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Null Toleranz für Partikel


Partikel, Keime und elektrostatische Aufladung bedeuten eine große Herausforderung bei der Produktion von Mikrostrukturen. Von Raum-in-Raum-Lösungen bis hin zum Reinraum ist vieles möglich. Bei der Umsetzung gilt: so viel wie nötig, so wenig wie möglich.

Bild 1. Die Auslegung eines Reinraums hängt davon ab, wie empfindlich der Prozess ist, der vor Partikeln oder Keimen geschützt werden soll
[zum Vergrößern in das Bild Klicken]

Reinheit ist harte Arbeit. Denn in der Umgebungsluft wimmelt es von Staub-, Schmutz- und sonstigen Partikeln sowie Aerosolen in fester wie auch in flüssiger Form. Dabei handelt es sich zum Beispiel um Ruß, Rauch, Feinstaub, Bakterien, Viren, Keime oder Pollen. Ebenso befinden sich in unserer Umgebung permanent Gase, zum Beispiel Stickoxide oder Schwefeldioxid. Hinzu kommen elektromagnetische Strahlungen wie Funk-, Mobil­telefon- und sonstige Strahlen. All diese Partikel, chemischen Substanzen und Ladungen sind natürlich auch in Fertigungsbereichen anzutreffen – dort häufig sogar in erhöhtem Maße.

 

Wo durch Maschinenabrieb, Schmier- und Kühlöle, Säure- und Laugenbecken ohnehin massenhaft Störstoffe emittiert werden, fällt zunächst kaum ins Gewicht, dass auch die Mitarbeiter selbst unglaubliche Mengen an Haaren, Schuppen, Hautresten oder Wassertröpfchen absondern. Auch diese wirken sich – ist das Produkt oder der Produktionsprozess nur empfindlich genug – in fataler Weise aus. Die Strukturbreite einer elektronischen Leiterbahn auf einem heute üblichen Mikrochip beträgt rund 250 nm. Ein Haar ist 300-mal so dick. Ein solcher Balken, über die Leiterbahnen gelegt, würde den Chip unbrauchbar machen. Es gibt also gute Gründe, warum nicht nur Köche Hauben tragen, sondern auch Arbeitskräfte im Reinraum. Um den Mikrochip in Ausschuss zu verwandeln, genügt sogar schon ein Partikel in der Größe von einem Zehntel der Strukturbreite, also mit einem Durchmesser von 25 nm.

 

Miniaturisierung fordert anspruchsvolle Reinraumtechnik
Die immer weiter fortschreitende Miniaturisierung von Oberflächen- und Schaltstrukturen in der Mikroelektronik setzt eine noch gründlichere Reinraumtechnik voraus: Heute werden Mikrochips bereits mit Strukturen unter 180 nm Breite bis hinab zu 32 nm gefertigt. Das liegt weit unter der Wellenlänge des Lichts. Um so exakt in wirtschaftlicher Weise fertigen zu können, darf kein Partikel dazwischenkommen. Die Produktionsbedingungen kommen dem Anspruch von null Toleranz nahe – und das bei der Arbeit in einem Bereich der Kristallgitter in den obersten 1000 Atomlagen. Abweichungen in der Chipstruktur sind nur in einer Größe von eins zu zehn Milliarden erlaubt. Das entspräche einem winzigen Schlagloch von einem Zehntel Millimeter Tiefe auf einer Strecke von Rosenheim bis Kiel. [...]

 

Kontakt:
AIT – Adriatic Institute of Technology
I-60131 Ancona, AN
Tel. +39 71 2866-072 
Opens external link in new windowwww.ait-institute.com


Dittel Engineering
82444 Schlehdorf
Tel. +49 8851 61590-0
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