Das richtige Temperaturniveau mit Infrarotheizungen in Halbleiterfabriken erreichen
Heutzutage strebt jeder danach, in den Fabriken Kohlenstoffneutralität zu erreichen. Deshalb wird immer mehr Wert auf Infrarotheizlampen gelegt. Sie sind einfach effizienter – anstatt den ganzen Raum wie ein herkömmlicher Konvektionsofen zu heizen, strahlen sie die Wärme genau dorthin aus, wo sie benötigt wird.
Aber es gibt einen Haken: Infrarotlampen werden sehr schnell heiß. Wenn man keine präzisen Thermoelemente verwendet, um die Temperatur im Auge zu behalten, handelt man riskant. Ein kleiner Fehler kann dazu führen, dass die Lampen beschädigt werden – oder schlimmer noch: ganze Chargen von Wafern werden zerstört.
Probleme mit der thermischen Rückkopplung
Die Temperatur in einer Halbleiterfertigungsanlage steigt sehr schnell an. Man braucht daher Sensoren, die mit diesen schnellen Temperaturänderungen Schritt halten können. Wenn der Sensor auch nur leicht abweicht, beginnt der PID-Controller, überzureagieren. Dadurch entsteht enormer thermischer Stress auf dem Substrat – und genau da beginnen die echten Probleme.
Die richtigen Sensoren wählen
Je nach Temperatur im Prozess verwenden wir in der Regel Platin-basierte oder Typ-K-Thermoelemente. Doch es geht nicht nur um das Material – sondern auch darum, wo der Sensor platziert wird. Der Sensor darf nicht direkt auf die Lampe schauen. Wenn er stattdessen die direkte Strahlung der Lampe statt des eigentlichen Werkstücks misst, erhält man falsche Werte. Um das zu verhindern, verwenden wir keramische Schutzschichten oder spezielle Halterungen. Nur so kann man sicher sein, dass tatsächlich das Werkstück gemessen wird, und nicht das Licht.
Kompromisse, die man nicht ignorieren kann
Es gibt immer Kompromisse. Um Millisekundenreakzeiten zu erzielen, braucht man dünne Sensorhüllen. Das Problem: Dünne Hüllen werden in heißen Umgebungen schnell beschädigt. Man muss also zwischen Geschwindigkeit und Langlebigkeit des Sensors abwägen.
Mein Rat: Kalibrieren Sie den Sensor alle sechs Monate. Wenn man diese Praxis vernachlässigt, sinkt die Energieeffizienz – denn die Lampen müssen länger brennen, um das gewünschte Temperaturniveau zu erreichen.
Noch ein Tipp zur Verkabelung: Infrarot-Netzteil erzeugen viel Störgeräusche. Diese können die Signale stören. Verwenden Sie daher geschirmte Kabel mit verdrehten Adern. Sonst werden die Temperaturmessungen ungenau – und die Heizungen müssen ständig versuchen, die richtige Temperatur zu finden, wodurch Energie verschwendet wird.