ક્વાર્ટઝ બોટ: ફોટોવોલ્ટેઇક અને સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગોમાં એક મહત્વપૂર્ણ વાહક

ક્વાર્ટઝ બોટ શું છે?

A ક્વાર્ટઝ બોટઉચ્ચ-શુદ્ધતા ફ્યુઝ્ડ સિલિકાથી બનેલું એક ચોકસાઇ વાહક છે, જે સામાન્ય રીતે મલ્ટી-સ્લોટ ડિઝાઇન ધરાવે છે. તેનો ઉપયોગ ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન સિલિકોન વેફર્સ, સેમિકન્ડક્ટર સબસ્ટ્રેટ્સ અથવા અન્ય સામગ્રીને રાખવા માટે થાય છે. ફોટોવોલ્ટેઇક અને સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં, ક્વાર્ટઝ બોટ પ્રસરણ, રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ (CVD) અને એનેલિંગ જેવી મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયાઓ માટે આવશ્યક સાધનો છે, જે ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા અને ઉત્પાદન ઉપજ પર સીધી અસર કરે છે.

મુખ્ય કાર્યો:

ફોટોવોલ્ટેઇક્સ: ઉચ્ચ-તાપમાન ભઠ્ઠીઓમાં સિલિકોન વેફર્સ માટે ફોસ્ફરસ પ્રસરણ (PN જંકશન બનાવવા માટે) અને પેસિવેશન લેયર ડિપોઝિશનમાં વપરાય છે.
સેમિકન્ડક્ટર્સ: ચિપ ફેબ્રિકેશનમાં ઓક્સિડેશન, એચિંગ અને પાતળા-ફિલ્મ ડિપોઝિશન દરમિયાન વેફર વહન કરે છે.

ક્વાર્ટઝ બોટ કેવી રીતે ડિઝાઇન અને બનાવવામાં આવે છે?

ની ડિઝાઇનક્વાર્ટઝ વેફર બોટનીચેના માપદંડોને પૂર્ણ કરવા આવશ્યક છે:
-અતિ-ઉચ્ચ શુદ્ધતા:

દૂષણ ટાળવા માટે કાચી SiO2 સામગ્રી 99.99% થી વધુ શુદ્ધતા ધરાવતી હોવી જોઈએ.

-ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રતિકાર:

માળખાકીય અધોગતિ વિના ૧૨૦૦℃ થી વધુ તાપમાનમાં લાંબા સમય સુધી સંપર્કમાં રહેવું.

-ઓછું થર્મલ વિસ્તરણ:

વાંકું પડવું કે તિરાડ પડવી અટકાવવા માટે થર્મલ વિસ્તરણ (CTE) ના ગુણાંક (≈5.5 10-6/℃) ને ન્યૂનતમ રાખવો જોઈએ.

-ચોકસાઇ સ્લોટ ડિઝાઇન:

એકસમાન ગરમી સુનિશ્ચિત કરવા માટે ±0.1 મીમીની અંદર સ્લોટ અંતર સહિષ્ણુતા નિયંત્રિત.

ક્વાર્ટઝ બોટ કેવી રીતે બનાવવામાં આવે છે?

કાચા માલનું શુદ્ધિકરણ:

કુદરતી ક્વાર્ટઝ રેતીને ઇલેક્ટ્રિક આર્ક ફર્નેસમાં 2000°C પર ઓગાળવામાં આવે છે જેથી Fe, Al અને Na જેવી અશુદ્ધિઓ દૂર થાય.

રચના તકનીકો:

CNC મશીનિંગ: કમ્પ્યુટર-માર્ગદર્શિત સાધનો સબ-મિલિમીટર ચોકસાઈ સાથે સ્લોટ કોતરે છે.
મોલ્ડ કાસ્ટિંગ: જટિલ ભૂમિતિઓ માટે, ફ્યુઝ્ડ સિલિકાને ગ્રેફાઇટ મોલ્ડમાં રેડવામાં આવે છે અને સિન્ટર કરવામાં આવે છે.

સપાટી પરફેક્શન:

ડાયમંડ-ટૂલ પોલિશિંગ સપાટીની ખરબચડી (Ra) <0.5 μm પ્રાપ્ત કરે છે, જે કણોના સંલગ્નતાને ઘટાડે છે.
એસિડ ધોવા (દા.ત., HCl) અવશેષ દૂષકોને દૂર કરે છે.

સખત પરીક્ષણ:

થર્મલ શોક ટેસ્ટિંગ: ક્રેક પ્રતિકાર ચકાસવા માટે 25℃ અને 1200℃ વચ્ચે ઝડપથી સાયકલ કરવામાં આવે છે.
શુદ્ધતા વિશ્લેષણ: ગ્લો ડિસ્ચાર્જ માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી (GDMS) ટ્રેસ અશુદ્ધિઓ શોધી કાઢે છે.

આ ઉદ્યોગોમાં ક્વાર્ટઝ બોટ શા માટે બદલી ન શકાય તેવી છે?

રાસાયણિક જડતા: ઊંચા તાપમાને એસિડ, આલ્કલી, ક્લોરિન અને પ્રક્રિયા વાયુઓ સાથે થતી પ્રતિક્રિયાઓનો પ્રતિકાર કરે છે.

થર્મલ સ્થિરતા: અતિ-નીચા CTE ને કારણે ઝડપી થર્મલ સાયકલિંગમાં ધાતુઓ અથવા સિરામિક્સ કરતાં ઘણું શ્રેષ્ઠ.

ઓપ્ટિકલ પારદર્શિતા: ફોટો-આસિસ્ટેડ CVD પ્રક્રિયાઓ માટે UV-IR પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશનને મંજૂરી આપે છે.

