क्वार्ट्ज बोट: फोटोव्होल्टेइक आणि सेमीकंडक्टर उद्योगात एक महत्त्वाचा वाहक

क्वार्ट्ज बोट म्हणजे काय?

A क्वार्ट्ज बोटहे उच्च-शुद्धता असलेल्या फ्युज्ड सिलिकापासून बनवलेले एक अचूक वाहक आहे, ज्यामध्ये सामान्यत: मल्टी-स्लॉट डिझाइन असते. उच्च-तापमान प्रक्रियेदरम्यान सिलिकॉन वेफर्स, सेमीकंडक्टर सब्सट्रेट्स किंवा इतर साहित्य ठेवण्यासाठी याचा वापर केला जातो. फोटोव्होल्टेइक आणि सेमीकंडक्टर उत्पादनात, क्वार्ट्ज बोट्स हे प्रसार, रासायनिक वाष्प निक्षेपण (CVD) आणि अॅनिलिंग सारख्या महत्त्वाच्या प्रक्रियांसाठी आवश्यक साधने आहेत, ज्याचा उत्पादन कार्यक्षमता आणि उत्पादन उत्पन्नावर थेट परिणाम होतो.

मुख्य कार्ये:

फोटोव्होल्टेइक्स: उच्च-तापमानाच्या भट्टींमध्ये सिलिकॉन वेफर्ससाठी फॉस्फरस प्रसार (पीएन जंक्शन तयार करण्यासाठी) आणि पॅसिव्हेशन लेयर डिपॉझिशनमध्ये वापरले जाते.
सेमीकंडक्टर: चिप फॅब्रिकेशनमध्ये ऑक्सिडेशन, एचिंग आणि थिन-फिल्म डिपॉझिशन दरम्यान वेफर्स वाहून नेतो.

क्वार्ट्ज बोट कशी डिझाइन आणि तयार केली जाते?

ची रचनाक्वार्ट्ज वेफर बोटखालील निकष पूर्ण केले पाहिजेत:
-अति-उच्च शुद्धता:

दूषितता टाळण्यासाठी कच्च्या SiO2 मटेरियलची शुद्धता 99.99% पेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे.

-उच्च-तापमान प्रतिकार:

१२०० डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात दीर्घकाळ संपर्कात राहून संरचनात्मक ऱ्हास न होता सहन करा.

-कमी थर्मल विस्तार:

विकृत होणे किंवा क्रॅक होणे टाळण्यासाठी थर्मल एक्सपेंशन (CTE) चे गुणांक कमीत कमी (≈5.5 10-6/℃) करणे आवश्यक आहे.

-अचूक स्लॉट डिझाइन:

एकसमान गरम करण्याची खात्री करण्यासाठी स्लॉट स्पेसिंग टॉलरन्स ±0.1 मिमीच्या आत नियंत्रित केले जाते.

क्वार्ट्ज बोट कशी बनवली जाते?

कच्च्या मालाचे शुद्धीकरण:

नैसर्गिक क्वार्ट्ज वाळू २०००°C तापमानाला इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेसमध्ये वितळवून Fe, Al आणि Na सारख्या अशुद्धता काढून टाकल्या जातात.

निर्मिती तंत्रे:

सीएनसी मशीनिंग: संगणक-मार्गदर्शित साधने सब-मिलीमीटर अचूकतेसह स्लॉट कोरतात.
साचा कास्टिंग: जटिल भूमितींसाठी, फ्यूज्ड सिलिका ग्रेफाइट साच्यांमध्ये ओतली जाते आणि सिंटर केली जाते.

पृष्ठभाग परिपूर्णता:

डायमंड-टूल पॉलिशिंगमुळे पृष्ठभागावरील खडबडीतपणा (Ra) <0.5 μm प्राप्त होतो, ज्यामुळे कणांचे आसंजन कमी होते.
आम्लयुक्त धुलाई (उदा. एचसीएल) मुळे उर्वरित दूषित पदार्थ काढून टाकले जातात.

कठोर चाचणी:

थर्मल शॉक टेस्टिंग: क्रॅक रेझिस्टन्स तपासण्यासाठी २५℃ आणि १२००℃ दरम्यान वेगाने सायकल चालवली जाते.
शुद्धता विश्लेषण: ग्लो डिस्चार्ज मास स्पेक्ट्रोमेट्री (GDMS) ट्रेस अशुद्धता शोधते.

या उद्योगांमध्ये क्वार्ट्ज बोटी का अपूरणीय आहेत?

रासायनिक जडत्व: उच्च तापमानात आम्ल, अल्कली, क्लोरीन आणि प्रक्रिया वायूंशी होणाऱ्या अभिक्रियांना प्रतिकार करते.

औष्णिक स्थिरता: अल्ट्रा-लो सीटीईमुळे जलद थर्मल सायकलिंगमध्ये धातू किंवा सिरेमिकपेक्षा खूपच श्रेष्ठ.

ऑप्टिकल पारदर्शकता: फोटो-असिस्टेड सीव्हीडी प्रक्रियांसाठी यूव्ही-आयआर प्रकाश प्रसारणास अनुमती देते.

