Projet étudiant pour le développement d'un état de régénération de filtre pour une eau ultrapropre

Module électronique

Vue arrière avec des composants pneumatiques-hydrauliques pour le contrôle des processus de régénération

Les M+W Products, une entreprise du groupe M+W, ont réalisé sur leur site de production à Stuttgart, en collaboration avec le centre TheoPrax du Fraunhofer ICT (www.theoprax.de) à Pfinztal, un projet pratique d'une durée d'environ une année scolaire avec quatre élèves (classe de 11e) du lycée Reuchlin à Pforzheim. L'objectif de ce projet scolaire était d'offrir aux élèves une tâche concrète en dehors de l'enseignement frontal et de la résoudre ensemble en équipe. Pour cela, l'équipe d'élèves est restée en contact régulier avec M+W tout au long de l'année scolaire. Ainsi, lors des visites des élèves chez M+W, qui ont lieu environ toutes les 8 semaines, un appareil pour la régénération automatique de filtres d'eau ultrapure (terme technique : niveau de régénération du filtre UPW) a été construit. L'eau ultrapure est utilisée dans la fabrication de microprocesseurs pour l'exposition des wafers et doit être régénérée régulièrement.

Les exigences croissantes pour les microprocesseurs, comme ceux utilisés dans les smartphones, tablettes, etc., mettent les fabricants sous une pression constante pour réduire toujours plus la taille des circuits intégrés. Actuellement, des microprocesseurs avec une largeur de piste de 1x nm (nanomètre) sont fabriqués, et une réduction supplémentaire dans la gamme des nanomètres à un chiffre (1 nm = 10^-9 m) est envisageable avec de nouvelles techniques dans un avenir proche.

Pour produire des microprocesseurs selon la norme actuelle, la technologie d'immersion en lithographie optique est utilisée. Grâce à l'utilisation d'eau ultrapure (UPW), la lumière laser utilisée pour l'exposition des wafers est diffractée en faveur des largeurs de structure et de la profondeur de champ sur le microprocesseur. Il est donc évident que la qualité de l'eau doit répondre à des exigences de pureté très strictes. Cela est réalisé notamment en faisant passer l'eau à travers plusieurs filtres avec différentes propriétés de filtration avant qu'elle ne soit intégrée au processus d'exposition.

Comme tous les filtres, ces filtres UPW se saturent après une certaine durée d'utilisation avec des substances étrangères et doivent être remplacés ou nettoyés. Pour cela, les filtres sont rincés à l'eau la plus pure pendant plusieurs heures (selon le degré de contamination, cela dure entre 8 et 10 heures) dans un processus de nettoyage pour éliminer les dépôts et les impuretés du tissu de filtration. L'eau du processus sert ici de paramètre de régénération et est analysée en permanence pour le TOC (composants organiques totaux) et les particules pendant le processus de régénération. Dès que le seuil défini pour le TOC et les particules dans l'eau du processus est atteint, le filtre est considéré comme libéré des dépôts et peut être réutilisé dans le système UPW.
Jusqu'à présent, les filtres UPW chez M+W Products étaient régénérés manuellement et avec un grand investissement en temps. En raison du nombre croissant de filtres à régénérer et des longues durées de traitement du processus de régénération, le « niveau de régénération du filtre UPW » a été révisé et automatisé dans le cadre du projet scolaire mentionné.

L'équipe d'élèves a élaboré, en collaboration avec l'entreprise, une solution pour un niveau de régénération du filtre UPW étendu, qui permet non seulement un processus de régénération automatisé, mais aussi le montage d'un deuxième filtre. Dès que le premier filtre a terminé avec succès le processus de régénération, le niveau de régénération bascule automatiquement pour libérer le processus de régénération du second filtre, tandis que le processus pour le premier filtre est simultanément arrêté.

Grâce à ce projet, M+W Products, avec l'aide des élèves très engagés, a franchi une étape supplémentaire vers des services automatisés. Les élèves ont pu réaliser, en étroite collaboration avec les employés de M+W, un projet innovant et ont également obtenu un aperçu approfondi de la microtechnologie moderne – une impulsion potentielle pour le choix de leur future filière d'études.

Pour toute question, veuillez contacter M. le Dr. Ing. Dietmar Malcherek, e-mail : dietmar.malcherek@mwgroup.net, téléphone : +49 711 88041624.