EP1224688A1 - Method and device for thermal treatment of substrates - Google Patents

Method and device for thermal treatment of substrates

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Publication number
EP1224688A1
EP1224688A1 EP00972808A EP00972808A EP1224688A1 EP 1224688 A1 EP1224688 A1 EP 1224688A1 EP 00972808 A EP00972808 A EP 00972808A EP 00972808 A EP00972808 A EP 00972808A EP 1224688 A1 EP1224688 A1 EP 1224688A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
process chamber
thermal treatment
wafer
segments
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00972808A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Tillmann
Uwe Kreiser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Steag RTP Systems GmbH
Original Assignee
Steag RTP Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Steag RTP Systems GmbH filed Critical Steag RTP Systems GmbH
Publication of EP1224688A1 publication Critical patent/EP1224688A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for the thermal treatment of substrates, in particular semiconductor wafers, in a process chamber with at least one element in the process chamber which influences the temperature distribution.
  • Such a device is known, for example, from DE-A-197 37 802, which goes back to the same applicant.
  • a translucent process chamber is provided for receiving semiconductor wafers to be treated. Outside the process chamber, heating lamp banks are provided to change the temperature of the substrate in the process chamber.
  • a compensation ring surrounding the substrate in a plane parallel to it and a spaced-apart light-transforming plate, which is also referred to as a hotliner and extends parallel to it , intended.
  • the purpose of the compensation ring is to prevent edge effects that occur during the thermal treatment of the wafer.
  • the hotliner has the function of absorbing the light radiation emitted by a heat lamp bank, as a result of which the hotliner is heated and emits thermal radiation itself in order to heat the wafer.
  • This indirect heating of the wafer serves to shield at least one surface of the wafer from direct light radiation, thereby protecting structures formed on the wafer in particular.
  • the function of a Such hotliners can be found, for example, in DE-A-4 437 361, to which reference is made to avoid repetition.
  • the elements influencing the temperature distribution such as. B. the compensation ring and / or the light-transforming plate are provided so that they are held rigid and parallel to a plane of the wafer during the thermal treatment. Only in DE-A-198 21 007 is a movement of the compensation ring described, which serves to allow access to the semiconductor wafer during the removal and insertion of the wafer.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for the thermal treatment of substrates with which an improved temperature homogeneity is achieved.
  • the object is achieved in a method of the type mentioned at the outset by changing a spatial arrangement of the element influencing the temperature distribution relative to the substrate and / or to the process chamber during the thermal treatment.
  • the temperature distribution within the process chamber during the thermal treatment and thus the temperature distribution on or in the substrate can be changed in a simple and effective manner and adapted to the given process conditions.
  • a relative movement for changing the arrangement is controlled as a function of the temperature profile of the thermal treatment, and thus a temperature distribution adapted to the temperature profile is achieved.
  • the element is preferably moved relative to the substrate and / or the process chamber. In contrast to the movement of the substrate, movement of the element carries a lower risk of damage to the substrate and is therefore preferred.
  • the movement is preferably a tilting, swiveling and / or lifting movement, the lifting movement not being limited to a vertical movement, but also comprising lateral movements.
  • an element is a compensation element, at least partially surrounding the substrate in a plane parallel to it, in particular a compensation ring, which serves to influence edge effects that occur during the thermal treatment of the wafer.
  • the element preferably consists of several segments, in particular ring segments, of which at least one is moved.
  • At least two segments are moved simultaneously.
  • the segments preferably lie diametrically opposite one another in pairs with respect to the substrate and the opposite segment pairs are moved simultaneously, as a result of which symmetry with respect to the substrate is achieved.
  • an element is preferably a light-transforming plate which receives light rays from a heating device and emits heat radiation in order to indirectly heat the substrate.
  • the spatial arrangement of at least two elements relative to the substrate and / or the process chamber is changed, as a result of which good control of the temperature distribution within the process chamber and on or in the substrate is achieved.
  • at least one element and the substrate are moved in order to influence the temperature distribution on or in the substrate.
  • the object on which the invention is based is also achieved in a device of the type mentioned in the introduction, in which a device is provided for changing a spatial arrangement of the element influencing the temperature distribution relative to the substrate and / or to the process chamber during the thermal treatment.
  • This device has the advantages already mentioned with regard to the method.
  • one element is preferably a compensation element that essentially surrounds the substrate in one plane, in particular a compensation ring.
  • the compensation ring is preferably arranged obliquely to the substrate plane, as a result of which a shadow effect is generated on the wafer edges, which prevents the edge region from heating up too quickly, particularly at very high heating rates.
  • an element is arranged obliquely with respect to a plane of the substrate in order to achieve a specific influence on the temperature distribution.
  • an element is preferably a compensation element essentially surrounding the substrate, in particular a compensation ring, which produces a shadow effect on the wafer edges compared to a heating device, and thus prevents the edge region from heating up too quickly, particularly at very high heating rates.
  • An element is preferably a light-transforming plate.
  • FIG. 1 shows a device for the thermal treatment of semiconductor wafers according to a first exemplary embodiment of the invention in a first position
  • FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in a second position
  • 3 shows a device for the thermal treatment of semiconductor wafers according to a second exemplary embodiment in a first position
  • FIG. 4 shows the device according to FIG. 3 in a second position
  • 5 shows a schematic side view of a device for the thermal treatment of semiconductor wafers according to a third exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 6 shows a schematic plan view of the device according to FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a diagram which shows the position of an element of the device according to the invention which influences the temperature distribution as a function of a temperature profile of the thermal treatment
  • Fig. 8 is a diagram showing another embodiment of the temperature profile over time.
  • the device 1 shows a schematic side sectional view of a device 1 for the thermal treatment of semiconductor wafers 2.
  • the device 1 has a process chamber 3 which has walls 5 and 6, preferably made of quartz glass, on its top and bottom.
  • a lamp bank or chamber 7 is provided above the wall 5, which can be mirrored and in which a heating source in the form of a plurality of lamps 8 is provided.
  • Below the wall 6 there is also a lamp bank or chamber 9 similar to the chamber 7, in which a heating source in the form of lamps 10 is provided.
  • the side walls of the process chamber can be provided with dielectric layers, for example in order to achieve a certain mirror effect for at least part of the electromagnetic spectrum present in the chamber.
  • one of the side walls comprises a process chamber door in order to enable the semiconductor wafer 2 to be inserted and removed.
  • a first, lower light-transforming plate 12 - also called a hotliner - is provided within the process chamber 3 and extends parallel to the lower process chamber wall 6.
  • a further light-transforming plate 16 is provided above the semiconductor wafer 2 and, in a first position shown in FIG. 1, is held parallel and spaced apart from the semiconductor wafer.
  • the light-transforming plates 12, 16 are made of a material with a high light absorption coefficient, which serves to absorb the light emitted by the lamps 8, 10 and then emit thermal radiation for heating the semiconductor wafers 2.
  • the position of the upper light emitting plate 16 with respect to the semiconductor wafer 2 and the process chamber is changeable.
  • the upper light-emitting plate 16 in FIG. 2 is arranged obliquely with respect to the semiconductor wafer 2 in order to change the temperature distribution within the chamber and thus on or in the substrate.
  • This inclination of the upper light-emitting plate 16 is set during the thermal treatment of the wafer 2, and the degree of inclination is dependent on the temperature profile of the thermal treatment and / or a temperature distribution on or in the substrate, which can be determined using a suitable measuring device, such as, for , B. pyrometer, not shown, is measured, set.
  • Another advantage of such an inclined plate is that it can be used to exert controlled influence on process gas flows.
  • Oxinitridation of silicon may be mentioned as an example, for example with H 2 0, in which the H 2 0 flows parallel to the wafer.
  • the reaction temperature 700 ° C - 1150 ° C.
  • the controlled reduction of the process gas flow is technically more complex than the controlled tilting of the light-emitting plate 16. With a plate tilted with respect to the wafer, similarly good homogeneities of the oxynitride layers can be achieved with constant process gas flow as is the case with flow reduction. A combination of flow reduction and tilting brings optimal homogeneity.
  • the lower light-transforming plate 12 could also be arranged to be movable within the process chamber 3 in order to achieve a further change in the temperature distribution within the process chamber.
  • B. with a rigid arrangement of the upper light-emitting plate and an inclination of the lower light-emitting plate 12, an inclination between the wafer 2 and the upper light-emitting plate 16 can be achieved.
