Wie man den thermischen Prozess in einem Reinraum wirklich „intelligent“ macht
Wenn man versucht, eine Halbleiterfabrik in das Zeitalter von Industrie 4.0 zu bringen, wird schnell klar, dass es nicht ausreicht, einfach nur neue, hochmoderne Software einzusetzen. Man braucht auch Hardware, die gut mit den Daten zusammenarbeitet.
Das Problem ist: Die herkömmlichen Konvektionsheizungen sind einfach zu langsam und unpräzise. In einem Reinraum ist es riskant, sich auf die Bewegung der Luft zur Wärmeübertragung zu verlassen – schließlich stört das den laminaren Luftstrom und kann zu Kontaminationen führen.
Deshalb setzen wir auf Hochleistungs-Infrarot-Systeme. Sie nutzen direkte Strahlungswärme. Es gibt kein Luftmedium, keine Komplikationen – und somit auch weniger Risiken.
Die Vorteile der Echtzeitsteuerung
Eine „intelligente Fabrik“ ist im Grunde eine Fabrik, die ihre Daten nutzt. Da Infrarotsysteme fast sofort reagieren, eignen sie sich hervorragend dafür. Wenn man diese Systeme mit einer PLC mit PID-Steuerung verbindet, ändert sich alles. Man muss nicht mehr raten – man kann den thermischen Zustand in Echtzeit beobachten. Dabei geht es um die Steuerung der Leistung in Millisekunden.
Im Vergleich dazu haben Widerstandsheizungen einen nervigen thermischen Verzögerungseffekt. Bei Infrarot-Heizungen sind die Temperaturänderungen des Wafers viel präziser. Das bedeutet weniger Ausschuss während der kritischen Behandlungs- oder Verbindungsphasen. Das ist eine große Erleichterung.
Sparen Sie Platz
Der Platz in einem Reinraum ist extrem teuer – jeder Zentimeter zählt. Infrarot-Emitter liefern viel Wärme in einem kleinen Paket. Wenn man Kurzwellen-Infrarot verwendet, kann man die Heizquelle weiter vom Substrat entfernen, ohne Energie zu verlieren. Dadurch entsteht mehr Platz für Sensoren und Roboterarme.
Die Realität – Die Kompromisse
Es ist nicht alles perfekt. Hochdichte Infrarot-Systeme verbrauchen viele Energiemengen. Wenn man eine Anlage mit hoher Leistung plant, muss man seine Stromverteilungssysteme genau überprüfen. Man muss auf die anfängliche Strombelastung vorbereitet sein – sonst springen die Sicherungen ständig raus.
Außerdem entsteht Abwärme. Auch wenn die Infrarot-Heizungen gezielt arbeiten, wird das Gehäuse trotzdem heiß. Wenn die Klimaanlage nicht ausreichend stark ist, um diese zusätzliche Belastung aufzunehmen, steigt die Umgebungstemperatur – und man ist wieder am Anfang.
Aber sobald das geklärt ist, muss man die Heizgeräte nicht mehr einfach nur einstellen und vergessen. Stattdessen hat man eine Produktionslinie, bei der jeder thermische Zyklus erfasst, überprüft und in den Daten gespeichert wird.