EN
Füzyonlu kuvarz ve UV iletimli optiklerin üretiminde en çok tercih edilen malzeme olan α-kuvarz tozu, neredeyse kusursuz bir kristal yapıya, mükemmel ısı direncine ve inanılmaz derecede düşük safsızlık seviyelerine sahip olması nedeniyle kullanılır. Bu madde, sıcaklıklar 1600 °C'yi aştığında bile katı hâlini korur ve böylece ısıtıldığında neredeyse hiç genleşmeyen füzyonlu kuvarzın üretilmesini mümkün kılar. Ayrıca genellikle toplam metal bulaşıcı maddeler 50 ppm'nin altındadır. Demir bulaşması özellikle problemli olup, sadece yaklaşık 5 ppm civarındaki küçük miktarlar, Optik Malzemeler Derneği'nin son çalışmalarına göre, UV ışığını soğurarak iletim verimliliğini %10 ila %15 arasında düşürür. α-kuvarzdaki atomların düzenli dizilimi, yoğun ısıl işlem sırasında camın matlaşmasını veya bulanıklaşmasını engeller ve optiği boydan boya şeffaf ve homojen tutar. Ancak amorf silika farklı bir durum gösterir çünkü ısı stresine maruz kaldığında iç bünyesinde küçük kristaller oluşturma eğilimindedir ve bu da istenmeyen ışık saçılmasına neden olur.
Özel cam üretiminde tutarlı ergime davranışı, kristal silika tozunun sıkı bir şekilde kontrol edilen fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlıdır. Optimal özellikler şunları içerir:
Partikül boyutları şarjlar arasında %15'ten fazla değiştiğinde, bu durum son üründe görünür şeritler ve hapsedilmiş gazlara neden olan düzensiz ısınma paternleri oluşturur. Alüminyum seviyeleri milyonda 20 parçayı aştığında eriyik %12 daha kalın hâle gelir ve bu da işlemeyi etkiler. Kalsiyum safsızlıkları ise daha da kötüdür çünkü kristobalit kristallerinin büyümesini teşvik ederler ve bu hiç kimsenin istemediği bir durumdur çünkü malzeme yapısını zayıflatır. Çoğu ciddi üretici, tüm bu özellikleri kontrol etmek için lazer difraksiyon testlerine ve ICP-MS ekipmanlarına dayanır. Bu kalite kontrolleri, küçük farklılıkların ileride büyük sorunlara yol açabileceği yarı iletken üretimindeki hassas parçalar ve pahalı optik bileşenlerin üretiminde tutarlı sonuçları korumak açısından çok önemlidir.
Yarı iletken üretiminde termal oksidasyon süreçleri için kullanılan ana malzeme, kristal silika tozudur. Bu toz, 900 dereceyi aşan sıcaklıklarda oksijen açısından zengin ortamlara maruz kaldığında silikon wafeller üzerinde çok düzgün SiO2 dielektrik tabakalarına dönüşür. Bu sürecin doğru çalışması için tozun tutarlı partikül boyutlarına ve son derece düşük seviyelerde iz metallerine (milyonda birin altında) sahip olması gerekir. Küçük miktarlardaki bile kirlilik, kapı oksitlerinde elektriksel sorunlara neden olabilir ve bu da zamanla transistorların güvenilirliğini etkiler. Modern üretim tesisleri, doğru oksidasyon koşullarını korumak için gerçek zamanlı gaz izleme sistemleri kullanır. Bu sistemler, büyük 300 mm'lik wafler genelinde kalınlık tekdüzeliği ölçümlerinin artı eksi yüzde 2 içinde olmasını sağlar. Bugün kullanılan mantık çiplerinin ve bellek modüllerinin bu kadar iyi performans göstermesini sağlayan ve üreticilerin üretimden yüksek verim almalarını garanti eden şey, işte bu kadar hassas kontrol mekanizmasıdır.
