Hochreine Transferpumpen für Zufuhr und Rückförderung für die Halbleiterindustrie

Die Mikroelektronik hat einen weiten Weg zurückgelegt. Computer aus vergangenen Jahrzehnten haben ganze Räume gefüllt und ein Vermögen gekostet, werden jedoch heutzutage in puncto Rechenleistung von der täglichen Unterhaltungselektronik wie Smartphones oder Tablets weit übertroffen. Diese Entwicklung basiert auf einer Anzahl von techno­logischen Weiterentwicklungen. Die Minimierung der Größe von Halbleitern ist dabei zweifelsfrei eine der wichtigsten. In der Halbleiter­industrie ist Canon Nanotechnologies der Markt- und Technologieführer für hochauflösende und kostengünstige Nanoimprint-Lithografiesysteme. Hier spielen spezielle Pumpen von KNF eine wichtige Rolle.

Dosiervorgang für Silicium-Wafer

Das spezielle Imprint-Verfahren wurde von Canon Nanotechnologies entwickelt. Bei diesem Verfahren werden Reihen von Flüssigkeitströpfchen präzise und direkt auf einen Silicium-Wafer aufgebracht. Dieser Dosier­vorgang ist mit der Tintenstrahl-Dosierung vergleichbar. Im nächsten Schritt wird eine transparente Schablone über die Flüssigkeit gelegt. Aufgrund ihrer optimierten Viskosität füllt die Flüssigkeit dann die Kapillaren im Glas, wodurch das gewünschte Muster entsteht. Mithilfe von UV-Licht wird die Flüssigkeit ausgehärtet und verbleibt gehärtet auf dem Silicium-Wafer.

Im Vergleich zum herkömmlichen Lithografieverfahren unterscheidet sich Nanoimprint deutlich. Normalerweise wird der Fotolack per Rotationsbeschichtung auf den Wafer aufgebracht und mithilfe einer Fotomaske wird anschließend das gewünschte Muster erzeugt. Die Verwendung einer herkömmlichen Fotomaske stellt jedoch eine optische Einschränkung für die Größe der produzierten Nanostruktur dar. Zudem erwies sich der Vorgang der Rotationsbeschichtung als sehr verschwenderisch, da mehr als 99 % des Fotolacks abgeschleudert werden.

Wenn herkömmliche Transferpumpen für die Zufuhr und Rückförderung nicht ausreichen

Statt der Rotationsbeschichtung setzt Canon Nanotechnologies Pumpen ein, die die Flüssigkeit in das System leiten, damit daraus sorgfältig gesteuerte und positionierte Tröpfchenreihen werden. Die Flüssigkeit bedingt spezielle Vorkehrungen, der gesamte Prozess läuft unter extrem reinen Bedingungen ab: Die verwendeten Komponenten bedürfen großer Sorgfalt. Dies gilt insbesondere für die beteiligten Pumpen, die ein Fördersystem bilden. Jeweils eine Transferpumpe übernimmt die Zufuhr und die Rückförderung der Flüssigkeit in den Dosierkopf, eine Füll- und eine Entleerungspumpe leiten die Flüssigkeit in und aus einem Vorratstank.

Bevor für diese Tanks KNF Pumpen verwendet wurden, setzte Canon Nanotechnologies auf PTFE-Kreiselpumpen. Diese waren jedoch nicht nur teuer, sondern erfüllten auch die speziellen Leistungsanforderungen nicht. Unzufrieden mit dem Ist-Zustand suchte Canon Nanotechnologies nach einem zuverlässigen Partner für die Entwicklung eines Pumpensystems, das besser auf ihre Bedürfnisse abgestimmt ist. Schließlich fanden sie in KNF das, wonach sie gesucht hatten. Dies war der Beginn einer langjährigen und engen Beziehung zwischen den beiden Unternehmen.

