Reinste Reinräume
EU-Projekt zur Echtzeit-Überwachung von luftgetragenen Chemikalien bei der Halbleiterfertigung.
Extreme Reinheit ist eine Grundvoraussetzung bei der Produktion von Halbleitern. Damit die Herstellung der winzigen Komponenten nicht durch Partikel in der Luft gestört wird, findet sie in speziellen Reinräumen statt. Durch verbesserte Technologien verringerte sich das Problem störender Staubpartikel in den letzten Jahren bereits stark. Doch bei den sich stetig verkleinernden Abmessungen der Bauteile in der Halbleiterindustrie entsteht eine neue, ernsthaften Herausforderung – die luftgetragene Kontaminierung von Reinräumen durch chemische Substanzen, die sogenannte Airborne Molecular Contamination (AMC). So können bereits kleinste Molekülkonzentrationen von beispielsweise Ammoniak und Formaldehyd Schäden verursachen.
Abb.: In Reinräumen wie diesem soll künftig die Luftqualität in Echtzeit überwacht werden. (Bild: PTB)
Ein europäisches Projekt unter Beteiligung der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) soll nun neue laserbasierte Methoden zur Messung dieser AMC untersuchen. Eine vorbereitende Studie sollte zunächst die wichtigsten zu messenden Substanzen identifizieren. „Ammoniak bleibt überall haften und kann so leicht von außen in den Reinraum getragen werden“, erklärt Anne Rausch von der PTB. „Außerdem entsteht es manchmal auch durch die Produktionsprozesse im Reinraum selbst.“
Ziel des jetzt gestarteten europäischen Kooperationsprojekts ist es, Methoden zu entwickeln, die die Echtzeit-Überwachung der Konzentration solcher Stoffe in der Luft von Reinräumen ermöglicht. „Wenn dann ein AMC-Anstieg registriert wird, kann die Produktion angehalten werden. Die betroffenen Komponenten können kontrolliert und notfalls entsorgt werden“, sagt Rausch.
Dabei strebt das Projekt Echtzeitmessungen bei einer Nachweisgrenze im Bereich von wenigen AMC-Teilchen in einer Milliarde Gesamtteilchen (ppb) an. Zu diesem Zweck vergleichen die Forscher zunächst bestehende Methoden der Laser-Spektroskopie hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit für AMC-Messungen. Anschließend sollen sie für die AMC-Überwachung optimiert werden.
Anne Rausch und ihr Team untersuchen in der PTB die photoakustische Spektroskopie und die Cavity-Ring-Down-Spektroskopie. Europäische Partnerinstitute prüfen andere Messmethoden auf ihre Tauglichkeit. Ein weiteres Ziel des Projekts ist die Herstellung von Referenzproben. Dabei handelt es sich um genau gemessene AMC-Konzentrationen, die zur Kalibrierung von Messgeräten verwendet werden können.
Das Projekt versammelt neben der PTB auch metrologische Partnerinstitute aus Finnland, der Tschechischen Republik, Italien, Großbritannien, den Niederlanden, die Universität von Turin und die Taiwanesische Firma HCP. Innerhalb des Europäischen Metrologie Forschungsprogramms EMRP wird es von der Europäischen Union mit insgesamt 2,9 Millionen Euro finanziell gefördert.
Die Ergebnisse des Projekts werden europäischen Partnern in der Halbleiterindustrie unter anderem in Form von „Good Practice Guides“ für AMC-Messungen zur Verfügung gestellt. In einem Workshop am Ende des Projektes sollen die Resultate interessierten Teilnehmern vorgestellt werden. Informationen zur Anmeldung werden zu gegebener Zeit auf der Projektwebsite zur Verfügung gestellt. Kommerziell direkt verwertbare Arbeitsergebnisse werden zum Investitionsschutz der europäischen Industrie patentiert.
PTB / PH
