Ultra-schone toevoerpompen en retourpompen voor de halfgeleiderindustrie

Micro-elektronica heeft al een lange weg afgelegd. Computers uit de voorbije decennia vulden hele kamers en kostten een fortuin, maar worden tegenwoordig qua rekenkracht overtroffen door alledaagse consumentenelektronica zoals smartphones of tabletcomputers. Deze ontwikkeling is gebaseerd op een aantal technologische vorderingen. De downsizing van halfgeleiders is ongetwijfeld een van de belangrijkste. Binnen de halfgeleiderindustrie is Canon Nanotechnologies markt- en technologieleider voor nano-imprint-lithografiesystemen met hoge resolutie en lage  eigendomskosten. Hier spelen speciale pompen van KNF een belangrijke rol.

Doseerproces voor silicium wafers

Het speciale imprintproces is ontwikkeld door Canon Nanotechnologies. Tijdens dit proces worden rijen kleine vloeistofdruppels nauwkeurig en rechtstreeks op een silicium wafer aangebracht. Dit doseerproces kan worden vergeleken met inkjetdosering. In de volgende stap wordt een transparant sjabloon rechtstreeks op de vloeistof geplaatst. Door de geoptimaliseerde viscositeit vult de vloeistof vervolgens haarvaten in het glas, waardoor het gewenste patroon ontstaat. Met behulp van UV-licht hardt de vloeistof uit en blijft deze gehard op de silicium wafer.

Vergeleken met het conventionele lithografie proces voor een halfgeleiderapparaat biedt dit proces meerdere voordelen. Normaal gesproken wordt de foto-resist op de wafer gesponnen en vervolgens wordt een fotomasker gebruikt om het gewenste patroon te creëren. Echter, het gebruik van een conventioneel fotomasker brengt optische beperkingen met zich mee voor de grootte van de geproduceerde nanostructuur. Bovendien veroorzaakt het spincoatingproces veel afval door het wegspinnen van 99% van de foto-resist.

Wanneer standaard toevoer- en retourpompen niet voldoende zijn

Door het elimineren van spincoating en door de zorgvuldige en gecontroleerde plaatsing van rijen van druppels, vereist het proces van Canon Nanotechnologies pompen die de vloeistof binnen het systeem transporteren. Aangezien het hanteren van deze vloeistof speciale voorzorgsmaatregelen vereist en het gehele proces onder uiterst schone omstandigheden plaatsvindt, vereisen de bij dit proces gebruikte componenten een hoge mate van zorgvuldigheid. Dit geldt vooral voor de betrokken pompen. In totaal berust het proces op verschillende pompen. Een toevoerpomp en een retourpomp leveren de vloeistof aan de doseerkop en voeren die retour, een vulpomp en een afvoerpomp leveren de vloeistof aan en tappen die af uit een reservoirtank.

Voordat KNF pompen voor deze taken werden gebruikt, vertrouwde Canon Nanotechnologies op centrifugaalpompen die volledig van PTFE waren gemaakt. Maar die waren niet alleen vrij duur, zij voldeden ook niet aan de specifieke prestatie-eisen. Niet tevreden met de status quo ging Canon Nanotechnologies op zoek naar een betrouwbare partner om een pompsysteem te ontwikkelen dat beter aansloot bij hun behoeften. Uiteindelijk vonden ze bij KNF wat ze zochten. Dit was het beginpunt van een langdurige nauwe relatie tussen de twee ondernemingen.

Op zoek naar het best mogelijke pompmateriaal

Op zoek naar de ideale toevoerpomp en retourpomp werden membraanpompen al snel de oplossing bij uitstek. Dit pomptype is uiterst betrouwbaar, vergt minimaal onderhoud en kan vloeistoffen op een zeer zachte, schone en veilige manier verplaatsen. Bovendien kon met de membraanpompen van KNF het gewenste lage, maar gelijkmatige capaciteit worden bereikt dat nodig was voor het proces. Ook de compacte bouw was een groot voordeel.

KNF ging op zoek naar het ideale pompmateriaal. Het belangrijkste was dat het materiaal volledig ionenvrij moest zijn. Ook moest het extreem schoon zijn, want zelfs deeltjes zo klein als sub 20 nm kunnen het patroon vernietigen. Door deze extreme eisen bleef de uiteindelijke keuze beperkt tot PCTFE. Hoewel de eigenschappen op papier uitstekend waren, was het geen standaardmateriaal dat door het KNF werd gebruikt. "Wij zijn uiterst voorzichtig bij de selectie van nieuwe materialen", legt Paul Shaver, directeur van verkoop en MARCOM bij Canon Nanotechnologies, uit. KNF stuurde daarom materiaalmonsters naar Canon Nanotechnologies voor grondige tests, die uiteindelijk resulteerden in de goedkeuring van het nieuwe materiaal.

Modulair ontwerp maakt snelle aanpassingen mogelijk

KNF ontwikkelde een geoptimaliseerde oplossing die aan de eisen van Canon Nanotechnologies voldeed, waarbij PCTFE werd gebruikt voor de verbeterde pompkop. Voortbouwend op de expertise van KNF op het gebied van membraantechnologie, was KNF in staat om ervoor te zorgen dat het bevochtigde pad van de vloeistof ook vrij was van ionisatie. KNF begrijpt dat één maat niet altijd past. Het unieke modulaire ontwerp van onze oplossingen stelt onze ingenieurs in staat elke pomp samen te stellen uit afzonderlijke hoofdcomponenten. KNF werkt altijd nauw samen met onze klanten tijdens het hele ontwikkelingsproces - van het eerste idee tot het uiteindelijke resultaat - om de slimste oplossing te creëren voor elke specifieke toepassing.

Nieuwe toevoer- en retourpompen zorgen voor verbeterde betrouwbaarheid en kostenbesparingen

De op maat gemaakte KNF toevoer- en retourpompen bewezen al snel hun voordelen ten opzichte van de eerder gebruikte pompen. De verbeterde prestaties van de pompen, in termen van reinheid en capaciteit, maakten het proces betrouwbaarder en dus kosteneffectiever. Een ander belangrijk voordeel was dat de nieuwe pompen dezelfde (zo niet betere) betrouwbaarheid bieden als het vorige ontwerp. Betere betrouwbaarheid is een belangrijke factor, aangezien het proces plaatsvindt onder extreem schone omstandigheden, waardoor onderhoud moeilijk, tijdrovend, en dus kostbaar is. "Het maximaliseren van de uptime is een belangrijk voordeel van onze apparatuur," vat Paul Shaver de productie-eisen samen. Voor klanten van Canon Nanotechnologies vertalen deze voordelen zich  direct in een verlaging van de eigendomskosten.

Tientallen jaren expertise, opgedaan in succesvolle samenwerking met toonaangevende fabrikanten in een breed scala van markten, stelt KNF in staat om te begrijpen welke componenten nodig zijn om aan de eisen in deze geavanceerde toepassingen te voldoen. Onze KNF experts beantwoorden graag uw vragen over uw specifieke toepassing. Neem contact met ons op.