  • the distance between one of the light-emitting plates and the substrate 2 could also simply be reduced, for example in order to bring the upper light-emitting plate 16 closer to the semiconductor wafer 2, in order to counteract a stronger heating on the upper side of the wafer 2 to reach the bottom.
  • both light-emitting plates 12, 16 rigidly within the process chamber 3, and to keep the wafer 2 movable relative to the plates, for example via the spacers 13, which can be designed, for example, as telescopic rods and their height can be adjusted independently of one another in order to arrange the wafer 2 obliquely with respect to the light-emitting plate 12, 16.
  • 3 and 4 show a further exemplary embodiment of a thermal treatment device 1 according to the present invention.
  • the same reference numerals are used as in the first embodiment, if the same or similar components are affected.
  • the device 1 has essentially the same structure as the device 1 according to the first exemplary embodiment and differs only from the device according to FIG. 1 in that instead of an upper light-transforming plate 16, a compensation ring 20 surrounding the wafer 2 is provided.
  • the compensation ring 20 surrounds the wafer 2 at a short distance and thus prevents edge effects during the heating and cooling of the wafer 2 by preventing faster heating in a heating phase and rapid cooling in a cooling phase.
  • the compensation ring 20 lies essentially in the same plane as the semiconductor wafer 2, but it can also be arranged somewhat above or below the wafer.
  • the compensation ring 20 is raised relative to the semiconductor wafer 2.
  • Such an increase takes place, for example, in so-called flash processes, in which very high heating rates of up to 400 ° C. per second are required for the production of thin layers and the temperature is immediately lowered again after reaching a maximum temperature in order to avoid undesired diffusion effects.
  • Such processes are described, for example, in the same filing date and the same applicant as DE-A- having the present application and entitled "Process for the thermal treatment of objects", to which reference is made in order to avoid repetitions.
  • the movement of the compensation ring can be dependent on the temperature and / or temperature described in the aforementioned application Process atmosphere changes can be controlled. In particular, it is possible to set a specific phase relationship between them.
  • the compensation ring 20 By moving the compensation ring 20 before and / or during the heating and holding the ring in this position, a shadow is created on the wafer edges with respect to light rays incident obliquely from the outside and thus prevents the edge region from heating up too quickly.
  • the ring 20 is brought back into the position shown in FIG. 3 in order to prevent the edge region from cooling too quickly, which considerably improves the homogeneity of the temperature distribution over the wafer surface.
  • the compensation ring 20 has been shown as movable, it could also be arranged rigidly, and it could be moved during the thermal treatment of the wafer 2 with respect to the compensation ring 20, for example via adjustable spacers 13. Also a movement of the light-transforming plate would be conceivable in order to achieve a relative movement between wafer 2 and compensation ring 20.
  • 5 and 6 show a further exemplary embodiment of a device 1 for the thermal treatment of semiconductor wafers 2.
  • the same reference numerals are used as in the first exemplary embodiments, provided the same or similar components are affected.
  • the device 1 in turn has a process chamber 3, which is formed by upper and lower translucent wall elements 5, 6.
  • Upper and lower light banks are again provided in mirrored chambers adjacent to the upper and lower walls 5, 6 delimiting the process chamber.
  • no light-transforming plate is provided in the process chamber.
  • the wafer 2 is held in the center of the process chamber 3 by means of spacers 13 which extend from the lower translucent wall 5, namely parallel to the lower and upper walls 5, 6.
  • a compensation ring 25 which is like 6, consists of four ring segments 25a-d, is suitably held within the process chamber 3.
  • the compensation ring 25 is arranged obliquely with respect to the wafer 2 in order to produce a shadow effect in edge regions of the wafer, in particular when the wafer is heated up.
  • the compensation ring could be held rigidly in this position.
  • the compensation ring 25 movable in order to change its position during the thermal treatment.
  • the individual ring segments 25a-d can be moved individually, all together or in pairs.
  • the diametrically opposed ring segments 25a and 25c move together in order to produce a certain symmetry with respect to the wafer 2.
  • the diametrically opposite ring segments 25b and 25d can be moved simultaneously.
  • the compensation ring or individual segments thereof can also be raised or lowered, as shown in FIG. 4, for example.
  • the number of segments is not limited to four, and more or fewer segments can also be provided.
  • FIG. 7 shows the temperature profile over time of a thermal treatment of a semiconductor wafer, as well as a movement of a compensation ring controlled as a function thereof, as is shown in FIG. 5.
  • the compensation ring 25 is essentially in the same plane as the wafer 2.
  • the compensation ring is tilted with respect to the wafer plane, the tilt angle correlating with the time profile of the temperature and z. B. increases with increasing heating rate.
  • the temperature is increased to a maximum and then the temperature is immediately reduced again.
  • the compensation ring is tilted back during the temperature drop.
  • the cooling of the wafer is stopped at a temperature T ', and the wafer is kept constant at this temperature.
  • the compensation ring is again parallel to the wafer and thus prevents excessive cooling of edge areas of the wafer.
  • the above movement of the compensation ring creates a shadow on the wafer edges during the heating phase in order to prevent the edge region from heating up quickly. This improves the homogeneity of the temperature distribution over the wafer surface. A further improvement in the homogeneity can be achieved by an additional wafer rotation and / or by regulating the radiation intensity of the heating lamps.
  • Such processes are used in particular for the activation of implanted (doped) wafers, these activation processes requiring a very high temperature homogeneity, especially with doping with a low penetration depth.
  • FIGS. 1 to 5 An upper lamp bank 8 and a lower lamp bank 9 with rod-shaped lamps, for example, are shown in FIGS. 1 to 5.
  • the axes of the lamps of a lamp array preferably run parallel.
  • the parallel rod-shaped lamps extend into the leaf plane.
  • Halogen lamps for example, can be used as lamps of such a lamp field.
  • the tilt axis of the compensation ring 25 runs parallel to the rod lamps.
  • the pivot axis for tilting the compensation element instead of running parallel to the lamp axes of a lamp bank, forms an arbitrary angle with these; preferably 90 °.
  • the lamp axes of the halogen lamps of the upper and lower lamp array can be arranged both in parallel and crossed at any angle to one another.
  • a combination of a lamp field with flashlights and a lamp field with point lamps is also possible.
  • point lamps are to be understood as lamps whose filament length is shorter than the diameter of the lamp bulb.
  • both lamp fields can also be equipped exclusively with point lamps or with a combination of point lamps and flashlights.
  • a specific radiation field can be generated by controlling each individual lamp, which in connection with the current relative spatial arrangement of the wafer and the mechanical see auxiliary elements optimized the homogeneity of the temperature of the wafer relative to the lamp banks.
  • the compensation ring was tilted as one unit in the course of the process according to FIG. 7, displacements of the ring in any direction are possible in addition to the tilting movement. In a similar way, individual segments of the compensation ring can also be moved. Instead of moving the compensation ring, it is also possible to move the wafer itself relative to the compensation ring.
  • a compensation ring and a hotliner are provided, as in the embodiment of FIG. 4, it is also possible to use both elements, i.e. to move the compensation ring and the light-transforming plate to influence the heat distribution within the process chamber.
  • the features of individual exemplary embodiments can be freely combined with features of the other exemplary embodiments.

