Barca in vetro di quarzo siliceo fuso trasparente personalizzata per energia solare

Introduzione alla barca in quarzo

Una barca in quarzo, nota specificamente nel settore dei semiconduttori come barca per wafer o barca di processo, è un componente di alta precisione realizzato in quarzo fuso ad alta purezza. È progettata per sostenere e trasportare wafer di silicio durante vari processi produttivi ad alta temperatura.

La sua funzione principale è quella di fungere da portante o scaffalatura, garantendo che più wafer siano tenuti saldamente in posizione verticale e con uno spaziamento preciso mentre vengono trattati all'interno di forni e camere di reazione.

Caratteristiche principali

1). Eccezionale resistenza alle alte temperature:
Il quarzo fuso può sopportare temperature superiori a 1100°C senza ammorbidirsi o deformarsi, caratteristica essenziale per processi come la diffusione e l'ossidazione.

2). Purezza ultra elevata:
È realizzato in quarzo sintetico ad alta purezza, praticamente privo di impurità metalliche. Questo evita il contaminamento dei sensibili wafer di silicio, elemento fondamentale per ottenere alte rese produttive e prestazioni elevate.

3). Eccellente stabilità termica:
Il quarzo ha un coefficiente di dilatazione termica molto basso, il che significa che può sopportare cicli rapidi di riscaldamento e raffreddamento (shock termico) senza rompersi.

4). Elevata inerzia chimica:
È altamente resistente alla corrosione causata dalla maggior parte degli acidi, alogeni e altri gas aggressivi utilizzati nella fabbricazione di semiconduttori.

5). Progettazione di precisione:
La barca è dotata di scanalature o fessure progettate con cura che tengono i wafer saldamente al loro posto senza generare stress né particelle, garantendo al contempo un'esposizione uniforme ai gas di processo e al calore.

6) Elevata resistenza meccanica e stabilità
Mantiene l'integrità strutturale e la stabilità dimensionale sotto carichi elevati a temperature elevate, prevenendo la deformazione dei wafer.
La barca in quarzo è essenziale per la produzione di semiconduttori grazie alla sua eccezionale resistenza ad alte temperature e all'elevatissima purezza, che previene contaminazioni. La sua superiore resistenza agli shock termici e l'ottima inerzia chimica le permettono di funzionare in modo affidabile in ambienti di processo severi. Inoltre, la progettazione di precisione garantisce che le wafer vengano processate in modo uniforme e senza danni.

Vantaggi della barca in quarzo

1) Resistenza ad Alte Temperature:
La temperatura di ammorbidimento del vetro al quarzo è di circa 1730 °C, può essere utilizzato a 1200 °C per lunghi periodi. La temperatura massima per un uso breve può raggiungere i 1450 °C.

2) Buona Stabilità Termica: Il coefficiente di dilatazione termica del vetro al quarzo è ridotto, quindi riesce a sopportare bruschi cambiamenti di temperatura; il vetro al quarzo riscaldato a circa 1200 °C non si rompe se immerso in acqua a temperatura ambiente.

3) Resistenza alla corrosione: Tranne che con l'acido fluoridrico, il vetro al quarzo quasi non reagisce chimicamente con altri acidi, e la sua resistenza agli acidi è 30 volte superiore a quella della ceramica e 150 volte superiore a quella dell'acciaio inossidabile.

4) Eccellente isolamento: Il valore di resistenza del vetro al quarzo equivale a 10.000 volte quello del vetro comune, il che lo rende un materiale isolante elettrico di altissima qualità, con ottime prestazioni di isolamento a temperatura ambiente.

5) Buona trasmissione della luce: Nell'intero spettro delle lunghezze d'onda dall'ultravioletto all'infrarosso presenta una buona trasmissione luminosa; la trasmissione della luce visibile è pari o superiore al 93% nella regione ultravioletta, mentre la trasmissione è pari o superiore all'80%.

Applicazioni comuni

Porta-wafer per processi ad alta temperatura: La funzione principale è quella di sostenere e trasportare wafer di silicio nei forni e nelle camere di reazione.
Fondamentale per il drogaggio e la diffusione: Consente l'introduzione di impurezze nei wafer di silicio per creare transistor e circuiti.
Essenziale per l'ossidazione termica: utilizzato per creare strati isolanti di ossido sui wafer.
Supporto nella deposizione di film sottili (CVD): trattiene i wafer durante i processi di rivestimento.
Fondamento nella produzione di celle solari: utilizzato per la fabbricazione della giunzione p-n nelle celle fotovoltaiche.

In sintesi, ogni volta che è richiesta una lavorazione ultra-pulita ad alta temperatura di wafer di silicio o substrati simili, la barca in quarzo è uno strumento indispensabile.
1). Produzione di semiconduttori (applicazione principale)
Ossidazione termica: utilizzata per trasportare wafer di silicio in forni ad alta temperatura al fine di creare uno strato sottile e uniforme di biossido di silicio (SiO₂) sulla superficie del wafer.
Diffusione: impiegata nei processi di drogaggio in cui i wafer sono esposti a gas droganti ad alte temperature per modificare le proprietà elettriche del silicio.
Deposizione chimica da vapore (CVD): funge da supporto per i wafer durante i processi di deposizione di film sottili di diversi materiali.
Tempra: utilizzata nei forni per ricotturare le pastiglie (riscaldamento e raffreddamento lento) al fine di riparare i danni ai cristalli o attivare i droganti.

2). Industria fotovoltaica (PV)
Utilizzato nel processo di diffusione per creare la giunzione p-n, che rappresenta il cuore fondamentale di una cella solare.
Impiegato anche in altre fasi di lavorazione ad alta temperatura per pastiglie solari in silicio.

3). Produzione di LED e MEMS
Fondamentale per le fasi di lavorazione ad alta temperatura coinvolte nella produzione di diodi a emissione luminosa (LED) e sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS).
I tubi di quarzo sono componenti industriali e di laboratorio ad alte prestazioni indispensabili, realizzati in silice fusa ad alta purezza, con un contenuto di silice tipicamente pari o superiore al 99,9%, mentre le varianti di qualità superiore raggiungono una purezza del 99,99% di SiO₂. Il processo produttivo prevede la fusione di cristalli di quarzo naturale a temperature ultra-elevate di circa 2000°C, seguita da tecniche di lavorazione di precisione come lo stiramento e la modellatura, per garantire uno spessore uniforme delle pareti e l'integrità strutturale. Questi tubi si distinguono dal vetro comune e dalle alternative in borosilicato grazie alla loro eccezionale combinazione di proprietà termiche, chimiche, ottiche e meccaniche, risultando così insostituibili in numerose applicazioni ad alto requisito.

  
Parametri tecnici