Clean Technologies

Das Projekt zielt darauf ab, den Umgang mit technischen Gasen und Kältemitteln innerhalb der Fraunhofer-Gesellschaft zu optimieren. Dazu werden zunächst der Status Quo erfasst und der Verbrauch analysiert. Innovative Messtechnologien sollen präzise Verbrauchsdaten ermitteln, während eine kontinuierliche Online-Abgasmessung den unverarbeiteten Anteil der Klimagase aufzeigt. Schließlich wird die Klimawirkung der Gase bewertet und ein Konzept zur Datenerhebung entwickelt, um die Ergebnisse in die Treibhausgasbilanz (THG-Bilanz) der Fraunhofer-Gesellschaft zu integrieren.

Ein häufiges Problem bei MEMS-Bauelementen, die unter Umgebungsbedingungen arbeiten, ist die Beeinträchtigung ihrer aktiven Strukturen durch Oxidation und Feuchtigkeitsaufnahme. Um diese Effekte zu reduzieren, setzen industrielle Anwendungen oft auf PTFE (Teflon) als hydrophobe Schutzschicht. Angesichts des wachsenden Bedarfs an umweltfreundlicheren Produktionsmethoden untersucht das Fraunhofer IPMS alternative Materialien wie FDTS (Fluordecyltrichlorsilan), um PTFE zu ersetzen. Ziel ist es, die Schutzfunktion beizubehalten und gleichzeitig die Leistungsfähigkeit von Ultraschallbauelementen wie Capacitive Micro-machined Ultrasound Transducers (CMUT) zu gewährleisten. Diese Technologie spielt eine entscheidende Rolle in der Medizintechnik, Industrieautomation und zerstörungsfreien Prüfung.

Das Chemisch-Mechanische Polieren (CMP) ist ein unverzichtbarer Prozess in der Halbleiterfertigung, jedoch mit einem hohen CO₂-Fußabdruck verbunden. Insbesondere der Einsatz von Ceroxid (Ceria) in Polierslurries stellt eine Herausforderung dar: Es verursacht nicht nur erhebliche CO₂-Emissionen, sondern ist auch potenziell krebserregend und in seiner Verfügbarkeit eingeschränkt. Aktuell werden Ceria-Slurries vor allem bei selektiven SON-Polierschritten verwendet, die für hochpräzise Strukturen entscheidend sind. Silica-basierte Alternativen stehen zwar zur Verfügung, schränken jedoch die Vielseitigkeit in der Chipproduktion ein und behindern dadurch die Diversifizierung der Mikroelektronik. Die Entwicklung neuer, umweltfreundlicher Polierlösungen ist daher ein wichtiger Schritt, um die Anforderungen moderner Halbleiterfertigung zu erfüllen und die Nachhaltigkeit in der Industrie voranzutreiben.

Entwicklung und Evaluierung von umweltfreundlichen, wasserbasierten Reinigungstechnologien als Alternative zu den aktuell eingesetzten, erdölbasierten Lösungsmitteln in der Halbleiterfertigung. Diese neuen Verfahren sollen nicht nur gesundheitsschädliche und umweltschädliche Chemikalien ersetzen, sondern auch den Einsatz aggressiver Zusatzstoffe und den Bedarf an umfangreicher Abwasseraufbereitung reduzieren. Im Rahmen des Projekts werden wesentliche Schritte unternommen, um die Reinraumtauglichkeit, Prozessstabilität und Automatisierbarkeit der wasserbasierten Lösungen zu prüfen. Zusätzlich wird ihr ökologisches Einsparpotenzial entlang der gesamten Prozesskette bewertet. Die angestrebte Technologie soll die Halbleiterindustrie in Richtung einer nachhaltigeren Produktion voranbringen und gleichzeitig die hohen Anforderungen an Prozesssicherheit und Effizienz erfüllen.

N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) ist ein weit verbreitetes Lösungsmittel in der Halbleiterindustrie, insbesondere für präzise Prozesse wie das Strukturieren dünner Schichten (Lift-off-Prozess) und das Entfernen von Lacken zur Oberflächenreinigung. Diese Verfahren sind entscheidend für die Sicherstellung der Qualität und Leistung von Halbleiterbauelementen, etwa in der Chipfertigung und der Mikroelektronik. Aufgrund seiner reproduktionstoxischen Eigenschaften sowie der Reizung von Augen, Haut und Atemwegen wurde NMP ab 2018 in den Anhang XVII der REACh-Verordnung aufgenommen. Seit Mai 2020 ist der Einsatz von NMP in Verbraucherprodukten mit einem Gehalt von 0,3 % oder mehr in der EU verboten.