Obciążenie molekularne, mikrosystemtechnik, nowe materiały: cleanroom w mikrotechnice stoi przed dużymi wyzwaniami

Zmniejszanie struktur i rosnące wymagania dotyczące bezpieczeństwa produktów powodują, że w produkcji półprzewodników w czystych pomieszczeniach obowiązują coraz surowsze zasady i muszą być one monitorowane. Szczególne wyzwania dla czystej produkcji stawiają również technologie przyszłości, takie jak OLED czy MEMS. Wysokiej klasy prelegenci z Infineon, Merck i Bosch analizują te aspekty podczas Kongresu Cleanzone, który odbędzie się 21 i 22 października we Frankfurcie nad Menem. Ponadto kongres obejmuje pełen zakres aktualnych najważniejszych tematów w czystych pomieszczeniach, od planowania i budowy po eksploatację, i skierowany jest do wszystkich branż, które produkują w warunkach kontrolowanych.

Zanieczyszczenia molekularne w powietrzu

Wciąż obowiązuje w przemyśle półprzewodnikowym prawo Moore’a, które zakłada podwajanie mocy obliczeniowej co dwa lata. Warunkiem tego jest stałe zmniejszanie rozmiarów elementów. Dla produkcji w czystym pomieszczeniu oznacza to surowsze przepisy dotyczące czystości powietrza, ponieważ coraz więcej i coraz mniejsze cząstki muszą być wyfiltrowane.

Oprócz cząstek, w produkcji półprzewodników odgrywają coraz ważniejszą rolę zanieczyszczenia na poziomie molekularnym, zwane zanieczyszczeniami powietrza molekularnego (AMC). Do nich należą na przykład odparowania kwasów, zasad, rozpuszczalników czy krzemianów. Molekuły te nie są wykrywane przez tradycyjne liczniki cząstek, ale mogą stanowić zagrożenie dla mikroelektronicznych elementów, na przykład poprzez korozję, jak w przypadku kwasów i zasad, lub poprzez przerwanie obwodu elektrycznego jako izolatory, jak w przypadku silikonów. Jak powinna wyglądać system monitorowania AMC, wyjaśnia Christoph Hocke, inżynier z Infineon, w swoim wystąpieniu „Czyste pomieszczenia – monitorowanie w warunkach wysoce zautomatyzowanej produkcji półprzewodników” podczas kongresu Cleanzone. Oto wstępny wgląd w temat: „Znajomość jakościowa i ilościowa zawartości cząstek i szczególnie AMC w powietrzu w czystym pomieszczeniu jest kluczowa dla opanowania technologicznych wyzwań związanych z produkcją coraz mniejszych struktur chipów. Ostatnio nacisk coraz bardziej przesuwa się na AMC, ponieważ cząstkowe zanieczyszczenia są już dość dobrze rozpoznawane i kontrolowane. Różnorodność AMC prowadzi również do różnych efektów w produkcji półprzewodników, np. zmiany na warstwach fotolaków lub efekty korozji na warstwach metalizowanych. Niektóre AMC mają bezpośredni wpływ na sukces produkcji i są zatem parametrami jakościowymi, które muszą być stale monitorowane. Tylko w ten sposób można wcześnie wykryć negatywne skutki dla jakości produktu. W zależności od zastosowania, należy wybrać optymalną strategię monitorowania, obejmującą np. metody pomiarowe, liczbę punktów pomiarowych, liczbę pomiarów na punkt, koszty inwestycji i eksploatacji itp.”

Inteligentne czujniki i nowe materiały

Przemysł półprzewodników również stawia na innowacyjne zastosowania, nowe materiały i rozwój technologii. Przykładami są inteligentne układy scalone, na których znajdują się zarówno czujniki, jak i odpowiednie układy przetwarzania sygnałów. Jednym z wiodących na świecie producentów takich półprzewodników jest firma Bosch, dostawca dla branży motoryzacyjnej. O wyzwaniach związanych z produkcją mówi Dr. Kilian Bilger, dyrektor ds. technologii mikrosystemów w Bosch, podczas swojego wystąpienia „MEMS - czujniki dla internetu rzeczy” na kongresie Cleanzone. Opisując wysokie oczekiwania wobec MEMS, stwierdza: „Historia sukcesu czujników MEMS można podzielić na trzy fale: pierwsza rozpoczęła się w Bosch w 1995 roku, kiedy to MEMS zostały opracowane dla branży motoryzacyjnej i znalazły zastosowanie w systemach poduszek powietrznych, ESP oraz w sterowaniu silnikiem. Druga fala rozpoczęła się w 2005 roku od czujników dla zastosowań konsumenckich i obecnie przejęła rolę napędową w rozwoju nowych technologii w mikrosystemach. Kryteria sukcesu to głównie koszty, rozmiar i zużycie energii. Przyszłe systemy czujników będą inteligentne i będą łączyć się przez internet. Inteligentne systemy czujników są kluczowym elementem dla nowych zastosowań w internecie rzeczy i usług.” Ponadto przemysł półprzewodników pokłada duże nadzieje w nowych materiałach, szczególnie w kontekście poprawy efektywności energetycznej. Podczas kongresu Cleanzone Dr. Manfred Weigand, kierownik ds. strategii OLED w dziale Lighting w Merck, w swoim wystąpieniu „OLED – technologia przyszłości” analizuje wielkie wyzwania, jakie stawia produkcja źródeł światła z organicznych związków w czystych pomieszczeniach.

Na międzynarodowe targi branżowe z kongresem Cleanzone przyjeżdżają 21 i 22 października 2014 roku we Frankfurcie nad Menem użytkownicy i producenci technologii czystych pomieszczeń. Międzynarodowe spotkanie branżowe jest skierowane do wszystkich przemysłów, które produkują w czystych warunkach, i obejmuje pełen zakres od planowania i budowy po eksploatację czystych pomieszczeń.