เรือแก้วควอทซ์ฟิวส์ซิลิกาใสแบบกำหนดเองสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์

คำแนะนำเกี่ยวกับเรือควอตซ์

เรือควอตซ์ หรือที่เรียกกันโดยเฉพาะในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ว่า เรือเวเฟอร์ หรือเรือประมวลผล เป็นชิ้นส่วนความแม่นยำสูงที่ทำจากควอตซ์ฟิวส์ความบริสุทธิ์สูง ออกแบบมาเพื่อจับยึดและขนส่งแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนระหว่างกระบวนการผลิตที่ใช้อุณหภูมิสูงต่างๆ

หน้าที่หลักของมันคือการทำหน้าที่เป็นตัวพาหรือชั้นวาง เพื่อให้มั่นใจว่าเวเฟอร์หลายชิ้นจะถูกยึดไว้อย่างมั่นคงในแนวตั้ง โดยมีระยะห่างที่แม่นยำขณะดำเนินการภายในเตาเผาและห้องปฏิกิริยา

ลักษณะสําคัญ

1). ทนต่ออุณหภูมิสูงได้อย่างยอดเยี่ยม:
ควอตซ์ฟิวส์สามารถทนต่ออุณหภูมิเกินกว่า 1100°C โดยไม่เกิดการอ่อนตัวหรือเสียรูป ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการเช่น การแพร่กระจายและการออกซิเดชัน

2). ความบริสุทธิ์สูงพิเศษ:
ผลิตจากควอตซ์สังเคราะห์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ซึ่งแทบไม่มีสิ่งปนเปื้อนจากโลหะ ช่วยป้องกันการปนเปื้อนของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนที่ไวต่อสภาวะต่างๆ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการได้ผลผลิตและประสิทธิภาพสูง

3). ความเสถียรทางความร้อนระดับสูง:
ควอตซ์มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนต่ำมาก หมายความว่าสามารถทนต่อการให้ความร้อนและทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็ว (แรงกระแทกจากความร้อน) โดยไม่เกิดการแตกร้าว

4). ความเฉื่อยทางเคมีที่ยอดเยี่ยม:
มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนจากกรด สสารหมู่ฮาโลเจน และก๊าซกระบวนการกัดกร่อนอื่นๆ ที่ใช้ในขั้นตอนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ได้สูงมาก

5). การออกแบบเชิงวิศวกรรมที่แม่นยำ:
เรือลำนี้มีร่องหรือสล็อตที่ออกแบบมาอย่างพิถีพิถัน เพื่อยึดจับเวเฟอร์ได้อย่างมั่นคงโดยไม่ก่อให้เกิดแรงเครียดหรือการสร้างอนุภาค และยังช่วยให้มั่นใจได้ว่าเวเฟอร์จะได้รับก๊าซและความร้อนอย่างสม่ำเสมอ

6) ความแข็งแรงทางกลและความเสถียรสูง
รักษารูปทรงโครงสร้างและความมั่นคงของขนาดภายใต้ภาระหนักในอุณหภูมิสูง ป้องกันไม่ให้เวเฟอร์บิดงอ
เรือควอตซ์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากมีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูงพิเศษและมีความบริสุทธิ์สูงมาก ซึ่งช่วยป้องกันการปนเปื้อน ความสามารถในการทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดีเยี่ยม และมีความเฉื่อยทางเคมีที่ยอดเยี่ยม ทำให้สามารถทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมการผลิตที่รุนแรง นอกจากนี้ การออกแบบวิศวกรรมที่แม่นยำยังช่วยให้วาฟเฟิลได้รับการประมวลผลอย่างสม่ำเสมอและไม่เกิดความเสียหาย

ข้อดีของเรือควอตซ์

1) ทนต่ออุณหภูมิสูง:
จุดอ่อนตัวของแก้วควอตซ์อยู่ที่ประมาณ 1730℃ สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิ 1200℃ เป็นเวลานาน อุณหภูมิในการใช้งานช่วงสั้นๆ สามารถสูงถึง 1450℃

2) มีความเสถียรภาพทางความร้อนดี: สัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนของแก้วควอตซ์มีค่าน้อย จึงสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดี แก้วควอตซ์เมื่อถูกให้ความร้อนจนถึงประมาณ 1200℃ แล้วนำไปหย่อนในน้ำที่อุณหภูมิห้องจะไม่แตก

3) ความต้านทานการกัดกร่อน: ยกเว้นกรดไฮโดรฟลูออริก แก้วควอตซ์เกือบไม่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับกรดอื่น ๆ และมีความต้านทานต่อกรดสูงกว่าเซรามิกถึง 30 เท่า และสูงกว่าสแตนเลสสตีลถึง 150 เท่า

4) ฉนวนไฟฟ้าที่แข็งแรง: ค่าความต้านทานของแก้วควอตซ์เทียบเท่ากับกระจกธรรมดาถึง 10,000 เท่า ซึ่งเป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าที่ดีมาก และมีสมรรถนะการเป็นฉนวนที่ดีที่อุณหภูมิห้อง

