Kuidas pooljuhtkvartsahju torusid toodetakse?

Pooljuhtkvartsahju torudon olulised komponendid, mida kasutatakse laialdaselt peamistes pooljuhtide tootmisprotsessides, nagu difusioon, oksüdatsioon ja lõõmutamine. See peab stabiilselt säilitama füüsikalisi ja keemilisi omadusi isegi siis, kui see peab olema pikaajaliselt avatud töökeskkonna kõrgele temperatuurile, tugevale rõhule ja tugevale korrosioonile. Pooljuhtide tootmisprotsessis mõjutab kvartsahju toru kvaliteet otseselt pooljuhtseadmete jõudlust ja tootlikkust. Sel põhjusel on kvartsahju torude tootmisprotsess ülioluline.

Kvartsahju torude peamised tootmisprotsessid

1. Tooraine valimine

Kvartsahju torud on peamiselt valmistatud kõrge puhtusastmega ränidioksiidist, mis on saadaval nii looduslikul kui ka sünteetilisel kujul. Kõrge puhtusastmega toorained on olulised kvartsahju torude suurepärase optilise, termilise ja keemilise jõudluse tagamiseks. Eriti suure täpsusega valdkondades, nagu pooljuhid, on nõuded lisandite, eriti metalliioonide (nt raud, alumiinium, naatrium jne) sisaldusele toorainetes äärmiselt ranged ja neid tuleb kontrollida ppm tasemel.

2. Sulatamine ja vormimine

Valitudkvartspulber või tükid sulatatakse kõrge temperatuuriga ahjus temperatuuril üle 2000 °C, et moodustada ühtlane sulatatud kvartsvedelik. Täpne temperatuurikontroll ja spetsiifiline atmosfäärikeskkond (nagu vaakum või inertgaas) on selle protsessi käigus üliolulised, et tõhusalt ära hoida oksüdatsiooni ja saastumise põhjustatud defekte. Sulatatud kvartsist vedelik vormitakse seejärel spetsiaalsete tõmbeseadmete või torude tõmbamismasinate moodi vormide abil pidevalt torudeks.

3. Lõikamine ja otsapinna viimistlemine

Vormitud kvartstorud lõigatakse tavaliselt vajaliku pikkusega lõikeseadmetega, nagu teemantlõikurid või laserlõikurid. Toru lõigatud otsad kipuvad olema karedad, seega on pinna sileduse ja tasasuse tagamiseks vaja peent lihvimist. Tavaliselt kasutatakse mehaanilist poleerimist või keemilist poleerimisprotsesse, et eemaldada lõikamisest põhjustatud jämedused ja mikropraod, mis võimaldavad torude otstel täita ülitäpse tasasuse standardid ja rahuldada pooljuhtprotsesside vaakumtihendusnõudeid.

4. Keevituskoost

Lõigatud kvartstorud tuleb kokkupanekuks keevitada kõrgel temperatuuril ahju südamiku torude, äärikute ja väljalasketorudega, et need vastaksid kliendi kohandatud joonistele. Pärast keevitamist tuleb kvartstoru valge oksiidikiht eemaldada kõrgtemperatuurse poleerimisega. See kiht tekib jahutusprotsessi käigus pärast kvartstoru sulatamist kõrgel temperatuuril. Kuigi see on iseenesest kahjutu, mõjutab see kvartstoote valguse läbilaskvust, tasasust ja siledust. Kõrgtemperatuuriline poleerimine võib tõhusalt eemaldada oksiidikihi, mille tulemuseks on läbipaistvad ja puhtad torud.

5. Lõõmutamine

Sisemine pinge tekib kvartstorudes pärast vormimist, lõikamist, keevitamist ja poleerimist, mis võib mõjutada nende mehaanilist tugevust ja termilist stabiilsust. Seega peavad kõik kõrgel temperatuuril valmistatud kvartsist osad sellise sisemise pinge kõrvaldamiseks läbima kuumtöötluse ja lõõmutamise.

6. Kvaliteedikontroll

Kogu kvartsahju torude tootmisprotsessis on vaja ranget mitmekülgset testimist, et tagada valmistoote vastavus standarditele. Kontrollid hõlmavad sisemist pinget (kontrollitakse polariseeritud valgusega ilmsete pingejoonte tuvastamiseks), mõõtmete täpsust (nt välisläbimõõdu, seina paksuse ja pikkuse tolerantsi kontroll), pinna kvaliteeti (karedus, defektide olemasolu jne), mehaanilisi omadusi (tugevus, kõvadus jne) ja puhtust (lisandite ja mullide vaba sisesein).