Die Suche nach dem bestmöglichen Pumpenmaterial

Bei der Suche nach der idealen Transferpumpe für die Zufuhr und Rückförderung, sind Membranpumpen schnell zur Lösung der Wahl avanciert. Diese Pumpen leiten Flüssigkeiten sehr schonend, sauber und sicher, und sind dabei äußerst zuverlässig und wartungsarm. Darüber hinaus konnte mit den Membranpumpen von KNF die für diesen Prozess erforderliche und gewünschte niedrige, aber stetige Durchflussrate erreicht werden. Die kompakte Bauweise war ein weiterer bedeutender Vorteil.

KNF begann mit der Suche nach dem idealen Werkstoff für die medienberührenden Pumpenteile. Das Material musste vor allem vollständig ionenfrei sein. Zudem musste es extrem rein sein, da selbst kleinste Partikel von weniger als 20 nm das Muster zerstören können. Diese außergewöhnlichen Anforderungen engten die Wahl auf PCTFE ein. Obwohl es auf dem Papier ausgezeichnete Eigenschaften hat, war es keines der von KNF verwendeten Standardmaterialien. „Wir sind bei der Auswahl neuer Materialien sehr vorsichtig“, erklärt Paul Shaver, Leiter Verkauf und Marketingkommunikation bei Canon Nanotechnologies. KNF reichte also Materialproben zum gründlichen Testen bei Canon Nanotechnologies ein und bekam letztendlich den Zuschlag für das neue Material.

Modularer Aufbau für schnelle Anpassung

Unter Berücksichtigung der Anforderungen von Canon Nanotechnologies entwickelte KNF eine optimierte Lösung und verwendete hierbei PCTFE für den verbesserten Pumpenkopf. Aufbauend auf KNFs Know-how im Bereich der Membrantechnologie konnte KNF sicherstellen, dass auch die Feuchtspur der Flüssigkeit nicht ionisiert. Wir wissen um die Wichtigkeit anwendungsspezifischer Lösungen. Der einzigartige modulare Aufbau unserer Lösungen ermöglicht es unseren Ingenieuren, jede Pumpe aus individuellen Schlüsselkomponenten zusammenzubauen. KNF arbeitet während des gesamten Entwicklungsprozesses – von der ersten Idee bis zum endgültigen Ergebnis – immer eng mit seinen Kunden zusammen, um für jede Anwendung die beste Lösung zu finden.

Neue Transferpumpen für die Zufuhr und Rückförderung erhöhen die Zuverlässigkeit und reduzieren dabei die Kosten

Die maßgeschneiderten KNF Transferpumpen (Zufuhr und Rückförderung) haben ihre Vorteile gegenüber den zuvor verwendeten Pumpen schnell gezeigt. Die Pumpen haben die Leistung in Bezug auf Reinheit und Durchflussrate erhöht, und gestalten den Prozess zuverlässiger und somit kostengünstiger. Ein weiterer bedeutender Vorteil war, dass die Pumpen dieselbe (wenn nicht höhere) Zuverlässigkeit bieten als Pumpen mit herkömmlicher Bauweise. Die erhöhte Zuverlässigkeit ist ein wesentlicher Faktor, da der Prozess unter extrem reinen Bedingungen abläuft, was die Wartung schwierig, zeitaufwendig und somit teuer macht. „Die Maxi­mierung der Betriebszeit ist ein Hauptvorteil unserer Geräte“, fasst Paul Shaver die Produktanforderungen zusammen. Für die Kunden von Canon Nanotechnologies rechnen sich diese Gewinne direkt in Form von niedrigeren Betriebskosten.

Ein über Jahrzehnte gewachsenes Know-how ermöglichte eine erfolgreiche Zusammenarbeit mit führenden Herstellern in verschiedenen Märkten und gab KNF die Möglichkeit, die Komponenten passgenau zu entwickeln, die für die Realisierung dieser hochmodernen Anwendung erforderlich sind. Unsere KNF Experten freuen sich auf Ihre Fragen zu Ihrer spezifischen Anwendung. Kontaktieren Sie uns.