کوارٹز بوٹ: فوٹو وولٹک اور سیمی کنڈکٹر صنعتوں میں ایک اہم کیریئر

کوارٹج بوٹ کیا ہے؟

A کوارٹج کشتیاعلی طہارت کے فیوزڈ سلیکا سے بنا ایک درست کیریئر ہے، جو عام طور پر ملٹی سلاٹ ڈیزائن کو نمایاں کرتا ہے۔ یہ اعلی درجہ حرارت کے عمل کے دوران سلکان ویفرز، سیمی کنڈکٹر سبسٹریٹس یا دیگر مواد کو رکھنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ فوٹو وولٹک اور سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں، کوارٹج کشتیاں اہم عمل جیسے کہ بازی، کیمیائی بخارات جمع کرنے (CVD) اور اینیلنگ کے لیے ضروری اوزار ہیں، جو براہ راست پیداوار کی کارکردگی اور مصنوعات کی پیداوار کو متاثر کرتی ہیں۔

بنیادی افعال:

فوٹوولٹکس: فاسفورس کے پھیلاؤ میں استعمال کیا جاتا ہے (PN جنکشن بنانے کے لیے) اور اعلی درجہ حرارت والی بھٹیوں میں سلکان ویفرز کے لیے پاسیویشن پرت جمع کرنے میں۔
سیمی کنڈکٹرز: چپ کی تعمیر میں آکسیڈیشن، اینچنگ، اور پتلی فلم جمع کرنے کے دوران ویفرز لے جاتا ہے۔

کوارٹج بوٹ کو کس طرح ڈیزائن اور تیار کیا جاتا ہے؟

کا ڈیزائنکوارٹج ویفر کشتیمندرجہ ذیل معیار کو پورا کرنا ضروری ہے:
-الٹرا ہائی طہارت:

آلودگی سے بچنے کے لیے خام SiO2 کا مواد 99.99% سے زیادہ ہونا چاہیے۔

-اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت:

ساختی انحطاط کے بغیر 1200 ℃ سے زیادہ درجہ حرارت کی طویل نمائش کو برداشت کریں۔

-کم تھرمل توسیع:

وارپنگ یا کریکنگ کو روکنے کے لیے تھرمل ایکسپینشن (CTE) کے گتانک کو کم سے کم کیا جانا چاہیے (≈5.5 10-6/℃)۔

-صحت سے متعلق سلاٹ ڈیزائن:

یکساں حرارتی نظام کو یقینی بنانے کے لیے ±0.1 ملی میٹر کے اندر سلاٹ کے وقفے کی رواداری کو کنٹرول کیا جاتا ہے۔

کوارٹج کشتی کیسے تیار کی جاتی ہے؟

خام مال صاف کرنا:

قدرتی کوارٹج ریت کو الیکٹرک آرک فرنس میں 2000 ° C پر پگھلا کر Fe، Al، اور Na جیسی نجاست کو دور کیا جاتا ہے۔

تشکیل کی تکنیک:

CNC مشینی: کمپیوٹر گائیڈڈ ٹولز ذیلی ملی میٹر کی درستگی کے ساتھ سلاٹ تراشتے ہیں۔
مولڈ کاسٹنگ: پیچیدہ جیومیٹریوں کے لیے، فیوزڈ سلکا کو گریفائٹ کے سانچوں میں ڈالا جاتا ہے اور اسے سنٹر کیا جاتا ہے۔

سطح کا کمال:

ڈائمنڈ ٹول پالش کرنے سے سطح کی کھردری (Ra) <0.5 μm ہوتی ہے، جس سے ذرات کی چپکنے کو کم کیا جاتا ہے۔
تیزاب سے دھونے (مثال کے طور پر، HCl) بقایا آلودگیوں کو ہٹاتا ہے۔

سخت جانچ:

تھرمل شاک ٹیسٹنگ: کریک ریزسٹنس چیک کرنے کے لیے 25℃ اور 1200℃ کے درمیان تیزی سے سائیکل چلائی گئی۔
پاکیزگی کا تجزیہ: گلو ڈسچارج ماس اسپیکٹومیٹری (GDMS) ٹریس نجاست کا پتہ لگاتا ہے۔

ان صنعتوں میں کوارٹج کشتیاں کیوں ناقابل تبدیل ہیں؟

کیمیائی جڑت: تیز درجہ حرارت پر تیزاب، الکلیس، کلورین، اور پروسیس گیسوں کے ساتھ رد عمل کا مقابلہ کرتا ہے۔

تھرمل استحکام: انتہائی کم CTE کی وجہ سے تیز رفتار تھرمل سائیکلنگ میں دھاتوں یا سیرامکس سے کہیں بہتر۔

آپٹیکل شفافیت: تصویر کی مدد سے CVD کے عمل کے لیے UV-IR لائٹ ٹرانسمیشن کی اجازت دیتا ہے۔

موازنہ:

