TU Delft en VDL ETG T&D willen wafers contactloos verplaatsen voor betere chipproductie
Elke keer dat de robotarm een wafer oppakt voor plaatsing in de chipmachine, komen er miniscule deeltjes vrij die schadelijk zijn voor het chipproductieproces. De faculteit Mechanical Engineering van de TU Delft werkt aan de nieuwe generatie waferhandlers die wafers kunnen verplaatsen volledig zonder het genereren van deze deeltjes. Eén van de nieuwe aspecten in deze handler is een methode die wafers contactloos verplaatst. Een nieuwe samenwerking tussen TU Delft en VDL ETG T&D heeft tot doel deze techniek verder te ontwikkelen om uiteindelijk het chipproductieproces efficiënter en schoner te maken.
De enorme vraag naar chips wereldwijd drijft de continue zoektocht naar manieren om het productieproces nog efficienter te maken. De onderzoeksgroep van universitair hoofddocent Ron van Ostayen richt zich daarbij op de wafers. “Dit kan je zien als de fundering voor chips. Zo’n wafer gaat 80 tot 100 keer door de lithografiemachine om de chips laagje voor laagje op te bouwen”, legt Van Ostayen uit. “Als we de doorlooptijd van wafers naar beneden weten te brengen, neemt de productiecapaciteit naar verwachting ook toe.”
Zwefende wafers
De wafers, vaak gemaakt van siliciumkristal, worden door een machine van VDL ETG geplaatst in de lithografiemachines, zoals die van ASML. Dat gaat nu met een robotarm die de wafer fysiek oppakt. “Wij willen dit mechanische contact met de wafer vermijden”, zegt Van Ostayen. Dat doen ze door gebruik te maken van een innovatief concept. Daarmee kan de wafer contactloos worden verplaatst, de wafer zweeft dan eigenlijk door de machine. De groep van Van Ostayen werkt al langer aan technieken om wafers te laten zweven. Doordat ze nu gebruik kunnen maken van de expertise van VDL ETG T&D, hopen ze dat deze techniek ook echt zijn weg naar de praktijk vindt.
Deeltjesvorming verminderen
Een wafer contactloos verplaatsen zal niet altijd mogelijk of gewenst zijn. Een andere vraag die centraal staat in dit project is dan ook: hoe maak je het onvermijdbare mechanische contact zo vriendelijk mogelijk? De onderzoekers kijken dan naar nieuwe ontwerpen en materiaal technologieen. Zo gaat hoogleraar Just Herder, afdeling Precision & Microsystems Engineering, onderzoek doen naar de mogelijkheid van elastische mechanismen. In het verlengde daarvan kijkt universitair docent Sid Kumar, Materials Science & Engineering, naar het meest geschikte materiaal voor deze elastische mechanismen. Omdat het materiaal aan veel eisen moet voldoen, is dit nog niet zo makkelijk. Kumar kijkt specifiek naar slimme metamaterialen. “Nitinol is een geheugenmetaal, soms ook wel slim metaal genoemd. Het is een legering die zijn oorspronkelijke vorm onthoudt en na verhitting altijd hiernaar terugkeert en bijzondere dempingseigenschappen bezit. Door Nitinol te combineren met een gericht structureel ontwerp willen we innovatieve slimme metamaterialen maken met eigenschappen die verder gaan dan die van Nitinol alleen.”
Waardevolle samenwerking
Dit project markeert de start van een structurele samenwerking tussen TU Delft en VDL ETG T&D. “Het voornemen is om samen nog meer projecten te starten in de toekomst”, zegt Van Ostayen. “Wij kunnen veel leren van hun expertise op het gebied van nauwkeurige productieprocessen en ontwerpmethoden voor high tech systemen. Daarnaast is het een waardevolle partner voor studentenprojecten.”
Wij zijn actief in het domein High-Tech machine-ontwikkeling en engineering. Om aan de frontlinie van nieuwe technologie te blijven, investeren wij in een duurzame samenwerking met de zeer gerespecteerde TU Delft.
Rob Boereboom, development manager VDL ETG T&D
Ron van Ostayen
Sid Kumar
