Het beheersen van de warmte in een slimme fabriek
Het opzetten van een slimme fabriek gaat niet alleen om het plaatsen van sensoren op de apparaten en hopen dat alles goed gaat. Het gaat er eerder om hoe je naar warmte kijkt.
Voor het verwerken van wafers maken we gebruik van contactloze infraroodsystemen. Het voordeel van infrarood is dat deze geen contact maken met de wafer. Geen contact betekent geen besmetting. Bovendien hoef je je geen zorgen te maken dat de sensor als koelingsbron werkt en de metingen verstoort. De sensor kan dus van een afstand toezicht houden.
Digitale weergave van de warmte
Zo werkt het in werkelijkheid: het infraroodsysteem vangt de straling op die van het oppervlak van de wafer komt. In een moderne setup wordt deze ruwe thermische energie omgezet in een gegevensstroom die door het PLC- of SCADA-systeem kan worden begrepen.
Het gebeurt zeer snel – in milliseconden. Je kunt bijna meteen een ‘hot spot’ op een 300mm-wafer vaststellen. Als je de warmte te snel verhoogt, zie je meteen dat de temperatuurverschillen toenemen. Dit geeft je de kans om de stroomsterkte aan te passen en zo het thermische profiel te verbeteren, voordat de wafer beschadigd raakt. Dat is een groot voordeel.
Eén gesloten circuit
Een slimme fabriek functioneert dankzij een gesloten circuitsysteem. We sluiten deze infrarodsensoren rechtstreeks aan op de besturing van de apparaten. Het systeem controleert de oppervlaktetemperatuur, vergelijkt deze met het gewenste niveau en past de sterkte van de heating unit aan. Meer geraken is niet nodig. Hierdoor heb je een digitale weergave van het hele thermische proces. Elke wafer heeft dus zijn eigen temperatuurkaart klaarstaan, zodat de kwaliteitscontroleurs altijd kunnen controleren of alles in orde is.
De nadelen (want niets is perfect)
Nauwkeurigheid brengt ook wat problemen met zich mee. Infrarodsensoren zijn gevoelig voor de emissiviteit van het materiaal. Als je de coating van de wafer verandert of het materiaal vervangt, veranderen ook de emissiviteitswaarden. Als je dit niet corrigeert, zie je ‘valse’ temperaturen die er in werkelijkheid niet zijn.
Verder moet het glas tussen de sensor en de wafer perfect schoon blijven. Als er afval op dat glas terechtkomt, wordt het signaal geblokkeerd. Je gegevens zijn dan onbruikbaar, en moet alles opnieuw worden gedaan.