Contrôler la température pour optimiser la fabrication de plaquettes semi-conductrices

Comment optimiser le rendement du procédé de fabrication de plaquettes semi-conductrices grâce à un contrôle adéquat de la température

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Choisir des composants optimisés

Pour répondre aux besoins des processus de production de plaquettes semi-conductrices d’aujourd’hui, il est indispensable de relier les systèmes critiques de la boucle thermique en utilisant des composants ultraperformants. Les caractéristiques nominales de tous les composants – flexibles, vannes, raccords, filtres, etc. – doivent être soigneusement choisies pour pouvoir gérer les pressions, les débits et les températures extrêmes mis en œuvre dans les procédés de fabrication d’aujourd’hui.

Prenons comme exemple les flexibles d’un refroidisseur. Un flexible doit être correctement isolé pour maintenir les températures souhaitées tout en évitant la condensation – un mode de défaillance critique dans des environnements de production rigoureusement contrôlés. Si la température de surface d’un flexible de refroidissement est inférieure au point de rosée de l’air ambiant, de la condensation peut se former sur l’extérieur du flexible. Les coûts résultant d’un arrêt de la production peuvent avoir un effet désastreux.

Cela étant, il ne suffit pas d’ajouter une couche isolante supplémentaire pour obtenir les performances thermiques souhaitées. Au lieu de cela, définir le bon niveau d’isolation peut aider à optimiser les coûts tout en obtenant de bonnes performances. Imaginez que les flexibles qui relient les éléments de la boucle thermique peuvent mesurer de 9 à 15 mètres de long et peuvent représenter un coût important pour le fabricant du fait de leur caractère crucial. Si une isolation insuffisante peut provoquer la formation de condensation et entraîner une défaillance du flexible, une isolation excessive peut faire grimper les coûts tout en ne procurant qu’un bénéfice limité, voire nul, pour l’équipementier ou le fabricant.

D’autres composants critiques de la boucle thermique devront aussi pouvoir faire face à des exigences toujours plus fortes. Des vannes ou des raccords pour tubes ordinaires pourront ne pas suffire pour des températures ultrabasses. Il est capital d’utiliser des composants qui ont été mis au point spécifiquement pour les besoins des environnements de production des semi-conducteurs. Pour ces raisons, travailler avec un fournisseur capable de recommander les composants les plus adaptés aux paramètres d’une application peut aider les équipementiers et les fabricants à répondre aux exigences de production actuelles.

Techniques d’installation et tests de performance

Si le choix des produits est un aspect essentiel, l’installation et la mise en œuvre ont également leur importance si l’on veut pouvoir contrôler la température avec efficacité. Ces processus sont déterminants pour atteindre la régularité, la répétabilité et la propreté souhaitées du processus et pour s’assurer que l’environnement d’exploitation est exempt d’humidité.

Cela commence par les bases. Réaliser des systèmes étanches exige de respecter les règles de base d’une bonne installation des vannes et des raccords pour tubes. Une mauvaise installation est la cause de la plupart des défaillances observées dans des systèmes fluides critiques – et pas seulement dans le secteur des semi-conducteurs, mais dans tous les secteurs d’activité. Pertes de profits, baisse de productivité et problèmes de sécurité sont autant de conséquences possibles d’une mauvaise installation.

Le cheminement des lignes de refroidissement est un autre aspect important pour éviter l’apparition de condensation. Lorsque des flexibles qui acheminent des fluides froids sont trop proches les uns des autres, la température de leur surface peut descendre au-dessous du point de rosée et provoquer la formation de condensation. Plus la distance entre les flexibles est faible, plus la température de l’air situé entre ces flexibles se rapproche de celle du fluide qui circule dans ceux-ci. De manière générale, il est recommandé de maintenir une distance d’au moins 31 cm (12 po) entre deux flexibles isolés. Si cet écartement ne peut pas être respecté, il sera alors peut-être nécessaire de prévoir des couches d’isolant supplémentaires.

En savoir plus sur la gestion des boucles thermiques

De l’air qui stagne peut également influer sur la température à la surface des lignes de refroidissement. Plus l’air circule facilement, plus la température à la surface du flexible tend à se rapprocher de la température ambiante. Imaginons un flexible acheminé dans un espace confiné comme un sous-plancher. Si le fluide qui circule dans le flexible est froid, de la condensation peut alors se former sur l’extérieur du flexible. Cette condensation risque ensuite de goutter sur des appareils sensibles.

Enfin, bien que le rayon de courbure minimum d’un flexible ne change pas lorsque celui-ci est isolé, la présence d’un coude peut avoir une incidence sur les propriétés de l’isolant. Pour limiter ces effets, il est généralement recommandé d’éviter les courbures serrées et de maintenir au contraire un rayon de courbure important. Si cela n’est pas possible, envisagez l’ajout de couches supplémentaires d’isolant.

Investir dans des relations de confiance

Étant donné que les fabricants de semi-conducteurs et les fabricants d’outillage pour ce secteur ont de nombreuses autres priorités, la gestion de la température pourra être facilitée en travaillant avec un fournisseur qui a l’expérience de ces systèmes essentiels et qui saura conseiller ses clients.

En plus de vous aider à choisir des composants et des raccordements adaptés, un partenaire compétent pourra également vous aider à réduire vos dépenses en capital et vos dépenses d’exploitation grâce à des procédures simplifiées. Il peut également proposer des outils de calcul qui vous aideront à dimensionner correctement l’isolant en fonction de vos paramètres d’exploitation. Ceci est particulièrement important étant donné que la marge d’erreur ne cesse de diminuer dans un secteur qui évolue rapidement.

Les avantages qu’il y a à travailler avec un fournisseur capable d’offrir ces outils et cette expertise peuvent être importants et sont notamment les suivants :

Une condensation évitée et donc des mises à l’arrêt moins fréquentes

 

Des variations de température limitées et un transfert de fluide très efficace, d’où un meilleur rendement dans la fabrication des puces

 

Une efficacité accrue et des coûts énergétiques réduits avec des refroidisseurs plus performants

Un fonctionnement optimal de la boucle thermique à chaque instant est indispensable pour maintenir la production de puces à un niveau maximum et constant. Si vous souhaitez approfondir le sujet de la gestion des boucles thermiques ou aborder d’autres moyens d’optimiser les activités de fabrication de plaquettes semi-conductrices grâce à diverses solutions techniques, notre équipe est à votre disposition pour répondre à toutes vos questions. En attendant, vous pouvez explorer le Point de repère Swagelok, où vous trouverez des ressources supplémentaires qui vous aideront à optimiser les processus de production de plaquettes et d’autres aspects fondamentaux de la fabrication des semi-conducteurs.

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