Comparación de hornos verticales y horizontales para aplicaciones de semiconductores

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Comparación de hornos verticales y horizontales

A menudo nos preguntan sobre las diferencias entre los hornos verticales y horizontales, así como sobre la justificación del precio más alto de los sistemas verticales. Por lo tanto, hemos elaborado en la siguiente tabla las diferencias entre los diferentes tipos de equipos. Esperamos que esta comparación, este resumen, esta visión general, este análisis de datos y hechos le ayude en su planificación.
En el caso de los hornos verticales, hemos incluido un sistema de producción en masa (VF5300) y nuestro pequeño horno vertical VF1000, que representa una buena alternativa para empresas más pequeñas e institutos de investigación en comparación con los hornos horizontales.

Comparación de características del horno
Descripción
Horno horizontal 206 208
Horno horizontal de 3 o 4 tubos
por ejemplo, modelo M206

Hornos verticales VF5300
Horno vertical para producción
por ejemplo, VF5300

Horno vertical VF1000
Horno vertical para I+D
por ejemplo, VF1000

  Tasa de calentamiento más lenta más rápida más rápida
  Tiempo de carga del portamuestras de cuarzo más lento más rápido más rápido
  Velocidad de enfriamiento igual igual igual
  Temperatura máxima utilizando el elemento calefactor LGO 1100°C 1250°C 1250°C
  Uniformidad de temperatura más baja más alta más alta
  Influencia mutua de los tubos 1 - 2°C no no
  Concentración de oxígeno en el centro del tubo (extremo abierto) 16% 0,1% 0,1%
  Concentración de oxígeno en el extremo del tubo (extremo abierto) alta 500ppm 500ppm
  Concentración de oxígeno en el centro del tubo (extremo cerrado) 0,1% 300ppm 300ppm
  Concentración de oxígeno en el extremo del tubo (extremo cerrado) 10 - 30 ppm 10ppm 10ppm
  Estanqueidad del gas en la cámara de proceso (proceso atmosférico) no
  Resistencia al escape de HCl no
  Contaminación mutua posible no posible no posible
  Independencia del proceso no completa
  Valores de partículas peor muy bueno mejor
  Flexibilidad: Diámetros de obleas diferentes en una corrida posible no posible no posible
  Flexibilidad: Diámetros de obleas diferentes en diferentes corridas posible no posible posible
  Flexibilidad: Diámetros de obleas posibles 3" - 6" (8") 4" - 300mm 3" - 300mm
  Almacenamiento de casetes de obleas no no
  Nivel de automatización más bajo muy alto más alto
  Uniformidad de espesor de capa de oxidación de Na, 10nm, oblea de 8" sin información ± 0.9 % ± 0.9 %
  Uniformidad de espesor de capa de oxidación seca, 20nm, oblea de 8" ± 2.4 % ± 1.2 % ± 1.2 %
  Uniformidad de espesor de capa de polisilicio, 400nm, oblea de 8" ± 2.0 % ± 1.0 % ± 1.0 %
  Uniformidad de espesor de capa de nitruro, 100nm, oblea de 8" ± 2.5 % ± 1.5 % ± 1.5 %
  Capacidad >150 obleas 100 - 150 obleas 25 obleas
  Consumo de energía más alto más bajo muy bajo
  Independencia del mantenimiento de los tubos no
  Trabajos de mantenimiento necesarios más menos muy poco
  Área de pie / tubo 2.6 - 3.4 m2 (parte en sala limpia) 3.0 m2 (sala gris) 1.5 m2 (sala gris)
  Precio bajo alto bajo

Hoy en día, la producción en masa de chips semiconductores se realiza principalmente con obleas de silicio de 200 mm y 300 mm de diámetro. Los hornos verticales dominan el mercado, mientras que los hornos horizontales solo se utilizan en fábricas más antiguas con obleas más pequeñas o para aplicaciones especiales. Aunque los hornos horizontales pueden ser adecuados para obleas de 6", los hornos verticales ofrecen ventajas innegables.

El desarrollo de los hornos horizontales ha sido descontinuado por todos los principales fabricantes de hornos, mientras que el desarrollo de los hornos verticales continúa avanzando. Los hornos verticales se consideran medios de producción más modernos y tienen una capacidad de rendimiento significativamente mayor. La automatización de los hornos verticales es más avanzada, mientras que los hornos horizontales suelen tener sistemas de carga simples.

Los hornos verticales ofrecen numerosas ventajas, como hermeticidad absoluta, rotación de obleas y cámara de carga purgada con nitrógeno, entre otras. Esto ha llevado a que la mayoría de los grandes fabricantes de hornos dejen de desarrollar los hornos horizontales, centrándose casi exclusivamente en los verticales.

Para las pequeñas empresas, líneas piloto, institutos de investigación y universidades, esta situación en el mercado de los hornos significa que las opciones con alto rendimiento y alta automatización también vienen con un precio elevado. Por razones presupuestarias, a menudo solo queda la opción de adquirir un horno horizontal considerablemente más económico, a pesar de los claros inconvenientes de proceso que esto implica.

Para abordar esta brecha, la empresa JTEKT Thermo Systems (antes conocida como Koyo Thermo Systems) ha desarrollado en los últimos años un horno vertical pequeño llamado VF1000 específicamente para este tipo de clientes. El VF1000 es un horno vertical completo con toda la capacidad de proceso, pero diseñado como un horno de carga por lotes miniatura. La capacidad de carga es de 25 obleas (estándar) o 50 obleas (opción), y la carga se realiza manualmente, lo que aumenta la flexibilidad del sistema. Todos los demás pasos, como la inserción de la oblea en el horno y la ejecución de los recetas de proceso, se realizan de forma totalmente automática, como en los sistemas de producción. Además, el precio es solo ligeramente más alto que el de los hornos horizontales alternativos disponibles.

El espacio requerido para estos pequeños hornos verticales es, de hecho, menor que el necesario para la misma cantidad de tubos horizontales instalados. A continuación, mostramos como ejemplo los diseños de 12 tubos, implementados con los sistemas VF1000 y los hornos horizontales tipo 208 (3 tubos por pila).

Requerimiento de espacio para hornos verticales en sala limpiaEspacio para hornos verticales VF1000

JTEKT Thermo Systems produce numerosas versiones de hornos verticales y horizontales con operación totalmente automática o manual. Se encuentran disponibles versiones pequeñas para líneas piloto e institutos de investigación.

JTEKT Thermo Systems y Crystec esperan construir para usted un sistema rentable que cumpla con sus requisitos más exigentes.