قایق شیشه‌ای کوارتز سیلیس ذوب شفاف سفارشی انرژی خورشیدی

مقدمه‌ای بر قایق کوارتز

قایق کوارتز، که به طور خاص در صنعت نیمه‌هادی به عنوان قایق ویفر یا قایق فرآیندی نیز شناخته می‌شود، یک جزء با دقت بالا است که از کوارتز ذوب شده با خلوص بالا ساخته شده است. این قایق برای نگه داشتن و انتقال ویفرهای سیلیکونی در حین فرآیندهای مختلف تولید در دمای بالا طراحی شده است.

عملکرد اصلی آن، استفاده به عنوان حامل یا قفسه است که اطمینان حاکم می‌آورد چندین ویفر به‌صورت ایمن و با فاصله دقیق در موقعیت عمودی نگه داشته شوند، در حالی که در داخل کوره‌ها و محفظه‌های واکنش پردازش می‌شوند.

ویژگی های کلیدی

1). مقاومت استثنایی در برابر دمای بالا:
کوارتز ذوب شده می‌تواند بدون نرم شدن یا تغییر شکل، دماهایی بالاتر از 1100°C را تحمل کند که برای فرآیندهایی مانند انتشار و اکسیداسیون ضروری است.

2). خلوص بسیار بالا:
این محصول از کوارتز سنتتیک با خلوص بالا ساخته شده است که تقریباً فاقد ناخالصی‌های فلزی است. این ویژگی مانع آلوده شدن ویفرهای حساس سیلیکونی می‌شود که برای دستیابی به بازده و عملکرد بالای محصول بسیار حیاتی است.

3). پایداری حرارتی عالی:
کوارتز ضریب بسیار پایینی در انبساط حرارتی دارد، بدین معنا که می‌تواند چرخه‌های سریع گرمایش و سرمایش (ضربه حرارتی) را بدون ترک خوردن تحمل کند.

4). بی‌اثری شیمیایی عالی:
این ماده در برابر خوردگی ناشی از اغلب اسیدها، هالوژن‌ها و سایر گازهای فرآیندی خورنده مورد استفاده در ساخت نیمه‌هادی‌ها مقاومت بسیار بالایی دارد.

5). مهندسی دقیق:
قایق دارای شیارها یا برش‌های طراحی‌شده با دقت است که ویفرها را به‌صورت ایمن و بدون ایجاد تنش یا تولید ذرات نگه می‌دارند و همچنین قرارگیری یکنواخت آن‌ها در معرض گازهای فرآیندی و حرارت را تضمین می‌کنند.

6) استحکام مکانیکی و پایداری بالا
تحت بارهای سنگین و در دمای بالا، یکپارچگی ساختاری و پایداری ابعادی خود را حفظ می‌کند و از تاب برداشتن ویفرها جلوگیری می‌کند.
قایق کوارتز به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر دما و خلوص فوق‌العاده زیاد، که از آلودگی جلوگیری می‌کند، در تولید نیمه‌هادی‌ها ضروری است. مقاومت عالی آن در برابر شوک حرارتی و بی‌اثری شیمیایی عالی اجازه می‌دهد تا در محیط‌های فرآیند سخت عملکرد قابل اعتمادی داشته باشد. علاوه بر این، مهندسی دقیق آن تضمین می‌کند که ویفرها به طور یکنواخت و بدون آسیب پردازش شوند.

مزایای قایق کوارتز

1) مقاومت بالا در برابر دما:
دمای نقطه نرم‌شدن شیشه کوارتز حدود 1730 درجه سانتی‌گراد است، که می‌تواند به مدت طولانی در دمای 1200 درجه سانتی‌گراد استفاده شود. دمای استفاده کوتاه‌مدت می‌تواند به 1450 درجه سانتی‌گراد برسد.

2) پایداری حرارتی خوب: ضریب انبساط حرارتی شیشه کوارتز کم است و می‌تواند تحمل تغییرات ناگهانی دما را داشته باشد؛ شیشه کوارتز که تا حدود 1200 درجه سانتی‌گراد گرم شده باشد، هنگام ریختن در آب دمای اتاق منفجر نمی‌شود.

3) مقاومت در برابر خوردگی: به جز اسید هیدروفلوریک، شیشه کوارتز تقریباً از نظر شیمیایی با سایر اسیدها واکنش نمی‌دهد و مقاومت آن در برابر اسید 30 برابر سرامیک و 150 برابر فولاد ضدزنگ است.

