Wie man den Albtraum stoppt: Wie man seine Siliziumwafers sauber hält, wenn die Heizgeräte versagen
Wer schon einmal mit der Herstellung von Wasserstoff-Sensoren zu tun hatte, kennt das Problem. Man verwendet Kurzwellen-Infrarotlampen, um die Siliziumwafers auf die nötige Temperatur zu bringen. Das funktioniert großartig – bis es plötzlich nicht mehr funktioniert.
Wenn man diese Lampen bei hoher Produktionslast einsetzt, wird es riskant. Wenn eine Quarztube platzt, ist das kein einfacher Defekt – es handelt sich um eine Katastrophe. Glassplitter und chemische Rückstände fallen auf die Wafers herab – und dadurch werden alle Wafers unbrauchbar.
Warum platzen diese Tuben eigentlich?
Meistens liegt es an Druck und Schock. Diese hochleistungsstarken Lampen stehen unter enormem internen Druck. Wenn die Kühlluft nicht gleichmäßig auf die Tube wirkt oder wenn die Stromversorgung zu schnell wechselt, kann das Quarzmaterial dem Druck nicht standhalten – es bricht.
Um das zu verhindern, verwenden wir kein gewöhnliches Glas, sondern hochreines, gefügtes Quarzglas. Wir haben viel Zeit damit verbracht, die Wanddicke des Quarzes anzupassen – sie muss dünn genug sein, damit die Wärme hindurchdringen kann, aber auch stark genug, um dem Druck standzuhalten.
Eine Sicherheitsmaßnahme
Die beste Möglichkeit, mit Fehlern umzugehen, ist, davon auszugehen, dass sie auftreten werden. Anstatt die Lampe ungeschützt zu lassen, umhüllen wir sie mit einem schützenden System – man kann es sich wie einen zusätzlichen Quarzschutzbeutel vorstellen. Wenn die innere Lampe platzt, fängt der Schutzbeutel alles auf. Kein Glas, keine Wolframfäden – nichts kann die Wafers treffen.
Wir achten auch sehr auf die Elektroden. Die meisten Probleme entstehen an den Enden der Elektroden aufgrund von Entladungen. Durch den Einsatz von verstärkten Elektroden, die mit der thermischen Ausdehnung des Quarzes mithalten können, vermeiden wir, dass dieser Druck entsteht.
Der Kompromiss – und wie man damit umgeht
Nun gibt es jedoch einen Kompromiss: Der Schutzbeutel blockiert einen Teil der Infrarotstrahlung, bevor sie die Wafers erreichen. Wahrscheinlich müssen Sie die Leistungseinstellungen erhöhen oder die Wafers etwas länger in der Lampe belassen, um dieselbe Temperatur zu erreichen. Mein Rat: Überprüfen Sie nach dem Einbau der Schutzbeutel nochmals die Einstellungen des PID-Reglers. So stellen Sie sicher, dass Sie weiterhin die gewünschte Temperatur erreichen – ohne Raten.
Noch eines: Verbinden Sie die Lampen mit einem System mit Überstromschutz. Es ist besser, wenn das System abschaltet, anstatt dass eine Lampe ihre Belastungsgrenze überschreitet.