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Abstract

In order to achieve temperature distribution, in particular a homogeneous temperature distribution in, for example, a substrate during a thermal treatment process of said substrate, a method is disclosed for the thermal treatment of substrates, in particular semi-conductor wafers, in a process chamber comprising at least one temperature distribution influencing element located in the process chamber. During thermal treatment, the spatial arrangement of the element is altered relative to the substrate and/or to the process chamber. A device for the thermal treatment of substrates in a process chamber is also disclosed, comprising at least one temperature distribution influencing element located in a process chamber wherein a device is provided in order to alter the spatial arrangement of the element relative to the substrate and/or to the process chamber during the thermal treatment process.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Substraten Method and device for the thermal treatment of substrates
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, in einer Prozeßkammer mit wenigstens einem die Temperaturverteilung beeinflussenden Element in der Prozeßkammer.The present invention relates to a method and a device for the thermal treatment of substrates, in particular semiconductor wafers, in a process chamber with at least one element in the process chamber which influences the temperature distribution.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der auf die selbe Anmelderin zurückgehenden DE-A-197 37 802 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist eine lichtdurchlässige Prozeßkammer zur Aufnahme von thermisch zu behandelnden Halbleiterwafern vorgesehen. Außerhalb der Prozeßkammer sind Heizlampenbänke vorgesehen, um die Temperatur des in der Prozeßkammer befindlichen Substrats zu verändern. Zum Erreichen bestimmter Prozeßergebnisse, insbesondere zum Erreichen einer homogenen Temperaturverteilung innerhalb des Substrats, sind in der Prozeßkammer ein das Substrat in einer zu ihm parallelen Ebene umgebender Kompensationsring sowie eine beabstandet von dem Substrat gehaltene sich parallel dazu erstreckende lichttransformierende Platte, die auch als Hotliner bezeichnet wird, vorgesehen. Der Kompensationsring besitzt die Aufgabe, Randeffekte, die während der thermischen Behandlung des Wafers auftreten, zu verhindern. So wird beispielsweise ein gegenüber dem Innenbereich des Wafers schnelleres Aufheizen am Rand während einer Aufheizphase und ein schnelleres Abkühlen während einer Abkühlphase verhindert. Dabei ist es bekannt, den Kompensationsring aus mehreren einzelnen Segmenten aufzubauen, wie es beispielsweise in der auf die selbe Anmelderin zurückgehenden, nicht vorveröffentlichten DE-A- 198 21 007 beschrieben ist.Such a device is known, for example, from DE-A-197 37 802, which goes back to the same applicant. In this device, a translucent process chamber is provided for receiving semiconductor wafers to be treated. Outside the process chamber, heating lamp banks are provided to change the temperature of the substrate in the process chamber. To achieve certain process results, in particular to achieve a homogeneous temperature distribution within the substrate, in the process chamber there is a compensation ring surrounding the substrate in a plane parallel to it and a spaced-apart light-transforming plate, which is also referred to as a hotliner and extends parallel to it , intended. The purpose of the compensation ring is to prevent edge effects that occur during the thermal treatment of the wafer. This prevents, for example, faster heating at the edge compared to the inner region of the wafer during a heating phase and faster cooling during a cooling phase. It is known to construct the compensation ring from several individual segments, as is described, for example, in DE-A-198 21 007, which did not prepublish and which goes back to the same applicant.
Der Hotliner besitzt die Funktion, die von einer Heizlampenbank emittierte Lichtstrahlung zu absorbieren, wodurch der Hotliner erwärmt wird und selbst eine Wärmestrahlung abgibt, um den Wafer zu heizen. Diese indirekte Beheizung des Wafers dient dazu, wenigstens eine Oberfläche des Wafers gegenüber einer direkten Lichteinstrahlung abzuschirmen, wodurch insbesondere auf dem Wafer ausgebildete Strukturen geschützt werden. Die Funktion eines derartigen Hotliners ist beispielsweise der DE-A-4 437 361 zu entnehmen, auf die insofern Bezug genommen wird, um Wiederholung zu vermeiden.The hotliner has the function of absorbing the light radiation emitted by a heat lamp bank, as a result of which the hotliner is heated and emits thermal radiation itself in order to heat the wafer. This indirect heating of the wafer serves to shield at least one surface of the wafer from direct light radiation, thereby protecting structures formed on the wafer in particular. The function of a Such hotliners can be found, for example, in DE-A-4 437 361, to which reference is made to avoid repetition.
Bei all diesen Vorrichtungen sind die die Temperaturverteilung beeinflussen- den Elementen, wie z. B. der Kompensationsring und/oder die lichttransformierende Platte so vorgesehen, daß sie während der thermischen Behandlung starr und parallel zu einer Ebene des Wafers gehalten werden. Lediglich in der DE-A-198 21 007 ist eine Bewegung des Kompensationsrings beschrieben, die dazu dient, den Zugriff auf den Halbleiterwafer während der Entnahme und des Einsetzens des Wafers zu erlauben.In all of these devices, the elements influencing the temperature distribution, such as. B. the compensation ring and / or the light-transforming plate are provided so that they are held rigid and parallel to a plane of the wafer during the thermal treatment. Only in DE-A-198 21 007 is a movement of the compensation ring described, which serves to allow access to the semiconductor wafer during the removal and insertion of the wafer.
Ausgehend von der oben genannten Vorrichtung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Substraten anzugeben, mit denen eine verbesserte Temperaturhomogenität erreicht wird.On the basis of the above-mentioned device, the object of the present invention is to provide a method and a device for the thermal treatment of substrates with which an improved temperature homogeneity is achieved.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Verfahren der Eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß während der thermischen Behandlung eine räumliche Anordnung des die Temperaturverteilung beeinflussenden Ele- ments relativ zum Substrat und/oder zur Prozeßkammer verändert wird. Hierdurch kann auf einfache und effektive Weise die Temperaturverteilung innerhalb der Prozeßkammer während der thermischen Behandlung und somit die Temperaturverteilung auf bzw. in dem Substrat verändert und an die gegebenen Prozeßbedingungen angepaßt werden. Insbesondere ist es möglich, die Temperaturverteilung auf bzw. in dem Substrat zu homogenisieren.According to the invention, the object is achieved in a method of the type mentioned at the outset by changing a spatial arrangement of the element influencing the temperature distribution relative to the substrate and / or to the process chamber during the thermal treatment. As a result, the temperature distribution within the process chamber during the thermal treatment and thus the temperature distribution on or in the substrate can be changed in a simple and effective manner and adapted to the given process conditions. In particular, it is possible to homogenize the temperature distribution on or in the substrate.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Relativbewegung zum Ändern der Anordnung in Abhängigkeit vom Temperaturverlauf der thermischen Behandlung gesteuert, und somit eine an den Tempera- turverlauf angepaßte Temperaturverteilung erreicht. Vorzugsweise wird das Element relativ zum Substrat und/oder zur Prozeßkammer bewegt. Eine Bewegung des Elements birgt im Gegensatz zur Bewegung des Substrats eine geringere Gefahr der Beschädigung des Substrats und wird daher bevorzugt. Vorzugsweise ist die Bewegung eine Kipp-, Schwenk- und/oder Hubbewegung, wobei die Hubbewegung nicht auf eine höhenmäßige Bewegung beschränkt ist, sondern auch seitliche Bewegungen umfassen kann.According to a preferred embodiment of the invention, a relative movement for changing the arrangement is controlled as a function of the temperature profile of the thermal treatment, and thus a temperature distribution adapted to the temperature profile is achieved. The element is preferably moved relative to the substrate and / or the process chamber. In contrast to the movement of the substrate, movement of the element carries a lower risk of damage to the substrate and is therefore preferred. The movement is preferably a tilting, swiveling and / or lifting movement, the lifting movement not being limited to a vertical movement, but also comprising lateral movements.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Element ein das Substrat in einer zu ihm parallelen Ebene wenigstens teilweise umgebendes Kompensationselement, insbesondere ein Kompensationsring, der dazu dient, Randeffekte, die während der thermischen Behandlung des Wafers auftreten, zu beeinflussen. Dabei besteht das Element vorzugsweise aus mehreren Segmenten, insbesondere Ringsegmenten, von denen wenigstens eines bewegt wird. Durch Vorsehen mehrerer Segmente wird eine verbesserte Steuerung der Temperaturverteilung innerhalb der Prozeßkammer und auf bzw. in dem Substrat erreicht. Für eine verbesserte Steuerung der Temperaturverteilung wird dabei die Bewegung jedes Segments in Abhängig- keit von der Anordnung wenigstens eines weiteren Segments gesteuert. Ferner haben mehrere Segmente den Vorteil, daß das Kompensationselement preiswerter herzustellen ist.In a particularly preferred embodiment of the invention, an element is a compensation element, at least partially surrounding the substrate in a plane parallel to it, in particular a compensation ring, which serves to influence edge effects that occur during the thermal treatment of the wafer. The element preferably consists of several segments, in particular ring segments, of which at least one is moved. By providing several segments, an improved control of the temperature distribution within the process chamber and on or in the substrate is achieved. For improved control of the temperature distribution, the movement of each segment is controlled as a function of the arrangement of at least one further segment. Furthermore, several segments have the advantage that the compensation element is cheaper to manufacture.
Für einen vereinfachten Aufbau der Vorrichtung und eine vereinfachte Steue- rung werden wenigstens zwei Segmente gleichzeitig bewegt. Dabei liegen sich die Segmente vorzugsweise paarweise diametral bezüglich des Substrats gegenüber und die gegenüberliegenden Segmentpaare werden gleichzeitig bewegt, wodurch eine Symmetrie bezüglich des Substrats erreicht wird.For a simplified structure of the device and a simplified control, at least two segments are moved simultaneously. The segments preferably lie diametrically opposite one another in pairs with respect to the substrate and the opposite segment pairs are moved simultaneously, as a result of which symmetry with respect to the substrate is achieved.