5) การส่งผ่านแสงได้ดี: มีคุณสมบัติในการส่งผ่านแสงได้ดีตลอดช่วงสเปกตรัมจากอัลตราไวโอเลตถึงอินฟราเรด อัตราการส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้สูงถึง 93% หรือมากกว่า ในช่วงสเปกตรัมอัลตราไวโอเลต และอัตราการส่งผ่านแสงมากกว่า 80 ขึ้นไป

การใช้งานทั่วไป

ตัวยึดแผ่นเวเฟอร์สำหรับกระบวนการที่อุณหภูมิสูง: หน้าที่หลักคือการยึดและลำเลียงแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนในเตาเผาและห้องปฏิกิริยา
สำคัญต่อกระบวนการโดปิงและการแพร่กระจาย: ทำให้สามารถนำสิ่งเจือปนเข้าสู่แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนเพื่อสร้างทรานซิสเตอร์และวงจรไฟฟ้า
จำเป็นสำหรับกระบวนการออกซิเดชันด้วยความร้อน: ใช้ในการสร้างชั้นออกไซด์ฉนวนบนเวเฟอร์
ใช้รองรับในกระบวนการเคลือบฟิล์มบาง (CVD): ยึดถือเวเฟอร์ระหว่างกระบวนการเคลือบ
เป็นพื้นฐานในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์: ใช้ในการผลิตข้อต่อ p-n ในเซลล์โฟโตโวแอลเทติก (photovoltaic cells)

โดยสรุป ทุกที่ที่ต้องการการประมวลผลเวเฟอร์ซิลิคอนหรือสารตั้งต้นที่คล้ายกันด้วยอุณหภูมิสูงและสภาพแวดล้อมที่สะอาดอย่างยิ่ง เรือควอตซ์คือเครื่องมือที่ขาดไม่ได้
1). การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ (การใช้งานหลัก)
การออกซิเดชันด้วยความร้อน: ใช้ในการขนย้ายเวเฟอร์ซิลิคอนเข้าไปในเตาอุณหภูมิสูง เพื่อสร้างชั้นซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO₂) บางๆ และสม่ำเสมอบนพื้นผิวเวเฟอร์
การแพร่กระจาย (Diffusion): ใช้ในกระบวนการโดปิง ซึ่งเวเฟอร์จะถูกสัมผัสกับก๊าซโดปันท์ที่อุณหภูมิสูง เพื่อเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของซิลิคอน
การสะสมไอเคมี (Chemical Vapor Deposition - CVD): ทำหน้าที่เป็นที่ยึดถือเวเฟอร์ระหว่างกระบวนการที่มีการสะสมฟิล์มบางของวัสดุต่างๆ
การอบอ่อน: ใช้ในเตาเผาเพื่ออบอ่อนแผ่นเวเฟอร์ (ให้ความร้อนแล้วค่อยๆ ทำให้เย็นลง) เพื่อซ่อมแซมความเสียหายของผลึกหรือกระตุ้นสารโดปันท์

2). อุตสาหกรรมโฟโตโวลเทก (PV)
ใช้ในกระบวนการแพร่ซึ่งสร้างขั้ว p-n ที่ถือเป็นหัวใจหลักของเซลล์แสงอาทิตย์
นำมาใช้ในขั้นตอนการประมวลผลอุณหภูมิสูงอื่นๆ สำหรับเวเฟอร์ซิลิคอนเซลล์แสงอาทิตย์

3). การผลิต LED และ MEMS
จำเป็นต่อขั้นตอนการประมวลผลที่อุณหภูมิสูง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการผลิตไดโอดเปล่งแสง (LED) และไมโครอิเล็กโทรเมคานิคอลซิสเต็มส์ (MEMS)
หลอดทดลองควอตซ์เป็นส่วนประกอบที่มีประสิทธิภาพสูงและจำเป็นอย่างยิ่งในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรม ผลิตจากซิลิกาบริสุทธิ์สูง ซึ่งโดยทั่วไปมีปริมาณซิลิกาไม่น้อยกว่า 99.9% โดยรุ่นพรีเมียมสามารถมีความบริสุทธิ์ของ SiO₂ สูงถึง 99.99% กระบวนการผลิตเกี่ยวข้องกับการหลอมผลึกควอตซ์ธรรมชาติที่อุณหภูมิสูงมากประมาณ 2000°C ตามด้วยเทคนิคการแปรรูปอย่างแม่นยำ เช่น การยืดและการขึ้นรูป เพื่อให้มั่นใจว่าผนังมีความหนาสม่ำเสมอและโครงสร้างมีความแข็งแรง หลอดเหล่านี้โดดเด่นกว่าแก้วธรรมดาหรือโบโรซิลิเกต เนื่องจากมีคุณสมบัติพิเศษรวมกันทั้งด้านความร้อน เคมี แสง และกลศาสตร์ ทำให้ไม่สามารถทดแทนได้ในหลายสถานการณ์ที่ต้องการประสิทธิภาพสูง

  
ข้อมูลทางเทคนิค