QUARZGLAS WAFER

Material

Quarzglas gibt es, wie weiter unten erläutert, als JGS1, JGS2 und JGS3 Material. Der Unterschied liegt im Wesentlichen in Verunreinigungen und Störstellen, welche sich auf die Transmission im kurzwelligen ultravioletten sowie infraroten Spektralbereich auswirken.

Durchmesser und Form

Wir können Quarzglas-Wafer mit 2, 3, 4 und 6 Zoll Durchmesser anbieten. Wenn nicht anders angegeben bedeutet „Zoll“ in diesem Zusammenhang 25,0 mm (und nicht 25,4 mm), ein 4 Zoll Wafer hat also 100 mm Durchmesser. Neben runden Wafern sind auch in rechteckige Stücke vereinzelte Wafer möglich. Aufgrund der hohen Fixkosten bei dem Prozess der Vereinzelung machen aus ökonomischer Sicht meist nur Bestellmengen Sinn, welche der Vereinzelung von ca. 10 Ausgangswafern entsprechen.

Dicke und Oberfläche

Quarzglas-Wafer sind amorph, weshalb für die Wafer keine Kristallorientierung definiert werden kann. Übliche Waferdicken sind 200 μm, 500 μm, 700 mm und 1000 μm, davon abweichende Dicken sind ggfalls. möglich. Quarzglas-Wafer sind üblicherweise beidseitig, für bestimmte Anwendungen auch einseitig poliert. Die Rauigkeit ist üblicherweise auf „< 1,5 nm“ oder „< 1,0 nm“ spezifiziert.

Herstellung und Spezifikationen von Quarzglas-Wafern

Herstellung von Quarzglas

Eine Methode zur Herstellung von Fused Silica Wafern ist das Aufschmelzen und anschließende Wiedererstarren von hochreinem Quarz. Eine andere Methode ist die Bildung und anschließende Oxidation von Silizium aus gasförmigen Si-haltigen Ausgangsstoffen (z. B. aus einem SiCl₄ + H₂ + O₂ Gemisch), und darauf folgende Verschmelzung dieses „SiO₂-Staubs“ zu Quarzglas, das nach dieser Methode hergestellt eine höhere Transparenz im Tief-UV-Bereich aufweist als aufgeschmolzenes und wiedererstarrtes Quarzglas.

Herstellung von Wafern

Aus den dabei entstandenen Blöcken werden Wafer gesägt und poliert, die technischen Verfahren hierzu entsprechen denen zur Herstellung von Silicium oder Quarzwafern.

Schematische Darstellung der Abscheidung von Quarzglas aus den Gasen H₂, O₂ und SiCl₄.

Spezifikationen von Quarzglas-Wafern

JGS1

Ultraviolet Grade Fused Silica
Diese Wafer zeigen eine hohe Transparenz im kurzwelligen Spektralbereich. Die Transmission liegt im sichtbaren und UV Bereich bis ca. 215 nm bei ca. 90 % und fällt dann bis ca. 150 nm auf Werte nahe 0 % ab. Im Infrarotbereich zeigen sich bereits ab ca. 1.2 μm Wellenlänge Ansorptionsbanden welche ihren Ursprung auch in der rel. hohen OH-Konzentration von typ. 1000 ppm haben.

JGS2

Optical Grade Fused Quartz
Verglichen mit JGS1 Wafern ist bei den deutlich günstigeren JGS2 Wafern der Bereich hoher Transmission zu größeren Wellenlängen hin verschoben: Die UV-Absorption beginnt bereits unterhalb von ca. 270 nm deutlich, während im sichtbaren und IR-Bereich die Transmission bis ca. 2 μm durch die geringere OH-Konzentratzion (typ. < 300 ppm) oberhalb von ca. 90 % liegt, also im Wesentlichen nur durch Reflexionsverluste begrenzt ist.

JGS3

Full Spectrum Fused Silica
Diese vergleichsweise teuren Wafer zeigen wegen ihrer sehr geringen OH-Konzentration (typ. < 10 ppm) über einen großen Spektralbereich von ca. 200 nm - 3 μm eine Transmission > 80 %, im Bereich 250 nm - 2.5 μm nahe 90 %, also im Wesentlichen nur durch Reflexionsverluste begrenzt ist.

Oberfläche

Quarzglas-Wafer sind üblicherweise beidseitig poliert, eine einseitige Politur ist auf Anfrage grundsätzlich machbar. Die Rauigkeit der polierten Seite(n) liegt üblicherweise bei < 1 nm, ein Wert von < 0.5 nm welcher nahezu atomarer Glattheit entspricht ist technisch ebenfalls machbar.