Spinbots schaffen superglatte Oberflächen

Forscher um Sanha Kim vom Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) und Jeong Jae Wie von der Hanyang University optimieren die Leistung von Halbleitern mit Spinbots. Das sind rotierende Mikroroboter, die selbst die kleinsten Unebenheiten glätten. Einen eigenen Antrieb haben sie nicht. Sie werden von außen befindlichen rotierenden Magnetfeldern in schwindelerregend schnelle Rotation versetzt und über die Oberfläche geleitet, sodass kein Fleck unpoliert bleibt.

Die Experten sehen ihre Lösung als kostengünstige Alternative zur Oberflächenbehandlung für fortschrittliche Industrien wie die Halbleiter- und Optikindustrie. Traditionelle Methoden wie die chemisch-mechanische Planarisierung (CMP) sind bisher die Industriestandards für die Planarisierung von Oberflächen und die Entfernung von Verunreinigungen. Diese Systeme weisen jedoch erhebliche Nachteile auf. CMP-Geräte sind nicht nur groß und komplex, sondern auch extrem teuer.

Darüber hinaus sind die in diesen Prozessen verwendeten Verbrauchsmaterialien wie Polierpads, Schleifschlämme und Reinigungsbürsten teuer und müssen häufig ausgetauscht werden, was die Betriebskosten in die Höhe treibt. Diese Kombination aus hohen Vorlaufkosten und laufenden Wartungsanforderungen stellt eine große Herausforderung für Hersteller dar, die die Produktionskosten senken und gleichzeitig die Ausbeute verbessern wollen.

Zuverlässigkeit von 99,6 Prozent

Die neuen Spinbots bestehen aus einem thermoplastischen Polyurethan-Eisenoxid-Nanokomposit. Sie erledigen ihre Aufgabe mit einer Zuverlässigkeit von 99,6 Prozent, und das in relativ kurzer Zeit, heißt es. Denn es können auf einem Wafer gleichzeitig 14 Spinbots rotieren. Als Poliermaterial dienen nanometergroße Partikel aus Siliziumdioxid.

Laut den Wissenschaftlern erzeugen die Hightech-Spinbots spiegelglatte Oberflächen. Das Verfahren könne mit modernsten Techniken wie dem Ionenstrahlpolieren und dem magnetorheologischen Polieren konkurrieren, jedoch zu einem Bruchteil der Kosten und der Größe der Maschinen, unterstreichen die Entwickler abschließend. (pte)

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