Réduire les émissions de carbone dans les usines de semi-conducteurs : pourquoi le chauffage par rayonnement infrarouge est la solution idéale
Si nous voulons vraiment atteindre nos objectifs de neutralité carbone dans ces usines, nous devons cesser de gaspiller de l’énergie. Le principal responsable de ce gaspillage ? La manière dont nous chauffons les wafer.
La plupart des chauffages résistifs traditionnels fonctionnent comme des radiateurs pour toute la machine. Ils déversent de la chaleur dans le châssis et dans l’air environnant, ce qui représente un gaspillage énergétique considérable. C’est pourquoi nous avons opté pour des lampes à rayonnement infrarouge à courte longueur d’onde. Au lieu de chauffer toute la pièce, l’énergie est dirigée directement vers le wafer. Cela permet une chauffe plus rapide, plus propre et bien plus efficace.
Le secret réside dans la physique.
Pensez-y comme si vous étiez debout au soleil par un jour froid : vous ressentez la chaleur sur votre peau, même si l’air est glacial. C’est ce qu’on appelle la chaleur rayonnante. En ajustant la longueur d’onde pour qu’elle corresponde à celle du silicium ou du matériau utilisé pour fabriquer les wafer, ceux-ci absorbent facilement l’énergie. Nous n’avons plus besoin de lutter contre l’air ou les parois de la chambre de traitement. Cela permet de réduire la consommation d’énergie par wafer, ce qui est un avantage énorme pour l’empreinte carbone de l’usine.
Mais on ne peut pas simplement augmenter la puissance.
Lorsque nous installons ces systèmes, il s’agit avant tout de contrôler la vitesse de chauffe. Des lampes à haute puissance permettent d’obtenir une densité thermique suffisante pour un traitement rapide. Mais attention : il faut surveiller le budget thermique. Si l’on envoie trop d’énergie en un seul endroit, le wafer peut se déformer. Il s’agit donc d’un équilibre délicat. Il faut disposer d’un système de contrôle PID pour réguler la puissance des lampes dès que le seuil fixé est atteint.
Et pour ce qui est du matériel ?
La bonne nouvelle, c’est que ces lampes peuvent généralement remplacer les anciens éléments de chauffage. Nous utilisons des enveloppes en quartz pour protéger les filaments en tungstène et garantir que tout reste chimiquement pur. Mais attention : les lampes à rayonnement infrarouge à haute intensité deviennent très chaudes. Si vos ventilateurs de refroidissement ou vos systèmes de refroidissement par eau ne sont pas correctement conçus, vous risquez de rencontrer des problèmes. Si ce système de refroidissement tombe en panne, les lampes brûleront bien avant que vous ne vous en rendiez compte.
La vraie beauté de cette solution, c’est qu’elle permet de réduire la masse thermique de l’équipement. Comme il y a moins de métal lourd à chauffer, la machine s’échauffe plus rapidement et cesse de gaspiller de l’énergie lorsqu’elle est inactive. C’est simplement une solution plus efficace.