Réduire les émissions de carbone dans les usines de semi-conducteurs : pourquoi le chauffage par rayonnement infrarouge fonctionne vraiment
Les usines de semi-conducteurs sont actuellement sous pression pour atteindre leurs objectifs de neutralité carbone. Mais si l’on regarde ce qui se passe pendant la phase de séchage des wafers, on constate que une grande partie de l’énergie est gaspillée.
Je vois ça tout le temps : les usines continuent d’utiliser ces fours à convection ou ces éléments de chauffage obsolètes. C’est inefficace. En réalité, on dépense beaucoup d’énergie pour chauffer toute la chambre et l’air environnant, alors que ce qui compte vraiment, c’est le wafer lui-même.
Les avantages du chauffage par rayonnement infrarouge
Lorsque je visite une usine pour auditer sa ligne de séchage, la première chose que je cherche, c’est le « retard thermique ». La convection est lente : il faut d’abord chauffer l’air, puis cet air chauffe le wafer. Cela prend beaucoup de temps. Le chauffage par rayonnement infrarouge, quant à lui, évite ce mécanisme intermédiaire. Il envoie directement de l’énergie à la surface du wafer via des rayonnements électromagnétiques.
En passant au chauffage par ondes courtes, on évite de gaspiller de l’énergie dans les murs de la machine et dans l’air autour d’elle. La consommation d’énergie par wafer diminue donc. C’est simple comme ça.
Comment bien configurer le système (et où cela peut mal tourner)
On ne peut pas simplement remplacer un élément de chauffage par un autre et penser que c’est suffisant. Ce n’est pas si simple. Pour réellement réduire son empreinte carbone, il faut choisir la longueur d’onde appropriée. Si l’émetteur infrarouge n’est pas ajusté selon le spectre d’absorption spécifique du wafer ou du matériau à sécher, on gaspille de l’électricité inutilement.
Nous utilisons généralement des lampes en quartz à haute densité. Pourquoi ? Parce qu’elles s’allument et s’éteignent rapidement. Ainsi, les éléments de chauffage ne restent pas en marche à pleine puissance pendant les périodes d’attente entre les différents lots de traitement.
Mais attention : le chauffage par rayonnement infrarouge génère beaucoup de chaleur, surtout aux extrémités des lampes. Si l’on néglige la ventilation ou les systèmes de refroidissement, cela peut endommager les fixations ou les connecteurs. C’est un problème dont on veut éviter les conséquences.
Quels sont les avantages pour les chiffres liés à l’écologie ?
Lorsque l’on remplace la convection par le chauffage par rayonnement infrarouge, les résultats deviennent beaucoup plus positifs. On consomme moins d’énergie par unité de produit. La station de séchage occupe moins d’espace. De plus, comme les éléments de chauffage fonctionnent pendant de plus courtes périodes, on consomme moins d’énergie en provenance du réseau électrique, ce qui permet de réduire les émissions de CO2. Les wafers peuvent être traités plus rapidement, et les chiffres liés à l’empreinte carbone deviennent plus fiables. C’est une situation gagnant-gagnant.