Solaranwendung, kundenspezifisches, transparentes Schmelzquarzglas-Boot

Einführung in das Quarz-Boot

Ein Quarz-Boot, in der Halbleiterindustrie speziell auch als Wafer-Boot oder Prozess-Boot bezeichnet, ist ein hochpräzises Bauteil aus hochreinem synthetischem Quarzglas (Fused Quartz). Es dient zum Halten und Transportieren von Siliziumwafern während verschiedener Hochtemperatur-Fertigungsprozesse.

Seine Hauptfunktion besteht darin, als Träger oder Halterung zu dienen, wodurch mehrere Wafer sicher in genau definierten, vertikalen Abständen gehalten werden, während sie in Öfen und Reaktionskammern bearbeitet werden.

Hauptmerkmale

1). Hervorragende Beständigkeit bei hohen Temperaturen:
Fused Quartz kann Temperaturen über 1100 °C standhalten, ohne weich zu werden oder sich zu verformen, was für Prozesse wie Diffusion und Oxidation unerlässlich ist.

2). Ultrahohe Reinheit:
Es besteht aus hochreinem synthetischem Quarz, der nahezu frei von metallischen Verunreinigungen ist. Dadurch wird eine Kontamination der empfindlichen Siliziumwafer verhindert, was entscheidend für hohe Produktausbeuten und Leistung ist.

3). Hervorragende thermische Stabilität:
Quarz weist einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, wodurch er schnellen Erhitzungs- und Abkühlzyklen (thermischer Schock) standhalten kann, ohne zu springen.

4). Hervorragende chemische Inertheit:
Er ist äußerst beständig gegen Korrosion durch die meisten Säuren, Halogene und andere aggressive Prozessgase, die in der Halbleiterfertigung verwendet werden.

5). Präzisionsengineering:
Das Boot verfügt über sorgfältig konstruierte Nuten oder Schlitze, die die Wafer sicher halten, ohne Spannungen oder Partikelbildung zu verursachen, und eine gleichmäßige Belüftung mit Prozessgasen und Wärme gewährleisten.

6) Hohe mechanische Festigkeit und Stabilität
Behält bei hohen Temperaturen unter schwerer Belastung die strukturelle Integrität und Formstabilität bei und verhindert so eine Verwölbung der Wafer.
Das Quarzboot ist aufgrund seiner hervorragenden Beständigkeit bei hohen Temperaturen und seiner ultrahohen Reinheit, die eine Kontamination verhindert, unverzichtbar für die Halbleiterfertigung. Seine überlegene Beständigkeit gegen thermische Schocks und seine ausgezeichnete chemische Inertheit ermöglichen einen zuverlässigen Einsatz in rauen Prozessumgebungen. Darüber hinaus gewährleistet die präzise Konstruktion eine gleichmäßige und schonende Waferbearbeitung.

Vorteile des Quarzboots

1) Hohe Temperaturbeständigkeit:
Die Erweichungstemperatur von Quarzglas liegt bei etwa 1730 °C und kann langfristig bei 1200 °C eingesetzt werden. Die kurzzeitige Einsatztemperatur kann bis zu 1450 °C erreichen.

2) Gute thermische Stabilität: Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Quarzglas ist gering und kann plötzlichen Temperaturänderungen standhalten. Wenn Quarzglas auf etwa 1200 °C erhitzt und anschließend in kaltes Wasser gegeben wird, zerspringt es nicht.

3) Korrosionsbeständigkeit: Abgesehen von Flusssäure reagiert Quarzglas praktisch nicht chemisch mit anderen Säuren, und seine Säurebeständigkeit ist 30-mal so hoch wie die von Keramik und 150-mal so hoch wie die von Edelstahl.

4) Hohe Isolierung: Der Widerstandswert von Quarzglas entspricht dem 10.000-fachen des gewöhnlichen Glases, wodurch es ein sehr gutes elektrisches Isoliermaterial ist und bei Raumtemperatur eine gute Isolierleistung aufweist.

