Het juiste temperatuurniveau bereiken met infrarood-halfgeleiderverwarming
Als we echt de uitstoot van koolstof in halfgeleiderfabrieken willen verminderen, moeten we stoppen met het gebruik van die ouderwetse resistieve verwarmers. Ze werken gewoon te langzaam. We zijn overgestapt op infraroodlampen, omdat deze het gewenste temperatuurniveau veel sneller kunnen bereiken en minder energie verbruiken.
Maar er is een nadeel: als je dit wilt doen zonder dat de wafer beschadigd raakt, heb je een thermocoupling nodig die kan bijhouden hoe snel de infraroodlamp de temperatuur kan verhogen.
Het probleem met de feedbackloop
Infraroodlampen leveren enorm veel warmte op in korte tijd. Als de thermocoupling traag reageert – wat we ‘thermische vertraging’ noemen – zal de temperatuur al lang voor dat de sensor dit doorheeft te hoog worden. Hierdoor kan de wafer beschadigen.
Om dit te voorkomen, gebruiken we hoogwaardige Type K- of N-thermocouplings. Zij leveren de PID-regelaars de benodigde real-time-gegevens, zodat ze de stroomsterkte goed kunnen regelen. Dit voorkomt het storende effect waarbij de temperatuur steeds op en neer schommelt rond het gewenste niveau.
Omgaan met de omgeving
In een schone ruimte is het erg belangrijk om te voorkomen dat er vervuilende stoffen vrijkomen. Eén kleine lek kan al tot grote problemen leiden. Daarom gebruiken we isolatie die bestaat uit minerale materialen; dit zorgt ervoor dat alles goed afgesloten blijft.
De plaatsing van de sensoren is ook belangrijk. Je kunt ze niet zomaar ergens neerzetten. De sensoren moeten de werkelijke oppervlakte van de wafer meten, en niet de lucht eromheen of de warmte die van de lamp komt. Het vereist nauwkeurige mechanische aanpassingen om te voorkomen dat er ruis van de hoge-spanningslijnen ontstaat.
De afweging
Hier ligt het probleem: snelheid heeft meestal een prijs. Een dunne isolatie betekent dat de sensoren sneller reageren. Goed, toch? Nou, niet echt. Deze dunne sensoren gaan sneller kapot onder hoge temperaturen. Je moet dus afwegen tussen de snelheid waarmee de sensoren moeten reageren en de frequentie waarmee je ze moet vervangen. Als je millisecondencycli nodig hebt, moet je er rekening mee houden dat je de sensoren vaker moet vervangen.
Het voordeel? Als je dit goed doet, wordt je fabriek veel milieuvriendelijker. Je verspilt geen energie meer aan het opwarmen van de hele ruimte, maar alleen van de wafer zelf. Hierdoor kun je de energieverbruik per wafer verminderen, waardoor de doelstellingen op het gebied van koolstofneutraliteit haalbaar worden.