Obtenir des données thermiques fiables pour les chauffages de semi-conducteurs de nouvelle génération
Si vous construisez une usine intelligente, vous avez probablement réalisé que la simple surveillance de la température ne suffit plus. Vous avez besoin d’un système qui communique en temps réel avec votre PLC, afin d’obtenir des données précises qui vous permettent d’éviter les erreurs de jugement. Dans le domaine du chauffage des semi-conducteurs, le moindre défaut peut entraîner des wafer déformés ou une diffusion inégale des dopants. C’est un cauchemar que l’on souhaite éviter à tout prix.
Les détails techniques liés aux capteurs
Tout commence par l’alliage utilisé. En fonction de la plage de température requise, on utilise soit des thermocouples de type K, soit de type S. Le type S est idéal pour les fours de diffusion, car il ne subit pas de décalage de température même dans des conditions extrêmement chaudes.
Mais voilà : le meilleur capteur du monde est inutile s’il est placé au mauvais endroit. Si la position du capteur n’est pas correcte, on obtient des « zones froides ». Un seul point problématique peut rendre toute une série de wafer invendables. Nous nous efforçons donc de réduire les retards thermiques, car des temps de réponse rapides permettent au régulateur PID de fonctionner correctement. Personne ne veut que ses éléments de chauffage soient endommagés à cause d’un capteur trop lent pour réagir.
Transfert des données
L’industrie 4.0 semble sophistiquée, mais en réalité, il s’agit simplement de transmissions de signaux numériques. Nous abandonnons progressivement les anciens indicateurs analogiques au profit de flux de données numérisés. En combinant des thermocouples avec des convertisseurs A/D haute résolution, on peut obtenir des informations précises sur chaque cycle thermique. Cela permet de détecter dès le début les dégradations des éléments de chauffage. On peut ainsi planifier un remplacement pendant la prochaine pause prévue, et ainsi maintenir la production en cours.
Les compromis (car il y a toujours des limites)
La précision n’est pas gratuite. Plus on utilise de thermocouples pour obtenir une meilleure cartographie des températures, plus le câblage devient complexe. De plus, cela risque d’introduire du bruit dans les signaux. Il est donc nécessaire d’utiliser des câbles blindés pour éviter que les interférences électromagnétiques provenant de l’alimentation électrique ne perturbent les mesures. Mais attention : une protection excessive peut ralentir le temps de réponse du capteur. Il s’agit donc de trouver un équilibre entre les exigences en matière de blindage et le taux d’échantillonnage nécessaire pour que le système de contrôle reste stable.