ท่อเตาควอทซ์

หลอดเตาควอทซ์ Semicorex เรือเวเฟอร์ ถ้วยใส่ตัวอย่างควอทซ์สำหรับการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวของซิลิคอน ล้วนแต่มีความบริสุทธิ์สูงวัสดุควอตซ์ล. ควอตซ์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นวัสดุสิ้นเปลืองที่สำคัญในการผลิตแผ่นเวเฟอร์ ตลาดเป้าหมายหลักของชิ้นส่วนควอตซ์ในสาขาเซมิคอนดักเตอร์คือกระบวนการแพร่กระจายและการแกะสลักในการผลิตแผ่นเวเฟอร์ สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: ชิ้นส่วนที่มีอุณหภูมิสูงและชิ้นส่วนที่มีอุณหภูมิต่ำ

1. ชิ้นส่วนที่มีอุณหภูมิสูง ได้แก่ หลอดเตาควอทซ์ เรือเวเฟอร์ ที่ยึดเรือ และอื่น ๆ พวกเขาจำเป็นต้องสัมผัสกับเวเฟอร์ซิลิคอนโดยตรงหรือโดยอ้อมในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ส่วนใหญ่ทำจากวัสดุแก้วควอทซ์หลอมซึ่งผลิตผ่านการประมวลผลด้วยความร้อน

2.ชิ้นส่วนที่มีอุณหภูมิต่ำคือวงแหวนควอตซ์ในกระบวนการกัด และรวมถึงคาสเซ็ตต์ ถังทำความสะอาดในกระบวนการทำความสะอาด ส่วนใหญ่จะใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ซึ่งส่วนใหญ่ทำจากแก้วควอทซ์หลอมที่ผลิตผ่านกระบวนการเย็น

ส่วนประกอบในโซนอุณหภูมิสูงจะถูกใช้เร็วกว่า แต่โดยทั่วไปจะใช้ในระบบหลายเวเฟอร์ (ตัวพาหนึ่งตัวถือเวเฟอร์ซิลิคอนหลายตัว) ในขณะที่ส่วนประกอบในโซนอุณหภูมิต่ำจะถูกใช้ช้ากว่า แต่จะใช้ในระบบเวเฟอร์เดี่ยว (ตัวพาหนึ่งตัวถือเวเฟอร์ซิลิคอนหนึ่งตัว) ดังนั้นขนาดตลาดโดยรวมของทั้งสองจึงค่อนข้างใกล้เคียงกัน

เตาเผาเป็นพื้นที่ที่แผ่นเวเฟอร์ผ่านกระบวนการให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง ประกอบด้วยท่อเตาควอทซ์ เครื่องปฏิกรณ์ และเครื่องทำความร้อนหลายตัว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการแพร่ ออกซิเดชัน และ RTP ในการประมวลผลเซมิคอนดักเตอร์ เตาแบ่งออกเป็นประเภทแนวนอนและแนวตั้งเป็นหลัก: ในเตาหลอมแนวนอน แผ่นเวเฟอร์จะถูกวางบนเรือควอทซ์ ซึ่งจะวางบนตัวพา SiC นอกจากนี้ยังมีแผ่นกั้นแบบปรับได้ที่ด้านหน้าและด้านหลัง ตัวพาจะถูกผลักเข้าไปในท่อเตาควอทซ์ และเวเฟอร์จะเกิดปฏิกิริยาในโซนอุณหภูมิคงที่ ในเตาหลอมแนวตั้ง แผ่นเวเฟอร์จะถูกวางบนหอคอยควอทซ์ จากนั้นค่อย ๆ ยกเข้าไปในท่อเตาควอทซ์เพื่อนำไปแปรรูป

เนื่องจากอุณหภูมิสูงที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการข้างต้น เพื่อป้องกันการเสียรูปและการพังทลายอย่างรุนแรงของท่อเตาควอทซ์หลังจากการใช้งานซ้ำและเป็นเวลานาน จึงควรใช้ท่อเตาควอทซ์ที่ทนทานต่อการเสียรูปและการยุบตัว และมีอายุการใช้งานยาวนานในระหว่างการผลิต

นี่คือข้อดีของควอตซ์ท่อเตา:

1. ทนต่ออุณหภูมิสูง แก้วควอตซ์มีจุดอ่อนตัวประมาณ 1,730°C และสามารถใช้งานได้นานขึ้นที่ 1,150°C โดยมีอุณหภูมิสูงสุดในระยะสั้นอยู่ที่ 1,450°C

2. ความต้านทานการกัดกร่อน ยกเว้นกรดไฮโดรฟลูออริก ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงแทบจะไม่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับสารที่เป็นกรดอื่นๆ ที่อุณหภูมิสูง มันสามารถทนต่อการกัดกร่อนจากกรดซัลฟิวริก กรดไนตริก กรดไฮโดรคลอริก น้ำกัดทอง เกลือที่เป็นกลาง คาร์บอน และซัลเฟอร์ ทนต่อกรดได้ดีกว่าเซรามิก 30 เท่าและสแตนเลส 150 เท่า  ความคงตัวทางเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูงนั้นไม่มีวัสดุทางวิศวกรรมอื่นๆ เทียบได้

3. เสถียรภาพทางความร้อนที่ดี ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนต่ำมาก และสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่รุนแรงได้  การทำความร้อนควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงให้อยู่ที่ประมาณ 1100°C จากนั้นนำไปแช่ในน้ำอุณหภูมิห้องจะไม่ทำให้แตกหัก

4. ประสิทธิภาพการส่งผ่านแสงที่ดี ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงมีประสิทธิภาพการส่งผ่านแสงที่ดีทั่วทั้งสเปกตรัมตั้งแต่อัลตราไวโอเลตไปจนถึงอินฟราเรด การส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้สูงกว่า 93% และในสเปกตรัมอัลตราไวโอเลต การส่งผ่านแสงสูงสุดสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 80%

5. ประสิทธิภาพของฉนวนไฟฟ้าที่ดี ความต้านทานของควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงนั้นมีค่าความต้านทานของแก้วควอตซ์ธรรมดาถึงหมื่นเท่า ทำให้เป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม โดยมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีแม้ที่อุณหภูมิสูง