Abhängig von der Kammergeometrie kann es auch vorteilhaft sein, die Segmente um eine Achse zu schwenken, die nicht durch eine Symmetrieachse des Substrats verläuft, wie dies in der zuvor genannten DE-A-198 21 007 beschrieben ist.Depending on the chamber geometry, it may also be advantageous to pivot the segments about an axis that does not run through an axis of symmetry of the substrate, as described in the aforementioned DE-A-198 21 007.
Um das Substrat vor einer direkten Lichteinstrahlung abzuschirmen, ist ein Element vorzugsweise eine lichttransformierende Platte, welche Lichtstrahlen einer Heizvorrichtung aufnimmt und Wärmestrahlung abgibt, um das Substrat indirekt zu beheizen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die räumliche Anordnung von wenigstens zwei Elementen relativ zum Substrat und/oder zur Prozeßkammer verändert, wodurch eine gute Steuerung der Temperaturverteilung innerhalb der Prozeßkammer und auf bzw. in dem Substrat erreicht wird. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens ein Element und das Substrat bewegt, um die Temperaturverteilung auf bzw. in dem Substrat zu beeinflussen.In order to shield the substrate from direct light radiation, an element is preferably a light-transforming plate which receives light rays from a heating device and emits heat radiation in order to indirectly heat the substrate. In one embodiment of the invention, the spatial arrangement of at least two elements relative to the substrate and / or the process chamber is changed, as a result of which good control of the temperature distribution within the process chamber and on or in the substrate is achieved. In a further embodiment of the invention, at least one element and the substrate are moved in order to influence the temperature distribution on or in the substrate.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch bei einer Vorrichtung der Eingangs genannten Art gelöst, bei der eine Einrichtung zum Ändern einer räumlichen Anordnung des die Temperaturverteilung beeinflussenden Elements relativ zum Substrat und/oder zur Prozeßkammer während der thermischen Behandlung vorgesehen ist. Bei dieser Vorrichtung ergeben sich die schon bezüglich des Verfahrens genannten Vorteile.The object on which the invention is based is also achieved in a device of the type mentioned in the introduction, in which a device is provided for changing a spatial arrangement of the element influencing the temperature distribution relative to the substrate and / or to the process chamber during the thermal treatment. This device has the advantages already mentioned with regard to the method.
Um Randeffekte bei der thermischen Behandlung des Substrats zu beeinflussen, ist vorzugsweise ein Element ein das Substrat in einer Ebene im wesentlichen umgebendes Kompensationselement, insbesondere ein Kompensati- onsring. Dabei ist der Kompensationsring vorzugsweise zur Substratebene schräg angeordnet, wodurch auf den Waferrändern ein Schatteneffekt erzeugt wird, der insbesondere bei sehr hohen Aufheizraten ein zu schnelles Aufheizen des Randbereichs verhindert.In order to influence edge effects during the thermal treatment of the substrate, one element is preferably a compensation element that essentially surrounds the substrate in one plane, in particular a compensation ring. The compensation ring is preferably arranged obliquely to the substrate plane, as a result of which a shadow effect is generated on the wafer edges, which prevents the edge region from heating up too quickly, particularly at very high heating rates.
Die Aufgabe wird ferner bei einer Vorrichtung der Eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß wenigstens ein Element bezüglich einer Ebene des Substrats schräg angeordnet ist, um eine bestimmte Beeinflussung der Temperaturverteilung zu erreichen. Dabei ist ein Element vorzugsweise ein das Substrat im wesentlichen umgebendes Kompensationselement, insbesondere ein Kompensationsring, der eine Schattenwirkung auf den Waferrändern gegenüber einer Heizvorrichtung erzeugt, und somit ein zu schnelles Aufheizen des Randbereichs, insbesondere bei sehr hohen Aufheizraten verhindert. Vorzugsweise ist ein Element eine lichttransformierende Platte. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:The object is further achieved in a device of the type mentioned in the introduction in that at least one element is arranged obliquely with respect to a plane of the substrate in order to achieve a specific influence on the temperature distribution. In this case, an element is preferably a compensation element essentially surrounding the substrate, in particular a compensation ring, which produces a shadow effect on the wafer edges compared to a heating device, and thus prevents the edge region from heating up too quickly, particularly at very high heating rates. An element is preferably a light-transforming plate. The invention is described below with reference to the drawings. In the drawings:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Halbleiterwafern gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ersten Position; Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer zweiten Position; Fig. 3 eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Halbleiterwafern ge- maß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer ersten Position;1 shows a device for the thermal treatment of semiconductor wafers according to a first exemplary embodiment of the invention in a first position; FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in a second position; 3 shows a device for the thermal treatment of semiconductor wafers according to a second exemplary embodiment in a first position;
Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 3 in einer zweiten Position; Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Halbleiterwafern gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 5;FIG. 4 shows the device according to FIG. 3 in a second position; 5 shows a schematic side view of a device for the thermal treatment of semiconductor wafers according to a third exemplary embodiment of the present invention; FIG. 6 shows a schematic plan view of the device according to FIG. 5;
Fig. 7 ein Diagramm, welches die Position eines die Temperaturverteilung beeinflussenden Elements der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Abhängigkeit von einem Temperaturverlauf der thermischen Behandlung zeigt; Fig. 8 ein Diagramm, welches ein weiteres Ausführungsbeispiel für den zeitlichen Temperaturverlauf wiedergibt.7 shows a diagram which shows the position of an element of the device according to the invention which influences the temperature distribution as a function of a temperature profile of the thermal treatment; Fig. 8 is a diagram showing another embodiment of the temperature profile over time.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht einer Vorrichtung 1 zum thermischen Behandeln von Halbleiterwafern 2. Die Vorrichtung 1 weist eine Prozeßkammer 3 auf, die auf ihrer Ober- und Unterseite vorzugsweise aus Quarzglas hergestellte Wände 5 bzw. 6 aufweist. Oberhalb der Wand 5 ist eine Lampenbank oder Kammer 7 vorgesehen, die verspiegelt sein kann und in der eine Heizquelle in der Form von mehreren Lampen 8 vorgesehen ist. Unterhalb der Wand 6 ist ebenfalls eine Lampenbank oder Kammer 9 ähnlich der Kammer 7 vorgesehen, in der eine Heizquelle in der Form von Lampen 10 vorgesehen ist. Die Seitenwände der Prozeßkammer können mit dielektrischen Schichten versehen sein, um z.B. eine gewisse Spiegelwirkung für wenigstens einen Teil des in der Kammer vorhandenen elektromagnetischen Spektrums zu erzielen. Ferner umfaßt eine der Seitenwände eine Prozeßkammertür, um das Einfüh- ren und Herausnehmen des Halbleiterwafers 2 zu ermöglichen.1 shows a schematic side sectional view of a device 1 for the thermal treatment of semiconductor wafers 2. The device 1 has a process chamber 3 which has walls 5 and 6, preferably made of quartz glass, on its top and bottom. A lamp bank or chamber 7 is provided above the wall 5, which can be mirrored and in which a heating source in the form of a plurality of lamps 8 is provided. Below the wall 6 there is also a lamp bank or chamber 9 similar to the chamber 7, in which a heating source in the form of lamps 10 is provided. The side walls of the process chamber can be provided with dielectric layers, for example in order to achieve a certain mirror effect for at least part of the electromagnetic spectrum present in the chamber. Furthermore, one of the side walls comprises a process chamber door in order to enable the semiconductor wafer 2 to be inserted and removed.
Innerhalb der Prozeßkammer 3 ist eine erste, untere lichttransformierende Platte 12 - auch Hotliner genannt - vorgesehen, die sich parallel zu der unteren Prozeßkammerwand 6 erstreckt. Auf einer oberen Seite der lichttransfor- mierenden Platte 12 sind Abstand s ha Iter 13 vorgesehen, auf denen der Halbleiterwafer 2 abgelegt ist, so daß er parallel und beabstandet zu der unteren lichttransformierenden Platte 12 gehalten wird.A first, lower light-transforming plate 12 - also called a hotliner - is provided within the process chamber 3 and extends parallel to the lower process chamber wall 6. On an upper side of the light-transforming plate 12 there are spacings s holder 13 on which the semiconductor wafer 2 is placed, so that it is held parallel and spaced apart from the lower light-transforming plate 12.
