В точной и требовательной области экспериментов и производства полупроводников выбор каждого материала имеет решающее значение. Среди них, Кварцевое стекло JGS2 стало незаменимым основным материалом во многих ключевых технологических звеньях благодаря ряду незаменимых превосходных характеристик. Это не просто тип стекла, но и технологический краеугольный камень для достижения высокопроизводительного производства чипов.

Что такое кварцевое стекло JGS2?

Кварцевое стекло JGS2 представляет собой синтетическое кварцевое стекло, изготовленное из диоксида кремния высокой чистоты (SiO ₂), которое плавится в водородно-кислородном пламени для получения кристаллического порошка высокой чистоты. JGS — кодовое название китайского национального стандарта, где JGS2 относится к ультрафиолетовому оптическому кварцевому стеклу. Его основной особенностью является высокий коэффициент пропускания в ультрафиолетовом диапазоне (160–300 нм), а также ряд превосходных физических и химических свойств, свойственных кварцевому стеклу.

В контексте полупроводников то, что мы обычно называем «кварцевым стеклом» или «кварцевыми устройствами» (такими как кварцевые лодочки, кварцевые трубки, кварцевые перегородки), в основном относится к кварцевым материалам JGS2 или более высокого качества.

Основные преимущества и решения кварцевого стекла JGS2

Преимущества кварцевого стекла JGS2 многогранны, и вместе они решают многие проблемы в экспериментах и ​​производстве полупроводников.

1. Чрезвычайно высокая чистота и низкий уровень загрязнения – решение проблемы «загрязнения примесями».

Описание преимущества: Кварцевое стекло JGS2 имеет чрезвычайно низкое содержание металлических примесей (обычно менее нескольких частей на миллион) и чрезвычайно высокую химическую чистоту.

Проблема решена:

В высокотемпературных процессах, таких как диффузия и окисление, обычные материалы выделяют ионы металлов (таких как Na ⁺, K ⁺, Fe ⊃2; ⁺ и т. д.) или других примесей, которые могут загрязнять кремниевые пластины и резко сокращать срок службы неосновных носителей, что приводит к ухудшению характеристик интегральной схемы, увеличению тока утечки и даже выходу устройства из строя.

Стабильная решетка и сверхвысокая чистота кварцевого стекла JGS2 гарантируют, что оно не вносит измеримые примеси в кремниевые пластины даже при высоких температурах выше 1200 ℃, тем самым обеспечивая электрические характеристики и выход чипа.

2. Отличная термическая стабильность – решение проблем «термического разрушения» и «деформации».

Описание преимущества: Кварцевое стекло JGS2 имеет чрезвычайно низкий коэффициент теплового расширения (около 5,5 × 10 ⁻⁷/℃), что эквивалентно 1/10~1/20 обычного стекла. Это означает, что он устойчив к резким изменениям температуры.

Проблема решена:

Полупроводниковые процессы включают частый быстрый нагрев и охлаждение (например, быстрый термический отжиг RTP). Обычные материалы могут испытывать внутреннее напряжение из-за неравномерного теплового расширения и сжатия, что приводит к растрескиванию или поломке.

Кварцевое стекло JGS2 обладает превосходной «термостойкостью» и может выдерживать резкие изменения температуры без растрескивания, обеспечивая непрерывность и безопасность производственного процесса и продлевая срок службы технологических компонентов.

3. Отличная устойчивость к высоким температурам – решение проблемы «размягчения материала».

Описание преимущества: Температура размягчения кварцевого стекла JGS2 достигает 1730 ℃, а температура длительного использования может достигать более 1100 ℃.

Проблема решена:

Диффузия полупроводников, окисление и другие процессы обычно проводятся в высокотемпературных трубчатых печах с температурой от 1000 ℃ до 1250 ℃. Многие металлы и обычное стекло при этой температуре размягчаются, плавятся или выделяют газы.

Кварцевое стекло JGS2 может сохранять стабильную форму и прочность в течение длительного времени в этой высокотемпературной среде, обеспечивая надежную поддержку и реакционную среду для кремниевых пластин. Это идеальный материал для изготовления высокотемпературных приспособлений, таких как печные трубы, лодки и лопасти.

