Thuyền thủy tinh thạch anh silica nóng chảy trong suốt tùy chỉnh dùng cho năng lượng mặt trời

Giới thiệu về Thuyền thạch anh

Một Thuyền thạch anh, còn được gọi cụ thể trong ngành công nghiệp bán dẫn là Thuyền wafer hoặc Thuyền xử lý, là một bộ phận độ chính xác cao được làm từ thạch anh nóng chảy độ tinh khiết cao. Nó được thiết kế để giữ và vận chuyển các tấm wafer silicon trong các quá trình sản xuất ở nhiệt độ cao khác nhau.

Chức năng chính của nó là làm giá đỡ hoặc kệ, đảm bảo rằng nhiều wafer được giữ chắc chắn ở vị trí thẳng đứng với khoảng cách chính xác trong khi chúng được xử lý bên trong lò và buồng phản ứng.

Các đặc điểm chính

1). Khả năng chịu nhiệt độ cao đặc biệt:
Thủy tinh thạch anh nóng chảy có thể chịu được nhiệt độ vượt quá 1100°C mà không bị mềm hay biến dạng, điều này rất cần thiết cho các quá trình như khuếch tán và oxy hóa.

2). Độ tinh khiết cực cao:
Nó được làm từ thạch anh tổng hợp có độ tinh khiết cao, gần như không chứa tạp chất kim loại. Điều này ngăn ngừa sự nhiễm bẩn các tấm wafer silicon nhạy cảm, đây là yếu tố then chốt để đạt được tỷ lệ sản phẩm đạt yêu cầu cao và hiệu suất tốt.

3). Ổn định nhiệt vượt trội:
Thạch anh có hệ số giãn nở nhiệt rất thấp, nghĩa là nó có thể chịu được các chu kỳ gia nhiệt và làm nguội nhanh (sốc nhiệt) mà không bị nứt vỡ.

4). Trơ về mặt hóa học tuyệt vời:
Nó có khả năng chống ăn mòn rất cao đối với hầu hết các axit, halogen và các loại khí công nghệ khắc nghiệt khác được sử dụng trong quá trình chế tạo bán dẫn.

5). Kỹ thuật chính xác cao:
Thiết bị này có các rãnh hoặc khe được thiết kế cẩn thận để giữ các tấm wafer chắc chắn mà không gây ứng suất hay phát sinh hạt bụi, đồng thời đảm bảo sự tiếp xúc đồng đều với khí công nghệ và nhiệt lượng.

6) Độ bền cơ học và độ ổn định cao
Duy trì độ nguyên vẹn cấu trúc và ổn định về kích thước dưới tải trọng lớn ở nhiệt độ cao, ngăn ngừa hiện tượng cong vênh wafer.
Thuyền thạch anh rất quan trọng trong sản xuất bán dẫn nhờ khả năng chịu nhiệt độ cao vượt trội và độ tinh khiết cực cao, giúp ngăn ngừa nhiễm bẩn. Khả năng chịu sốc nhiệt tốt và tính trơ hóa học tuyệt vời cho phép nó hoạt động ổn định trong các môi trường quy trình khắc nghiệt. Hơn nữa, thiết kế chính xác của nó đảm bảo các oxi được xử lý đồng đều và không bị hư hại.

Ưu điểm của thuyền thạch anh

1) Khả năng chịu nhiệt độ cao:
Nhiệt độ mềm hóa của thủy tinh thạch anh khoảng 1730℃, có thể sử dụng lâu dài ở 1200℃. Nhiệt độ sử dụng ngắn hạn có thể đạt tới 1450℃.

2) Tính ổn định nhiệt tốt: Hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh thạch anh rất nhỏ, có khả năng chịu được sự thay đổi nhiệt độ đột ngột; khi thủy tinh thạch anh được đun nóng đến khoảng 1200℃, bỏ vào nước ở nhiệt độ phòng sẽ không bị vỡ.

3) Khả năng chống ăn mòn: Ngoài axit hydrofluoric, thủy tinh thạch anh hầu như không phản ứng hóa học với các axit khác, và khả năng chịu axit của nó cao gấp 30 lần so với gốm sứ và gấp 150 lần so với thép không gỉ.

