägerelements 300 dargestellt. Das Substrat-Trägerelement 300 ist aus zwei Werkstoffen gefertigt, nämlich in dem die Auflagefläche 304 umgebenden Bereich 310 aus Quarzglas und im Bereich der Auflagefläche 304 aus einem Komposit-Werkstoff. Der Komposit- Werkstoff umfasst eine Matrix aus Quarzglas. Die Matrix wirkt visuell transluzent bis transparent. Sie zeigt bei mikroskopischer Betrachtung keine offenen Poren und allenfalls geschlossene Poren mit maximalen Abmessungen von im Mittel weniger als 10 m. In der Matrix ist eine Phase aus elementarem Silizium in Form nicht-sphärischer Bereiche homogen verteilt. Die Phase aus elementarem Silizium hat einen Gewichtsanteil von 5 %. Die maximalen Abmessungen der Si- Phasenbereiche liegen im Mittel (Medianwert) im Bereich von etwa 1 m bis 10 m. Der Komposit-Werkstoff ist gasdicht, er hat eine Dichte von 2, 19 g/cm 3 und er ist an Luft bis zu einer Temperatur von etwa 1200 °C stabil.

Die eingelagerte Si-Phase trägt einerseits zur Opazität des Korn posit- Werkstoffs insgesamt bei und sie hat Auswirkungen auf die optischen und thermischen Eigenschaften des Komposit-Werkstoffs. Dieser zeigt bei hoher Temperatur eine hohe Absorption von Wärmestrahlung und einen hohen Emissionsgrad.

Bei Raumtemperatur wird der Emissionsgrad des Komposit-Werkstoffs unter Einsatz einer Ulbrichtkugel gemessen. Diese erlaubt die Messung des gerichtet hemisphärischen spektralen Reflexionsgrades R gh und des gerichtet- hemisphärischen spektralen Transmissionsgrades T gh , woraus der normale spekt- rale Emissionsgrad berechnet wird. Die Messung des Emissionsgrades bei erhöhter Temperatur erfolgt im Wellenlängenbereich von 2 bis 18 m mittels eines FTIR-Spektrometers (Bruker IFS 66v Fourier-Transformations Infrarot (FTIR)), an das über eine Zusatzoptik eine BBC-Probenkammer angekoppelt wird, anhand des oben genannten BBC-Messprinzips. Die Probenkammer verfügt dabei in den Halbräumen vor und hinter der Probenhalterung über temperierbare Schwarzkörperumgebungen und eine Strahlausgangsöffnung mit Detektor. Die Probe wird in einem separaten Ofen auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt und zur Messung in den Strahlengang der Probenkammer mit den auf vorgegebene Tem- peratur eingestellten Schwarzkörperumgebungen verbracht. Die vom Detektor erfasste Intensität setzt sich aus einem Emissions-, einem Reflexions- und einem Transmissionsanteil zusammen, nämlich aus Intensität, die von der Probe selbst emittiert wird, Intensität, die vom vorderen Halbraum auf die Probe fällt und von dieser reflektiert wird, sowie Intensität, die vom hinteren Halbraum auf die Probe fällt und von dieser transmittiert wird. Zur Ermittlung der einzelnen Größen Emissions-, Reflexions- und Transmissionsgrad müssen drei Messungen durchgeführt werden.

Der am Korn posit-Werkstoff gemessene Emissionsgrad im Wellenlängenbereich von 2 m bis etwa 4 m hängt von der Temperatur ab. Je höher die Temperatur ist, umso höher ist die Emission. Bei 600 °C liegt der normale Emissionsgrad im Wel-Ienlängenbereich von 2 Mm bis 4 Mm oberhalb von 0,6. Bei 1000 °C liegt der normale Emissionsgrad im gesamten Wellenlängenbereich zwischen 2 Mm und 8 Mm oberhalb von 0,75.

Das Substrat-Trägerelement 300 weist zwei Längsseiten 301 a, 301 b und zwei Querseiten 302a, 302b auf. An den Querseiten 302a, 302b befinden sich jeweils zwei Vorsprünge 303, mit denen das Substrat-Trägerelement 300 an den Querstäben eines Halterahmens (nicht dargestellt) befestigt werden kann.

Das Substrat-Trägerelement 300 weist eine Länge von 300 mm (entsprechend der Längsseite 301 a bzw. 301 b einschließlich der jeweiligen Vorsprünge 303 mit einer Vorsprung-Länge von 30 mm) und eine Breite von 200 mm (entsprechend der Querseite 302a, 302b) auf. Die Dicke des Substrat-Trägerelements 300 beträgt 4 mm.

Auf der Oberseite (A) des Substrat-Trägerelements 300 ist eine Auflagefläche 304 für eine Halbleiterscheibe in Form einer rechteckigen Vertiefung vorgesehen. Die Auflagefläche 304 hat eine rechteckige Form und weist eine Länge von 121 mm und eine Breite von 121 mm auf. Die Auflagefläche 304 dient gleichzeitig als Aufnahmefläche für ein Substrat und als Abstrahlungsfläche für Wärmestrahlung. Die Abstrahl-Richtung wird vom Richtungspfeil 308 angezeigt.