Oberhalb des Halbleiterwafers 2 ist eine weitere lichttransformierende Platte 16 vorgesehen, die in einer ersten, in Fig. 1 gezeigten Stellung, parallel und beabstandet zu dem Halbleiterwafer gehalten wird. Die lichttransformierenden Platten 12, 16 bestehen aus einem Material mit einem hohen Lichtabsorptionskoeffizienten, was dazu dient, das von den Lampen 8, 10 abgestrahlte Licht zu absorbieren, um anschließend eine Wärmestrahlung zum Wärmen der Halbleiterwafer 2 abzugeben.A further light-transforming plate 16 is provided above the semiconductor wafer 2 and, in a first position shown in FIG. 1, is held parallel and spaced apart from the semiconductor wafer. The light-transforming plates 12, 16 are made of a material with a high light absorption coefficient, which serves to absorb the light emitted by the lamps 8, 10 and then emit thermal radiation for heating the semiconductor wafers 2.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist die Position der oberen lichtemittierenden Platte 16 bezüglich des Halbleiterwafers 2 und der Prozeßkammer veränderbar. Die obere lichtemittierende Platte 16 ist in Fig. 2 bezüglich des Halblei- terwafers 2 schräg angeordnet, um die Temperaturverteilung innerhalb der Kammer und somit auf bzw. in dem Substrat zu verändern. Diese Schrägstellung der oberen lichtemittierenden Platte 16 wird während der thermischen Behandlung des Wafers 2 eingestellt, und der Grad der Schrägstellung wird abhängig von dem Temperaturverlauf der thermischen Behandlung und/oder einer Temperaturverteilung auf bzw. in dem Substrat, die über eine geeignete Meßvorrichtung, wie z. B. nicht dargestellte Pyrometer, gemessen wird, eingestellt. Ein weiterer Vorteil einer derart schräg gestellten Platte besteht darin, daß damit kontrolliert Einfluß auf Prozeßgasströmungen genommen werden kann. Dies ist immer dann vorteilhaft, wenn das Prozeßgas an der heißen Wafer- oberfläche dissoziiert und die Dissoziationsprodukte mit dem Wafer reagieren. Als Beispiel sei die Oxinitridierung von Silizium erwähnt, z.B. mit H20, bei der das H20 parallel zum Wafer strömt. Für das Erzielen sehr homogener Oxini- tridschichten war es bisher erforderlich, bei der Reaktionstemperatur (700°C - 1150°C) den Gasfluß erheblich zu reduzieren. Die kontrollierte Reduzierung des Prozeßgasflusses ist jedoch technisch aufwendiger als das kontrollierte Verkippen der lichtemittierenden Platte 16. Mit einer gegenüber dem Wafer verkippten Platte lassen sich bei konstantem Prozeßgasfluß ähnlich gute Homogenitäten der Oxinitridschichten erzielen, wie dies bei Flußreduktion der Fall ist. Eine Kombination von Flußreduktion und Verkippung bringt optimale Homogenität.As shown in FIG. 2, the position of the upper light emitting plate 16 with respect to the semiconductor wafer 2 and the process chamber is changeable. The upper light-emitting plate 16 in FIG. 2 is arranged obliquely with respect to the semiconductor wafer 2 in order to change the temperature distribution within the chamber and thus on or in the substrate. This inclination of the upper light-emitting plate 16 is set during the thermal treatment of the wafer 2, and the degree of inclination is dependent on the temperature profile of the thermal treatment and / or a temperature distribution on or in the substrate, which can be determined using a suitable measuring device, such as, for , B. pyrometer, not shown, is measured, set. Another advantage of such an inclined plate is that it can be used to exert controlled influence on process gas flows. This is always advantageous when the process gas dissociates on the hot wafer surface and the dissociation products react with the wafer. Oxinitridation of silicon may be mentioned as an example, for example with H 2 0, in which the H 2 0 flows parallel to the wafer. To achieve very homogeneous oxinitride layers, it was previously necessary to reduce the gas flow considerably at the reaction temperature (700 ° C - 1150 ° C). However, the controlled reduction of the process gas flow is technically more complex than the controlled tilting of the light-emitting plate 16. With a plate tilted with respect to the wafer, similarly good homogeneities of the oxynitride layers can be achieved with constant process gas flow as is the case with flow reduction. A combination of flow reduction and tilting brings optimal homogeneity.
Obwohl dies in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellt ist, könnte auch die untere lichttransformierende Platte 12 beweglich innerhalb der Prozeßkammer 3 angeordnet sein, um eine weitere Veränderung der Temperaturverteilung innerhalb der Prozeßkammer zu erreichen. So könnte z. B. bei einer starren An- Ordnung der oberen lichtemittierenden Platte und einer Schrägstellung der unteren lichtemittierenden Platte 12 eine Schrägstellung zwischen Wafer 2 und oberer lichtemittierender Platte 16 erreicht werden. Statt einer Schrägstellung der lichtemittierenden Platte könnte auch einfach der Abstand zwischen einer der lichtemittierenden Platten und dem Substrat 2 verringert wer- den, um beispielsweise die obere lichtemittierende Platte 16 näher an den Halbleiterwafer 2 heranzubringen, um ein stärkeres Aufheizen auf der Oberseite des Wafers 2 gegenüber der Unterseite zu erreichen.Although this is not shown in FIGS. 1 and 2, the lower light-transforming plate 12 could also be arranged to be movable within the process chamber 3 in order to achieve a further change in the temperature distribution within the process chamber. For example, B. with a rigid arrangement of the upper light-emitting plate and an inclination of the lower light-emitting plate 12, an inclination between the wafer 2 and the upper light-emitting plate 16 can be achieved. Instead of tilting the light-emitting plate, the distance between one of the light-emitting plates and the substrate 2 could also simply be reduced, for example in order to bring the upper light-emitting plate 16 closer to the semiconductor wafer 2, in order to counteract a stronger heating on the upper side of the wafer 2 to reach the bottom.
Es wäre weiterhin möglich, beide lichtemittierenden Platten 12, 16 starr inner- halb der Prozeßkammer 3 anzuordnen, und den Wafer 2 relativ zu den Platten bewegbar zu halten, beispielsweise über die Abstandshalter 13, die beispielsweise als Teleskopstangen ausgebildet sein können und deren Höhe unabhängig voneinander eingestellt werden kann, um den Wafer 2 schräg bezüglich der lichtemittierenden Platte 12, 16 anzuordnen.It would also be possible to arrange both light-emitting plates 12, 16 rigidly within the process chamber 3, and to keep the wafer 2 movable relative to the plates, for example via the spacers 13, which can be designed, for example, as telescopic rods and their height can be adjusted independently of one another in order to arrange the wafer 2 obliquely with respect to the light-emitting plate 12, 16.
In den Fig. 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer thermischen Behandlungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. In den Fig. 3 und 4 werden die selben Bezugszeichen verwendet, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, sofern gleiche oder ähnliche Bauteile betroffen sind.3 and 4 show a further exemplary embodiment of a thermal treatment device 1 according to the present invention. 3 and 4, the same reference numerals are used as in the first embodiment, if the same or similar components are affected.
