在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，半導(dǎo)體領(lǐng)域作為前沿陣地，不斷催生出對(duì)各類高性能材料的強(qiáng)烈需求。例如半導(dǎo)體生產(chǎn)、應(yīng)用過程中始終存在嚴(yán)峻的散熱挑戰(zhàn)，這對(duì)于石英制品而言也是挑戰(zhàn)，但更是發(fā)展機(jī)遇。近年來，電熔不透明石英制品憑借自身特殊的微觀結(jié)構(gòu)與物化特質(zhì)，在這一細(xì)分領(lǐng)域逐漸占據(jù)關(guān)鍵地位。

2024年11月21-22日，由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦的“2024（第八屆）全國(guó)石英大會(huì)暨展覽會(huì)”在江蘇徐州成功召開! 在本次大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，中國(guó)粉體網(wǎng)記者有幸邀請(qǐng)到湖北菲利華石英玻璃股份有限公司研發(fā)工程師胡世浩做客我們的“對(duì)話”欄目，一同深入探尋電熔不透明石英的魅力。

專訪湖北菲利華石英玻璃股份有限公司研發(fā)工程師胡世浩

中國(guó)粉體網(wǎng)：胡工，您好，請(qǐng)問目前貴公司有哪些電熔不透明石英制品?應(yīng)用領(lǐng)域有哪些?

胡工：目前菲利華的電熔不透明產(chǎn)品主要有乳白不透明石英玻璃、黑色不透明石英玻璃和夾心乳白不透明復(fù)合石英玻璃，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域的熱處理工序，降低熱損失、節(jié)約成本。

中國(guó)粉體網(wǎng)：請(qǐng)問是什么樣背景催生了電熔不透明石英這類產(chǎn)品呢?與傳統(tǒng)的石英制品相比它具有哪些性能優(yōu)勢(shì)?

胡工：目前氣煉工藝制備的氣熔不透明石英產(chǎn)品（東曹的OP3，菲利華的FLHO321等）氣泡平均粒徑較大（50-200μm），界面火拋后成為粗糙的凹凸面，與裝置的密合性變差而引起泄漏；而且切成薄片（＜3mm）后，白度和紅外線反射率急劇降低，不能滿足半導(dǎo)體領(lǐng)域先進(jìn)制程的需求。因此催生了電熔不透明石英產(chǎn)品，其氣泡平均粒徑小于15μm，易清洗，火加工后表面光滑，隔熱性能更優(yōu)，使用壽命也大大增加。

中國(guó)粉體網(wǎng)：請(qǐng)您介紹一下，電熔不透明石英的生產(chǎn)工藝是怎樣的?

胡工：電熔不透明石英產(chǎn)品采用固相燒結(jié)法制備而成，首先對(duì)高純石英玻璃制品破碎、篩分、純化得到玻璃砂；然后經(jīng)過特定的濕磨工藝制備一定粒徑分布的料漿；再利用注漿工藝制成生坯，干燥后通過電阻爐燒結(jié)，顆粒間發(fā)生粘結(jié)、致密化，成為具有大量封閉孔的電熔不透明石英產(chǎn)品。

中國(guó)粉體網(wǎng)：能否科普一下石英砂粒度和孔隙調(diào)節(jié)相關(guān)的技術(shù)原理或作用？

胡工：石英砂的粒度和分布是影響坯體性質(zhì)的重要因素。一般來說，細(xì)顆粒更容易實(shí)現(xiàn)生坯均勻的成型，燒成致密的產(chǎn)品（氣泡多而小）；但顆粒粒徑過小，比表面積增大，顆粒間更易于產(chǎn)生局部團(tuán)聚，導(dǎo)致漿料的黏度較大，降低產(chǎn)品均勻性和白度。因此，需要控制破碎和球磨工藝得到合適粒度和分布的料漿。通過控制石英砂的粒度，可以改善漿料的流變性能，從而影響成型和燒結(jié)過程。

中國(guó)粉體網(wǎng)：請(qǐng)問電熔不透明石英在半導(dǎo)體領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？目前面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)還有哪些？

胡工：電熔不透明石英主要用作半導(dǎo)體制程氧化、擴(kuò)散和退火工藝中高溫?zé)崽幚碓O(shè)備的隔熱材料，如臥式爐或立式爐爐管內(nèi)隔熱擋板、法蘭、保溫桶，半導(dǎo)體襯底處理室觀察窗DOME、半導(dǎo)體鍍金方腔的方形法蘭；黑石英還可用作RTP設(shè)備的晶圓支撐環(huán)、仿真或填充晶圓等。

技術(shù)挑戰(zhàn)：（1）產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；（2）大尺寸產(chǎn)品的成品率和利用率有待提高；（3）原料來源受限。

(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/九思)

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