Halbleiter-Fertigungskette
Reines Plastik
Halbleiterchips und deren Fertigungsprozesse stellen extrem hohe Anforderungen an die dafür genutzten Komponenten hinsichtlich Genauigkeit, Reinheit sowie Material- und Oberflächengüte. Minderwertige Kunststoffteile müssen eliminiert werden, verursachen Abfall und auch Kosten.
Um Autos sicherer, Handys »klüger« und Unterhaltungselektronik bedienungsfreundlicher zu machen, braucht man Halbleiter-Chips. Für die Herstellung sind Maschinen nötig, die auch Kunststoffteile beinhalten. Und genau um diese geht es:
Halbleiterchips und deren Fertigungsprozesse haben nämlich extrem hohe Anforderungen an die dafür genutzten Komponenten hinsichtlich Genauigkeit, Reinheit sowie Material- und Oberflächengüte. Minderwertige Kunststoffteile müssen eliminiert werden, verursachen Abfall und auch Kosten. Besonders herausfordernd ist es hier, kleine und kleinste Einschlüsse zu detektieren, die gerade einmal 0,25 mm2 groß sind. Derzeitige Inspektionslösungen ermöglichen zwar eine Prüfung der Geometrietoleranzen, sind jedoch nicht in der Lage das Material oder die Einschlussart bzw. die -struktur ausreichend zu überprüfen.
Daher werden viele Bauteile mit Einschlüssen präventiv ausgeschieden. Und das verzögert den Produktionsprozess und verursacht auch hohe Kosten. Genau hier setzt die Forschungsarbeit von »OPtima« an, zu dem sich vier Partner - zwei aus der Industrie und zwei aus der Forschung - zusammengetan haben.
Die Physikerin und CTR-Bereichs- und Projektleiterin, Christina Hirschl, erklärt die Herausforderung: »Wir wollen in dem Projekt mehrere Dinge erreichen. Einerseits gilt es, die Einschlüsse systematisch zu untersuchen und die Ursachen zu identifizieren. Die Ergebnisse wollen wir dann für die Optimierung des gesamten Produktionsprozesses nutzen, um ein automatisiertes und in den Produktionsprozess integriertes Qualitätssicherheitsverfahren zu entwickeln, der einer Null-Fehler-Produktion nahe kommt.«
In einem ersten Schritt werden mikro-analytische Methoden genutzt, um Identitäten, Strukturen und Häufigkeiten der Einschlüsse und deren Ursachen zu identifizieren. Aufbauend darauf soll ein Demonstrator realisiert werden, der alle drei Kriterien – Einschlussgröße, -struktur und -material – in einem Umfeld hoher Produktvielfalt und -dynamik erfassen kann. Dazu untersucht das Team systematisch verschiedenste Methoden wie optische, spektroskopische oder auch akustische Mess- und Prüfverfahren.
Läuft alles nach Plan, können die Erkenntnisse und Ergebnisse auch für andere Branchen, wie der Lebensmittel- oder Medizintechnikindustrie, die ebenfalls hochreine Kunststoffteile benötigen, genutzt werden. Das Projekt OPtima startete im April 2016 mit den Forschungen, wird aus Mitteln der österreichischen Forschungs-, Technologie- und Innovationsinitiative »Produktion der Zukunft« gefördert und von der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) abgewickelt.
