Cleanzone 2017 informa sobre salas limpias para óptica moderna

Feria de Frankfurt Jean Luc Valentin

Los impulsos esenciales para nuestra vida móvil provienen del ámbito del mundo digital, de los procedimientos de imagen y procesamiento de imágenes. Ya sea conducción autónoma, envío de paquetes por dron o exploración espacial, una condición fundamental para futuros desarrollos en estos campos radica en sistemas ópticos de alta resolución. La precisión requerida solo puede garantizarse mediante la fabricación en salas limpias. Cómo deben diseñarse las salas limpias para cumplir con las exigencias actuales de la óptica moderna, lo muestran los fabricantes en la feria de salas limpias Cleanzone los martes/miércoles, 17 y 18 de octubre de 2017, en Frankfurt am Main.

Los ejemplos mencionados representan la realización de sueños: el coche será de una manera completamente nueva más seguro y cómodo. Pero para imitar y superar el rendimiento del ojo humano, se necesitan ópticas de sensibilidad y nitidez en detalles nunca antes vistas, donde las más pequeñas impurezas pueden causar fallos en el sistema. Esto ya es importante en tareas cotidianas y aparentemente sencillas, como en el tráfico. Muchos objetos en movimiento hacen que sea un proceso complejo que solo puede ser captado con ópticas de precisión. Otro ejemplo es el telescopio espacial E-ELT en Chile ("European Extremely Large Telescope"). Un espejo principal, dos espejos correctores, y además, las distorsiones de la luz del espacio exterior atravesando la atmósfera terrestre deben compensarse mediante mínimas deformaciones en la superficie del espejo, que se sitúan en el orden de decenas de milésimas de milímetro.

Desafío para el futuro: la tecnología de 7 nanómetros

También la concepción integral será cada vez más importante. Porque mientras antes los ópticos se diseñaban y fabricaban por separado, hoy los fabricantes deben resolver también la tarea posterior, que consiste en: cada óptica presenta ciertos errores. Así, los rayos individuales de un haz no se reúnen exactamente en un punto tras pasar por un sistema óptico (aberración); además, hay distorsiones, deformaciones de la imagen o errores de color. Estrictamente hablando, la representación perfecta de un objeto extenso en el espacio solo es posible en espejos planos (James Clerk Maxwell, 1858; Constantin Carathéodory, 1926). Teniendo en cuenta el hardware utilizado posteriormente, ahora debe diseñarse un software adecuado que compense estos errores. Y todo el sistema no debe ser demasiado voluminoso, porque incluso un coche ofrece un espacio limitado para electrónica y óptica.

Para la óptica, sobre todo, hay una regla fundamental: tanto en la fabricación de lentes como en los pasos posteriores, las impurezas deben evitarse a toda costa. Esto incluye, por ejemplo, el pegado ("bonden") de varias lentes o de una lente y un sensor. En la producción de chips, bajo estas condiciones, se llega rápidamente a la tecnología de 7 nanómetros actual. Se trata de una forma de litografía que utiliza longitudes de onda en el espectro del ultravioleta extremo y que crea estructuras en vacío. Aquí se producen en entornos mini en salas limpias de clase 1, por ejemplo, de ocho metros cúbicos. Estructuras de siete nanómetros equivalen a cinco átomos de carbono alineados. Para la tecnología de salas limpias, esto significa que ya las impurezas del tamaño de moléculas están en el foco. Esto incluye tanto moléculas en el aire (AMC, "contaminación molecular aérea") como contaminaciones superficiales moleculares (SMC, "contaminación molecular superficial").

Contaminantes en la sala limpia

En óptica y electrónica, por ejemplo, el amoníaco puede afectar de manera sensible el proceso de fabricación. Puede provenir, entre otros, del personal o de disolventes que contienen alcohol isopropílico. Los procesos de pegado y horneado reaccionan de manera sensible a sustancias que emiten gases, como el cloro y el tetrabromuro de silicio (SiBr4). Entre los conocidos "contaminantes en salas limpias" también se incluyen, además, acetona (fuente: personal), ácido bromhídrico y ácido clorhídrico, agua y ácido sulfúrico (fuente: proceso), el disolvente PGMEA (propilenglicol monometileter acetato), el agente de sililación HMDS (hexametildisilazano) y el TEOS (tetraetilortosilicato), utilizado en procesos sol-gel.

Mientras que estas sustancias se pueden detectar analíticamente, el monitoreo de hidrocarburos, epóxidos y silicatos ubiquitos en el aire representa un tema de investigación en aeroespacial, microelectrónica y óptica.

Nuevos enfoques para sistemas de monitoreo químico-analíticos

“La medición de estas tres clases de sustancias — hidrocarburos, epóxidos y silicatos — ha resultado ser muy difícil y actualmente no está resuelta de manera satisfactoria”, resume Markus Thamm, responsable de ventas y marketing en cleanroom.de, Heidelberg. “Pero existen enfoques prometedores que, en mi opinión, podrían dar resultados en este mismo año. Para mí, lo importante no es solo medir valores puntuales, sino establecer un sistema de monitoreo continuo para las tres clases de sustancias.”

Además de las posibles contaminaciones químicas durante la operación, en el control de calidad también hay que detectar errores mecánicos. “Para ello, debemos medir las superficies de sistemas complejos de lentes o de obleas y detectar partículas y arañazos de tamaños muy por debajo de los 100 nanómetros”, señala Volker Knorz, KLA-Tencor, Weilburg. “Esto también es uno de los requisitos para una óptica que se utilice en vehículos autónomos o en naves espaciales.”

Un recorrido dirigido por la feria Cleanzone en octubre de 2017 pone a los visitantes al día sobre la tecnología de salas limpias, que es de vital importancia para el sector en crecimiento de la "Óptica". Quizá, durante su visita a la feria, algunos incluso se acerquen un poco más a viajar al espacio.