سلکان کاربائیڈ (SiC) کشتی: اعلی قیمت اور آکسیجن کے ساتھ رد عمل (CO2 پیدا کرتا ہے)۔

گریفائٹ کشتی: کاربن کی آلودگی کا خطرہ جو ویفر کی مزاحمت کو متاثر کرتا ہے۔

کوارٹج کشتیاں فوٹو وولٹک پروڈکشن لائنوں میں کیسے کام کرتی ہیں؟

فاسفورس کی بازی:
عمل: سلیکون ویفرز کوارٹج بوٹس میں لوڈ کیے جاتے ہیں اور PN جنکشن بنانے کے لیے 850-950℃ پر POCl3 گیس کے سامنے آتے ہیں۔
کوارٹز میں جارحانہ POCl3 ماحول کے خلاف سنکنرن کی اعلیٰ مزاحمت ہے۔

PERC سیل پاسیویشن:
عمل: Al2O3 ڈیپوزیشن کے دوران بیک سرفیس پیسیویشن کے لیے ویفرز رکھتا ہے، تبادلوں کی کارکردگی کو بڑھاتا ہے۔
اہم پیرامیٹر: سلاٹ ڈیزائن فلم کی موٹائی کی یکسانیت کو یقینی بناتا ہے ≤3%۔

کوارٹج کشتیاں ویفر پروسیسنگ میں درستگی کو کیسے یقینی بناتی ہیں؟

آکسیکرن کے عمل:
عمل: ویفرز کو 1100℃ پر خشک/گیلے آکسیکرن کے لیے کوارٹج بوٹ میں عمودی طور پر لوڈ کیا جاتا ہے تاکہ SiO2 تہوں کو اگایا جا سکے۔
ڈیزائن کی خصوصیت: سلاٹ کی دیواروں کو 5-10° پر زاویہ دیا گیا ہے تاکہ ویفر کے پھسلن کو روکا جا سکے۔

سی وی ڈی کے عمل:
عمل: Si3N4 یا پولی سیلیکون جمع کرنے کے دوران یکساں پلازما کی تقسیم کو قابل بناتا ہے۔
جدت: اعلی درجے کے ڈیزائن میں فلم کی مستقل مزاجی کے لیے گیس کے بہاؤ کے چینلز کو شامل کیا گیا ہے۔

ڈاؤن ٹائم کو کم سے کم کرتے ہوئے کوارٹج بوا کی عمر کو کون سے طریقوں سے بڑھایا جاتا ہے؟

صفائی سائیکل:
روزانہ: ڈیونائزڈ واٹر + CO2 سنو جیٹ کی صفائی ڈھیلے ذرات کو ہٹاتی ہے۔

ہفتہ وار: 80℃ پر 5% سائٹرک ایسڈ میں ڈوبنے سے دھاتی آکسائیڈ پگھل جاتی ہے۔

معائنہ چیک لسٹ:
Devitrification: کوارٹج پر سفید دھبے کرسٹلائزیشن کی نشاندہی کرتے ہیں۔ اگر کوریج 5% سے زیادہ ہو تو بدل دیں۔
مائیکرو کریکس: ذیلی سطح کے نقائص کا پتہ لگانے کے لیے ڈائی پینیٹرینٹ ٹیسٹنگ کا استعمال کریں۔

کوارٹج بوٹ ٹکنالوجی کو کون سی پیش رفت دوبارہ متعین کرے گی؟

IoT سے چلنے والی کشتیاں:
ایمبیڈڈ فائبر بریگ گریٹنگ (FBG) سینسر ریئل ٹائم درجہ حرارت کے میلان (±1°C درستگی) کی نگرانی کرتے ہیں۔

اعلی درجے کی کوٹنگز:
Yttria-stabilized zirconia (YSZ) کوٹنگز ایپیٹیکسیل ری ایکٹرز میں سلکان کاربائیڈ کی تعمیر کو 70% تک کم کرتی ہیں۔

اضافی مینوفیکچرنگ:
3D پرنٹ شدہ کوارٹج کشتیاں جالیوں کے ڈھانچے والی طاقت کو برقرار رکھتے ہوئے وزن میں 40 فیصد کمی کرتی ہیں۔

نتیجہ

ٹیرا واٹ پیمانے کے شمسی فارموں کو فعال کرنے سے لے کر جدید سیمی کنڈکٹرز کے ذریعے AI انقلاب کو طاقت دینے تک،کوارٹج کشتیجدید ٹیکنالوجی کا بے ہنگم ورک ہارس ہے۔ جیسے جیسے صنعتیں چھوٹے بنانے اور کارکردگی کی حدود کو آگے بڑھاتی ہیں، کوارٹز بوٹ ڈیزائن اور مادی سائنس میں اختراعات اہم رہیں گی- یہ ثابت کرتے ہوئے کہ AI اور کوانٹم کمپیوٹنگ کے دور میں بھی، کچھ "پرانے اسکول" کے مواد اب بھی مستقبل کی کنجی رکھتے ہیں۔