तुलना:

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) बोट: ऑक्सिजनसह जास्त किंमत आणि प्रतिक्रियाशीलता (CO2 निर्माण करते).

ग्रेफाइट बोट: कार्बन दूषिततेचा धोका ज्यामुळे वेफर प्रतिरोधकता प्रभावित होते.

फोटोव्होल्टेइक उत्पादन लाइनमध्ये क्वार्ट्ज बोटी कशा कार्य करतात?

फॉस्फरस प्रसार:
प्रक्रिया: सिलिकॉन वेफर्स क्वार्ट्ज बोटींमध्ये लोड केले जातात आणि 850-950℃ तापमानावर POCl3 वायूच्या संपर्कात येऊन PN जंक्शन तयार केले जातात.
आक्रमक POCl3 वातावरणाविरुद्ध क्वार्ट्जमध्ये उत्कृष्ट गंज प्रतिकार आहे.

PERC सेल पॅसिव्हेशन:
प्रक्रिया: बॅक-सर्फेस पॅसिव्हेशनसाठी Al2O3 डिपोझिशन दरम्यान वेफर्स धरून ठेवते, रूपांतरण कार्यक्षमता वाढवते.
गंभीर पॅरामीटर: स्लॉट डिझाइन फिल्मची जाडी ≤3% एकसमानता सुनिश्चित करते.

वेफर प्रक्रियेत क्वार्ट्ज बोटी अचूकता कशी सुनिश्चित करतात?

ऑक्सिडेशन प्रक्रिया:
प्रक्रिया: SiO2 थर वाढविण्यासाठी ११००℃ वर कोरड्या/ओल्या ऑक्सिडेशनसाठी वेफर्स क्वार्ट्ज बोटमध्ये उभ्या लोड केल्या जातात.
डिझाइन वैशिष्ट्य: वेफर घसरण्यापासून रोखण्यासाठी स्लॉट भिंती ५-१०° वर कोनात ठेवल्या जातात.

सीव्हीडी प्रक्रिया:
प्रक्रिया: Si3N4 किंवा पॉलिसिलिकॉन निक्षेपण दरम्यान एकसमान प्लाझ्मा वितरण सक्षम करते.
नवोन्मेष: प्रगत डिझाइनमध्ये सुधारित फिल्म सुसंगततेसाठी गॅस फ्लो चॅनेल समाविष्ट केले जातात.

कोणत्या पद्धती क्वार्ट्ज बोआचे आयुष्य वाढवतात आणि डाउनटाइम कमी करतात?

स्वच्छता चक्रे:
दररोज: डीआयोनाइज्ड वॉटर + CO2 स्नो जेट क्लीनिंगमुळे सैल कण काढून टाकले जातात.

साप्ताहिक: ८० डिग्री सेल्सिअस तापमानावर ५% सायट्रिक आम्लात बुडवल्याने धातूचे ऑक्साइड विरघळतात.

तपासणी तपासणी यादी:
विचलनीकरण: क्वार्ट्जवरील पांढरे डाग स्फटिकीकरण दर्शवितात; जर कव्हरेज ५% पेक्षा जास्त असेल तर ते बदला.
सूक्ष्म भेगा: पृष्ठभागावरील दोष शोधण्यासाठी डाई पेनिट्रंट चाचणी वापरा.

क्वार्ट्ज बोट तंत्रज्ञानाची पुनर्परिभाषा कोणत्या प्रगतीमुळे होईल?

आयओटी-सक्षम बोटी:
एम्बेडेड फायबर ब्रॅग ग्रेटिंग (FBG) सेन्सर रिअल-टाइम तापमान ग्रेडियंट (±1°C अचूकता) चे निरीक्षण करतात.

प्रगत कोटिंग्ज:
यट्रिया-स्टॅबिलाइज्ड झिरकोनिया (YSZ) कोटिंग्जमुळे एपिटॅक्सियल रिअॅक्टर्समध्ये सिलिकॉन कार्बाइड जमा होण्याचे प्रमाण ७०% कमी होते.

अ‍ॅडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग:
जाळीदार रचना असलेल्या 3D-प्रिंटेड क्वार्ट्ज बोटी ताकद राखून वजन 40% कमी करतात.

निष्कर्ष

टेरावॅट-स्केल सोलर फार्म सक्षम करण्यापासून ते प्रगत सेमीकंडक्टरद्वारे एआय क्रांतीला उर्जा देण्यापर्यंत,क्वार्ट्ज बोटआधुनिक तंत्रज्ञानाचा हा एक साधा आणि सोपा मार्ग आहे. उद्योग लघुकरण आणि कार्यक्षमतेच्या सीमा ओलांडत असताना, क्वार्ट्ज बोट डिझाइन आणि भौतिक विज्ञानातील नवकल्पना महत्त्वपूर्ण राहतील - हे सिद्ध करून की एआय आणि क्वांटम संगणनाच्या युगातही, काही "जुन्या-शाळेतील" साहित्य अजूनही भविष्याच्या चाव्या बाळगतात.