أنبوب فرن الكوارتز

أنبوب فرن الكوارتز Semicorex، وقوارب الويفر، وبوتقات الكوارتز لنمو بلورة السيليكون الواحدة كلها مصنوعة من مواد عالية النقاءمادة الكوارتزل. يستخدم الكوارتز على نطاق واسع في صناعة أشباه الموصلات، والكوارتز عالي النقاء هو المادة الاستهلاكية الهامة في تصنيع الرقاقات. السوق المستهدف الرئيسي لأجزاء الكوارتز في مجال أشباه الموصلات هو عملية الانتشار والحفر في تصنيع الرقاقات، ويمكن تقسيمها إلى فئتين رئيسيتين: الأجزاء ذات درجة الحرارة العالية والأجزاء ذات درجة الحرارة المنخفضة.

1. الأجزاء ذات درجة الحرارة العالية هي أنبوب فرن الكوارتز، وقارب الرقاقة، وحامل القارب، وما إلى ذلك. وهي تحتاج إلى الاتصال بشكل مباشر أو غير مباشر برقاقة السيليكون في بيئة ذات درجة حرارة عالية، وهي مصنوعة بشكل أساسي من مادة زجاج الكوارتز المنصهر، ويتم إنتاجها من خلال المعالجة الحرارية.

2. الأجزاء ذات درجة الحرارة المنخفضة هي حلقات كوارتز في عملية النقش، بما في ذلك الأشرطة وخزانات التنظيف في عملية التنظيف. يتم استخدامها بشكل رئيسي في بيئة درجات الحرارة المنخفضة، والتي تكون مصنوعة بشكل أساسي من زجاج الكوارتز المنصهر، ويتم إنتاجه من خلال المعالجة الباردة.

يتم استهلاك المكونات الموجودة في المنطقة ذات درجة الحرارة المرتفعة بسرعة أكبر، ولكنها تستخدم عادةً في أنظمة الرقاقات المتعددة (حامل واحد يحمل رقائق سيليكون متعددة)، بينما يتم استهلاك المكونات الموجودة في المنطقة ذات درجة الحرارة المنخفضة بشكل أبطأ، ولكنها تستخدم في أنظمة الرقاقة المفردة (حامل واحد يحمل رقاقة سيليكون واحدة)؛ وبالتالي، فإن حجم السوق الإجمالي لكليهما متشابه نسبيًا.

الفرن هو المنطقة التي تخضع فيها الرقائق لعملية تسخين بدرجة حرارة عالية، ويتكون من أنبوب فرن الكوارتز والمفاعل والعديد من السخانات، ويتم تطبيقه على نطاق واسع في عمليات الانتشار والأكسدة وعمليات RTP في معالجة أشباه الموصلات. ينقسم الفرن بشكل أساسي إلى أنواع أفقية ورأسية:. في الفرن الأفقي، يتم وضع الرقاقات على قارب كوارتز، والذي بدوره يتم وضعه على حامل SiC. هناك أيضًا حواجز قابلة للتكيف في الأمام والخلف. يتم دفع الناقل إلى أنبوب فرن الكوارتز، وتخضع الرقاقات للتفاعل في منطقة درجة حرارة ثابتة. في الفرن العمودي، يتم وضع الرقاقات على برج الكوارتز ثم يتم رفعها ببطء إلى أنبوب فرن الكوارتز للمعالجة.

يتم استهلاك المكونات الموجودة في المنطقة ذات درجة الحرارة المرتفعة بسرعة أكبر، ولكنها تستخدم عادةً في أنظمة الرقاقات المتعددة (حامل واحد يحمل رقائق سيليكون متعددة)، بينما يتم استهلاك المكونات الموجودة في المنطقة ذات درجة الحرارة المنخفضة بشكل أبطأ، ولكنها تستخدم في أنظمة الرقاقة المفردة (حامل واحد يحمل رقاقة سيليكون واحدة)؛ وبالتالي، فإن حجم السوق الإجمالي لكليهما متشابه نسبيًا.

وهنا مزاياكوارتزأنبوب الفرن:

1. مقاومة درجات الحرارة العالية. يتمتع زجاج الكوارتز بنقطة تليين تبلغ حوالي 1730 درجة مئوية ويمكن استخدامه لفترات طويلة عند 1150 درجة مئوية، مع درجة حرارة قصوى قصيرة المدى تصل إلى 1450 درجة مئوية.

2. مقاومة التآكل. باستثناء حمض الهيدروفلوريك، نادرًا ما يتفاعل الكوارتز عالي النقاء كيميائيًا مع المواد الحمضية الأخرى. في درجات الحرارة العالية، يمكن أن يتحمل التآكل الناتج عن حمض الكبريتيك، وحمض النيتريك، وحمض الهيدروكلوريك، والماء الملكي، والأملاح المحايدة، والكربون، والكبريت. مقاومته للأحماض تبلغ 30 مرة مقاومة السيراميك و150 مرة مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ.  ثباته الكيميائي، خاصة في درجات الحرارة المرتفعة، لا مثيل له في أي مادة هندسية أخرى.

3. الاستقرار الحراري الجيد. يتمتع الكوارتز عالي النقاء بمعامل تمدد حراري منخفض للغاية ويمكنه تحمل التغيرات الجذرية في درجات الحرارة.  إن تسخين الكوارتز عالي النقاء إلى حوالي 1100 درجة مئوية ثم غمره في ماء بدرجة حرارة الغرفة لن يتسبب في تحطمه.

4. أداء جيد لنقل الضوء. يتمتع الكوارتز عالي النقاء بأداء جيد في نقل الضوء عبر الطيف بأكمله من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء. نفاذية الضوء المرئي أعلى من 93%، وفي طيف الأشعة فوق البنفسجية، يمكن أن يصل الحد الأقصى للنفاذية إلى أكثر من 80%.

5. أداء جيد للعزل الكهربائي. تبلغ مقاومة الكوارتز عالي النقاء عشرة آلاف مرة مقاومة زجاج الكوارتز العادي، مما يجعله مادة عزل كهربائي ممتازة، ويمتلك خصائص كهربائية جيدة حتى في درجات الحرارة المرتفعة.