Hoe kleiner de details, hoe strenger de eisen voor stofarme ruimtes. Zo weten ook bedrijven in de supplychain van onder andere ASML. Inmiddels zijn de standaarden voor de keten verschoven naar verontreiniging door deeltjes tot op moleculair niveau. Aan fabrikanten van stofarme ruimtes om op die ontwikkeling in te spelen. Zoals ook ProCleanroom in Valkenswaard dat doet, met onder meer de ontwikkeling en productie van ultraclean storage cabinets en cleanroomoplossingen voor de meest kritische processen.
Schoon, schoner, schoonst. Tot op moleculair niveau
Toch bijzonder, vindt Niels Ferguson. ProCleanroom, het bedrijf waarvan hij directeur-eigenaar is, vindt zijn oorsprong in de vacuümtechniek. En laat nou net diezelfde techniek meer dan ooit hét thema zijn voor bedrijven die zoeken naar manieren om zo schoon mogelijk te produceren, te assembleren of te reinigen. ‘We hebben er veel affiniteit mee’, zegt Ferguson, die zich met ProCleanroom richt op de ontwikkeling, productie en installatie van flowkasten en cleanrooms. ‘De kennis die we toen hebben opgebouwd, komt nu goed van pas.’
Aanscherping cleanliness grades
Over de rol van ProCleanroom later meer. Want laat Ferguson eerst de ontwikkelingen van de afgelopen tijd schetsen, zo stelt hij voor, bekeken vanuit de rol van ASML. Deze chipmachinefabrikant legt de lat voor reinheidsstandaarden hoog. En wel zodanig, dat de GSA cleanliness grades, waarin de reinheidseisen van ASML beschreven staan, voor de markt leidend zijn als het gaat om stofarme ruimtes. Gold grade 4 lange tijd als standaard in de keten, zo’n zes jaar geleden schoof de standaard langzaam op naar grade 2. En sinds twee jaar is de hoogste standaard, oftewel grade 1 vereist. Met die aanscherping gaat het allang niet meer om verontreiniging door alleen deeltjes. In plaats daarvan is de aandacht voor moleculaire verontreiniging groter dan ooit.
ProCleanroom leverde recent een clean storage cabinet aan Hukseflux Thermal Sensors in Delft.
Impact toeleveranciers
Met de huidige standaarden is ASML’s supplychain flink veranderd qua cleanliness, vertelt Ferguson. ‘Jarenlang verzorgden de cleaning service providers het reinigen en verpakken volgens grade 4 voor bedrijven in de keten. Dat veranderde toen de volumes voor toeleveranciers toenamen, en het voor second- en vooral first-tier-leveranciers interessant werd veel grade-4-activiteiten zelf in huis te halen. Veel cleaning service providers richten zich inmiddels dan ook vooral op grade 2 en grade 1 om zich te blijven onderscheiden. Bedoeld voor de high-end-activiteiten die bedrijven nu liever nog uitbesteden.’ De internationale normering ISO 14644-1 benoemt onder andere de grenzen voor de maximaal aanwezige luchtgedragen deeltjes in stofarme ruimtes per classificatie. Maar let op, benadrukt Ferguson: ASML’s grade 4 staat niet gelijk aan ISO-klasse 4. ‘Grade 4 realiseer je in een cleanroomomgeving met ISO-klasse 7, voor een grade-2-proces is typisch een ISO-klasse 6- of ISO-klasse 5-omgeving nodig. Er is dus een correlatie. Waarbij voor de ISO-classificaties geldt dat de maximale concentratie deeltjes per stap logaritmisch met telkens een factor 10 afneemt.’
Juiste basis
Tijd om verder in te zoomen op ASML grade 1. Oftewel op de vereiste dat bedrijven in de supplychain hun activiteiten schoon moeten (laten) verrichten tot op moleculair niveau. Het vraagt allereerst om de juiste basis, vertelt Ferguson, die begint bij een afgesloten ruimte. ‘Je wilt inbreuk van gecontamineerde lucht voorkomen. Daardoor kom je al snel uit op paneelsystemen, waarbij die van ons zijn voorzien van een clean safe coating. De wanden zijn daardoor snel te reinigen en verontreiniging hecht zich er nauwelijks aan.’ Naast afscheiding speelt ook ontgassing van gebruikte materialen een rol. Ferguson: ‘Denk aan flexibele pvc-lamellen. Daar zitten weekmakers in; wat je ruikt, zijn moleculen afkomstig uit het materiaal. Niet zichtbaar, wel schadelijk voor sommige processen.’
