Réduire la consommation d’énergie (et les émissions de carbone) dans les outils de fabrication de wafer
Soixons honnêtes : les usines de semi-conducteurs consomment énormément d’énergie. Si vous voulez réduire votre empreinte carbone, il vous faut examiner la manière dont vous chauffez les wafer.
Pendant longtemps, nous avons utilisé des chauffeurs résistifs. Le problème ? Ils cherchent à chauffer toute la pièce, juste pour réchauffer le wafer. C’est gaspiller de l’énergie. C’est pourquoi nous passons maintenant aux lampes à rayonnement infrarouge. Au lieu de chauffer toute la chambre, ces lampes dirigent l’énergie directement sur la surface du wafer. C’est plus rapide, et cela évite de gaspiller de l’énergie inutilement.
Le truc pour que ça fonctionne
On ne peut pas simplement allumer une lampe à rayonnement infrarouge et s’en aller. Il faut un système de contrôle précis, sinon les choses peuvent mal tourner rapidement.
Nous utilisons généralement ces lampes avec des pyromètres sans contact. Ces capteurs surveillent en temps réel l’émissivité du wafer. Si le capteur commet des erreurs, même pendant une seconde, cela peut entraîner un surchauffage ou un produit final de mauvaise qualité. Il s’agit donc de trouver un équilibre entre efficacité et conservation de l’énergie. Nous concevons ces systèmes pour qu’ils puissent gérer des cycles thermiques rapides, mais l’objectif est de ne pas endommager les filaments des lampes.
Les compromis à connaître
Tout le monde veut une « usine verte », mais cela signifie généralement chercher à augmenter la densité en watts afin de raccourcir les temps de traitement.
J’aime utiliser des lampes à rayonnement infrarouge à courte longueur d’onde. Elles pénètrent mieux dans le wafer que les lampes à longue longueur d’onde, ce qui permet de maintenir une température plus basse dans toute la chambre, tout en assurant que le wafer reste à la température souhaitée.
Mais il y a un problème : lorsque l’intensité thermique augmente, les alimentations électriques et les systèmes de refroidissement subissent une pression importante. Si vous cherchez à atteindre des objectifs de réduction des émissions de carbone, assurez-vous que votre système de refroidissement soit suffisamment performant pour gérer la chaleur générée autour de la lampe. Sinon, vous ne faites que changer un problème par un autre.
Pourquoi c’est important
En fin de compte, passer au rayonnement infrarouge permet de réduire considérablement la consommation d’énergie. Au lieu de chauffer toute la structure de l’outil, l’énergie est dirigée directement vers le wafer. Cela réduit considérablement la consommation en kilowattheures par wafer. Il suffit de combiner cela avec un capteur infrarouge calibré et un régulateur PID précis, afin de ne pas gaspiller d’énergie. Ainsi, vous obtenez un système de chauffage beaucoup plus efficace.