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Applications industrielles - Semi-conducteurs et cellules solaires

Mesure de température par IR dans l'industrie des semi-conducteurs et cellules solaires
Mesure de température par IR dans l'industrie des semi-conducteurs

La mesure de température par les méthodes conventionnelles (contact) durant la plupart des procédés d'élaboration et de traitement est très difficile voire impossible. La difficulté vient du fait que le produit ne peut généralement pas être touché, étant le plus souvent à l'intérieur d'une chambre sous-vide. Les différents procédés mis en œuvre requièrent une mesure de température très rapide sur une large plage - de la température ambiante jusqu'à de très hautes températures. De plus, il demande une extrême stabilité sur des durées longues (voir plusieurs jours).

Les pyromètres Ircon® possèdent ces qualités : mesure IR sans contact avec le produit, temps de réponse très court, haute résolution optique permettant la mesure de petites cibles, stabilité à long terme.

Vous trouverez-ci-dessous quelques exemples montrant comment les produits Ircon sont utilisés dans les applications les plus courantes. Pour plus d'informations, ainsi que pour un conseil personnalisé, n'hésitez pas à contacter nos ingénieurs d'application.

Production de polycristaux

La production de polycristaux par dépôts - croissance en phase vapeur - se fait à une température précise par un procédé qui peut durer plusieurs jours. Le support initial, sur lequel la croissance se réalise, est de petites dimensions. Le dépôt se fait dans une large enceinte scellée. Le pyromètre doit donc être capable de "voir" à travers une fenêtre de quartz. Le pyromètre bichromatique Modline ® 5R satisfait à ces demandes : petite cible, haute température, visée à travers un quartz et excellente stabilité sur le long terme. Il est, de plus, disponible dans une enveloppe antidéflagrante (le plus souvent requise pour ce type de procédé) et peut être contrôlé à distance via le logiciel Modview™ Pro.

Produits Ircon recommandés :
- Polycristaux durant la croissance : pyromètres Modline 5R (bichromatiques).

Croissance des monocristaux (méthode de Czochralski)

Les barreaux de cristaux polycristallins sont broyés. Les morceaux obtenus sont fondus dans un creuset et le cristal est tiré lentement vers le haut à partir d'un germe solide passant ainsi de la phase liquide à une phase solide monocristalline. Ce procédé requiert une extrême stabilité de la température de la phase liquide sur une période allant jusqu'à plusieurs jours. Le creuset peut être chauffé par des tubes radiants ou par induction. Sa température est mesurée par un pyromètre IR monochromatique. La place est limitée et le capteur doit être de petites dimensions. Le diamètre du lingot (carotte) de monocristal en cours de tirage peut être contrôlé par une mesure de température très précise de l'interface liquide - solide.

Produits Ircon recommandés :
- Creuset : pyromètres Modline 5 (monochromatiques).
- Interface liquide - solide : pyromètres Modline 52.

Croissance des monocristaux (méthode de la zone flottante)

Dans ce procédé, le barreau polycristallin est chauffé et fondu localement par induction. La zone de fusion se déplace très lentement tout au long du barreau. La solidification qui suit la fusion peut amener à la croissance d'un monocristal si l'ensemencement de départ est correctement réalisé. La mesure de la température de la zone en fusion est primordiale. Elle conditionne tout le procédé. Cette zone est plus ou moins cachée par la boucle d'induction nécessaire au chauffage. Un pyromètre bichromatique de qualité, tel le Modline 5R, assure une mesure à plus ou moins 1°C sur une cible partiellement cachée.

Produits Ircon recommandés :
- Zone de fusion : pyromètres Modline 5R (bichromatiques).

MBE (Epitaxie par Jet Moléculaire)

Le traitement de surface des substrats (wafers) de silicium (Si) ou d'arséniure de gallium (AsGa) se fait par un chauffage du substrat avant l'application de revêtements spécifiques nécessaires à la réalisation des circuits intégrés. Le procédé se déroule dans une enceinte sous vide. La température de préchauffage des substrats est mesurée par un pyromètre IR, visant à travers une fenêtre de quartz. Ce pyromètre doit travailler à une longueur d'onde pour laquelle le substrat est opaque sous peine de mesurer l'arrière-plan (généralement le système de chauffage). Les températures inférieures à 250 °C peuvent être mesurées par une méthode indirecte.

Produits Ircon recommandés :
- Substrats : pyromètres Modline 7V.

Polissage des substrats (wafers)

Après le découpage du lingot en fines tranches, chacune d'elles doit être polie avant de réaliser les traitements de surface. Les fins substrats sont placés sur un marbre. Le polissage des faces supérieures est obtenu à l'aide d'une pâte abrasive très fine. Durant le polissage, la température des substrats ne doit pas dépasser 25°C. Un pyromètre IR travaillant de 8 à 14 µm et couvrant une plage de 0 à 100°C mesure la température de la pâte lors du passage de la tête de polissage sur les substrats. Un capteur avec visée reflex permet de ne mesurer que la partie critique du substrat.

Produits Ircon recommandés :
- Substrats : pyromètres Modline 74 et Modline 44.

La fabrication et le traitement des semi-conducteurs et des cellules solaires bénéficient grandement de l'utilisation des pyromètres infrarouges Ircon. Parmi ces bénéfices on peut citer :

  • Mesure précise de la température dans les endroits inaccessibles tels les enceintes sous vide.
  • Grande stabilité des mesures
  • Amélioration de la qualité et de son homogénéité
  • Réduction des déclassements de matériaux très coûteux

 

 
 
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