5) Gute Lichtdurchlässigkeit: Im gesamten Spektrum von ultravioletten bis infraroten Wellenlängen weist es eine gute Lichtdurchlässigkeit auf, die Durchlässigkeitsrate für sichtbares Licht beträgt im ultravioletten Spektralbereich 93 % oder mehr, die Durchlässigkeitsrate beträgt 80 oder mehr.

Gemeinsame Anwendungen

Waferträger für Hochtemperaturprozesse: Die Hauptfunktion besteht darin, Siliziumwafer in Öfen und Reaktionskammern zu halten und zu transportieren.
Kritisch für Dotierung und Diffusion: Ermöglicht die Einbringung von Verunreinigungen in Siliziumwafer, um Transistoren und Schaltkreise herzustellen.
Unverzichtbar für die thermische Oxidation: Wird zum Aufwachsen isolierender Oxidschichten auf Wafern verwendet.
Einsatz bei der Dünnfilmabscheidung (CVD): Hält Wafer während Beschichtungsprozesse.
Grundlage in der Solarzellenproduktion: Wird zur Herstellung des p-n-Übergangs in photovoltaischen Zellen verwendet.

Im Wesentlichen ist das Quarzboot ein unverzichtbares Werkzeug überall dort, wo eine besonders saubere, hochtemperaturbeständige Bearbeitung von Siliziumwafern oder ähnlichen Substraten erforderlich ist.
1). Halbleiterfertigung (Kernanwendung)
Thermische Oxidation: Wird zum Transportieren von Siliziumwafern in Hochtemperaturofen verwendet, um eine dünne, gleichmäßige Schicht aus Siliciumdioxid (SiO₂) auf der Waferoberfläche aufzuwachsen.
Diffusion: Wird in Dotierprozessen eingesetzt, bei denen Wafer Dotierungsgasen bei hohen Temperaturen ausgesetzt werden, um die elektrischen Eigenschaften des Siliziums zu verändern.
Chemische Gasphasenabscheidung (CVD): Dient als Halter für Wafer während Prozesse, bei denen dünne Schichten verschiedener Materialien abgeschieden werden.
Glühen: Wird in Öfen zum Glühen von Wafern (Erhitzen und langsam Abkühlen) verwendet, um Kristallschäden zu reparieren oder Dotierstoffe zu aktivieren.

2). Photovoltaik (PV)-Industrie
Wird im Diffusionsprozess verwendet, um den p-n-Übergang zu erzeugen, der das fundamentale Herzstück einer Solarzelle darstellt.
Ebenfalls in anderen Hochtemperatur-Prozessschritten für Silizium-Solarwafer eingesetzt.

3). LED- und MEMS-Fertigung
Unverzichtbar für die Hochtemperatur-Prozessschritte bei der Herstellung von Leuchtdioden (LEDs) und Mikro-Elektro-Mechanischen Systemen (MEMS).
Quarzteströhrchen sind unverzichtbare Hochleistungskomponenten für Labor- und Industrieanwendungen, hergestellt aus hochreinem synthetischem Siliziumdioxid mit einem Gehalt von typischerweise 99,9 % oder mehr, wobei Premiumvarianten eine Reinheit von 99,99 % SiO₂ erreichen. Der Herstellungsprozess umfasst das Schmelzen natürlicher Quarzkristalle bei einer extrem hohen Temperatur von etwa 2000 °C, gefolgt von präzisen Verarbeitungstechniken wie Ziehen und Formen, um eine gleichmäßige Wandstärke und strukturelle Integrität sicherzustellen. Diese Röhrchen zeichnen sich im Vergleich zu gewöhnlichem Glas und Borosilikatglas durch ihre außergewöhnliche Kombination aus thermischen, chemischen, optischen und mechanischen Eigenschaften aus und sind daher in zahlreichen anspruchsvollen Anwendungen unabkömmlich.

  
Technische Parameter