Cleanzone 2015: Nanobudynki prowadzą do zaostrzenia standardów czystych pomieszczeń

Dziedziny rosną razem: najpierw mechanika i elektronika spotkały się ze sobą, teraz także półprzewodnikowe i optoelektroniczne układy scalone zaczynają się integrować. Hybrydy optoelektroniczne stawiają jeszcze wyższe wymagania wobec technologii czystych pomieszczeń. Przede wszystkim konieczne jest zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza przez cząstki — dotychczas do rozmiarów rzędu 0,1 mikrometra. Ponadto należy unikać również zanieczyszczeń filmowych. Już nawet jednoatomowa warstwa zakłócająca może uniemożliwić nałożenie kolejnej, funkcjonalnie ważnej warstwy. W optyce może to być na przykład tak zwana warstwa T. Zapobiega ona podwójnemu widzeniu obiektów przez szybę lub soczewkę. Jeśli pod taką warstwą T znajduje się (nawet cienka) warstwa węglowodorów, to funkcjonalna warstwa prawie z pewnością zacznie się odłazić po pewnym czasie. Również biosensor, który ma na przykład monitorować ciągle sygnały ciała ludzkiego (np. poziom tłuszczów we krwi), nie toleruje żadnych zanieczyszczeń między swoimi chemicznymi czujnikami a podłączonymi elementami wykonawczymi, detektorami i wzmacniaczami.

Przyszła „Nano-Norma”

Przechodząc od mikrotechniki do nanotechnologii, produkcja układów scalonych wymaga jeszcze ostrzejszej kontroli nad technologią czystych pomieszczeń. Termin NEMS (nanoelektromechaniczne) jako odpowiednik MEMS jest już powszechny; NOEMS (nano-opto-elektro-mechaniczne systemy) są już na początku drogi.

Już rozważane są struktury sięgające nawet 5 czy 3 nanometrów w mikroelektronicznych układach. To z kolei wymaga rozszerzenia kontroli czystości powietrza w zakresie cząstek poniżej 0,1 mikrometra. Dotychczas była to granica magiczna.

Dlatego prawdopodobnie niedługo nastąpi modyfikacja kluczowej rekomendacji VDI 2083 Niemieckiego Stowarzyszenia Inżynierów. Jak na razie można powiedzieć: nawet jeśli „Nowa” nie będzie zawierała pełnej fizycznej teorii nanopartikli, to i tak sięgnie nawet poza znane czyste pomieszczenia klasy ISO 1. Klasyfikacja może stać się bardziej szczegółowa. Producenci urządzeń pomiarowych, zgodnie z nową „Nano-Normą”, będą musieli dostroić swoje urządzenia, a być może także zintegrować dodatkowe technologie. Wyniki będą jednak trudniejsze do interpretacji niż w przypadku cząstek powyżej 0,1 mikrometra, ponieważ nanopartiki nie tylko podlegają sile grawitacji, ale także trzeba uwzględnić ich ruch Browna na poziomie molekularnym.

Temat przyszłości: czy nadaje się, czy nie

Co jeszcze w najbliższych latach może towarzyszyć rozwojowi mikroelektroniki, to zagadnienie czystości i czyszczenia sprzętu wszelkiego rodzaju w czystych pomieszczeniach. Obecnie dobrze monitoruje się czystość powietrza, przy czym za główne źródło cząstek uznaje się człowieka. Jednak również maszyny w (pustych) czystych pomieszczeniach mogą — zwłaszcza w świetle ultraostrych wymagań nanotechnologicznych optoelektronicznych układów — zanieczyszczać. Może to wynikać na przykład z faktu, że zewnętrzna firma sprzątająca obawia się uszkodzenia maszyn i woli „oszczędzać” na czystości. Jest to nawet zrozumiałe z ludzkiego punktu widzenia. W tym przypadku konieczne są szkolenia zarówno dotyczące budowy urządzeń, jak i metod sprzątania: gdzie umieszczać wrażliwe układy? Jakie środki można stosować?

Okazją do osobistej wymiany poglądów na te tematy, o nanotechnologii i jej implikacjach dla technologii czystych pomieszczeń, a także o innowacyjnych technologiach pomiarowych i wielu innych, jest międzynarodowa wystawa i kongres branżowy dla technologii czystych pomieszczeń, Cleanzone we Frankfurcie nad Menem. Odbywa się ona po raz czwarty, w dniach 27 i 28 października 2015 roku. Oprócz nowości od producentów, uczestnicy mogą na kongresie zapoznać się z aktualnymi aspektami budowy, planowania i eksploatacji czystego pomieszczenia.