Pourquoi les fours verticaux sont-ils devenus le choix courant ?

Les fours verticaux sont des dispositifs de chauffage à haute température placés verticalement, spécialement conçus pour le traitement thermique de la fabrication de semi-conducteurs. Le système complet de four vertical est composé de matériaux résistants aux hautes températurestube de four, l'élément chauffant, le système de contrôle de la température, le système de contrôle du gaz et la structure de support de tranche. Les fours verticaux peuvent faciliter les processus critiques des semi-conducteurs, notamment l'oxydation, la diffusion, le recuit et le dépôt de couche atomique (ALD) du silicium grâce à l'introduction de gaz spéciaux (tels que l'oxygène, l'hydrogène, l'azote, etc.) dans des conditions de température élevée.

Dans l'évolution des équipements de traitement thermique dans la fabrication de semi-conducteurs, les fours verticaux sont devenus le choix principal pour les processus de traitement thermique en raison de leurs trois avantages fondamentaux.

1. Du point de vue de l'utilisation de l'espace, les fours verticaux adoptent la conception combinée de tubes verticaux et de bateaux à plaquettes verticaux. Avec la même capacité de traitement, leur encombrement au sol ne représente que 50 à 60 % de celui des fours horizontaux, particulièrement adapté à l'amélioration de la densité de capacité de production par unité de surface des salles blanches dans le cadre de la tendance à l'expansion des plaquettes de 450 mm. Grâce à l'empilement vertical modulaire, le nombre de plaquettes qu'un seul appareil peut gérer a augmenté de 40 % et le rendement par unité de surface est nettement meilleur que celui du four horizontal.

2. Les fours verticaux permettent d'obtenir des positions horizontales des plaquettes grâce à des supports à rainures à trois points. Combinée à un flux d'air vertical, cette configuration offre des gradients de température plus uniformes et une répartition symétrique des contraintes thermiques dans le four, réduisant ainsi le risque de gauchissement des plaquettes de plus de 30 %. Il est particulièrement adapté aux processus sensibles à la chaleur, tels que le dépôt diélectrique à haute K et le recuit par implantation ionique. À l’inverse, le placement vertical de fours horizontaux est susceptible de provoquer des variations de température au niveau des bords des tranches et d’augmenter le risque de concentration locale de contraintes.

3. La commodité de la manipulation automatisée des plaquettes constitue un autre avantage essentiel des fours verticaux. Les fours horizontaux nécessitent des bras robotiques pour ramasserplaquettesdans une orientation verticale, ce qui exige des exigences strictes en matière de précision de positionnement et de contrôle de la force de serrage. Ils augmentent le risque de rupture de plaquette en raison de divergences opérationnelles. Dans le four vertical, les tranches sont placées horizontalement. Le bras robotique peut réaliser une manipulation sans contact grâce à l'adsorption sous vide. En combinaison avec le système de positionnement visuel, la précision de manipulation est améliorée à ±0,1 mm, améliorant considérablement le niveau global d'automatisation.