ReinRaumTechnik - Halbleiterwafer bilden die Basis vieler Produkte, die in allen Bereichen des täglichen Lebens eine wichtige Rolle übernehmen. Diese sensiblen Scheiben werden zu kleinen Rechenkünstlern, sichern das Überleben von Menschen oder erzeugen Licht auf sehr effiziente Weise. Damit sich die jeweiligen Wafer ihrer genauen Bestimmung zuordnen lassen, müssen sie im Fertigungsprozess gekennzeichnet und geordnet werden.

Das Markieren und Sortieren von Wafern übernehmen spezielle Systeme, die die Scheiben mit einem Laser beschriften und nach speziellen Vorgaben sortieren. Dabei müssen solche Anlagen während des gesamten Handhabungsprozesses die besonderen Anforderungen bezüglich Markierungsqualität und Transportempfindlichkeit der Wafer berücksichtigen.
Auf diese beiden Prozesse konzentriert sich der Technologiespezialist InnoLas Semiconductor. Hervorgegangen aus der InnoLas GmbH, gilt das Unternehmen seit geraumer Zeit als in Europa führender Anlagenhersteller für halb- und vollautomatische Systeme zur Markierung und Sortierung von Wafern unterschiedlichster Materialien. Um diese Position weiter zu festigen, wurden zum Jahreswechsel 2009 die Produktions- und Entwicklungsstätten durch ein neues Reinraumkonzept erweitert. „Damit wollen wir unsere Produktqualität noch weiter verbessern und darüber hinaus gewährleisten, dass die Anlagen bei unseren Kunden bereits in Reinraum-Qualität angeliefert werden", erklärt Andreas Behr, Geschäftsführer der InnoLas Semiconductor, die Investitionen. „Damit verringern wir den Aufwand beim Kunden und die Maschinen sind schneller einsatzbereit."

Neues Reinraumkonzept für noch mehr Qualität
Der neue zweistufige Reinraum besteht aus einem Produktions- und einem Inbetriebnahmebereich sowie einem daran angrenzenden Applikationslabor. Der Zugang zum Produktionsbereich und von dort in den Inbetriebnahmeraum ist nur über Umkleide-Schleusen möglich. Damit besteht der gesamte Reinraum aus fünf gestaffelten Druckzonen, die einen möglichen Partikeleintrag aus einem Reinraum niedrigerer Klasse in einen Reinraum höherer Klasse verhindern. Das ist insbesondere bei den einzelnen Fertigungsschritten wichtig, wenn die Maschinen zwischen den Reinräumen umziehen. Indikatoren für Luftbewegungen überwachen dazu permanent das Druckgefälle zur jeweils nächst niedrigeren Reinraumstufe. In jedem Raum lassen sich Zu- und Abluft über Drosselklappen einstellen, so dass der Luftwechsel unabhängig vom jeweiligen Druck in den Räumen separat geregelt werden kann.
Bei der Ausrüstung legte InnoLas besonderen Wert auf Energieeffizienz. Die Klimatisierung der Räume erfolgt über einen Kreuzwärmetauscher mit 70% Wärmerückgewinnung. Während im Sommer die niedrigen Temperaturen mit Hilfe von Brunnenwasser aus eigener Quelle erzeugt werden, liefert ein in der Nähe stehendes Biomasseheizwerk mit Stirlingmotor Fernwärme CO₂-neutral an kalten Tagen.

Schnelle Fertigung mit sauberer Vorproduktion
Kleinere Baugruppen montiert die Vorfertigung außerhalb des Produktionsreinraums in einer Flowbox, wo bereits ein sehr hoher Reinheitsgrad herrscht. Damit die Baugruppen diesen Reinheitsgrad behalten, werden sie sofort nach dem Zusammenbau verpackt und eingelagert, bis sie für eine entsprechende Maschine benötigt werden. „Mit diesen vorgefertigten Komponenten können wir die Anlagen noch schneller herstellen", freut sich Andreas Behr. „Die eigentlichen Systeme produzieren wir aber weiterhin build-to-order."
Der Zusammenbau des eigentlichen Systems findet im Produktionsreinraum statt, der mindestens die ISO-Klasse 4 erfüllt. Hier kommen ausschließlich vorgereinigte Komponenten hinein. Die Mitarbeiter führen dort nur noch die üblichen Montagearbeiten durch, aber keine Partikel generierenden Arbeitsschritte, wie Bohren, Fräsen, Feilen oder Schweißen. Dieser Raum bietet Platz für drei Systeme, die hier parallel fertig gestellt werden können. Ist dieser Produktionsschritt abgeschlossen, wird die Anlage noch einmal schonend gereinigt und anschließend in den direkt angrenzenden Reinraum für Inbetriebnahmen geschoben.

Inbetriebnahme unter hoher Reinheit
Dieser Inbetriebnahme-Reinraum bietet Platz für gleichzeitig vier Systeme und besitzt einen noch höheren Reinheitsgrad als der Montagebereich. Hier schaltet das InnoLas-Inbetriebnahme-Team die Anlagen ein und nimmt alle erforderlichen Einstellungen für den späteren reibungslosen Einsatz vor. Soweit möglich verwendet das Team hierfür bereits Produktionsmaterial des Kunden und stimmt die Prozesse auf die jeweiligen Anforderungen ab. Im Anschluss daran erhalten die Kunden optional die Möglichkeit, eine Vorabnahme der Maschine durchzuführen. Dabei können sie auch an einer Bediener- und/oder Wartungsschulung teilnehmen.
Ist die Maschine vollständig einsatzbereit, wird sie noch im Inbetriebnahme- Reinraum von einem Spezialisten professionell verpackt, so dass das System auch während des Transports gegen mögliche Verunreinigungen geschützt ist. Damit stellt InnoLas die Maschinen in einem bereits sehr reinen Zustand zur Verfügung und reduziert damit den Reinigungsaufwand vor der Inbetriebnahme in der Produktion.

Applikationstests unter Real­bedingungen
Direkt an den Inbetriebnahmeraum ist ein Applikationslabor angegliedert, das ebenfalls eine extrem hohe Reinraumklasse besitzt. Hier stellen die Technologiespezialisten besonders saubere und reine Anwendungsmuster im Soft- und Deepmarking-Bereich für Kunden und Interessenten her. Um thermische und mechanische Einflüsse zu eliminieren, sind die dafür eingesetzten Laser auf Granitplatten montiert. Die Ergebnisse verifiziert das Team anschließend mit modernsten Messeinrichtungen. Der etwas niedrigere Druck im Labor gegenüber dem benachbarten Inbetriebnahmeraum verhindert auch hier einen eventuellen Partikeleintrag. Auf diesen Raum ist Andreas Behr besonders stolz: „Hier können wir unseren Kunden schon vorab beweisen, welche Qualität wir erzeugen, egal ob es sich um einen bereits bekannten oder neu entwickelten Prozess handelt. Natürlich ist das Labor auch visuell abgetrennt, um die Erwartungen unserer Kunden bezüglich Vertraulichkeit zu erfüllen".

Fazit
Die neuen Reinräume tragen damit zu einem weiteren Qualitätssprung bei und ermöglichen es dem Hersteller noch schneller auf neue oder kurzfristige Anforderungen zu reagieren.
Weitere Informationen zu den Systemen für Wafermarkierung, Wafersortierung Wafersortierung und Universalbeschriftung unter www.innolas.com.