Réduire les émissions de carbone lors du traitement des wafers (sans perdre la tête)
Tous les usines de semi-conducteurs sont actuellement sous pression pour atteindre ces objectifs de zéro émission. Mais si l’on regarde où disparaît l’énergie, une grande partie est en fait gaspillée sous forme de chaleur générée lors du chauffage et du durcissement des wafers.
La méthode traditionnelle – l’utilisation de fours à convection – revient essentiellement à essayer de chauffer un seul pois en chauffant toute la cuisine. C’est une perte d’énergie enorme. Nous avons trouvé une solution meilleure : des capteurs IR de précision et des systèmes de chauffage ciblant directement le wafer, plutôt que toute la pièce.
Arrêtez de chauffer les murs
Le problème, c’est que si le chauffage n’est pas uniforme, certaines parties du wafer sont endommagées. C’est un gaspillage de temps et d’argent. Nous utilisons des lampes IR à ondes courtes associées à des pyromètres haute vitesse afin de créer un système qui fonctionne efficacement. Au lieu de chauffer tout le volume, nous ciblons uniquement les longueurs d’onde que le silicium absorbe réellement.
Résultat ? On cesse de gaspiller de l’énergie pour chauffer les murs de la chambre de traitement. Le temps de chauffage diminue, la consommation d’énergie par wafer baisse, et la facture d’électricité diminue également. C’est pure logique.
Vitesse et contrôle
Ces capteurs sont conçus pour réagir en quelques millisecondes. Si une zone sur la surface du wafer devient trop chaude, le système réduit immédiatement l’intensité du chauffage. C’est bien différent des anciens chauffages résistifs, qui dépassent toujours la température souhaitée, ce qui peut endommager le produit. De plus, nous enveloppons les éléments de chauffage dans du quartz. Cela évite que des impuretés ne se retrouvent sur la surface de chauffage et maintient donc le processus propre.
L’inconvénient : puissance et refroidissement
Il y a toutefois un compromis à prendre en compte. Les systèmes IR à haute densité permettent un chauffage rapide, mais ils génèrent également beaucoup d’énergie rayonnante. On ne peut pas simplement intégrer ces systèmes dans des châssis existants. Si les systèmes de refroidissement ne sont pas suffisants, cela peut endommager les composants électroniques. Il faut donc bien organiser le système de refroidissement avant tout.
Quelles en sont les conséquences concrètes ?
En passant à des systèmes IR de précision, la taille physique de l’équipement de chauffage diminue. On passe ainsi des chambres de traitement volumineuses et lentes à des systèmes compacts qui s’allument instantanément. Cela rend l’idée de « usine verte » moins théorique et plus réaliste. On réduit ainsi la consommation d’énergie nécessaire pour faire fonctionner les équipements, ce qui constitue le moyen le plus efficace de réduire les coûts liés au CO2 pour chaque puce produite.