ファブ内の温度を正確に制御するためには
「スマートな」ファブを構築しようとすると、自動化が難しいわけではないことにすぐ気づくでしょう。実際の課題はデータの処理です。リアルタイムで情報を返してくれる仕組みが必要です。私たちの半導体加熱システムでは、推測に頼るのではなく、高密度の赤外線センサーと高精度な熱電対を組み合わせて測定を行います。これが、面倒な手動チェックから脱却し、プロセスをデジタル化する唯一の方法です。
なぜ赤外線センサーを使うのか？
赤外線センサーの利点は、何かに触れる必要がないという点です。即座に情報を得られます。一方、従来のヒーターは遅く、熱伝導に頼っているため時間がかかります。赤外線センサーはウェーハ表面に当たっただけで、すぐに結果が得られます。
私たちは、ウェーハ全体に均等に熱が分布するように、赤外線センサーをファブのレイアウトに組み込んでいます。もし熱の偏りがあれば、一括してウェーハがダメになってしまいます。それは誰も望まない悪夢です。
熱電対の限界
赤外線センサーは全体的な状況を把握できますが、熱電対は具体的な接触点で何が起こっているかを正確に示します。しかし、重要なのは規格です。熱容量が低いセンサーが必要です。もし熱電対が大きすぎると、反応が遅くなります。そして、センサーの反応が遅くなると、PIDコントローラーは目標温度を超えてしまいます。これは精度を損なう悪循環です。
デジタル化の課題
これを監視システムに組み込むために、すべてのデータをデジタルコンバーターを通して処理します。これにより、加熱プロセスのデジタルツインが作成されます。うまく機能すれば、まるで魔法のようです。
しかし、問題は、高周波でのサンプリングは電気的ノイズの原因になるということです。配線を適切にしなければ、熱電対のケーブルが高圧の赤外線送信線の近くを通ると、データにノイズが混入してしまいます。信号をクリーンに保つためには、遮蔽されたケーブルを使用し、接地を徹底する必要があります。そうでなければ、「スマートな」工場も単なる推測に過ぎません。