Diferenças estruturais entre diferentes tipos de reatores

Com base na configuração da câmara de reação, o equipamento de tratamento térmico (equipamento de tubo de forno) é dividido principalmente em três categorias: tubos de forno verticais, tubos de forno horizontais e fornos de processamento térmico rápido (RTP).

Os tubos verticais do forno possuem tubos de quartzo dispostos verticalmente, com os wafers colocados ao redor dos tubos para aquecimento. Suas principais vantagens são distribuição uniforme de temperatura, controle preciso da atmosfera, alta automação, menor contaminação por partículas, tamanho reduzido e suporte para processamento em lote (especialmente adequado para wafers de 12 polegadas), tornando-os os principais equipamentos disponíveis atualmente. O tamanho do mercado global atingiu US$ 3,2 bilhões em 2024 (dados SEMI). Suas desvantagens incluem a fácil separação gás-líquido e o fluxo descendente do meio, potencialmente causando a queima do tubo do forno.

Os tubos horizontais do forno possuem tubos de quartzo colocados horizontalmente, processando 100-200 wafers por vez. Suas vantagens incluem fluxo uniforme de gás-líquido dentro do tubo do forno e controle de temperatura mais preciso. Suas desvantagens incluem uma pegada maior e um maior consumo de suportes de tubos intermediários de aço de alta liga. Estruturalmente, os tubos horizontais do forno colocam os wafers verticalmente dentro dos tubos horizontais para processamento.

Os fornos de recozimento térmico rápido (RTP) usam lâmpadas infravermelhas halógenas para aquecer rapidamente wafers individuais, oferecendo taxas rápidas de aquecimento e resfriamento que alteram apenas a temperatura do wafer sem alterar a temperatura da câmara. Eles são adequados para recozimento rápido em pequenos lotes, mas não para produção em massa.

No processamento de wafer, os tubos horizontais do forno colocam o wafer em um barco de quartzo, que por sua vez repousa sobre uma estrutura de suporte de carboneto de silício (SiC). A estrutura de suporte é então empurrada para dentro do tubo do forno de quartzo, onde o wafer sofre a reação em uma zona de temperatura constante. Os tubos verticais do forno, por outro lado, colocam o wafer em uma torre de quartzo e elevam-no lentamente para dentro do tubo do forno de quartzo para processamento. Após a reação, o wafer é abaixado lentamente para evitar entortamento ou quebra.

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