4) عایل‌بندی قوی: مقدار مقاومت شیشه کوارتز معادل 10000 برابر شیشه معمولی است که آن را به یک ماده عایق الکتریکی بسیار خوب تبدیل می‌کند و عملکرد عایل‌بندی خوبی در دمای محیط دارد.

5) نفوذپذیری نوری خوب: در تمام طیف امواج از فرابنفش تا مادون قرمز، نفوذپذیری نوری مناسبی دارد. نرخ انتقال نور مرئی 93 درصد یا بیشتر در ناحیه طیف فرابنفش و نرخ انتقال 80 یا بیشتر است.

کاربرد های مشترک

حامل ویفر برای فرآیندهای دمای بالا: عملکرد اصلی آن نگهداری و انتقال ویفرهای سیلیکونی در کوره‌ها و محفظه‌های واکنش است.
حیاتی برای آلایش و پخش: امکان ایجاد ناخالصی در ویفرهای سیلیکونی را فراهم می‌کند تا ترانزیستورها و مدارها ساخته شوند.
ضروری برای اکسیداسیون حرارتی: برای رشد لایه‌های عایق اکسید روی ویفرها استفاده می‌شود.
نگهدارنده در رسوب لایه نازک (CVD): ویفرها را در حین فرآیندهای پوشش‌دهی نگه می‌دارد.
پایه در تولید سلول خورشیدی: برای ساخت اتصال p-n در سلول‌های فتوولتائیک استفاده می‌شود.

در واقع، هر جا که پردازش فوق‌العاده تمیز و با دمای بالا از ویفرهای سیلیکونی یا زیرلایه‌های مشابه مورد نیاز باشد، قایق کوارتز یک ابزار ضروری است.
1). تولید نیمه‌هادی (کاربرد اصلی)
اکسیداسیون حرارتی: برای حمل ویفرهای سیلیکونی در کوره‌های دمای بالا به منظور ایجاد یک لایه نازک و یکنواخت از دی‌اکسید سیلیکون (SiO₂) روی سطح ویفر استفاده می‌شود.
پخش‌پذیری: در فرآیندهای آلایش استفاده می‌شود که در آن ویفرها در دمای بالا در معرض گازهای آلاینده قرار می‌گیرند تا خواص الکتریکی سیلیکون تغییر کند.
رسوب بخار شیمیایی (CVD): به عنوان نگهدارنده ویفرها در فرآیندهایی که لایه‌های نازک مواد مختلف را رسوب می‌دهند، عمل می‌کند.
آنیلینگ: در کوره‌ها برای آنیل کردن وافرهای نیمه‌هادی (گرم کردن و سپس خنک‌سازی تدریجی) به منظور ترمیم آسیب‌های بلوری یا فعال‌سازی ناخالصی‌ها استفاده می‌شود.

2). صنعت فتوولتائیک (PV)
در فرآیند انتشار برای ایجاد اتصال p-n، که قلب اصلی سلول خورشیدی است، استفاده می‌شود.
همچنین در دیگر مراحل پردازش با دمای بالا برای وافرهای سیلیکونی خورشیدی به کار می‌رود.

3). ساخت LED و سیستم‌های MEMS
برای مراحل پردازش با دمای بالا که در تولید دیودهای نورگذار (LED) و سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی (MEMS) مورد استفاده قرار می‌گیرند، ضروری است.
لوله‌های آزمایشگاهی کوارتز، اجزای ضروری و با عملکرد بالا در آزمایشگاه‌ها و صنایع هستند که از سیلیس ذوب شده با خلوص بالا ساخته می‌شوند و معمولاً دارای محتوای سیلیس ۹۹٫۹ درصد یا بیشتر هستند و انواع برتر آن به خلوص ۹۹٫۹۹ درصد SiO₂ می‌رسند. فرآیند تولید شامل ذوب کریستال‌های طبیعی کوارتز در دمای بسیار بالای حدود ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد و سپس انجام تکنیک‌های پردازش دقیق مانند کشش و قالب‌دهی برای تضمین ضخامت یکنواخت دیواره و یکپارچگی ساختاری است. این لوله‌ها در مقایسه با شیشه معمولی و انواع بروسیلیکات به دلیل ترکیب استثنایی خواص حرارتی، شیمیایی، نوری و مکانیکی قابل توجه هستند و در بسیاری از کاربردهای پیچیده جایگزین‌ناپذیر محسوب می‌شوند.

  
پارامترهای فنی