Système ultrasonique très polyvalent pour un nettoyage final fiable des microstructures

Pas de particules supérieures à 1 µm

Les progrès technologiques dans le domaine des microstructures et la nécessité de traiter des substrats plus grands ont nécessité l'installation d'un nouveau système de nettoyage final chez POG Präzisionsoptik Gera. La solution d'équipement proposée par UCM AG a été approuvée par le client. Elle permet de nettoyer aussi bien des plaquettes non traitées que des substrats structurés et revêtus. La spécification de propreté stipulant "aucune particule supérieure à 1 µm" est respectée de manière fiable.

Lorsque les usines Zeiss de Gera/Allemagne ont été fermées en 1991, un groupe d'anciens cadres supérieurs a organisé un rachat d'entreprise afin de préserver et de développer la longue tradition de fabrication optique à Gera, marquant ainsi la naissance de POG Präzisionsoptik Gera GmbH. Aujourd'hui, l'entreprise compte 140 employés. Elle développe et produit, d'une part, des pièces, des composants et des dispositifs optiques de précision sur mesure pour l'ensemble de la gamme optique du spectre. Ces articles sont utilisés par des clients du monde entier dans les domaines de la construction mécanique, de la technique de mesure, du traitement industriel de l'image, de l'équipement médical, de la technologie laser, de l'industrie des semi-conducteurs et de l'aérospatiale. D'autre part, l'entreprise a acquis une renommée internationale en tant que fabricant de microstructures optiques normalisées et personnalisées, telles que les grilles nettes et les graticules d'échelle, les cibles de résolution de l'USAF, les ouvertures de trou d'épingle et les cibles d'étalonnage. Dans ce segment, POG peut prendre en charge tous les processus de développement et de production en interne. "Nous avons récemment élargi notre fabrication de microstructures en termes de gamme d'options technologiques et de taille des substrats que nous sommes capables de traiter. Par conséquent, nous avions besoin d'un nouveau système de nettoyage final", rapporte Jan Schubach, l'un des directeurs généraux de POG.

Une propreté maximale est exigée

Les microstructures optiques de POG sont principalement fabriquées à partir de verre B 270 et de quartz, ainsi que de substrats céramiques et vitrocéramiques. Une étape finale de nettoyage destinée à éliminer la poussière, les résidus ultrafins des produits de polissage et les empreintes digitales est obligatoire tant pour les substrats non traités qu'après l'ajout de la structure et du revêtement. Étant donné que les structures appliquées sur les substrats ne mesurent que 2 µm dans certains cas, la spécification de propreté exige qu'aucune particule ne dépasse 1 µm. POG a développé une solution pour ces tâches de nettoyage très exigeantes en collaboration avec un consultant externe, tout en discutant de sa technologie avec différents fabricants d'équipements.

Un système de nettoyage polyvalent au lieu de plusieurs types spéciaux

"Nous envisagions différents concepts de nettoyage pour des utilisations spéciales telles que le nettoyage de masques ou d'une configuration de substrat spécifique pour l'industrie des semi-conducteurs. Selon toute vraisemblance, nous aurions eu besoin de trois systèmes différents pour répondre à nos besoins. C'est ce qui nous a incités à prendre contact avec UCM. Nous possédions déjà un système de nettoyage de ce fabricant d'équipements et notre consultant avait également acquis une bonne expérience avec cette société dans le cadre d'un autre projet", explique Jan Schubach. La société suisse UCM AG, membre du groupe Ecoclean, a revu et adapté le concept d'équipement en collaboration avec POG et le consultant. "UCM a répondu à nos propositions de manière très flexible, en s'appuyant sur sa vaste expérience dans la fabrication de systèmes de nettoyage pour les produits optiques", se souvient le directeur général.

La nouvelle ligne de nettoyage par ultrasons comprend un total de onze stations, dont sept cuves d'immersion. Celles-ci sont conçues pour les étapes suivantes du processus : chargement humide, nettoyage par ultrasons multifréquences (40 et 80 kHz), nettoyage par mégasons, rinçage, rinçage fin, séchage par infrarouge sur un convoyeur à bande indexé et déchargement.

L'opération de chargement par voie humide et tous les processus de nettoyage et de rinçage sont effectués avec de l'eau démin. (entièrement déminéralisée). En fonction du programme de nettoyage, l'eau de rinçage est utilisée dans une boucle de cascade, jetée ou acheminée vers un drain séparé. Cette méthode contribue à la haute qualité du nettoyage, tout comme le dispositif de débordement à quatre côtés développé par UCM et utilisé sur toutes les cuves. Le liquide de nettoyage ou de rinçage pénètre dans les cuves par le bas, se déplace vers le haut et sort par débordement sur tous les côtés. Ainsi, les matières étrangères retirées du produit sont immédiatement évacuées des cuves. Cela permet d'éviter une nouvelle contamination lors du déchargement des pièces et la formation de poches de saleté dans les réservoirs. En outre, les substrats sont traités de manière très complète et uniforme.

Les cuves de rinçage présentent une autre caractéristique particulière. L'eau est pompée dans ces cuves à haute pression de manière à provoquer des turbulences. Cela suffit, en conjonction avec le mouvement du produit, pour rincer les substrats sans assistance ultrasonique à l'heure actuelle. Toutefois, l'équipement mécanique et le système de contrôle sont tous deux préparés à une intégration future des ultrasons, de sorte que l'utilisateur sera en mesure de répondre rapidement et avec souplesse à des demandes plus exigeantes.

Nettoyage entièrement automatique en salle blanche

Le système de nettoyage est intégré dans une salle blanche. Les substrats à traiter, dont la taille peut atteindre 10 pouces, sont placés manuellement dans les casiers de manutention du système, dans des cassettes spéciales. L'opérateur sélectionne ensuite le programme de nettoyage approprié, spécifique à la pièce. Celui-ci est enregistré dans le contrôleur du système et détermine les stations qui seront utilisées dans chaque cas et les paramètres de traitement - par exemple, la puissance et la fréquence des ultrasons, le temps de séjour - qui doivent être réglés pour chaque réservoir. Afin de garantir le respect de la durée de traitement définie pour chaque station, le système de contrôle flexible permet d'entrer des "heures prioritaires". "Nous travaillons actuellement avec 10 programmes pour les différents substrats et nous avons obtenu d'excellents résultats pour toutes les tâches de nettoyage depuis le tout début. Le système de nettoyage fonctionne sans problème depuis sa remise en mars 2015. En effet, nous n'avons constaté aucun des problèmes de démarrage habituellement rencontrés avec des équipements aussi complexes", note Jan Schubach avec satisfaction.


Auteur : Doris Schulz