Die Vorrichtung 1 weist im wesentlichen den gleichen Aufbau auf wie die Vorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und unterscheidet sich nur dadurch von der Vorrichtung gemäß Fig. 1 , daß statt einer oberen lichttransformierenden Platte 16 ein den Wafer 2 umgebender Kompensationsring 20 vorgesehen ist. Der Kompensationsring 20 umgibt den Wafer 2 mit geringem Abstand und verhindert somit Randeffekte während des Aufheizens und des Abkühlens des Wafers 2, indem ein schnelleres Aufheizen in einer Aufheizphase sowie ein schnelles Abkühlen in einer Abkühlphase verhindert wird. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, liegt der Kompensationsring 20 im wesentlichen in derselben Ebene wie der Halbleiterwafer 2, er kann aber auch etwas oberhalb oder unterhalb des Wafers angeordnet sein.The device 1 has essentially the same structure as the device 1 according to the first exemplary embodiment and differs only from the device according to FIG. 1 in that instead of an upper light-transforming plate 16, a compensation ring 20 surrounding the wafer 2 is provided. The compensation ring 20 surrounds the wafer 2 at a short distance and thus prevents edge effects during the heating and cooling of the wafer 2 by preventing faster heating in a heating phase and rapid cooling in a cooling phase. As shown in FIG. 3, the compensation ring 20 lies essentially in the same plane as the semiconductor wafer 2, but it can also be arranged somewhat above or below the wafer.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ist der Kompensationsring 20 gegenüber dem Halbleiterwafer 2 angehoben. Eine derartige Anhebung erfolgt beispielsweise bei sogenannten Flashprozessen, bei denen zur Herstellung dünner Schichten sehr hohe Aufheizraten von bis zu 400°C pro Sekunde erforderlich sind und die Temperatur nach Erreichen einer maximalen Temperatur augenblicklich wieder abgesenkt wird, um unerwünschte Diffusionseffekte zu vermeiden. Derartige Prozesse sind beispielsweise in der denselben Anmeldetag und dieselbe Anmelderin wie die vorliegende Anmeldung aufweisenden DE-A- mit dem Titel "Verfahren zum thermischen Behandeln von Objekten" beschrieben, auf die insofern Bezug genommen wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Die Bewegung des Kompensationsrings kann in Abhängigkeit von .den in der zuvor genannten Anmeldung beschriebenen Temperatur- und/oder Prozeßatmosphäreänderungen gesteuert werden. Insbesondere ist es möglich, eine bestimmte Phasenbeziehung dazwischen einzustellen. Durch Verschieben des Kompensationsrings 20 vor und/oder während des Hochheizens und Halten des Rings in dieser Stellung erzeugt man auf den Waferrändern einen Schatten gegenüber schräg von außen einfallenden Lichtstrahlen und verhindert somit ein zu schnelles Aufheizen des Randbereichs. Während der folgenden Abkühlphase wird der Ring 20 wieder in die in Fig. 3 gezeigte Position gebracht, um ein zu schnelles Abkühlen des Randbereichs zu verhindern, wodurch die Homogenität der Temperaturverteilung über der Waferoberfläche erheblich verbessert wird.As shown in FIG. 4, the compensation ring 20 is raised relative to the semiconductor wafer 2. Such an increase takes place, for example, in so-called flash processes, in which very high heating rates of up to 400 ° C. per second are required for the production of thin layers and the temperature is immediately lowered again after reaching a maximum temperature in order to avoid undesired diffusion effects. Such processes are described, for example, in the same filing date and the same applicant as DE-A- having the present application and entitled "Process for the thermal treatment of objects", to which reference is made in order to avoid repetitions. The movement of the compensation ring can be dependent on the temperature and / or temperature described in the aforementioned application Process atmosphere changes can be controlled. In particular, it is possible to set a specific phase relationship between them. By moving the compensation ring 20 before and / or during the heating and holding the ring in this position, a shadow is created on the wafer edges with respect to light rays incident obliquely from the outside and thus prevents the edge region from heating up too quickly. During the subsequent cooling phase, the ring 20 is brought back into the position shown in FIG. 3 in order to prevent the edge region from cooling too quickly, which considerably improves the homogeneity of the temperature distribution over the wafer surface.
Obwohl in Fig. 3 und 4 der Kompensationsring 20 als beweglich dargestellt wurde, könnte dieser auch starr angeordnet sein, und es könnte während der thermischen Behandlung der Wafer 2 bezüglich des Kompensationsrings 20 bewegt werden, wie beispielsweise über einstellbare Abstandhalter 13. Auch eine Bewegung der lichttransformierenden Platte wäre denkbar, um eine Relativbewegung zwischen Wafer 2 und Kompensationsring 20 zu erreichen.3 and 4, the compensation ring 20 has been shown as movable, it could also be arranged rigidly, and it could be moved during the thermal treatment of the wafer 2 with respect to the compensation ring 20, for example via adjustable spacers 13. Also a movement of the light-transforming plate would be conceivable in order to achieve a relative movement between wafer 2 and compensation ring 20.
In den Fig. 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zum thermischen Behandeln von Halbleiterwafern 2 dargestellt. In den Fig. 5 und 6 werden die selben Bezugszeichen wie bei den ersten Ausführungsbeispielen verwendet, sofern gleiche oder ähnliche Bauteile betroffen sind.5 and 6 show a further exemplary embodiment of a device 1 for the thermal treatment of semiconductor wafers 2. 5 and 6, the same reference numerals are used as in the first exemplary embodiments, provided the same or similar components are affected.
Die Vorrichtung 1 weist wiederum eine Prozeßkammer 3 auf, die durch obere und untere lichtdurchlässige Wandelemente 5, 6 gebildet wird. Es sind wiederum in verspiegelten Kammern vorgesehene obere und untere Lichtbänke benachbart zu den oberen und unteren, die Prozeßkammer begrenzenden Wänden 5, 6 vorgesehen. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 jedoch in der Prozeß- kammer keine lichttransformierende Platte vorgesehen. Der Wafer 2 wird über Abstandshalter 13, welche sich von der unteren lichtdurchlässigen Wand 5 erstrecken, mittig innerhalb der Prozeßkammer 3 gehalten, und zwar parallel zu den unteren und oberen Wänden, 5, 6. Ein Kompensationsring 25, der wie in Fig. 6 dargestellt ist, aus vier Ringsegmenten 25a-d besteht, ist in geeigneter Weise innerhalb der Prozeßkammer 3 gehalten. Wie in Fig. 5 zu sehen ist, ist der Kompensationsring 25 bezüglich des Wafers 2 schräg angeordnet, um eine Schattenwirkung in Randbereichen des Wafers, insbesondere beim Hochheizen des Wafers zu erzeugen. Der Kompensationsring könnte in dieser Position starr gehalten sein.The device 1 in turn has a process chamber 3, which is formed by upper and lower translucent wall elements 5, 6. Upper and lower light banks are again provided in mirrored chambers adjacent to the upper and lower walls 5, 6 delimiting the process chamber. In contrast to the previous exemplary embodiments, in the exemplary embodiment according to FIG. 5, however, no light-transforming plate is provided in the process chamber. The wafer 2 is held in the center of the process chamber 3 by means of spacers 13 which extend from the lower translucent wall 5, namely parallel to the lower and upper walls 5, 6. A compensation ring 25 which is like 6, consists of four ring segments 25a-d, is suitably held within the process chamber 3. As can be seen in FIG. 5, the compensation ring 25 is arranged obliquely with respect to the wafer 2 in order to produce a shadow effect in edge regions of the wafer, in particular when the wafer is heated up. The compensation ring could be held rigidly in this position.
Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist es jedoch auch möglich, den Kompensationsring 25 beweglich auszubilden, um dessen Position während der thermischen Behandlung zu verändern. Dabei können die einzelnen Ringsegmente 25a-d einzeln, alle gemeinsam oder auch paarweise bewegt werden. Insbesondere ist es möglich, daß sich beispielsweise die diametral gegenüberliegenden Ringsegmente 25a und 25c gemeinsam bewegen, um eine gewissen Symmetrie bezüglich des Wafers 2 zu erzeugen. In gleicher Weise können die diametral gegenüberliegenden Ringsegmente 25b und 25d gleichzeitig bewegt werden. Statt eines Verkippens des Kompensationsrings, wie er in Fig. 5 dargesteHt ist, kann der Kompensationsring bzw. einzelne Segmente desselben auch angehoben oder abgesenkt werden, wie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist. Natürlich ist die Anzahl der Segmente nicht auf vier beschränkt, und es können auch mehr oder weniger Segmente vorgesehen sein.As in the previous exemplary embodiments, however, it is also possible to make the compensation ring 25 movable in order to change its position during the thermal treatment. The individual ring segments 25a-d can be moved individually, all together or in pairs. In particular, it is possible that, for example, the diametrically opposed ring segments 25a and 25c move together in order to produce a certain symmetry with respect to the wafer 2. In the same way, the diametrically opposite ring segments 25b and 25d can be moved simultaneously. Instead of tilting the compensation ring, as shown in FIG. 5, the compensation ring or individual segments thereof can also be raised or lowered, as shown in FIG. 4, for example. Of course, the number of segments is not limited to four, and more or fewer segments can also be provided.
