ส่วนประกอบและการประยุกต์ควอตซ์เซมิคอนดักเตอร์ทั่วไป

ควอตซ์อยู่ในระบบผลึกสามเหลี่ยมซึ่งเป็นผลึกแร่กรอบสามมิติที่ประกอบด้วยซิลิคอนไดออกไซด์ โดยทั่วไปแล้ว ควอตซ์บริสุทธิ์จะไม่มีสีและโปร่งใส แต่ต้องใช้เฉดสีที่หลากหลายอันเป็นผลมาจากไอออนของเม็ดสีขนาดเล็ก การรวมตัวที่กระจัดกระจายอย่างประณีต หรือการก่อตัวของจุดศูนย์กลางสี ด้วยคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมหลายประการ ควอตซ์จึงถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ต่างๆ และประสิทธิภาพและคุณภาพส่งผลโดยตรงต่อผลผลิต ประสิทธิภาพ และต้นทุนของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

1. เบ้าหลอมควอตซ์

ที่ถ้วยใส่ตัวอย่างควอตซ์ใช้เพื่อเก็บวัตถุดิบโพลีคริสตัลไลน์ซิลิคอนในกระบวนการเติบโตของซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ที่อุณหภูมิสูง เพื่อให้มั่นใจว่าวัสดุรองรับมีความเสถียร ถ้วยใส่ตัวอย่างควอตซ์จำเป็นต้องมีความเสถียรที่อุณหภูมิสูงเป็นเลิศ (จุดหลอมเหลว >1700°C) และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ เพื่อทนทานต่อความท้าทายของสภาวะการทำงานที่อุณหภูมิสูงที่รุนแรง ถ้วยใส่ตัวอย่างควอตซ์สำหรับการใช้งานเซมิคอนดักเตอร์จะต้องผลิตจากควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงเกรด 4N8 หรือสูงกว่า การเลือกวัสดุที่ชาญฉลาดนี้สามารถลดความเสี่ยงในการปนเปื้อนของคริสตัลที่เกิดจากการตกตะกอนของสิ่งเจือปนจากถ้วยใส่ตัวอย่างควอตซ์อันเนื่องมาจากอุณหภูมิสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

หลอดเตาควอทซ์มักจะทำหน้าที่เป็นห้องปฏิกิริยาอุณหภูมิสูงสำหรับกระบวนการผลิตเวเฟอร์ต่างๆ เช่น การแพร่กระจาย การออกซิเดชัน และการสะสมไอสารเคมี (CVD) ดังนั้นหลอดเตาควอทซ์จำเป็นต้องมีคุณสมบัติต้านทานต่ออุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม เพื่อป้องกันไม่ให้เปลี่ยนรูปหรืออ่อนตัวลงเนื่องจากสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ในบางกระบวนการ จำเป็นต้องมีการบำบัดด้วยดีไฮดรอกซิเลชันเพื่อลดผลกระทบของหมู่ไฮดรอกซิลต่อเสถียรภาพทางความร้อน การผลิตท่อเตาควอทซ์ยังต้องใช้วัสดุควอทซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยมีปริมาณสิ่งเจือปนของโลหะ ≤1 ppm เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งเจือปนตกตะกอนในระหว่างกระบวนการทำปฏิกิริยา และส่งผลต่อผลการประมวลผลของแผ่นเวเฟอร์

โดยทั่วไปเรือควอทซ์จะใช้ร่วมกับท่อเตาควอทซ์สำหรับการบรรทุกและขนส่งเวเฟอร์หลายสิบถึงหลายร้อยชิ้น ดังนั้น,เรือควอทซ์โดยปกติจะต้องมีความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง ความต้านทานการกัดกร่อน และประสิทธิภาพที่มั่นคงและเชื่อถือได้ในแง่ของความแข็งแรงทางกลเช่นเดียวกับท่อเตาควอทซ์

วงแหวนโฟกัสควอทซ์ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับกระบวนการกัดแบบแห้ง โดยทั่วไปจะติดตั้งไว้รอบๆ เวเฟอร์เพื่อจำกัดและทำให้พลาสมาเป็นเนื้อเดียวกัน ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของอัตราการแกะสลักและลวดลายบนเวเฟอร์ สภาพแวดล้อมการทำงานนี้ต้องการวงแหวนโฟกัสแบบควอทซ์ซึ่งมีความทนทานต่อการกัดกร่อนของพลาสมาอย่างสูง มีความแม่นยำของมิติที่สูงมาก และพื้นผิวเรียบเพื่อป้องกันการปล่อยประจุที่ผิดปกติหรือการสร้างอนุภาค