સરખામણી:

સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) બોટ: ઓક્સિજન સાથે વધુ ખર્ચ અને પ્રતિક્રિયાશીલતા (CO2 ઉત્પન્ન કરે છે).

ગ્રેફાઇટ બોટ: વેફર પ્રતિકારકતાને અસર કરતા કાર્બન દૂષણનું જોખમ.

ફોટોવોલ્ટેઇક ઉત્પાદન લાઇનમાં ક્વાર્ટઝ બોટ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે?

ફોસ્ફરસ પ્રસરણ:
પ્રક્રિયા: સિલિકોન વેફર્સને ક્વાર્ટઝ બોટમાં લોડ કરવામાં આવે છે અને 850-950℃ પર POCl3 ગેસના સંપર્કમાં આવે છે જેથી PN જંકશન બને.
આક્રમક POCl3 વાતાવરણ સામે ક્વાર્ટઝમાં શ્રેષ્ઠ કાટ પ્રતિકાર છે.

PERC સેલ પેસિવેશન:
પ્રક્રિયા: બેક-સર્ફેસ પેસિવેશન માટે Al2O3 ડિપોઝિશન દરમિયાન વેફર્સને પકડી રાખે છે, રૂપાંતર કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે.
મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ: સ્લોટ ડિઝાઇન ફિલ્મની જાડાઈ ≤3% ની એકરૂપતા સુનિશ્ચિત કરે છે.

વેફર પ્રોસેસિંગમાં ક્વાર્ટઝ બોટ ચોકસાઈ કેવી રીતે સુનિશ્ચિત કરે છે?

ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓ:
પ્રક્રિયા: SiO2 સ્તરો ઉગાડવા માટે 1100℃ પર સૂકા/ભીના ઓક્સિડેશન માટે વેફર્સને ક્વાર્ટઝ બોટમાં ઊભી રીતે લોડ કરવામાં આવે છે.
ડિઝાઇનની વિશેષતા: વેફર સ્લિપેજ અટકાવવા માટે સ્લોટ દિવાલોને 5-10° પર કોણીય બનાવવામાં આવે છે.

સીવીડી પ્રક્રિયાઓ:
પ્રક્રિયા: Si3N4 અથવા પોલિસિલિકોન ડિપોઝિશન દરમિયાન સમાન પ્લાઝ્મા વિતરણને સક્ષમ કરે છે.
નવીનતા: અદ્યતન ડિઝાઇનમાં ફિલ્મ સુસંગતતામાં સુધારો કરવા માટે ગેસ ફ્લો ચેનલોનો સમાવેશ થાય છે.

કઈ પદ્ધતિઓ ક્વાર્ટઝ બોઆના જીવનકાળને લંબાવે છે અને ડાઉનટાઇમ ઘટાડે છે?

સફાઈ ચક્ર:
દૈનિક: ડીયોનાઇઝ્ડ પાણી + CO2 સ્નો જેટ સફાઈ છૂટા કણોને દૂર કરે છે.

સાપ્તાહિક: 80℃ તાપમાને 5% સાઇટ્રિક એસિડમાં ડુબાડવાથી ધાતુના ઓક્સાઇડ ઓગળી જાય છે.

નિરીક્ષણ ચેકલિસ્ટ:
ડેવિટ્રિફિકેશન: ક્વાર્ટઝ પર સફેદ ફોલ્લીઓ સ્ફટિકીકરણ સૂચવે છે; જો કવરેજ 5% થી વધુ હોય તો તેને બદલો.
માઇક્રોક્રેક્સ: સપાટીની નીચે ખામીઓ શોધવા માટે ડાઇ પેનિટ્રન્ટ પરીક્ષણનો ઉપયોગ કરો.

ક્વાર્ટઝ બોટ ટેકનોલોજીને કઈ સફળતાઓ ફરીથી વ્યાખ્યાયિત કરશે?

IoT-સક્ષમ બોટ:
એમ્બેડેડ ફાઇબર બ્રેગ ગ્રેટિંગ (FBG) સેન્સર રીઅલ-ટાઇમ તાપમાન ગ્રેડિયન્ટ્સ (±1°C ચોકસાઈ) ને મોનિટર કરે છે.

એડવાન્સ્ડ કોટિંગ્સ:
યટ્રિયા-સ્ટેબિલાઇઝ્ડ ઝિર્કોનિયા (YSZ) કોટિંગ્સ એપિટેક્સિયલ રિએક્ટરમાં સિલિકોન કાર્બાઇડના સંચયને 70% ઘટાડે છે.

એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ:
જાળીવાળા માળખાંવાળી 3D-પ્રિન્ટેડ ક્વાર્ટઝ બોટ મજબૂતાઈ જાળવી રાખીને વજનમાં 40% ઘટાડો કરે છે.

નિષ્કર્ષ

ટેરાવોટ-સ્કેલ સોલાર ફાર્મ્સને સક્ષમ કરવાથી લઈને અદ્યતન સેમિકન્ડક્ટર દ્વારા AI ક્રાંતિને શક્તિ આપવા સુધી,ક્વાર્ટઝ બોટઆધુનિક ટેકનોલોજીનો નમ્ર વર્કહોર્સ છે. જેમ જેમ ઉદ્યોગો લઘુચિત્રીકરણ અને કાર્યક્ષમતાની સીમાઓને આગળ ધપાવી રહ્યા છે, તેમ ક્વાર્ટઝ બોટ ડિઝાઇન અને ભૌતિક વિજ્ઞાનમાં નવીનતાઓ મહત્વપૂર્ણ રહેશે - જે સાબિત કરે છે કે AI અને ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગના યુગમાં પણ, કેટલીક "જૂની શાળા" સામગ્રી હજુ પણ ભવિષ્યની ચાવીઓ ધરાવે છે.