Maîtriser la chaleur dans une usine intelligente
Construire une usine intelligente ne consiste pas simplement à installer un tas de capteurs sur les outils utilisés, en espérant que tout se passera bien. Il s’agit plutôt de changer la manière dont on perçoit la chaleur.
Pour le traitement des wafers, nous utilisons désormais des systèmes infrarouges sans contact. L’avantage de ces systèmes est qu’ils ne touchent pas le wafer. Pas de contact, donc pas de risque de contamination. De plus, il n’y a pas besoin de s’inquiéter du fait que le capteur puisse agir comme un dissipateur de chaleur et fausser les mesures. Le capteur observe simplement la situation à distance.
Cartographier la chaleur numériquement
Voici comment cela fonctionne : le système infrarouge détecte les rayonnements émis par la surface du wafer. Dans un système moderne, cette énergie thermique est transformée en flux de données que le PLC ou le système SCADA peut comprendre. Cela se fait très rapidement, en quelques millisecondes seulement. On peut ainsi détecter instantanément les zones chaudes sur un wafer de 300 mm. Si vous augmentez trop brusquement la température, vous verrez immédiatement ce changement de gradient. Cela vous donne l’occasion d’ajuster la puissance fournie afin d’éviter que le wafer ne se déforme. C’est là un vrai avantage.
Un circuit fermé
Une usine intelligente repose sur un système de feedback en boucle fermée. Nous connectons directement ces capteurs infrarouges à la logique de contrôle des outils. Le système vérifie la température de surface, la compare à la valeur souhaitée, et ajuste en temps réel la puissance du chauffage. Plus de devinages nécessaires. On obtient ainsi une représentation numérique complète du processus thermique ; chaque wafer dispose donc de sa propre carte thermique, prête à être utilisée dès que des inspecteurs de qualité viennent vérifier la qualité des produits.
Les compromis (car rien n’est parfait)
La précision présente cependant quelques inconvénients. Les capteurs infrarouges sont sensibles à l’émissivité. Si vous changez la couche de revêtement du wafer ou si vous changez de matériau, ces valeurs d’émissivité changent également. Sans recalibration, vous verrez apparaître des températures fantômes qui n’existent pas réellement. De plus, le verre optique entre le capteur et le wafer doit rester impeccablement propre. Si des impuretés s’accumulent sur ce verre, cela bloque le signal. Vos données deviennent alors inutilisables, et vous devez tout recommencer depuis le début.