Auf die Oberfläche der Unterseite (B) ist eine Leiterbahn 305 aufgebrachte, die aus einer Platin-Widerstandspaste erzeugt ist. Die Leiterbahn 305 weist einen mäanderförmigen Verlauf auf. An beiden Enden der Leiterbahn 305 sind Kontakte 306 zum Einspeisen elektrischer Energie angeschweißt. Die Leiterbahn 305 verläuft innerhalb einer Fläche 307, die mit der Auflagefläche 304 korrespondiert. Der Abstand zwischen benachbarten Leiterbahn-Abschnitten beträgt 2 mm. Die Leiterbahn 305 hat eine Querschnittsfläche von mindestens 0,02 mm 2 bei einer Breite von 1 mm und einer Dicke von 20 m. Infolge der geringen Dicke ist der Materialanteil des teuren Leiterbahn-Werkstoffs im Vergleich zu dessen Effizienz gering. Die Leiterbahn 305 hat direkten Kontakt mit der Unterseite des Substrat- Trägerelements 300, sodass eine größtmögliche Wärmeübertragung in das Sub- strat-Trägerelement 300 erreicht wird.

Sowohl die Fläche 307 als auch die Leiterbahn 305 sind von einer Reflektorschicht 309 aus opakem Quarzglas bedeckt. Die Reflektorschicht 309 hat eine mittlere Schichtdicke von 1 ,7 mm. Sie zeichnet sich durch Pressefreiheit und eine hohe Dichte von etwa 2, 15 g/cm 3 aus. Sie ist darüber hinaus bis Temperaturen oberhalb von 1 100 °C thermisch beständig. Die Reflektorschicht 309 bedeckt die

Leiterbahn 305 vollständig und schirmt sie somit vor chemischen oder mechanischen Einflüssen aus der Umgebung ab. Sie bewirkt darüber hinaus, dass von dem Substrat-Trägerelement in Richtung der Unterseite emittierte Strahlung reflektiert und in Richtung auf ein etwaig auf die Auflagefläche 304 aufgelegtes Substrat zurückreflektiert wird. In Figur 4 ist eine Draufsicht auf die Unterseite 401 einer alternativen Ausführungsform eines Substrat-Trägerelements 400 dargestellt.

Das Substrat-Trägerelement 400 ist vollständig aus einem Komposit-Werkstoff gefertigt, dessen Matrixkomponente Quarzglas ist, wobei das Quarzglas mit einer Phase aus elementarem Silizium in einer Konzentration von 3 % versetzt ist.

Auf die Unterseite 401 ist eine Leiterbahn 402 aus einer Silber-Paste aufgedruckt und eingebrannt. Die Leiterbahn 402 weist einen mäanderförmigen Verlauf auf, bei dem die Kurvenbereiche spitz zulaufend ausgeführt sind. Dies hat den Vorteil, dass die Randbereichen des Substrat-Trägerelements - im Gegensatz zu einem runden Kurvenverlauf - eine geringere Leiterbahnen-Belegungsdichte aufweisen. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Randbereiche gegenüber dem Mittenbereich des Substrat-Trägerelements 400 während des Betriebs nicht übermäßig erwärmt werden. Die Form der Leiterbahn trägt so zu einer möglichst gleichmäßigen Bestrahlung eines etwaig auf der Oberseite aufliegenden Substrats bei. Dar- über hinaus ist auf die Unterseite 401 , insbesondere auf die Leiterbahn 402, kein Reflektor aufgebracht, sodass die im Bereich der Unterseite 402 emittierte Strahlung für eine Bestrahlung eines benachbarten, darunterliegenden Substrats zur Verfügung steht.

Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite eines erfindungsgemäßen Sub- strat-Trägerelements, dem insgesamt die Bezugsziffer 500 zugeordnet ist. Auf die Unterseite sind - korrespondierend zur Auflagefläche - zwei Leiterbahnen 501 , 502 aus Platin aufgebracht, an die jeweils individuell eine elektrische Spannung anlegbar ist. Dadurch, dass die Leiterbahnen 501 , 502 elektrisch individuell ansteuerbar sind, also mit unterschiedlichen Betriebsspannungen oder Betriebs- Stromstärken betrieben werden können, kann durch geeignete Wahl der Betriebsspannung beziehungsweise Betriebsstromstärke einfach und schnell eine gewünschte Temperaturverteilung auf dem zu erwärmenden Substrat eingestellt werden. Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Substrat-Trägerelements 600. Das Substrat- Trägerelement 600 umfasst zwei Leiterbahnen 601 , 602, die jeweils individuell elektrisch ansteuerbar sind. Es hat sich gezeigt, dass bei der thermischen Substrat-Behandlung häufig die Randbereiche des Substrats stärker erwärmt werden als dessen Mittenbereich. Eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung auf dem zu erwärmen Substrat wird erreicht, indem dem Randbereich und dem Mittenbereich jeweils separate Leiterbahnen zugeordnet sind, die unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Betriebsströmen bzw. Betriebsspannungen betrieben werden können. In Figur 6 ist dem Substrat-Randbereich die Leiterbahn 602 und dem Substrat-Mittenbereich die Leiterbahn 601 zugeordnet. Durch Variation der an den Leiterbahnen 601 , 602 anliegenden Betriebsströme bzw. Betriebsspannungen ist es möglich, eine gleichmäßige Bestrahlung des Substrats zu erreichen.