Réduire les émissions de carbone dans les usines de semi-conducteurs : pourquoi le chauffage infrarouge fonctionne vraiment
Si nous voulons vraiment atteindre la neutralité carbone dans les usines de semi-conducteurs, il faut cesser de gaspiller de l’énergie.
Pensez à ces anciens fours à convection ou à ces chauffages résistifs : en réalité, ce ne sont que des radiateurs pour toute la pièce. Ils dispersent la chaleur partout, ce qui oblige le système de climatisation à travailler davantage afin d’empêcher la salle propre de se transformer en sauna. C’est un cercle vicieux.
Nous résolvons ce problème en passant au chauffage infrarouge. Au lieu de chauffer l’air, nous ciblons directement la puce.
Arrêter de chauffer l’air
Les lampes infrarouges utilisent des ondes électromagnétiques. Elles ne chauffent ni les parois de la chambre, ni l’air qui s’y trouve. L’énergie est transmise directement à la puce ou au substrat. C’est rapide… vraiment rapide. On parle ici de réduction du temps de préchauffage de minutes à secondes. En diminuant ce temps, la consommation d’énergie par lot de puces diminue considérablement.
Les détails techniques liés à la charge thermique
Comme les lampes infrarouges à ondes courtes sont très efficaces, il n’est pas nécessaire d’utiliser des systèmes de chauffage volumineux. On peut se passer de ces dispositifs encombrants et utiliser plutôt un point focal précis. La réponse thermique est presque instantanée. Cela est idéal pour les cycles de cuisson ou de durcissement à haute précision, où chaque seconde compte.
Mais il faut faire attention à la densité de puissance. Si l’on augmente simplement la puissance pour accélérer le processus, on risque d’avoir des points chauds sur la puce. C’est là que se situe le vrai défi : il faut ajuster les contrôleurs PID en fonction de l’émissivité spécifique des matériaux, afin de ne pas dépasser la température souhaitée.
Faire fonctionner ce système dans la réalité
Personne ne veut un système difficile à entretenir. C’est pourquoi nous concevons ces systèmes pour permettre des remplacements rapides. Nous utilisons des enveloppes en quartz et des connecteurs standard. Lorsqu’une lampe tombe en panne, il suffit de la remplacer par une nouvelle. Pas besoin de passer des heures à recalibrer tout le système.
Pour être honnête : le chauffage infrarouge n’est pas une solution miracle pour tous les processus. Il faut repenser la géométrie de la chambre de traitement. Si vos composants ont des formes insolites, vous risquez de rencontrer des problèmes liés à l’équilibre thermique, car certains endroits ne recevront pas assez de chaleur. Il faudra donc trouver des solutions créatives pour organiser les lampes de manière à assurer une distribution uniforme de la chaleur sur toute la surface.