Fig. 7 zeigt den zeitlichen Temperaturverlauf einer thermischen Behandlung eines Halbleiterwafers, sowie eine in Abhängigkeit davon gesteuerte Bewe- gung eines Kompensationsrings, wie er in Fig. 5 dargestellt ist. Zu Beginn der thermischen Behandlung befindet sich der Kompensationsring 25 im wesentlichen in der selben Ebene wie der Wafer 2. Während des Anstiegs der Temperatur wird der Kompensationsring gegenüber der Waferebene gekippt, wobei der Kippwinkel mit dem zeitlichen Verlauf der Temperatur korreliert und z. B. mit zunehmender Heizrate anwächst. Die Temperatur wird bis zu einem Maximum erhöht, und anschließend wird die Temperatur sofort wieder verringert. Während des Temperaturrückgangs wird der Kompensationsring zurückgekippt. Die Abkühlung des Wafers wird bei einer Temperatur T' gestoppt, und der Wafer wird konstant auf dieser Temperatur gehalten. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Kompensationsring wieder parallel zum Wafer und verhindert somit ein übermäßiges Abkühlen von Randbereichen des Wafers.FIG. 7 shows the temperature profile over time of a thermal treatment of a semiconductor wafer, as well as a movement of a compensation ring controlled as a function thereof, as is shown in FIG. 5. At the beginning of the thermal treatment, the compensation ring 25 is essentially in the same plane as the wafer 2. During the rise in temperature, the compensation ring is tilted with respect to the wafer plane, the tilt angle correlating with the time profile of the temperature and z. B. increases with increasing heating rate. The temperature is increased to a maximum and then the temperature is immediately reduced again. The compensation ring is tilted back during the temperature drop. The cooling of the wafer is stopped at a temperature T ', and the wafer is kept constant at this temperature. At this time, the compensation ring is again parallel to the wafer and thus prevents excessive cooling of edge areas of the wafer.
Durch die obige Bewegung des Kompensationsrings wird während der Aufheizphase ein Schatten auf den Waferrändern erzeugt, um ein schnelles Aufheizen des Randbereichs zu verhindern. Hierdurch wird die Homogenität der Temperaturverteilung über der Waferoberfläche verbessert. Eine weitere Verbesserung der Homogenität kann durch eine zusätzliche Waferrotation er- reicht werden und/oder durch Regelung der Strahlungsintensität der Heizlampen.The above movement of the compensation ring creates a shadow on the wafer edges during the heating phase in order to prevent the edge region from heating up quickly. This improves the homogeneity of the temperature distribution over the wafer surface. A further improvement in the homogeneity can be achieved by an additional wafer rotation and / or by regulating the radiation intensity of the heating lamps.
Diese verbesserte Homogenität ist insbesondere bei sogenannten Flashprozessen erforderlich, bei denen sehr hohe Aufheizraten auftreten. Bei diesen Prozessen arbeiten die Lampenbänke der Vorrichtung im allgemeinen mit voller Leistung, was häufig zu Inhomogenitäten insbesondere in den Randbereichen führt. Dabei werden die Wafer sehr schnell auf ca. 900°C bis 1150°C erwärmt. Die Rampraten, mit denen der Wafer aufgeheizt wird, liegen im Bereich von 150°C/s bis 500°C/s. Nach dem Aufheizen wird der Wafer anschlie- ßend schnell wieder abgekühlt. In Abb. 8 ist ein solcher Flash-Prozeß schematisch dargestellt. Mit Bewegen des Kompensationselementes bei einem solchen Flash-Prozeß wurde eine Verringerung der Standardabweichung vom Temperaturmittelwert über dem Wafer von 3% auf 1% erreicht.This improved homogeneity is particularly necessary in so-called flash processes, in which very high heating rates occur. In these processes, the lamp banks of the device generally operate at full power, which often leads to inhomogeneities, especially in the peripheral areas. The wafers are heated very quickly to approx. 900 ° C to 1150 ° C. The ram rates with which the wafer is heated are in the range from 150 ° C./s to 500 ° C./s. After heating up, the wafer is then quickly cooled again. Such a flash process is shown schematically in Fig. 8. By moving the compensation element in such a flash process, the standard deviation from the average temperature over the wafer was reduced from 3% to 1%.
Solche Prozesse werden insbesondere zur Aktivierung implantierter (dotierter) Wafer angewandt, wobei diese Aktivierungsprozesse speziell bei Dotierungen mit geringer Eindringtiefe eine sehr hohe Termperaturhomogenität erfordern.Such processes are used in particular for the activation of implanted (doped) wafers, these activation processes requiring a very high temperature homogeneity, especially with doping with a low penetration depth.
Die oben genannte Homogenität kann außer durch Waferrotation auch durch zusätzliche Maßnahmen wie Steuerung der Lampen weiter verbessert werden. So sind in den Figuren 1 bis 5 eine obere Lampenbank 8 und eine untere Lampenbank 9 mit z.B. stabförmigen Lampen dargestellt. Vorzugsweise verlaufen die Achsen der Lampen eines Lampenfeldes parallel. In den Figuren reichen die parallel angeordneten stabförmigen Lampen in die Blattebene hinein. Als Lampen eines solchen Lampenfeldes können z.B. Halogenlampen zum Einsatz kommen. In Fig. 5 verläuft die Kippachse des Kompensationsringes 25 parallel zu den Stablampen. Bei dieser Anordnung ist der Schattenwurf des Kompensationsringes auf den Wafer in der Nähe seiner Kippachse verschwindend gering, während er an den zu dieser Achse diametral gegenüberliegenden Waferrändern maximal ist. Indem die Strahlungsintensität der mittleren Lampen der Lampenbänke gegenüber den äußeren Lampen geeignet abgeschwächt wird, ergibt sich ein Strahlungsprofil, das der Homogenität der Temperaturverteilung über den Wafer förderlich ist.In addition to wafer rotation, the above-mentioned homogeneity can also be further improved by additional measures such as controlling the lamps. An upper lamp bank 8 and a lower lamp bank 9 with rod-shaped lamps, for example, are shown in FIGS. 1 to 5. The axes of the lamps of a lamp array preferably run parallel. In the figures the parallel rod-shaped lamps extend into the leaf plane. Halogen lamps, for example, can be used as lamps of such a lamp field. 5, the tilt axis of the compensation ring 25 runs parallel to the rod lamps. With this arrangement, the shadow cast by the compensation ring on the wafer in the vicinity of its tilting axis is vanishingly small, while it is maximal at the wafer edges diametrically opposite to this axis. By appropriately weakening the radiation intensity of the middle lamps of the lamp banks compared to the outer lamps, a radiation profile results which promotes the homogeneity of the temperature distribution over the wafer.
Bei einer anderen Ausführung bildet die Schwenkachse zum Kippen des Kompensationselementes, statt parallel zu den Lampenachsen einer Lampenbank zu verlaufen, mit diesen einen beliebigen Winkel; vorzugsweise 90°. In- dem die Haltevorrichtung für Wafer und Hilfselement drehbar ausgeführt wird, ist es möglich den Winkel zwischen Kippachse des Kompensationselementes und den Lampenachsen während des Prozesses in Abhängigkeit des Prozeßverlaufs zu steuern.In another embodiment, the pivot axis for tilting the compensation element, instead of running parallel to the lamp axes of a lamp bank, forms an arbitrary angle with these; preferably 90 °. By rotating the holding device for the wafer and auxiliary element, it is possible to control the angle between the tilting axis of the compensation element and the lamp axes during the process as a function of the course of the process.
Ferner können die Lampenachsen der Halogenlampen des oberen und unteren Lampenfeldes sowohl parallel als auch unter einem beliebigen Winkel zueinander gekreuzt angeordnet werden.Furthermore, the lamp axes of the halogen lamps of the upper and lower lamp array can be arranged both in parallel and crossed at any angle to one another.
Eine Kombination eines Lampenfeldes mit Stablampen und eines Lampenfel- des mit Punktlampen ist ebenfalls möglich. Unter Punktlampen sollen im Gegensatz zu Stablampen Lampen verstanden werden, deren Filamentlänge kürzer ist als der Durchmesser des Lampenkolbens. Selbstverständlich können auch beide Lampenfelder ausschließlich mit Punktlampen oder mit einer Kombination von Punktlampen und Stablampen ausgestattet sein. Je nach den speziellen Erfordernissen läßt sich so durch Ansteuern jeder einzelnen Lampe ein spezifisches Strahlungsfeld erzeugen, das in Verbindung mit der momentanen relativen räumlichen Anordnung des Wafers und der mechani- sehen Hilfselemente relativ zu den Lampenbänken die Homogenität der Temperatur des Wafers optimiert.A combination of a lamp field with flashlights and a lamp field with point lamps is also possible. In contrast to stick lamps, point lamps are to be understood as lamps whose filament length is shorter than the diameter of the lamp bulb. Of course, both lamp fields can also be equipped exclusively with point lamps or with a combination of point lamps and flashlights. Depending on the special requirements, a specific radiation field can be generated by controlling each individual lamp, which in connection with the current relative spatial arrangement of the wafer and the mechanical see auxiliary elements optimized the homogeneity of the temperature of the wafer relative to the lamp banks.
