ファブ内で正確な赤外線センシングを実現するにはどうすればよいか
もし、自社のファブのデジタルツインを作成しようとするなら、センサー自体はそれほど難しくないことがすぐにわかります。本当の課題は、データが変化しないようにすることです。ウェハの処理においては、高精度な赤外線センサーを利用してリアルタイムの温度情報を取得します。これがなければ、熱管理システム全体が機能しなくなってしまいます。
なぜウェハに直接触れることはできないのか
実際、ウェハに物理的なプローブを押し当てることはできません。そうすれば、ウェハがすぐに破損してしまいます。
だからこそ、赤外線センサーを使用するのです。これらのセンサーは、シリコンから放射されるエネルギーを検出し、それを温度値に変換します。しかし、単純にセンサーを向けてボタンを押すだけでは済みません。エミッシビティという要素も考慮しなければなりません。シリコンは温度やドーピングレベルによって発熱の仕方が変わるため、適切に調整が必要です。このステップを省略すると、得られるデータはほとんど役に立ちません。
センサーを実際に機能させる方法
スマートファブでは、これらのセンサーを単独で使うわけにはいきません。高速インターフェースを使って、センサーをPLCやSCADAシステムに直接接続します。ここで初めて魔法のような効果が生まれます。センサーがウェハ上の高温部分を検出すると、システムは数ミリ秒以内に加熱装置を調整します。非常に迅速です。そして、これこそがウェハが歪んだり、厚みが不均一になるのを防ぐ唯一の方法です。
ファクトリーの現実
しかし、これは「プラグアンドプレイ」の状況ではありません。まず、視野範囲を正確に設定する必要があります。もし位置合わせが少しでもずれると、ウェハの代わりに炉壁やキャリアからの熱を検出してしまいます。また、「ウィンドウの汚染」という問題もあります。時間が経つにつれて、化学物質がセンサーレンズに膜を形成してしまいます。これは見えない敵です。その膜が赤外線信号を遮断し、結果としてセンサーの読み取り値が低下してしまいます。そのため、光学部品を清潔に保つための厳格な清掃スケジュールやガス洗浄システムが必要です。正直なところ、ウィンドウが汚れていると、いくら「スマート」な工場でも正確なデータを得ることはできません。