Trouver la distance idéale pour le chauffage par rayonnement infrarouge des wafer
Dans la fabrication de semi-conducteurs, nous utilisons des lampes à rayonnement infrarouge à courte longueur d’onde pour porter les wafer à la température souhaitée. Il est essentiel que ce processus se fasse rapidement. Récemment, tout le monde parle de « usines vertes » et de l’objectif de neutralité carbone. Si c’est votre objectif, vous devez tenir compte de la densité énergétique utilisée.
En réalité, tout dépend de la distance entre la lampe et le wafer. On appelle cela la distance de sécurité. Si cette distance n’est pas correctement choisie, vous perdez de l’énergie en chauffant les parois de la chambre plutôt que le silicium lui-même.
Le dilemme entre distance et chaleur
Si vous placez la lampe trop loin, l’énergie se disperse. Vous perdez donc de l’énergie. Pour compenser cette perte, vous êtes obligé d’augmenter la puissance de la lampe, ce qui augmente votre empreinte carbone.
Mais vous ne pouvez pas non plus placer la lampe directement contre le wafer. Sinon, des points chauds apparaissent, ce qui peut endommager le wafer ou détruire toute une série de pièces en quelques secondes.
L’astuce consiste à trouver cet équilibre idéal : maximiser la chaleur affectant la surface du wafer, tout en maintenant une température uniforme dans une plage de ±1°C. C’est un équilibre délicat.
Réduire les émissions de carbone grâce à du matériel de meilleure qualité
Économiser de l’énergie dans une usine ne signifie pas nécessairement installer du logiciel sophistiqué. Il s’agit plutôt de savoir comment fonctionne réellement le matériel utilisé.
Lorsque nous réduisons cette distance de sécurité et utilisons des réflecteurs infrarouges, le temps nécessaire pour atteindre la température souhaitée diminue. Les lampes fonctionnent moins longtemps par wafer. C’est une question de mathématiques simples : moins de temps d’utilisation = moins d’énergie consommée par unité.
La réalité complexe de l’ingénierie
Bien sûr, ce n’est jamais aussi simple que de simplement rapprocher la lampe du wafer. Si vous réduisez trop cette distance, vous risquez de provoquer une contamination. Si la lampe tombe en panne ou que le tube en quartz se dégrade, vous avez un problème. De plus, il est nécessaire de laisser suffisamment d’espace pour le flux d’air. Si la coque de la lampe surchauffe, tout le système échoue.
Certains essaient de contourner ce problème en achetant des systèmes à haute puissance pour compenser une grande distance de sécurité. Ne faites pas cela. Votre système de refroidissement devra alors travailler deux fois plus dur pour évacuer toute cette chaleur inutile. Vous gaspillez donc encore plus d’énergie. C’est une stratégie inefficace.