Диффузионные трубы и реакторы из кварца -- Хереус Кварцглас

Минимальные химические примеси, надёжность в эксплуатации, долгий срок службы - это важнейшие требования к диффузионным трубам. Трубы Heraeus изготавливаются прямой вытяжкой из цилиндрических заготовок без контакта как с формующим инструментом, так и с материалом печи и тигля. Это позволило уменьшить химические примеси, дефекты и включения в поверхностном слое трубы, а также достичь гораздо лучших геометрических параметров. В качестве исходного материала используется кварцевая крупка качества IOTA с последующим циклом очистки горячим хлорированием. Всё это обеспечивает продукции Heraeus длительный срок службы при минимальном уровне проникновения химических примесей в полупроводниковые пластины. Часть труб изготавливается с использованием тонкого наружного кристобалитного слоя из оксида алюминия, который делает трубу более стойкой к высоким температурам. Диффузионные трубы, штабики, реакторы предназначены для работы при температуре до 1280 С. Производятся кварцевые трубы диаметром от 2 до 450 мм; разнообразные реакторы по индивидуальным чертежам заказчика, штабики диаметром от 2 до 100 мм, капиллярные трубки с внутренним диаметром от 1 до 4 мм .

Рассмотрим основные сорта кварца, используемые в изделиях для полупроводниковой микроэлектроники. НSQ 100 – кварцевое стекло одноступенчатого электрического плавления. Оно отличается низким содержанием гидроксила (OH), что увеличивает вязкость кварца. Более высокая вязкость даёт возможность использовать изделия при повышенной температуре и замедлить процессы расстекловывания. Содержание OH в кварце типа HSQ 100, HSQ 300 и HSQ 700 составляет 30 ppm. Эта цифра может быть уменьшена до 5 ppm за счёт отжига при определённых условиях. Кварц HSQ 300 аналогичен HSQ 100, но при его производстве используется дополнительный цикл термической обработки, что позволяет уменьшить содержание пузырей и сделать материал более однородным. Помимо этого при производстве кварца марки HSQ 700 используется цикл термической обработки с пропусканием тока, что снижает содержание щелочных металлов (Na, Li, K) до уровня 0.2 ppm. Кварц HSQ 330 аналогичен HSQ 300, но содержит меньше примесей. Сравнительная таблица хим. состава примесей для основных сортов кварца, используемых в полупроводниковой микроэлектронике, приведена ниже (в ppm).

	Al	Ca	Cr	Cu	Fe	K	Li	Mg	Mn	Na	Ti	Zr	OH
HSQ 100	15	0.5	<0.05	< 0.05	0.1	0.4	0.6	0.05	<0.05	0.3	1.1	0.7	< 30
HSQ 300	15	0.5	<0.05	< 0.05	0.1	0.4	0.6	0.05	<0.05	0.3	1.1	0.7	< 30
HSQ 700	15	0.5	<0.05	< 0.05	0.1	0.1	0.05	0.05	<0.05	0.05	1.1	0.7	< 30
HSQ 351	15	0.6	<0.05	0.07	0.2	0.7	0.4	0.1	0.05	0.8	1.1	1.1	175
HSQ 751	8	0.5	<0.05	< 0.06	0.2	< 0.1	0.2	<0.05	0.05	<0.05	1.4	0.1	175
HSQ 900	<0.04	<0.02	<0.001	<0.001	<0.03	<0.01	<0.002	<0.01	<0.0005	<0.01	<0.03	<0.04	0.2
HSQ 910	<0.04	<0.02	<0.001	<0.001	<0.03	<0.01	<0.002	<0.01	<0.0005	<0.01	<0.03	<0.04	250
OM 100	15	1.2	<0.01	<0.05	0.2	0.4	0.6	0.05	<0.03	0.2	1.2	0.8	-
	Электрическое плавление				Газовое плавление				Синтетический кварц

Как показали эксперименты, элементы примесей, содержащиеся в кварцевой кассете и диффузионной трубе, в процессе нагревания мигрируют в кварцевую пластину, вызывая её деградацию. При этом у кварца, получаемого методом газового наплава, эта миграция примесей существенно меньше, чем у кварца, получаемого электрическим плавлением. Поэтому, в применениях, где это особенно важно, рекомендуется использовать кварцевое стекло марки HSQ 351 и HSQ 371, производимое газовым наплавом. Однако, нужно иметь в виду, что содержание гидроксила в таком кварце составляет около 175 ppm и не может быть уменьшено отжигом. Из кварца HSQ 100 изготавливаются штабики и трубки малого диаметра (до 60 мм), а из кварца HSQ 300 – трубы большого диаметра. Штабики из кварца HSQ 100 могут применяться в большинстве технологических процессов, организованных по самым высоким стандартам качества. Если для каких-то применений качества HSQ 100 не достаточно, то используйте кварц марки HSQ 300 и HSQ 700. В этом случае цена будет примерно в 1,5 раза выше.

Стабилизированный кварц электрического плавления HSQ 400 изготавливается с использованием тонкого наружного кристобалитного слоя из оксида алюминия, который делает трубу более стойкой к высоким температурам, что при прочих равных условиях позволяет уменьшить толщину стенки на 20% и, следовательно, уменьшить цену трубы. Также для применений, где требуется чрезвычайно низкий уровень примесей разработан синтетический кварц HSQ 900 и HSQ 910.