4) Cách điện tốt: Giá trị điện trở của thủy tinh thạch anh tương đương gấp 10.000 lần so với kính thông thường, là một vật liệu cách điện rất tốt và có hiệu suất cách điện tốt ở nhiệt độ phòng.

5) Khả năng truyền sáng tốt: Trong toàn bộ phổ từ tia cực tím đến bước sóng hồng ngoại đều có khả năng truyền sáng tốt, tỷ lệ truyền ánh sáng nhìn thấy đạt 93% hoặc hơn trong vùng phổ tử ngoại, tỷ lệ truyền đạt 80 hoặc hơn.

Các ứng dụng chung

Giá đỡ oản trong quá trình nhiệt độ cao: Chức năng chính là giữ và vận chuyển các oản silicon trong lò và buồng phản ứng.
Quan trọng trong quá trình pha tạp và khuếch tán: Cho phép đưa các tạp chất vào oản silicon để tạo ra transistor và mạch điện.
Thiết yếu cho quá trình Oxy hóa Nhiệt: Được sử dụng để tạo các lớp oxyt cách điện trên các oxi silicon.
Hỗ trợ trong quá trình Phủ màng mỏng (CVD): Giữ các oxi silicon trong quá trình phủ lớp.
Nền tảng trong sản xuất tế bào năng lượng mặt trời: Được dùng để chế tạo mối nối p-n trong các tế bào quang điện.

Tóm lại, ở bất cứ đâu yêu cầu xử lý ở nhiệt độ cao và siêu sạch đối với các oxi silicon hoặc các vật liệu nền tương tự, thuyền thạch anh luôn là công cụ không thể thiếu.
1). Sản xuất Bán dẫn (Ứng dụng chính)
Oxy hóa Nhiệt: Được dùng để vận chuyển các oxi silicon trong các lò nhiệt độ cao nhằm tạo ra một lớp mỏng đồng nhất của silicon dioxit (SiO₂) trên bề mặt oxi.
Khuếch tán: Được sử dụng trong các quá trình pha tạp, nơi các oxi được tiếp xúc với khí pha tạp ở nhiệt độ cao để thay đổi tính chất điện của silicon.
Phủ Hơi Hóa học (CVD): Đóng vai trò là giá đỡ cho các oxi trong các quá trình lắng đọng màng mỏng của nhiều loại vật liệu khác nhau.
Làm ủ: Được sử dụng trong các lò nung để làm ủ các tấm wafer (đun nóng và làm nguội chậm) nhằm sửa chữa hư hỏng tinh thể hoặc kích hoạt các chất pha tạp.

2). Ngành công nghiệp Quang điện (PV)
Được sử dụng trong quá trình khuếch tán để tạo ra mối nối p-n, đây là bộ phận cốt lõi cơ bản của một tế bào năng lượng mặt trời.
Cũng được áp dụng trong các bước xử lý ở nhiệt độ cao khác cho các tấm wafer silicon dùng trong pin mặt trời.

3). Sản xuất LED và MEMS
Thiết yếu cho các bước xử lý ở nhiệt độ cao liên quan đến sản xuất Đi-ốt phát quang (LED) và Hệ thống Cơ - Điện tử Vi mô (MEMS).
Ống nghiệm thạch anh là các thành phần phòng thí nghiệm và công nghiệp hiệu suất cao không thể thiếu, được chế tạo từ silica nóng chảy độ tinh khiết cao, thường có hàm lượng silica từ 99,9% trở lên, với các loại cao cấp đạt độ tinh khiết SiO₂ tới 99,99%. Quy trình sản xuất bao gồm việc nung chảy các tinh thể thạch anh tự nhiên ở nhiệt độ cực cao khoảng 2000°C, sau đó sử dụng các kỹ thuật gia công chính xác như kéo dài và định hình để đảm bảo độ dày thành ống đồng đều và độ bền cấu trúc. Những ống này nổi bật so với thủy tinh thông thường và các loại thủy tinh borosilicate nhờ sự kết hợp vượt trội về tính chất nhiệt, hóa học, quang học và cơ học, khiến chúng trở nên không thể thay thế trong nhiều ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

  
Thông số kỹ thuật