Leerlingproject voor de verdere ontwikkeling van een filterregeneratiestandaard voor ultranatuurlijk water

Elektronisch module

Achteraanzicht met pneumatisch-hydraulische componenten voor het regelen van de regeneratieprocessen

Die M+W Products, een bedrijf van de M+W Group, heeft op haar productielocatie in Stuttgart samen met het TheoPrax-Zentrum van het Fraunhofer ICT (www.theoprax.de) in Pfinztal gedurende bijna een schooljaar een praktijkproject uitgevoerd met vier leerlingen (11e klas) van het Reuchlin Gymnasium in Pforzheim. Het doel van dit leerlingenproject was om de leerlingen, weg van het traditionele frontale onderwijs, een praktijkgerichte opdracht te geven en deze gezamenlijk in teamverband op te lossen. Hiervoor stond het leerlingenteam gedurende het schooljaar in regelmatig contact met M+W. Zo werd tijdens de ongeveer elke 8 weken plaatsvindende bezoeken van de leerlingen aan M+W een apparaat gebouwd voor automatische filterregeneratie van ultrarein water (vakterm: UPW Filter-Regenerationsstand). Ultrarijn water wordt gebruikt bij de productie van microchips voor de belichting van wafers en moet regelmatig worden geregenereerd.

De toenemende eisen aan microchips, zoals die bijvoorbeeld in smartphones, tablets, enz. worden toegepast, zetten de fabrikanten onder voortdurende druk om de schakelingen steeds verder te verkleinen. Momenteel worden microchips vervaardigd met een geleiderbaanbreedte van 1x nm (nanometer) en een toenemende verkleining in het bereik van enkele nanometers (1 nm = 10^-9 m) ligt met nieuwe technieken binnen handbereik.

Om microchips volgens de huidige standaard te kunnen produceren, wordt immersie-technologie toegepast in de optische lithografie. Door gebruik te maken van ultrarein water (UPW) wordt het laserlicht, dat wordt gebruikt voor de belichting van de wafers, gebroken ten gunste van de structuurbreedte en dieptescherpte op de microchip. Het is daarom begrijpelijk dat aan de kwaliteit van het water de hoogste reinheidsnormen worden gesteld. Dit wordt bereikt door het water onder andere door meerdere filters met verschillende filtratie-eigenschappen te laten gaan voordat het in het belichtingsproces wordt ingebracht.

Zoals alle filters, worden ook deze UPW-filters na een bepaalde gebruiksduur vol met vreemde stoffen en moeten ze worden vervangen of gereinigd. Daartoe worden de filters in een meer-uurs (afhankelijk van de vervuilingsgraad 8-10 uur) reinigingsproces gespoeld met zuiver water om afzettingen en vervuilingen op het filtratieweefsel te verwijderen. Het proceswater dient in dit geval als regeneratieparameter en wordt tijdens het regeneratieproces voortdurend geanalyseerd op TOC (Total Organic Components) en deeltjes. Zodra een bepaalde drempelwaarde voor TOC en deeltjes in het proceswater wordt onderschreden, is het filter vrij van afzettingen en kan het voor verdere toepassing in het UPW-systeem worden ingezet.
Tot nu toe werden de UPW-filters bij M+W Products handmatig en met veel tijdsintensiteit geregenereerd. Vanwege het toenemende aantal te regenereren filters en de zeer lange doorlooptijden voor het regeneratieproces, is de 'Filterregeneratiestand UPW' binnen het kader van het genoemde leerlingenproject herzien en geautomatiseerd.

Het leerlingenteam ontwikkelde samen met het bedrijf een oplossing voor een uitgebreide UPW-filterregeneratiestand, die naast een geautomatiseerd regeneratieproces ook de montage van een tweede filter mogelijk maakt. Zodra de eerste filter het regeneratieproces succesvol heeft doorlopen, schakelt de regeneratiestand automatisch het regeneratieproces voor de tweede filter in, terwijl het proces voor de eerste filter gelijktijdig wordt afgesloten.

Met dit project heeft M+W Products, met behulp van de zeer betrokken leerlingen, een verdere succesvolle stap gezet richting geautomatiseerde serviceverlening. De leerlingen konden in nauwe samenwerking met M+W-medewerkers een innovatief project realiseren en kregen tegelijkertijd een diep inzicht in de moderne microsystementechniek – mogelijk ook een stimulans voor de keuze van hun toekomstige studierichting.

Voor eventuele vragen kunt u contact opnemen met de heer Dr. Ing. Dietmar Malcherek, e-mail: dietmar.malcherek@mwgroup.net, telefoon: +49 711 88041624.