Cleanzone 2015: Nanodeeltjes leiden tot verscherpte cleanroomnormen

De disciplines groeien samen: Eerst ontmoeten mechanica en elektronica elkaar, nu versmelten ook halfgeleider-elektronische en optische modules. De opto-elektronische hybrides stellen nog hogere eisen aan de cleanroomtechniek. Hiervoor moet in de eerste plaats de luchtbelasting door deeltjes worden verminderd – tot nu toe tot afmetingen van 0,1 micrometer. Daarnaast moeten ook filmcontaminaties worden voorkomen. Want zelfs een eenatomige storingslaag kan het aanbrengen van de volgende functioneel belangrijke laag verhinderen. In de optiek kan het bijvoorbeeld gaan om een zogenaamde T-laag. Deze voorkomt dat we door een glazen plaat of lens objecten dubbel zien. Onder zo'n T-laag ligt een (hoe dun ook) koolwaterstoflaag, waardoor de functionele laag bijna onvermijdelijk na enige tijd loslaat. Ook een biosensor, dat bijvoorbeeld signalen van het menselijk lichaam (bijvoorbeeld bloedvetwaarden) continu moet monitoren, duldt geen enkele verontreiniging tussen zijn chemische sensoren en de daaropvolgende actuatoren, detectors en versterkers.

De komende ‘Nano-Norm’

Door de overgang van microtechniek naar nanotechniek stelt de productie van modules nog strengere eisen aan de cleanroomtechniek. De term NEMS (nano-elektromechanisch) als tegenhanger van MEMS is al gangbaar; de NOEMS (nano-opto-elektro-mechanische systemen) staan in de startblokken.

Al worden structuren tot wel 5 of zelfs 3 nanometer binnen micro-elektronische modules besproken. Dit komt overeen met een uitbreiding van de cleanroomtechnische beschouwing van de luchtbelasting door deeltjes tot onder de 0,1 micrometer. Dit vormde tot nu toe een magische grens.

Daarom zal de bepalende aanbeveling VDI 2083 van de Vereniging van Duitse Ingenieurs binnenkort een wijziging ondergaan. Zo veel is nu al duidelijk: Zelfs als de ‘Nieuwe’ mogelijk geen volledig fysisch theorie van de nanopartikels bevat, zal ze zich zelfs wagen in gebieden voorbij de bekende cleanrooms van ISO-klasse 1. De classificatie zal verfijnder worden. Fabrikanten van meetapparatuur zullen volgens de nieuwe ‘Nano-Norm’ hun apparaten opnieuw afstellen, mogelijk aanvullende technieken integreren. De resultaten zullen echter moeilijker te interpreteren zijn dan bij deeltjesgroottes boven de 0,1 micrometer, omdat nanopartikels niet alleen door de zwaartekracht worden beïnvloed, maar ook de Brownse moleculaire beweging in aanmerking moet worden genomen.

Toekomstthema: geschikt of niet geschikt

Wat de micro-elektronica de komende jaren verder zal versterken, is het thema van de cleanroomgeschiktheid en de reinigingsmethoden van apparatuur van welke aard dan ook. Momenteel wordt de luchtzuiverheid goed in de gaten gehouden, waarbij steeds de mens wordt gezien als de belangrijkste bron van deeltjesverontreinigingen. Maar ook machines in de (mensloze) cleanroom kunnen – vooral onder het aspect van de ultrastrenge eisen aan nanotechnologische opto-elektronische modules – vervuilen. Het kan dus bijvoorbeeld zo zijn dat de externe schoonmaakdienst het risico schuwt om de machines te beschadigen en liever op de reinheid ‘bespaart’. Dit is zelfs menselijk begrijpelijk. In dat geval zijn trainingen nodig, zowel over de opbouw van de apparatuur als over de reinigingsprocedures: Waar liggen gevoelige modules? Welke middelen mogen worden gebruikt?

Een gelegenheid voor persoonlijke uitwisseling over deze vragen, over nanotechnologie en haar implicaties voor de cleanroomtechniek, evenals over innovatieve meetmethoden en nog veel meer, biedt de internationale vakbeurs en congres voor cleanroomtechnologie, Cleanzone in Frankfurt am Main. Op 27 en 28 oktober 2015 vindt deze voor de vierde keer plaats. Naast de nieuwigheden van de fabrikanten kunnen bezoekers op het congres informatie krijgen over actuele aspecten van de bouw, planning en het beheer van een cleanroom.