4. Хорошее пропускание УФ-излучения – решение проблемы «переноса энергии в процессе фотолитографии».

Описание преимущества: Кварцевое стекло JGS2 имеет высокий коэффициент пропускания в ультрафиолетовой области спектра, особенно в диапазоне глубокого ультрафиолета (DUV).

Проблема решена:

При фотолитографии необходимо точно проецировать узоры на маске на кремниевую пластину с помощью системы экспонирования. Современные литографические машины используют источники света DUV (например, KrF 248 нм, ArF 193 нм).

В качестве основного материала для линз и подложек литографических машин кварцевое стекло JGS2 с высоким коэффициентом пропускания ультрафиолета обеспечивает эффективную передачу энергии источника света, снижает потери энергии и, таким образом, обеспечивает разрешение и точность экспонирования.

5. Отличная химическая стабильность – решение проблемы «кислотно-щелочной коррозии».

Описание преимущества: Помимо плавиковой кислоты (HF) и горячей фосфорной кислоты, кварцевое стекло JGS2 демонстрирует отличную коррозионную стойкость практически ко всем кислотам (таким как HCl, H₂SO₄, HNO∝) и основаниям.

Проблема решена:

В процессе мокрого травления и очистки полупроводников широко используются различные растворы сильных кислот и щелочей. Реакционные резервуары, цветочные корзины, трубопроводы и т. д. требуют длительного воздействия этих химических реагентов.

Сосуды из кварцевого стекла JGS2 могут эффективно противостоять химической коррозии, избегая попадания новых примесей из-за коррозии контейнера, обеспечивая при этом долговечность самого сосуда.

6. Отличная оптическая однородность и электрическая изоляция.

Описание преимущества: Внутренняя структура однородна, а постоянство показателя преломления чрезвычайно высока; Это также отличный электрический изолятор с чрезвычайно высоким удельным электрическим сопротивлением.

Проблема решена:

Оптическая однородность гарантирует отсутствие искажений на оптическом пути, что имеет решающее значение для качества изображения литографических линз.

Высокая электрическая изоляция делает его пригодным для использования в процессах, связанных с плазмой, таких как CVD, в качестве смотрового окна и диэлектрического окна для реакционных камер, которые могут наблюдать за внутренними рабочими условиями и эффективно изолировать электрические поля.

Примеры основных сценариев применения

Основываясь на вышеуказанных преимуществах, кварцевое стекло JGS2 широко используется в следующих полупроводниковых экспериментах и ​​производственных процессах:

Высокотемпературный процесс: трубка диффузионной печи, трубка печи окисления, кварцевая лодочка, кварцевая лопасть, перегородка и т. д.

Процесс литографии: подложка шаблона фотошаблона, компоненты оптической системы литографической машины.

Мокрый процесс: резервуар для кислотной/щелочной очистки, корзина для цветов, резервуар для травления.

Процесс CVD: футеровочная труба, крышка колокола, газораспределительная пластина внутри реакционной камеры.

Наблюдение и измерение: различные смотровые окна, лазерные окна, УФ-абажуры.

Кварцевое стекло JGS2, обладающее сверхвысокой чистотой, превосходной термической стабильностью, выдающимися оптическими свойствами и выдающейся химической стойкостью, идеально отвечает основным требованиям, связанным с низким уровнем загрязнения, устойчивостью к высоким температурам, термостойкостью, коррозионной стойкостью и высокоточной оптической передачей в полупроводниковых экспериментах и ​​производстве. Это не только ключевой функциональный материал в полупроводниковом оборудовании и процессах, но и важная гарантия содействия непрерывному развитию передовых процессов. Выбор высококачественных изделий из кварцевого стекла JGS2 закладывает прочную основу для стабильности, надежности и успеха исследований и производства полупроводников.

Luverre Quartz производит и продает широкий ассортимент высококачественного кварцевого стекла, включая кварцевые трубки, кварцевые пластины, кварцевые стержни, кварцевые окна, кварцевые тигли, кварцевые лодочки, кварцевые фланцы, кварцевые стаканы, инструменты из кварцевого стекла и многое другое. Мы можем удовлетворить все индивидуальные требования к изделиям из кварцевого стекла.