Stop de ‘glasregen’: houd je wafers schoon wanneer de lampen uitvallen
In een hoogbelaste halfgeleidersfabriek is het een nachtmerrie wanneer een infraroodlamp kapotgaat.
Wanneer een kwartsbuis kapotgaat, stopt deze niet zomaar met verwarmen. Hij explodeert namelijk. Hierdoor vallen er scherfjes glas en chemische restanten op de oppervlakken van de wafers. Hierdoor neemt de kwaliteit van de wafers drastisch af – of ze raken zelfs onbruikbaar.
We hebben veel tijd besteed aan het bedenken van manieren om dit risico te voorkomen, nog voordat het überhaupt kan optreden.
Waarom buizen kapotgaan
De meeste lampen gaan kapot omdat de hitte niet gelijkmatig wordt verspreid. Wanneer er veel vermogen wordt gebruikt, wordt het midden van de buis extreem heet, terwijl de uiteinden relatief koel blijven. Deze spanning is wat de breuk veroorzaakt.
Om dit op te lossen, gebruiken we synthetisch kwarts van hoge zuiverheid. Dit materiaal zwelt of krimpt nauwelijks, in tegenstelling tot goedkoper kwarts. Hierdoor kan de buis veel druk verdragen zonder dat er kleine, onzichtbare scheuren ontstaan die uiteindelijk tot problemen kunnen leiden. De buis is dus geschikt om de nodige druk aan te kunnen.
De ‘safety net’-aanpak
Maar laten we eerlijk zijn: onderdelen falen soms. Daarom vertrouwen we niet alleen op het kwarts om het probleem op te lossen. We hebben nog een extra laag bescherming toegevoegd: een beschermende huls rondom het verwarmingselement. Als de binnenste lamp kapotgaat, vangt deze huls al het puin op. De rommel blijft dan binnenin de huls, zodat de wafers schoon blijven.
Daarnaast zijn er ook de eindkapjes. Als het afsluitingsmechanisme zwak is, lekt er gas los. Hierdoor wordt de halogencyclus verstoord en brandt het filament te vroeg door. We testen elk afsluitingsmechanisme om er zeker van te zijn dat de interne atmosfeer duizenden uren lang intact blijft.
Het compromis
Er is echter wel een nadeel: door een beschermende huls tussen de warmtebron en de wafers te plaatsen, gaat er iets minder infraroodlicht doorheen. Je zult dit merken. Mogelijk moet je de sterkte van het elektriciteitssignaal verhogen of de wafers langer in de hitte laten staan om de gewenste temperatuur te bereiken.
Het is een klein aanpassing in je proces. Maar vergeleken met de kosten van het weggooien van een hele partij vervuilde wafers? Het is duidelijk wat de beste optie is.