Korrekte Temperaturregelung mit Infrarotheizung
Wenn wir tatsächlich die Kohlenstoffbilanz der Halbleiterfabriken verringern wollen, müssen wir auf die alten Widerstandsheizer verzichten. Der Übergang zu Infrarotlampsystemen ist die richtige Lösung – schließlich heizen diese direkt die Wafer auf, anstatt Energie dafür zu verschwenden, alles um sie herum zu erhitzen.
Aber es gibt ein Problem: Die Infrarotheizung arbeitet sehr schnell. Wenn die Temperaturmessungen nicht mit dieser Geschwindigkeit mithalten können, werden die Substrate beschädigt.
Das Problem des Zeitverzugs
Standardmäßige Thermoelemente sind oft zu langsam. In diesem Bereich bedeutet eine Verzögerung von drei Sekunden kein kleines Problem – sondern das Ende einer ganzen Charge an Wafern. Um dies zu beheben, verwenden wir hochempfindliche Sensoren mit geringer Wärmeleitfähigkeit. Dadurch kann der Sensor genau anzeigen, was auf der Oberfläche passiert – anstelle nur anzugeben, wie heiß der eigene Sensorkörper wird.
Umgang mit Störungen und Verschleiß
Halbleiterwerkzeuge erzeugen viel Störungen – insbesondere elektrische Störungen. Diese Störungen können sich in den Millivolt-Signalen niederschlagen, was ein echtes Problem darstellt. Wir verwenden daher abgeschirmte Kabel, um solche Störungen auszuschließen.
Was die Materialien angeht: Typ-K-Thermoelemente sind zwar häufig verwendet, doch sie neigen dazu, ihre Funktion zu verlieren, wenn sie ständig zwischen Raumtemperatur und 800°C hin- und hergeführt werden. Deshalb bevorzugen wir Typ-N- oder Typ-R-Thermoelemente – diese halten länger durch.
Die Realität einer „grünen Fabrik“
Ein effizienteres „grünes Fabrikkonzept“ bedeutet in der Regel strengere Toleranzen. Dadurch spart man Energie – doch man verliert etwas von der Einfachheit der alten Systeme.
Diese Präzisions Sensoren sind empfindlich. Ein unachtsamer Umgang während des Austauschs der Lampen kann dazu führen, dass die Sensorkopfe beschädigt werden. Sobald das passiert, funktioniert das PID-Steuerungssystem nicht mehr richtig.
Außerdem ist die Positionierung des Sensors wichtig. Wenn der Sensor zu weit vom Infrarotlicht entfernt ist, misst er nur die Lufttemperatur. Der Sensor sollte nah am Lichtquellen sein – aber dabei müssen die Leitungen außerhalb des direkten Strahlungsbereichs bleiben. Andernfalls entsteht zusätzliche Erwärmung, und die Messwerte sind falsch.
Zudem muss das Kühlsystem auch funktionsfähig sein. Wenn das Chassis zu viel Wärme aufnimmt, wird der Sensor trotz fehlender Wafer weiterhin „heiße“ Temperaturen anzeigen. Es geht also darum, die Wärmendichte im Gleichgewicht zu halten.