Korrekte Nutzung von Infrarot-Thermosensoren in der Fertigung
Wenn man versucht, einen digitalen Zwilling seiner Fertigungsanlage zu erstellen, wird schnell klar, dass Sensoren nicht das eigentliche Problem darstellen. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, einen Datens stream zu erhalten, der nicht von Fehlerquellen beeinflusst wird. Bei der Verarbeitung von Wafern nutzen wir hochpräzise Infrarot-Sensoren, um Echtzeit-Daten über die Temperatur zu erhalten. Ohne diese Technologie ist das gesamte thermische Management-System praktisch nutzlos.
Warum man die Wafer nicht einfach „berühren“ kann
Man kann einfach keinen physischen Sensor auf die Wafer aufsetzen – dadurch würde die Wafer sofort beschädigt werden. Deshalb verwenden wir Infrarot-Sensoren. Sie erfassen die Strahlung, die vom Silizium ausgeht, und wandeln sie in Temperaturwerte um. Doch es ist nicht so einfach, wie man denkt: Man muss mit der Emissivität des Siliziums umgehen. Da sich die Wärmeabstrahlung des Siliziums je nach Temperatur und Dotiergrad ändert, muss man die Sensoren entsprechend kalibrieren. Wenn man diesen Schritt überspringt, sind die Daten völlig wertlos.
Die Sensoren müssen miteinander kommunizieren können
In einer intelligenten Fertigungsanlage können die Sensoren nicht einfach isoliert arbeiten. Wir schließen sie direkt an das PLC- oder SCADA-System an, indem wir hochgeschwindige Schnittstellen verwenden. Dadurch entsteht eine geschlossene Schleife: Wenn ein Sensor einen heißen Punkt auf der Wafer erkennt, passt das System innerhalb weniger Millisekunden die Heizelemente an. Das ist wirklich schnell – und es ist die einzige Möglichkeit, zu verhindern, dass die Wafer verformt werden oder eine ungleichmäßige Dicke aufweisen.
Die komplizierte Realität in der Fertigung
Seien Sie nicht getäuscht – das ist keine „Plug-and-Play“-Lösung. Zunächst muss man den Sichtbereich der Sensoren genau richtig einstellen. Wenn die Ausrichtung nur leicht fehlt, werden die Sensoren stattdessen die Wärme von den Ofenwänden oder dem Trägermaterial erfassen. Außerdem gibt es noch das Problem der Verschmutzung der Sensoren durch chemische Dämpfe. Im Laufe der Zeit bildet sich eine Schicht auf der Lens des Sensors – das blockiert die Infrarotsignale. Dadurch liefern die Sensoren ungenaue Daten. Um dies zu vermeiden, ist eine strenge Reinigungsstrategie sowie ein Gasreinigungssystem notwendig. Denn ehrlich gesagt: Wenn die Sensoren verschmutzt sind, kann die „intelligente“ Fertigungsanlage nur noch raten.