क्वार्ट्ज़ बोट: फोटोवोल्टिक और सेमीकंडक्टर उद्योगों में एक महत्वपूर्ण वाहक

क्वार्ट्ज़ नाव क्या है?

A क्वार्ट्ज नावउच्च शुद्धता वाले फ्यूज्ड सिलिका से बना एक सटीक वाहक है, जिसमें आमतौर पर मल्टी-स्लॉट डिज़ाइन होता है। इसका उपयोग उच्च तापमान प्रक्रियाओं के दौरान सिलिकॉन वेफ़र्स, सेमीकंडक्टर सब्सट्रेट या अन्य सामग्रियों को रखने के लिए किया जाता है। फोटोवोल्टिक और सेमीकंडक्टर निर्माण में, क्वार्ट्ज बोट महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं जैसे प्रसार, रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी), और एनीलिंग के लिए आवश्यक उपकरण हैं, जो सीधे उत्पादन दक्षता और उत्पाद उपज को प्रभावित करते हैं।

मूलभूत प्रकार्य:

फोटोवोल्टिक्स: फास्फोरस विसरण (पीएन जंक्शन बनाने के लिए) और उच्च तापमान भट्टियों में सिलिकॉन वेफर्स के लिए निष्क्रियता परत जमा करने में उपयोग किया जाता है।
अर्धचालकचिप निर्माण में ऑक्सीकरण, नक़्क़ाशी और पतली फिल्म जमाव के दौरान वेफ़र्स को ले जाता है।

क्वार्ट्ज़ नाव का डिज़ाइन और निर्माण कैसे किया जाता है?

इसका डिजाइनक्वार्ट्ज वेफर नावनिम्नलिखित मानदंडों को पूरा करना होगा:
-अति-उच्च शुद्धता:

संदूषण से बचने के लिए कच्चे SiO2 पदार्थ की शुद्धता 99.99% से अधिक होनी चाहिए।

-उच्च तापमान प्रतिरोध:

संरचनात्मक गिरावट के बिना 1200 डिग्री से अधिक तापमान के लंबे समय तक संपर्क में टिके रहना।

-कम तापीय विस्तार:

विरूपण या दरार को रोकने के लिए तापीय प्रसार गुणांक (सीटीई) को न्यूनतम (≈5.5 10-6/℃) किया जाना चाहिए।

-सटीक स्लॉट डिजाइन:

एकसमान तापन सुनिश्चित करने के लिए स्लॉट स्पेसिंग सहनशीलता को ± 0.1 मिमी के भीतर नियंत्रित किया जाता है।

क्वार्ट्ज़ नाव का निर्माण कैसे किया जाता है?

कच्चे माल का शुद्धिकरण:

प्राकृतिक क्वार्ट्ज रेत को 2000°C पर विद्युत आर्क भट्टी में पिघलाकर उसमें से Fe, Al, और Na जैसी अशुद्धियाँ हटाई जाती हैं।

गठन तकनीक:

सीएनसी मशीनिंग: कंप्यूटर निर्देशित उपकरण उप-मिलीमीटर सटीकता के साथ स्लॉट बनाते हैं।
मोल्ड कास्टिंग: जटिल ज्यामिति के लिए, फ्यूज़्ड सिलिका को ग्रेफाइट मोल्ड्स में डाला जाता है और सिन्टर किया जाता है।

सतह पूर्णता:

हीरा-उपकरण पॉलिशिंग से सतह खुरदरापन (Ra) <0.5 μm प्राप्त होता है, जिससे कणों का आसंजन न्यूनतम हो जाता है।
एसिड वॉशिंग (जैसे, एचसीएल) अवशिष्ट संदूषकों को हटा देता है।

कठोर परीक्षण:

थर्मल शॉक परीक्षण: दरार प्रतिरोध की जांच के लिए 25℃ और 1200℃ के बीच तेजी से चक्रित किया जाता है।
शुद्धता विश्लेषण: ग्लो डिस्चार्ज मास स्पेक्ट्रोमेट्री (जीडीएमएस) सूक्ष्म अशुद्धियों का पता लगाता है।

इन उद्योगों में क्वार्ट्ज नौकाएं अपूरणीय क्यों हैं?

रासायनिक जड़ता: उच्च तापमान पर अम्ल, क्षार, क्लोरीन और प्रक्रिया गैसों के साथ प्रतिक्रियाओं का प्रतिरोध करता है।

तापीय स्थिरताअत्यंत कम CTE के कारण तीव्र तापीय चक्रण में धातुओं या सिरेमिक से कहीं बेहतर।

ऑप्टिकल पारदर्शिता: फोटो-सहायता प्राप्त CVD प्रक्रियाओं के लिए UV-IR प्रकाश संचरण की अनुमति देता है।

तुलना:

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) नाव: उच्च लागत और ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रियाशीलता (CO2 उत्पन्न करता है)।

ग्रेफाइट नाव: कार्बन संदूषण से वेफर प्रतिरोधकता प्रभावित होने का खतरा।

फोटोवोल्टिक उत्पादन लाइनों में क्वार्ट्ज नौकाएं कैसे काम करती हैं?

