Het goed regelen van IR-verwarming in een slimme fabriek
Het opzetten van een slimme fabriek gaat niet alleen om het plaatsen van robots op de vloer en het dat ‘Industry 4.0’ noemen. Het gaat vooral om de manier waarop je met warmte omgaat.
Als je nog steeds gebruikmaakt van traditionele resistieve verwarming voor de wafers, maak je het jezelf alleen maar moeilijker dan nodig is. We hebben ontdekt dat hoogwaardige infraroodsystemen de oplossing zijn. Waarom? Omdat ze de wafer niet raken. Geen contact betekent geen vervuiling en ook geen mechanische belasting. Dit is de enige echte manier om productiecapaciteiten te verhogen zonder dat er problemen ontstaan.
Het balanceren van afstand en warmte
Het probleem is dat je een IR-emitter niet zomaar recht tegen de wafer kunt zetten. Als deze te dichtbij komt, ontstaan er hete punten die het silicium kunnen beschadigen. Maar als de emitter te ver weg wordt geplaatst, wordt energie verspild aan het opwarmen van de wanden van de kamer. Het is een soort balansvraagstuk. We besteden veel tijd aan het bepalen van de ideale afstand, op basis van hoeveel warmte de wafer kan verdragen.
We gebruiken meestal kortegolf-Infraroodstraling, omdat deze snel op temperatuur komt. Maar er is een nadeel: deze snelheid zorgt voor veel druk op de koelsystemen. Als je de koelsystemen niet goed instelt om de teruggekaatste straling te kunnen verwerken, kunnen je sensoren en kabels beschadigen. En dat is zeker geen prettig resultaat.
Het slim organiseren (zonder problemen)
In een moderne fabriek is ‘het instellen en vergeten’ een recept voor problemen. We koppelen deze IR-systemen aan PID-regelaars en pyrometeren die in real time werken. Hierdoor kan het systeem de vermogensinstellingen in milliseconden aanpassen, op basis van wat er zich echt op het oppervlak van de wafer afspeelt.
Het beste van alles? Je hebt nu echte gegevens over de verwarming. Als er problemen optreden, hoef je niet te raden wat er gebeurd is – je kunt gewoon naar de thermische curves kijken. Bovendien houden we het ontwerp modulair. Zo kun je gemakkelijk meer capaciteit toevoegen door de emitters te vervangen. Je hoeft de hele vacuümkamer niet uit elkaar te halen en opnieuw te beginnen.
De compromissen
Hoogvermogen IR-emitters leveren inderdaad een hoge warmtedichtheid op, maar dit heeft ook zijn nadelen. Er wordt veel druk uitgeoefend op de stroombronnen en de kwartsomhullingen. Je hebt dus een zeer stabiele spanning nodig. Als de stroomfluctueert, zelfs maar een beetje, ontstaan er microscopische temperatuurschommelingen op het oppervlak van de wafer. Dat klinkt misschien klein, maar in deze branche zijn juist deze kleine details vaak de grootste problemen.