Perché i forni verticali sono diventati la scelta principale?

I forni verticali sono dispositivi di riscaldamento ad alta temperatura posizionati verticalmente appositamente progettati per il trattamento termico della produzione di semiconduttori. Il sistema completo del forno verticale è composto da materiali resistenti alle alte temperaturetubo del forno, l'elemento riscaldante, il sistema di controllo della temperatura, il sistema di controllo del gas e la struttura di supporto del wafer. I forni verticali possono facilitare processi critici dei semiconduttori tra cui l'ossidazione, la diffusione, la ricottura e la deposizione di strati atomici (ALD) del silicio attraverso l'introduzione di gas speciali (come ossigeno, idrogeno, azoto, ecc.) in condizioni di alta temperatura.

Nell'evoluzione delle apparecchiature per il trattamento termico nella produzione di semiconduttori, i forni verticali sono diventati la scelta principale per i processi di trattamento termico grazie ai loro tre vantaggi principali.

1. Dal punto di vista dell'utilizzo dello spazio, i forni verticali adottano il design combinato di tubi verticali e navicelle verticali. Con la stessa capacità di lavorazione, il loro fabbisogno di spazio è solo il 50%-60% rispetto a quello dei forni orizzontali, particolarmente adatti per migliorare la densità di capacità produttiva per unità di superficie delle camere bianche con la tendenza dell'espansione del wafer di 450 mm. Grazie all'impilamento verticale modulare, il numero di wafer che un singolo dispositivo può gestire è aumentato del 40% e l'efficienza di output per unità di area è significativamente migliore rispetto a quella del forno orizzontale.

2. I forni verticali raggiungono posizioni orizzontali dei wafer attraverso supporti scanalati a tre punti. Combinata con il flusso d'aria verticale, questa configurazione offre gradienti di temperatura più uniformi e una distribuzione simmetrica dello stress termico all'interno del forno, riducendo il rischio di deformazione del wafer di oltre il 30%. È particolarmente adatto per processi termosensibili, come la deposizione dielettrica ad alto contenuto di K e la ricottura per impiantazione ionica. Al contrario, il posizionamento verticale dei forni orizzontali tende a causare variazioni di temperatura sui bordi del wafer e ad aumentare il rischio di concentrazione di stress locale.

3. La comodità della gestione automatizzata dei wafer è un altro vantaggio fondamentale dei forni verticali. I forni orizzontali richiedono bracci robotici per essere prelevatiwaferin un orientamento verticale, che richiede requisiti rigorosi in termini di precisione di posizionamento e controllo della forza di bloccaggio. Aumentano il rischio di rottura del wafer a causa di discrepanze operative. Nel forno verticale i wafer vengono posti orizzontalmente. Il braccio robotico può ottenere una movimentazione senza contatto attraverso l'aspirazione del vuoto. In combinazione con il sistema di posizionamento visivo, la precisione di movimentazione è migliorata a ±0,1 mm, migliorando notevolmente il livello generale di automazione.