Uitstoken en meten
Componenten optimaal reinigen kan onder andere door ze uit te stoken. Tijdens zo’n bake-out cycle worden onderdelen in een hoog-vacuümomgeving verhit en ontgast, wat zorgt voor een extreme reinheid van de onderdelen. Een RGA (residual gas analyzer) kan vervolgens meten hoe groot de moleculaire verontreiniging nog is. Zo’n RGA en bake-out; voor Ferguson staan de tooling en bijbehorende processen symbool voor een verandering qua bewustzijn. ‘Gaat het om moleculaire verontreiniging, dan red je het niet meer met alleen IPA (isopropyl alcohol, red.) en een UV-A-inspectielamp. Het is precies vanwege dat bewustzijn waarom wij een goede gesprekspartner zijn. We kennen de wereld van de vacuümtechniek en kunnen de klant adviseren over de juiste toepassingen, zonder dat die te extreem worden.’ Aan overdimensioneren heeft een klant dan ook niets, benadrukt Ferguson. ‘Fit for purpose is waar het om gaat, zeker met zulke investeringen.’
Actieve kool
Om tot de ideale randvoorwaarden voor reinigingsprocessen te komen, moeten schadelijke moleculen dus uit de lucht worden verwijderd. Maar hoe zorg je daarvoor, met in een cleanroom ook apparatuur zoals reinigingsbaden? En dat naast het gegeven dat een cleanroom zo’n 90 procent van de lucht recirculeert? De oplossing zit ’m volgens Ferguson onder meer in een moleculair filter, zoals een actief-koolpakket. ‘Eenmaal aangebracht in de filtertrap van een flowkast of cleanroom, absorbeert het pakket schadelijke moleculen, waaronder organische componenten, oplosmiddelen en andere procesgassen.’
Lees Link magazine digitaal of vraag een exemplaar op: mireille.vanginkel@linkmagazine.nl’
Clean storage cabinet
De ontwikkelingen voor een moleculair filter verlopen volgens Ferguson steeds sneller en maken betere oplossingen mogelijk. Een dergelijk moleculair filter kan tevens onderdeel zijn van ProCleanrooms clean storage cabinet. Dat systeem is begin dit jaar ontwikkeld en recentelijk is een model geleverd aan Hukseflux Thermal Sensors in Delft. Ferguson: ‘De kast is verrijdbaar of te gebruiken als vaste opstelling. Zie het als een flowkast in een cleanroom, waarbij het systeem wordt gespoeld met gefilterde lucht. Ook is de kast uit te rusten met moleculaire filtering zoals actief-koolpakketten, voor het bewaren van producten die net uit een bake-out komen. Een ultracleane opslag dus, die de klant in staat stelt te voldoen aan de eisen voor reiniging tot op moleculair niveau.’
Verandering ventilatietechniek
Dat voor ProCleanroom de klantspecifieke reinheidseisen steeds strenger worden, blijkt ook uit de cleanroom die het bedrijf onlangs opleverde bij Innovar Cleaning Control in Eindhoven. De cleanroom omvat zo’n 300 vierkante meter, voldoet qua afwerking aan de hoogste eisen en is onder andere voorzien van een actief-koolpakket. Bovendien heeft de cleanroom nog iets wat volgens Ferguson te zien is als een andere ontwikkeling, waarbij hij doelt op de ventilatietechniek. ‘Er zijn nog steeds producenten die voor de aandrijving van de ventilatoren AC-wisselstroommotoren gebruiken. Die zijn in aanschaf wat goedkoper dan gelijkstroommotoren, maar vragen uiteindelijk wel meer onderhoud. Bovendien geven ze meer warmte af en verbruiken ze meer stroom dan DC-motoren. Vandaar dat die DC-motoren, en dan meer specifiek de EC-motoren voor elektronisch geregelde gelijkstroom, steeds vaker worden toegepast. Zo ook door ons. EC-motoren kosten bij aanschaf wellicht iets meer, maar zorgen direct voor lagere operationele kosten. En daar heeft een klant het meest aan.’
