Versnun yfir líftíma burðar er nátengd íhlutum eins og kvartsrörum og flansum, sérstaklega í ferlum með hálfleiðara-, sólarraf- eða háhitaefni. Hér á eftir er greining á helstu áhrifavalda og samspili þeirra:
1. Áhrif kvartsröranna
(1) Efnishreinleiki og óhreinindi
- Málmóhreinindi (Fe, Cu, Na o.s.frv.):
Málmjónir í kvarztúbum geta lekið inn í kísilflögur eða epítaksílög við háan hita, myndað endurupptökusetur fyrir burðarjóna og dregið verulega úr líftíma.
Lykilmælikvarðar: Innihald málmóhreininda skal vera undir stjórn (t.d. ≤1 ppm, og fyrir ofurhreinar kvartsrör ≤0,1 ppm). - Innihald hýdroxýlhópa (OH⁻):
Hýdroxýlhópar gleypa orku í útfjólublárri geislun og geta haft áhrif á myndun ljóshvataflutningsbera, sérstaklega í sólarrafhlöðuforritum eða UV-skynjurum.
Mæling: Veljið kvarsrör með lágu hýdroxýlmagni (t.d. gervikvars, OH⁻ < 5 ppm).
(2) Uppbyggingargallar og varmastöðugleiki
- Smásprungur eða devitrífíkerun:
Við háan hita geta kvarztúbur misst glerkenndan ástand sinn (t.d. umbreytst í krístóbalít) eða þróað varmastreitu sprungur, sem losa agnir og menga vinnuumhverfið.
Tengsl við líftíma burðarins: agnir sem festast á yfirborði kísilflísar auka endurupptökuhraða við viðmót.
Lausn: Notaðu kvarsrör með ofurhágæða hreinleika eða kvarsrör með títandopun (til að koma í veg fyrir devitrígeringu, þola yfir 1200 °C) og stilltu hitunar- og kólnunarhraða sem best (til að forðast varmaskokk).
2. Áhrif flanða og þéttingareininga
(1) Efnum samrýmanleiki
- Mengun málmflansar:
Rustfríu stáli eða nikkelbundnu flansar geta losað málmufar (t.d. Cr, Ni) við háan hita og mengað innri vegg kvartsrörsins eða sýnið í gegnum gasfasaflutning.
Mál: Í SiC-epítaksíuvöxt geta málmóhreinindi aukið þéttleika viðmótarástands, sem leiðir til skemmtri líftíma burðarvera.
Valmöguleiki: Notaðu keramíska flansana (t.d. Al₂O₃) eða flansa með platínuhúð.
(2) Þéttingarframmistaða
- Leka sem veldur oxun/mengun:
Slæm þétting flangs getur leitt inn súrefni eða vatnsgufu, sem getur brugðist við kísli við háan hita og myndað gölluð SiO₂-lög, sem eykur yfirborðsendurmyndun.
Greiningaraðferð: Notaðu lekaleitartæki með helíum-massagreini til að staðfesta þéttingarframmistöðu (lekahraði <1×10⁻⁹ mbar·L/s).
3. Samskipti á kerfisstigi
(1) Mótun kvartsrörs og flans
- Ósamræmi í hitastækkunarstuðli (CTE):
Kvars (CTE ~0,55×10⁻⁶/°C) og málmflansar (t.d. ryðfrítt stál, CTE ~16×10⁻⁶/°C) geta orðið fyrir streituaflögun við háan hita, sem getur valdið örleka eða losun agna.
Bætt hönnun: Notaðu stigbundnar þéttingarlausnir (t.d. grafítþéttingar með stigbreytingum) eða sveigjanleg þéttiefni (t.d. Viton-fluoróplastgúmmí, hitamörk undir 200 °C).
(2) Truflun á gasflæði
- Óstöðugleiki sem stafar af flansbyggingu:
Óviðeigandi innri þvermál flangs eða hönnun með skarpri brún getur truflað flæði vinnslugass, leitt til staðbundinnar hitastigsójafnvægi í kvarztúbum og haft áhrif á jöfnuðun dopunar (og óbeint á líftíma bera).
4. Mælingar á greiningu vandamála viðskiptavina
Ef viðskiptavinur tilkynnir versnun á endingu flutningsaðila, leiðbeinið honum að athuga eftirfarandi atriði:
- Sérsýning lotu á kvartsrörum: Beiðið birgja um ICP-MS skýrslur (málmóhreinindi) og FTIR skýrslur (hýdroxýl-innihald).
- Flans- og þéttingarskoðun: Staðfesta efni flangsins, hitaþol þéttingarhringsins og athuga hvort litabreyting við háan hita hafi orðið (merki um gufun málms).
- Yfirferð ferilvara: Berðu saman hvort lækkun á líftíma burðarins samsvari breytingum á lotu kvarsrör/flans eða stillingum á ferlshitastigi.
5. Mælt er með lausnum
| Kjarnaorsök | Bættingaraðgerðir |
|---|---|
| Málmmengun frá kvartsrör | Notaðu gervíkvarztúbur með ofurhágæða hreinleika (t.d. Heraeus Suprasil®, málmóhreinindi <0,1 ppm). |
| Gufun málms úr flans | Skiptið út fyrir keramíska flansana eða platínu-húðaða málmflansa. |
| Þéttileka | Notaðu tvöfalt O-hringi og heliumlekaprófun, eða taktu upp málmþétti (t.d. koparþétti fyrir UHV). |
| Hitastreitu-óvitrunarferli | Veljið ofurhreinar kvartsrör eða kvartrör með títan-dopun og stýrið hitunar- og kólnunarhraða (≤5 °C/min). |
Niðurstaða
Viðvarandi versnun líftíma flutningsbúns getur stafað af samspili óhreininda í kvartsrörum, mengunar á flansum og hönnunargalla í kerfinu. Til að leysa vandamálið grundvallarlega þarf að fínstilla þrjá þætti: hreinleika efnis, þéttileika og varmaviðnám. Viðskiptavinum er ráðlagt að veita nákvæmari ferlisdagatöl (svo sem hitastigsferla og tegundir gasa) til að tryggja nákvæmar íhlutarráðleggingar.