Die Kontrolle der Temperatur in einer intelligenten Fabrik
Der Aufbau einer intelligenten Fabrik bedeutet nicht einfach nur, eine Reihe von Sensoren an die Werkzeuge anzubringen und auf das Beste zu hoffen. Es geht vielmehr darum, die Art und Weise zu ändern, wie man mit der Temperatur umgeht.
Für den Prozess der Waferverarbeitung setzen wir auf kontaktlose Infrarotsensoren. Der Vorteil dieser Sensoren ist, dass sie den Wafer nicht berühren. Keine Berührung bedeutet auch keine Kontamination. Zudem muss man sich keine Sorgen machen, dass die Sensoren als Wärmeableiter fungieren und die Messwerte verfälschen könnten. Die Sensoren überwachen den Prozess einfach aus der Ferne.
Digitale Erfassung der Temperatur
So funktioniert es eigentlich: Die Infrarotsensoren erfassen die Strahlung, die von der Waferoberfläche ausgeht. In einem modernen System wird diese rohe thermische Energie in einen Datensstream umgewandelt, den das PLC- oder SCADA-System verstehen kann.
Das geschieht äußerst schnell – in Millisekunden. Man kann „heiße Stellen“ auf einem 300-mm-Wafer fast sofort erkennen. Wenn die Temperatur zu stark erhöht wird, merkt man das sofort. Dadurch hat man die Möglichkeit, die Leistung des Heizers anzupassen, bevor der Wafer beschädigt wird. Das ist ein großer Vorteil.
Schluss mit Unsicherheiten
Eine intelligente Fabrik funktioniert nur mit einer geschlossenen Rückkopplungsschleife. Wir anschließen die Infrarotsensoren direkt an die Steuerlogik der Werkzeuge an. Das System überprüft die Oberflächentemperatur, vergleicht sie mit dem gewünschten Wert und passt die Heizleistung entsprechend an. Keine Vermutungen mehr – man erhält somit ein digitales Abbild des gesamten thermischen Prozesses. Jeder Wafer hat somit seine eigene Temperaturkarte, die für Qualitätsprüfungen bereitsteht.
Kompromisse (Denn nichts ist perfekt)
Präzision bringt allerdings auch einige Herausforderungen mit sich. Infrarotsensoren sind empfindlich bezüglich der Emissivität. Wenn man die Beschichtung des Wafers ändert oder andere Materialien verwendet, ändern sich auch die Emissivitätswerte. Wenn man die Sensoren nicht neu kalibriert, sieht man „fiktive“ Temperaturen, die eigentlich nicht vorhanden sind.
Außerdem muss das optische Glas zwischen dem Sensor und dem Wafer stets sauber sein. Wenn sich Prozessabfälle auf diesem Glas ansammeln, blockiert das das Signal. Die Daten werden falsch interpretiert – und man muss wieder von vorne anfangen.