Die richtige Temperatur in einer intelligenteren Fabrik erreichen
Wenn Sie heute eine intelligente Fabrik bauen, müssen Sie überdenken, wie Sie mit der Wärme umgehen. Die alten Methoden reichen nicht mehr aus. Für die Verarbeitung von Wafern nutzen wir zunehmend Infrarot-Systeme. Diese Systeme sind im Grunde die Grundlage dafür, dass wir Wärmeenergie effektiv nutzen und eine präzise Temperaturhaltung gewährleisten können.
Die „Goldilocks-Zone“
Es ist eine Art Kunst, die Entfernung zwischen dem Infrarotstrahler und der Wafer genau richtig einzugestellen. Wenn man den Strahler zu nah an die Wafer bringt, entstehen Hotspots – kleine Temperaturspitzen, die die Wafer innerhalb von Sekunden verformen können. Wenn man ihn hingegen zu weit entfernt platziert, wird Energie verschwendet, da nur die Wände des Behälters erhitzt werden, statt das Produkt selbst.
Wir berücksichtigen dabei in der Regel die Wellenlänge. Kurzwellen eignen sich gut, wenn eine schnelle Wärmeeinwirkung erforderlich ist. Mittelwellen sind besser geeignet, wenn die Oberfläche der Wafer stabil bleiben soll. Es geht darum, die Leistung des Strahlers so einzustellen, dass die Temperatur von einer Seite zur anderen der Wafer gleich bleibt.
Aufhören zu raten – anfangen zu messen
Industrie 4.0 dreht sich eigentlich nicht um den Heizer selbst, sondern um die Daten. Moderne Infrarot-Systeme können direkt in die PLC-Netzwerke integriert werden. Wir verwenden ein Schließkreissystem, bei dem Pyrometer die Waferoberfläche in Echtzeit überwachen und die Leistung des Strahlers entsprechend anpassen. Keine manuelle Einstellung mehr – keine Vermutungen mehr bezüglich der richtigen Temperatur. Man erhält eine klare Temperaturkarte für jede Charge. Das ist wirklich eine Erleichterung.
Der Kompromiss
Hocheffiziente Infrarot-Systeme sind sehr schnell – das ist großartig, wenn hohe Produktionsziele erreicht werden sollen. Doch es gibt einen Haken: Die hohe Wärmestrahlung belastet die Kühlung stark. Wenn die Kühlanlagen nicht stark genug sind, um die Abwärme aus den Lampengehäusen zu bewältigen, beginnen die Basistemperaturen zu schwanken. Ich empfehle immer, die Kühlanlagen um etwa 15 % überdimensioniert zu dimensionieren. Dadurch hat man einen Sicherheitspuffer, falls die Temperatur in der Fabrik schwankt. So bleibt die Temperatur stabil, auch wenn die Fabrik 24/7 in Betrieb ist.