반도체 산업에서 일반적으로 사용되는 용기로서 품질과 안정성이 우수합니다. 석영 도가니는 단결정 실리콘의 성장에 매우 중요합니다. 그러나 고온 사용 중에 석영 도가니는 종종 결정화 현상을 나타내며 이는 도가니의 강도와 수명에 영향을 미칠 뿐만 아니라 단결정 실리콘의 성장 과정에서 일련의 문제를 일으킬 수도 있습니다.

1. 석영 도가니의 상전이 특성

석영 도가니 자체는 비정질이지만 적절한 조건에서는 비정질 상태에서 안정된 석영 결정 상태로 상 변화를 겪습니다. 이 단계 전환에는 핵 생성과 성장이라는 두 단계가 포함됩니다. 핵 생성은 일반적으로 석영 도가니 벽의 구조적 결함이나 불순물, 특히 일부 알칼리성 또는 중금속이 포함된 위치에서 발생합니다. 초기 석영 결정은 구형 모양이며 수직 성장이 억제되어 도가니 벽을 따라 수지상 패턴으로 추가 성장이 진행됩니다. 결정화는 일반적으로 석영 도가니 표면에서 발생합니다. 중국 석영유리 산업 표준에 따르면, 반도체 산업에 사용되는 석영유리는 1400℃±5℃에서 6시간 동안 보관해야 하며, 결정화층의 평균 두께는 100μm 미만이어야 합니다.

2. 금속이온에 의한 오염

석영 도가니의 얼룩은 결정화를 일으키는 주요 요인 중 하나이며, 특히 칼륨(K), 나트륨(Na), 리튬(Li)과 같은 알칼리 금속 이온과 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg)과 같은 알칼리 토금속 이온이 오염됩니다. 이러한 이온은 원료의 불순물로 인해 발생하거나 생산 과정에서 유입될 수 있습니다. 이러한 금속 이온이 존재하면 석영 도가니의 결정화 속도가 빨라져 결정층이 두꺼워질 수 있으며, 심한 경우 도가니 본체 전체를 관통해 실리콘 누출 등 심각한 결과를 초래할 수도 있다.

3. 적재 과정에서의 오염

실리콘 소재를 충전하는 과정에서 땀, 타액, 기름때, 먼지 등의 오염물질로 인해 석영 도가니 결정화가 발생할 수도 있습니다. 이러한 오염 물질은 고온에서 석영 도가니와 반응하여 결정화 발생을 촉진합니다. 따라서 깨끗하고 위생적인 ​​작업 환경을 보장하기 위해 로딩 프로세스를 엄격하게 제어해야 합니다.

4. 흑연재료의 휘발성 오염

철저한 소성이나 오염 없이 새로운 흑연 재료를 사용하는 것은 석영 도가니의 외부 층이 결정화되는 주요 이유 중 하나입니다. 흑연 재료는 고온에서 일부 불순물을 증발시켜 석영 도가니와 반응하여 외부 층 결정화를 유발합니다. 따라서 새로운 흑연 장치는 불순물과 휘발성 물질을 제거하기 위해 사용하기 전에 철저한 고온 소성을 거쳐야 합니다.

5. 실리콘 소재의 순도가 낮음

결정 인상에 사용되는 원료는 순도가 낮거나, 불순물이 너무 많이 포함되어 있거나, 세척 공정에 문제가 있어 석영 도가니 결정화를 일으킬 수도 있습니다. 저순도 실리콘 소재에는 다량의 불순물이 포함되어 있어 고온에서 석영 도가니와 반응하여 결정화를 촉진합니다. 따라서 결정 인상에 사용되는 원료의 순도는 생산 요구 사항을 충족해야 하며, 원료의 세척 품질도 실리콘 재료 표면에 잔류하는 산 및 알칼리를 방지하기 위한 공정 요구 사항을 충족해야 합니다.

6. 용융물의 온도가 너무 높습니다.

용융 중 과도한 온도도 결정화 정도를 증가시킬 수 있습니다. 고온에서 석영 도가니를 장기간 절연하면 결정화 발생이 가속화될 수 있습니다. 따라서 용융과정에서 적절한 용융온도를 선택하여 결정화도를 낮추거나 감소시키는 것이 필요하다.

7. 석영 도가니 자체의 품질 문제

석영 도가니의 기하학적 치수와 외관은 생산 공정에 따라 결정되는 반면 순도는 원료에 따라 결정됩니다. 석영 도가니 내부의 유해 성분이 높으면 도가니의 용융 및 내열성에 영향을 미치고 심지어 기포, 색 반점, 박리 등의 현상을 유발하여 석영 도가니의 품질에 심각한 영향을 미칩니다. 따라서 석영 도가니 제조업체는 원자재부터 생산까지 생산의 모든 단계에서 도가니가 품질 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다.

8. 도가니 변형의 영향

석영 도가니의 변형 후, 결정 끌어당김 과정에서 도가니 위치가 ​​상승함에 따라 변형의 돌출 부분이 가이드 튜브와 충돌하여 정상적인 결정 끌어당김에 영향을 미치거나 방해합니다. 결정화는 석영 도가니의 원래 두께를 얇아지게 하고 강도를 감소시키며 석영 도가니의 변형을 쉽게 유발합니다. 변형된 도가니는 결정을 끌어당기는 과정에 영향을 미칠 뿐만 아니라 도가니가 파손되어 심각한 생산 사고를 초래할 수도 있습니다.

석영 도가니에서 결정화되는 이유는 석영 도가니의 상전이 특성, 금속 이온에 의한 오염, 로딩 공정 중 오염, 흑연 재료의 휘발 오염, 실리콘 재료의 낮은 순도, 높은 용융 온도, 석영 도가니 자체의 품질 문제, 도가니 변형의 영향 등 다양합니다. 결정화 발생을 줄이기 위해서는 석영 도가니의 품질과 안정성을 보장하기 위해 모든 측면에서 엄격한 제어가 필요합니다.

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