Як виготовляються напівпровідникові кварцові трубки?

Напівпровідниккварцові пічні трубиє основними компонентами, які широко використовуються в основних процесах виробництва напівпровідників, таких як дифузія, окислення та відпал. Він повинен стабільно зберігати фізичні та хімічні властивості, навіть якщо він має бути підданий тривалому впливу високої температури, сильного тиску та сильної корозії робочого середовища. У процесі виробництва напівпровідників якість труби кварцової печі безпосередньо впливає на продуктивність і продуктивність напівпровідникових пристроїв. З цієї причини процес виробництва труб для кварцових печей має вирішальне значення.

Основні процеси виготовлення кварцових пічних труб

1. Вибір сировини

Труби кварцової печі в основному виготовляються з діоксиду кремнію високої чистоти, який доступний як у натуральній, так і в синтетичній формах. Високочиста сировина є важливою для забезпечення чудових оптичних, теплових і хімічних характеристик кварцових трубок. Особливо у сферах високої точності, таких як напівпровідники, вимоги до вмісту домішок, зокрема домішок іонів металів (таких як залізо, алюміній, натрій тощо), у сировині є надзвичайно суворими та повинні контролюватися на рівні частин на мільйон.

2. Плавлення та формування

Вибранекварцпорошок або грудки розплавляються у високотемпературній печі при температурі понад 2000°C для утворення однорідної плавленої кварцової рідини. Точний контроль температури та певне атмосферне середовище (таке як вакуум або інертний газ) є вирішальними під час цього процесу для ефективного запобігання окисленню та дефектам, спричиненим забрудненням. Потім із розплавленої кварцової рідини безперервно формують труби за допомогою спеціалізованого обладнання для волочіння або прес-форм, як-от машини для волочіння труб.

3. Порізка та торцева обробка

Фасонні кварцові труби зазвичай розрізають на необхідну довжину за допомогою ріжучого обладнання, такого як алмазні або лазерні різальні машини. Кінці труб, як правило, шорсткі, тому необхідне тонке шліфування, щоб забезпечити гладкість і рівність поверхні. Процеси механічного або хімічного полірування зазвичай використовуються для видалення задирок і мікротріщин, викликаних різанням, що може дозволити кінцям труб відповідати високоточним стандартам площинності та задовольнити вимоги до вакуумної герметизації напівпровідникових процесів.

4. Зварювальний монтаж

Нарізані кварцові труби потрібно зварити при високій температурі з трубами сердечника печі, фланцями та вихлопними трубами для складання відповідно до індивідуальних креслень замовника. Після зварювання шар білого оксиду з кварцової трубки необхідно видалити за допомогою високотемпературного полірування. Цей шар утворюється в процесі охолодження після сплавлення кварцової трубки при високих температурах. Хоча сам по собі він нешкідливий, він впливає на пропускання світла, площинність і гладкість кварцового продукту. Високотемпературне полірування може ефективно видалити шар оксиду, в результаті чого труби будуть прозорими та чистими.

5. Обробка відпалом

Внутрішня напруга створюється в кварцових трубках після процесів формування, різання, зварювання та полірування, що може вплинути на їх механічну міцність і термічну стабільність. Таким чином, усі кварцові деталі, виготовлені при високій температурі, повинні пройти термічну обробку та відпал для усунення внутрішньої напруги.

6. Перевірка якості

У всьому процесі виробництва труб для кварцових печей потрібне суворе багатоаспектне тестування, щоб переконатися, що готовий продукт відповідає стандартам. Перевірки включають внутрішнє напруження (перевіряється поляризованим світлом на наявність очевидних ліній напруження), точність розмірів (наприклад, контроль допуску для зовнішнього діаметра, товщини стінки та довжини), якість поверхні (шорсткість, наявність дефектів тощо), механічні властивості (міцність, твердість тощо) і чистоту (вільна внутрішня стінка від домішок і бульбашок).