Moleculaire belasting, microsysteemtechniek, nieuwe materialen: cleanroom in de microsystemen voor grote uitdagingen

De verkleining van structuren en de verhoogde eisen aan de productveiligheid zorgen ervoor dat in de halfgeleiderproductie in de cleanroom steeds strengere regels gelden en moeten worden gecontroleerd. Speciale uitdagingen voor de zuivere productie vormen ook toekomstige technologieën zoals OLEDs of MEMS. Hooggekwalificeerde sprekers van Infineon, Merck en Bosch analyseren deze aspecten op het Cleanzone Congres op 21 en 22 oktober in Frankfurt am Main. Daarnaast belicht het congres het volledige spectrum van de actuele top-thema's in de cleanroom, van planning en bouw tot operatie, en richt zich op alle sectoren die onder gecontroleerde omstandigheden produceren.

Airborne Molecular Contamination

In de halfgeleiderindustrie geldt nog steeds de Moore-wet, die een verdubbeling van de rekenkracht elke twee jaar voorspelt. Voorwaarde hiervoor is een constante verkleining van de componenten. Voor de productie in de cleanroom betekent dit strengere voorschriften met betrekking tot de luchtzuivering, omdat steeds meer en kleinere deeltjes moeten worden gefilterd.

Naast deeltjes spelen in de halfgeleiderfabricage ook contaminaties op moleculair niveau, de zogenaamde Airborne Molecular Contamination (AMC), een steeds belangrijker wordende rol. Daartoe behoren bijvoorbeeld uitgassen van zuren, basen, oplosmiddelen of silicium. Deze moleculen worden niet door klassieke deeltjesdetectors geregistreerd, maar kunnen desastreus zijn voor micro-elektronische componenten, bijvoorbeeld door corrosie zoals bij zuren en basen, of doordat ze, zoals siliconen, als isolatoren de stroomkring onderbreken. Hoe een monitoringsysteem voor AMC eruit zou moeten zien, beschrijft Christoph Hocke, Staff Engineer bij Infineon, in zijn lezing op het Cleanzone Congres 'Cleanroom – Monitoring onder de omstandigheden van een hooggeautomatiseerde halfgeleiderproductie'. Hier geeft hij een eerste inzicht in het onderwerp: 'De kwalitatieve en kwantitatieve kennis van het gehalte aan deeltjes en vooral aan AMC in de cleanroomlucht is belangrijk voor het beheersen van de technologische uitdagingen bij de fabricage van steeds kleinere chipstructuren. De laatste tijd verschuift de focus steeds meer naar AMC, omdat deeltjesverontreinigingen inmiddels vrij goed kunnen worden herkend en beheerst. De diversiteit aan AMC leidt ook tot verschillende effecten in de halfgeleiderfabricage, bijvoorbeeld veranderingen in fotolakken of corrosie-effecten op metalliserende lagen. Sommige AMC hebben een directe invloed op het fabricageproces en zijn dus kwaliteitsrelevante parameters die continu moeten worden bewaakt. Alleen zo kunnen negatieve effecten op de productkwaliteit tijdig worden herkend. Afhankelijk van de toepassing moet een optimale monitoringstrategie worden gekozen, bijvoorbeeld op basis van meetmethoden, aantal meetpunten, aantal metingen per meetpunt, investerings- en bedrijfskosten, enzovoort.'

Intelligente sensoren en nieuwe materialen

De halfgeleiderindustrie zet ook in op innovatieve toepassingen, nieuwe materialen en een differentiatie van de techniek. Voorbeelden hiervan zijn intelligente chips, waarop zowel de sensoren als de bijbehorende signaalverwerking schakelingen aanwezig zijn. Als een van de wereldleiders in de productie van dergelijke halfgeleiders geldt de autofabrikant Bosch. Over de uitdagingen in de productie spreekt Dr. Kilian Bilger, Director Microsystem Technologies bij Bosch, op het Cleanzone Congres in zijn lezing 'MEMS - Sensoren voor het Internet der Dingen'. De hoge verwachtingen die aan MEMS worden gesteld, beschrijft hij als volgt: 'De succesverhaal van MEMS-sensoriek kan worden geschetst in drie golven: eerst werden MEMS bij Bosch sinds 1995 ontwikkeld voor de automobielsector en toegepast in airbagsystemen, ESP en motormanagement. De tweede golf begon in 2005 met sensoren voor consumentenapplicaties en heeft inmiddels de drijvende kracht achter de ontwikkeling van nieuwe technologieën in de microsystemenindustrie overgenomen. Succesfactoren hier zijn vooral kosten, afmetingen en stroomverbruik. Toekomstige sensorsystemen zullen intelligent zijn en via het internet worden verbonden. Intelligente sensorsystemen vormen een sleutelcomponent voor nieuwe toepassingen in het Internet der Dingen en diensten.' Daarnaast heeft de halfgeleiderindustrie grote verwachtingen van nieuwe materialen, vooral met het oog op verbetering van de energie-efficiëntie. Op het Cleanzone Congres analyseert Dr. Manfred Weigand, Head OLED Strategic Marketing Lighting bij Merck, in zijn lezing 'OLED – Technologie van de Toekomst' de grote uitdagingen die organische koolstofverbindingen als lichtbronnen aan de productie in de cleanroom stellen.

Op de internationale vakbeurs met congres Cleanzone ontmoeten op 21 en 22 oktober 2014 in Frankfurt am Main gebruikers en fabrikanten van cleanroomtechniek elkaar. De internationale branchebijeenkomst richt zich op alle industrieën die in de cleanroom produceren en behandelt het volledige spectrum van planning, bouw tot operatie van een cleanroom.