Kimyasal mekanik planlamaya, yaygın adıyla CMP'ye, kristal silika içeren çok küçük parçacıklardan yapılan süspansiyonlar kullanılarak atom düzeyinde inanılmaz düzgün yüzeyler oluşturulur. Bu özellikle 3D NAND bellek çipleri ve sıkça duyduğumuz 5 nanometrenin altındaki FinFET yapıları gibi gelişmiş yarı iletken cihazların üretiminde büyük önem taşır. Bu malzeme, yeterince sert olup aşındırma yapabilmesine rağmen yuvarlak şekli sayesinde cilalanmakta olan hassas katmanlara zarar vermez. Aynı zamanda yüksek saflıktaki silika tozu başka önemli bir uygulamada da kullanılır. Birleştirildiğinde, çip üretiminde kullanılan fotomaske'lerin temel maddesi haline gelir. Bu maske'ler tekrarlı ısıtma ve soğutma döngülerinden sonra bile şeklini korurken 193 nanometrelik neredeyse tüm ultraviyole ışığın geçmesine izin vermelidir. Bu optik şeffaflık ve stabilite kombinasyonu, üreticilerin her maruz bırakma döngüsünün oluşturmak istedikleri mikroskobik yapıları bozma riski taşıdığı aşırı ultraviyole litografi süreçlerinde son derece kesin kalıplar korumasını sağlar.
Kristal ve amorf silika arasında seçim yaparken aslında belirli bir uygulama için en önemli özellikleri belirlemek gerekir. Özellikle alfa kuvars içeren kristal silika tozunu düşünün; bu, yüksek sıcaklıklarda çok daha iyi yapısal tahmin edilebilirlik sağlar. Bu yüzden termal oksidasyon ve özel cam üretimi gibi süreçlerde, cihazların performansını büyük ölçüde etkileyen düzgün katmanlar ve kararlı fazlar açısından çok önemlidir. Düzenli kafes yapısı, erime davranışının tutarlı olmasına ve sıvı halden tekrar cam haline dönüşmeye karşı direnç göstermesine güvenmemizi sağlar. Buna karşılık, amorf silika termal şoklara daha iyi dayanır ancak aynı ölçüde tahmin edilebilir faz değişimleri ya da kontaminantlar üzerinde sıkı kontrol sunmaz. Saflık seviyeleri 5 ppm'den düşük metal kalıntıları veya 10 mikrondan küçük partikül boyutları gerektiren spesifikasyonlarda, kristal silika genellikle reaksiyon sırasında daha az hata oluşturduğundan tercih edilir. Sonuç olarak, bir malzemenin diğerine göre seçilmesi, hassas işleme kritikliğinin ne kadar önemli olduğunu ve malzemenin ne kadar stresi kaldırması gerektiğini dengeli bir şekilde değerlendirmeye dayanır.
Kristal silika tozu, akciğer sağlığı için ciddi riskler taşır ve bu nedenle düzenleyici kurumlar bu maddeyi yakından takip eder. İşçi Sağlığı ve Güvenliği İdaresi (OSHA), kristal silika içeren solunabilir partiküller için metreküp başına 50 mikrogram sınırı belirlemiştir ve bu, fabrikaların etkili güvenlik önlemleri alması gerektiği anlamına gelir. Çoğu tesis öncelikle mühendislik çözümleriyle başlar. Çalışanların bulunduğu alanlardan tozu uzaklaştıran güçlü egzoz sistemleri veya havada partikül oluşumunu en aza indirmek için malzemeleri işleme sırasında ıslak tutma gibi uygulamalar düşünülebilir. Toz birikiminin hızlı gerçekleştiği yarı iletken üretim tesisleri, partikül sayılarını gerçek zamanlı izleyen sürekli izleme cihazlarına dayanır. Bu sistemler, seviyeler metreküp başına 25 mikrogram uyarı eşiğine yaklaştığında uyarı verir. Bazı tesisler ayrıca hava akışının mekân içinde nasıl hareket ettiğini analiz eder ve operasyonlar zaman içinde değiştiğinde korumaları buna göre ayarlar. Bu, sürekli kesintilere yol açmadan üretimin sorunsuz ilerlemesini sağlarken silikoz vakılarını da azaltmaya yardımcı olur.
Son Haberler2025-12-21
2025-12-15
2025-12-05
2025-12-02
2025-12-01
2025-11-19
