Möchte man Belichtungs- bzw. Temperprozessen mit Hilfe von gepulsten Gasentladungslampen (Blitzlampen) bei großen

Substraten, d.h. z.B. mit einer Fläche von etwa Im ² 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 10 ⁵ 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