Hochreine Kunststoffteile: Die Jagd nach Einschlüssen
Forschungsprojekt OPtima soll Produktion von Kunststoffkomponenten für Halbleiteranlagen verbessern
Um Autos sicherer, Handys „klüger“ und Unterhaltungselektronik bedienungsfreundlicher zu machen, braucht man Halbleiter-Chips. Für die Herstellung dieser Halbleiter werden Maschinen benötigt, 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.
Prozesse analysieren
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.
Ressourceneffizient produzieren
All die Forschungsarbeiten und Demonstrator Entwicklungen sollen dazu führen, dass die Ressourcen- und Produktionseffizienz in Bezug auf Rohstoffe, Energie, Arbeitszeit und Abfallvermeidung verbessert wird. 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.
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