Obwohl bei dem Prozeßverlauf gemäß Fig. 7 der Kompensationsring als eine Einheit gekippt wurde, sind neben der Kippbewegung auch Verschiebungen des Rings in beliebiger Richtung möglich. In ähnlicher Weise können auch einzelne Segmente des Kompensationsrings bewegt werden. Statt einer Bewegung des Kompensationsrings ist es auch möglich, den Wafer selbst relativ zum Kompensationsring zu bewegen.Although the compensation ring was tilted as one unit in the course of the process according to FIG. 7, displacements of the ring in any direction are possible in addition to the tilting movement. In a similar way, individual segments of the compensation ring can also be moved. Instead of moving the compensation ring, it is also possible to move the wafer itself relative to the compensation ring.
Wenn in der Prozeßkammer 3 mehrere die Temperaturverteilung beeinflussende Elemente wie z. B. ein Kompensationsring und ein Hotliner vorgesehen sind, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4, ist es auch möglich, beide Elemente, d.h. den Kompensationsring und die lichttransformierende Platte zu bewegen, um die Wärmeverteilung innerhalb der Prozeßkammer zu beeinflussen. Die Merkmale einzelner Ausführungsbeispiele sind frei mit Merkmalen der anderen Ausführungsbeispiele kombinierbar. If in the process chamber 3 several elements influencing the temperature distribution, such as. B. a compensation ring and a hotliner are provided, as in the embodiment of FIG. 4, it is also possible to use both elements, i.e. to move the compensation ring and the light-transforming plate to influence the heat distribution within the process chamber. The features of individual exemplary embodiments can be freely combined with features of the other exemplary embodiments.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern, in einer Prozeßkammer mit wenigstens einem die Temperaturverteilung beeinflussenden Element in der Prozeßkammer, dadurch gekennzeichnet, daß während der thermischen Behandlung eine räumliche Anordnung des Elements relativ zum Substrat und/oder zur Prozeßkammer verändert wird.1. A method for the thermal treatment of substrates, in particular semiconductor wafers, in a process chamber with at least one element influencing the temperature distribution in the process chamber, characterized in that a spatial arrangement of the element relative to the substrate and / or to the process chamber is changed during the thermal treatment.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Relativbewegung zum Ändern der Anordnung in Abhängigkeit vom Temperaturverlauf der thermischen Behandlung gesteuert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a relative movement for changing the arrangement is controlled depending on the temperature profile of the thermal treatment.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element relativ zum Substrat und/oder zur Prozeßkammer bewegt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the element is moved relative to the substrate and / or to the process chamber.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung eine Kipp-, Schwenk- und/oder Hubbewegung ist.4. The method according to claim 3, characterized in that the movement is a tilting, pivoting and / or lifting movement.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element ein das Substrat in einer zu ihm parallelen Ebene wenigstens teilweise umgebendes Kompensationselement, insbesondere ein Kompensationsring, ist.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an element is a compensation element, in particular a compensation ring, at least partially surrounding the substrate in a plane parallel to it.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element aus mehreren Segmenten, insbesondere Ringsegmenten besteht und wenigstens eines der Segmente bewegt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the element consists of several segments, in particular ring segments and at least one of the segments is moved.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung jedes Segments in Abhängigkeit von der Anordnung wenigstens eines weiteren Segments gesteuert wird. 7. The method according to claim 6, characterized in that the movement of each segment is controlled depending on the arrangement of at least one further segment.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Segmente gleichzeitig bewegt werden.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that at least two segments are moved simultaneously.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Segmente paarweise diametral bezüglich des Substrats gegenüberliegen und die Segment-Paare gleichzeitig bewegt werden.9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the segments are diametrically opposed in pairs with respect to the substrate and the segment pairs are moved simultaneously.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element eine lichttransformierende Platte ist.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an element is a light-transforming plate.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Anordnung von wenigstens zwei Elementen relativ zum Substrat und/oder zur Prozeßkammer verändert wird.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the spatial arrangement of at least two elements is changed relative to the substrate and / or to the process chamber.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Element und das Substrat bewegt werden.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one element and the substrate are moved.
13. Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Substraten, insbesondere Halbleiterwafern (2), in einer Prozeßkammer (3) mit wenigstens einem die Temperaturverteilung beeinflussenden Element (1 , 16; 20; 25) in der Prozeßkammer, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ändern einer räumlichen Anordnung des Elements relativ zum Substrat (2) und/oder zur Prozeßkammer (3) während der thermischen Behandlung.13. Device for the thermal treatment of substrates, in particular semiconductor wafers (2), in a process chamber (3) with at least one element (1, 16; 20; 25) influencing the temperature distribution in the process chamber, characterized by a device for changing a spatial arrangement of the element relative to the substrate (2) and / or to the process chamber (3) during the thermal treatment.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung in Abhängigkeit vom Temperaturverlauf der thermischen Behandlung steuerbar ist.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the arrangement is controllable depending on the temperature profile of the thermal treatment.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (12, 16; 20, 25) relativ zum Substrat (2) und/oder zur Prozeßkammer (3) bewegbar ist. 15. The apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that the element (12, 16; 20, 25) relative to the substrate (2) and / or to the process chamber (3) is movable.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung eine Kipp-, Schwenk und/oder Hubbewegung ist.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the movement is a tilting, swiveling and / or lifting movement.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element (20; 25) ein das Substrat in einer zu ihm parallelen Ebene im wesentlichen umgebendes Kompensationselement, insbesondere ein Kompensationsring ist.17. Device according to one of claims 13 to 16, characterized in that an element (20; 25) is a compensation element, in particular a compensation ring, substantially surrounding the substrate in a plane parallel to it.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationsring (20; 25) zur Substratebene schräg angeordnet ist.18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the compensation ring (20; 25) is arranged obliquely to the substrate plane.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (25) aus mehreren Segmenten (25a-d), ins- besondere Ringsegmenten besteht und wenigstens eines der Segmente bewegbar ist.19. Device according to one of claims 13 to 18, characterized in that the element (25) consists of several segments (25a-d), in particular ring segments and at least one of the segments is movable.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung jedes Segments (25a-d) in Abhängigkeit von der Anordnung wenigstens eines weiteren Segments steuerbar ist.20. The apparatus according to claim 19, characterized in that the movement of each segment (25a-d) is controllable depending on the arrangement of at least one further segment.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element (12, 16) eine lichttransformierende Platte ist.21. Device according to one of claims 13 to 20, characterized in that an element (12, 16) is a light-transforming plate.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Anordnung von wenigstens zwei Elementen relativ zum Substrat (2) und/oder zur Prozeßkammer (3) veränderbar ist.22. Device according to one of claims 13 to 21, characterized in that the spatial arrangement of at least two elements relative to the substrate (2) and / or to the process chamber (3) is changeable.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Element und das Substrat bewegbar sind. 23. Device according to one of the preceding claims 13 to 22, characterized in that at least one element and the substrate are movable.
24. Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Substraten (2), insbesondere Halbleiterwafern, in einer Prozeßkammer (3) mit wenigstens einem die Temperaturverteilung beeinflussenden Element (12, 16; 20; 25) in der Prozeßkammer, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ele- ment bezüglich einer Ebene des Substrats (2) schräg angeordnet ist.24. Device for the thermal treatment of substrates (2), in particular semiconductor wafers, in a process chamber (3) with at least one element (12, 16; 20; 25) influencing the temperature distribution in the process chamber, characterized in that at least one element is arranged obliquely with respect to a plane of the substrate (2).
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element ein das Substrat im wesentlichen umgebendes Kompensationselement (20; 25), insbesondere ein Kompensationsring ist.25. The device according to claim 24, characterized in that an element is a substantially the compensation element surrounding the substrate (20; 25), in particular a compensation ring.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element eine lichttransformierende Platte (12, 16) ist. 26. The apparatus according to claim 24 or 25, characterized in that an element is a light-transforming plate (12, 16).
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