Creuset en quartz: un conteneur indispensable pour le photovoltaïque, semi-conducteurs et autres industries
1. Comprendre le creuset de quartz
Les creusets en quartz ont les avantages d'une grande pureté, forte résistance à la température, grande taille, haute précision, et bonne conservation de la chaleur. Surtout dans le processus de croissance des cristaux de silicium, le creuset en quartz est devenu un élément clé irremplaçable!
Les creusets en quartz peuvent être utilisés en dessous de 1450°C et sont divisés en deux types: transparente et opaque. Les premiers creusets en quartz étaient tous transparents. Cette structure transparente a facilement conduit à des conditions de transfert de chaleur inégales et a augmenté la difficulté de croissance des lingots, donc ce genre de creuset a été éliminé.
Maintenant, le creuset en quartz translucide est un matériau de base indispensable pour tirer du silicium monocristallin de grand diamètre et développer des circuits intégrés à grande échelle. Aujourd'hui, les pays développés de l'industrie mondiale des semi-conducteurs ont remplacé le petit creuset en quartz transparent par ce creuset. Le creuset en quartz translucide présente les avantages d'une grande pureté, forte résistance à la température, grande taille et haute précision, bonne conservation de la chaleur, économie d'énergie et qualité stable.
2. Le processus de production du creuset en quartz
Selon différents procédés de préparation et utilisations, les creusets en quartz sont divisés en creusets en quartz à arc et en creusets en céramique de quartz. Le creuset en quartz à arc est principalement utilisé pour le silicium monocristallin Czochralski, qui est fabriqué par la méthode de l'arc (C'est, utilisé dans le domaine des semi-conducteurs);
Les creusets en céramique de quartz sont principalement utilisés pour les lingots de silicium polycristallin, en utilisant des méthodes générales de préparation de la céramique telles que le coulis ou le moulage par injection.
Silicium monocristallin de grand diamètre (au dessus de 200mm) est essentiellement produit par le Czochralski (CZ) méthode. Il faut plus de temps et plus de ressources pour développer un cristal de silicium de si grande taille., il est très important d'améliorer le taux de réussite de la croissance des cristaux de silicium par four.
Au cours de la croissance des cristaux de silicium de Czochralski, la croissance d'un monocristal sans dislocation peut échouer pour diverses raisons, résultant en une grande perte de ressources et de temps.
Il existe de nombreuses raisons à l'échec de la croissance de monocristaux sans dislocation. Dans les conditions actuelles du four monocristallin au silicium Czochralski stable et mature et de sa conception de champ thermique, la pureté du creuset en quartz en contact direct avec le bain de silicium et la libération de minuscules particules de cristobalite lors de la croissance sont généralement considérées comme l'une des principales raisons de l'échec de la croissance des cristaux de Czochralski de grand diamètre sans dislocation.
Autrement dit, la qualité du creuset en quartz à arc est le principal facteur affectant la qualité du silicium monocristallin de Czochralski. Donc, l'amélioration continue des exigences de qualité pour le silicium monocristallin de grand diamètre a imposé des exigences plus élevées pour les produits en quartz et les matériaux connexes pour les matériaux semi-conducteurs.
Tels que l'inspection du sable de quartz, épuration du sable de quartz, inspection initiale de fusion à l'arc, nettoyage des murs extérieurs, hauteur de coupe, chanfreiner, nettoyage, enrobage, séchage, l'inspection finale, emballage, expédition, etc.
Les deux processus de production de creusets en céramique de quartz sont à peu près les mêmes. Cependant, en raison des différences dans les méthodes de production, la sélection des équipements de support pour les deux processus est encore différente.
(1) Processus de production de coulis
Le processus de production général de la méthode d'injection: jointoiement – démoulage – tournant – guérir – inspection initiale – réparer – séchage – calcination – garniture – l'inspection finale – emballage
Étant donné que le temps de démoulage du moulage par injection est généralement 8 les heures, l'efficacité du moulage est relativement faible, et la sortie ne doit pas être trop grande.
(2) Processus de production de la méthode de coagulation par injection
Processus de production général de la méthode de coagulation par injection: jointoiement – démoulage – tournant – inspection initiale – réparer – séchage – calcination – garniture – l'inspection finale – emballage
Parce que la méthode de jointoiement repose sur l'absorption d'eau du moule en plâtre pour sécher, le temps de démoulage est long et l'efficacité de production est faible.
La méthode de moulage par injection utilise un moule en acier, mais il y a des additifs dans les ingrédients du produit. Le corps vert peut être rapidement solidifié et formé pendant le processus de production, améliorant la résistance et facile à démouler rapidement. Et la force du corps vert après démoulage est élevée, et il n'a pas besoin d'être durci par un four de durcissement.
Il ressort de l'analyse comparative ci-dessus que les deux procédés de production ne sont que la méthode de coagulation par injection et ne nécessitent pas de four de durcissement pour durcir le corps cru., et le flux de processus est fondamentalement le même.
3. Utilisation et entretien du creuset en quartz
La principale composition chimique du creuset en quartz est le dioxyde de silicium, qui n'interagit pas avec d'autres acides à l'exception de l'acide fluorhydrique, et est facile à interagir avec l'alcali caustique et le carbonate de métal alcalin;
Le creuset en quartz a une bonne stabilité thermique et peut être chauffé directement sur la flamme;
Les creusets en quartz se cassent facilement, alors soyez prudent lorsque vous les utilisez;
Le creuset en quartz peut utiliser de l'hydrogénosulfate de potassium (sodium), thiosulfate de sodium (séchage à 212 ℃) comme flux, et la température de fusion ne doit pas dépasser 800 ℃.
4. L'analyse de la demande du creuset en quartz
En termes de durée de vie, la durée de vie idéale du creuset en quartz est 400 heures+, et le pire des cas est d'environ 300 les heures. (Remarque: La durée de vie du creuset en quartz correspondant à la tranche de silicium de type N est 50-100 heures inférieure à celle de la plaquette de silicium de type P, C'est, la durée de vie du creuset en quartz pour la tranche de silicium de type P est d'environ 400 les heures, et la durée de vie du creuset en quartz pour la tranche de silicium de type N est 300-350 les heures).
Consommation du creuset en quartz d'un four monocristallin: Maintenant, un four monocristallin de plaquette de silicium de type P utilise en moyenne 2 creusets de quartz par mois (720 les heures) et 24 creusets de quartz par an. Consommation du creuset en quartz de la plaquette de silicium de 1 GW: 1La capacité de production de tranches de silicium GW182 correspond à 100 fours monocristallins, et l'expédition de tranches de silicium de 1 GW correspond à environ 2400 creusets en quartz.
5. Résumé
Les creusets en quartz sont principalement utilisés dans les semi-conducteurs, photovoltaïque et autres domaines. En raison du haut degré de précision des produits et du développement technologique rapide dans l'industrie photovoltaïque, les exigences de pureté et de précision des creusets en quartz sont de plus en plus strictes.