फास्फोरस प्रसार:
प्रक्रिया: सिलिकॉन वेफर्स को क्वार्ट्ज़ बोट्स में लोड किया जाता है और 850-950 डिग्री सेल्सियस पर POCl3 गैस के संपर्क में रखकर PN जंक्शन बनाए जाते हैं।
क्वार्ट्ज में आक्रामक POCl3 वातावरण के विरुद्ध बेहतर संक्षारण प्रतिरोध होता है।

PERC सेल निष्क्रियता:
प्रक्रिया: Al2O3 निक्षेपण के दौरान वेफर्स को पीछे की ओर निष्क्रियता के लिए रोककर रखती है, जिससे रूपांतरण दक्षता बढ़ती है।
महत्वपूर्ण पैरामीटर: स्लॉट डिज़ाइन फिल्म की मोटाई की एकरूपता ≤3% सुनिश्चित करता है।

क्वार्ट्ज नौकाएं वेफर प्रसंस्करण में परिशुद्धता कैसे सुनिश्चित करती हैं?

ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं:
प्रक्रिया: SiO2 परतों को विकसित करने के लिए 1100 डिग्री सेल्सियस पर शुष्क/गीले ऑक्सीकरण के लिए वेफर्स को क्वार्ट्ज बोट में लंबवत लोड किया जाता है।
डिजाइन विशेषता: वेफर फिसलन को रोकने के लिए स्लॉट की दीवारें 5-10 डिग्री के कोण पर हैं।

सी.वी.डी. प्रक्रियाएं:
प्रक्रिया: Si3N4 या पॉलीसिलिकॉन जमाव के दौरान एकसमान प्लाज्मा वितरण को सक्षम बनाता है।
नवप्रवर्तन: उन्नत डिजाइन में बेहतर फिल्म स्थिरता के लिए गैस प्रवाह चैनल शामिल किए गए हैं।

कौन सी पद्धतियां क्वार्ट्ज बोआ के जीवनकाल को बढ़ाती हैं और डाउनटाइम को न्यूनतम करती हैं?

सफाई चक्र:
दैनिक: विआयनीकृत जल + CO2 स्नो जेट सफाई ढीले कणों को हटा देती है।

साप्ताहिक: 80 डिग्री सेल्सियस पर 5% साइट्रिक एसिड में डुबाने से धातु ऑक्साइड घुल जाते हैं।

निरीक्षण चेकलिस्ट:
विविट्रीकरण: क्वार्ट्ज पर सफेद धब्बे क्रिस्टलीकरण को दर्शाते हैं; यदि कवरेज 5% से अधिक हो तो उसे बदल दें।
सूक्ष्म दरारें: उप-सतह दोषों का पता लगाने के लिए डाई पेनेट्रेंट परीक्षण का उपयोग करें।

कौन सी सफलताएं क्वार्ट्ज़ बोट प्रौद्योगिकी को पुनः परिभाषित करेंगी?

IoT-सक्षम नावें:
एम्बेडेड फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग (एफबीजी) सेंसर वास्तविक समय तापमान प्रवणता (±1°C सटीकता) की निगरानी करते हैं।

उन्नत कोटिंग्स:
यट्रिया-स्थिरीकृत जिरकोनिया (YSZ) कोटिंग्स, एपिटैक्सियल रिएक्टरों में सिलिकॉन कार्बाइड के निर्माण को 70% तक कम कर देती हैं।

एडिटिव मैनुफैक्चरिंग:
जालीदार संरचना वाली 3डी-मुद्रित क्वार्ट्ज नौकाएं अपनी मजबूती बरकरार रखते हुए वजन में 40% तक कमी लाती हैं।

निष्कर्ष

टेरावाट पैमाने के सौर फार्मों को सक्षम करने से लेकर उन्नत अर्धचालकों के माध्यम से एआई क्रांति को शक्ति प्रदान करने तक,क्वार्ट्ज नावआधुनिक तकनीक के विनम्र कार्यकर्ता हैं। जैसे-जैसे उद्योग लघुकरण और दक्षता की सीमाओं को आगे बढ़ाते हैं, क्वार्ट्ज बोट डिज़ाइन और सामग्री विज्ञान में नवाचार महत्वपूर्ण बने रहेंगे - यह साबित करते हुए कि एआई और क्वांटम कंप्यूटिंग के युग में भी, कुछ "पुराने स्कूल" सामग्री अभी भी भविष्य की कुंजी रखती हैं।