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  • 13. Dezember 2011

    Reinraum an der Johannes Kepler Universität Linz – Interview mit Univ.-Prof. Dr. Friedrich Schäffler

    Den Reinräumen an der Johannes Kepler Universität in Linz/Oberösterreich kommt österreichweit eine Schlüsselstellung in Forschung und Lehre zu. Bereits Anfang der 1990er Jahre wurde das Institut für Halbleiterphysik in Linz begründet.

    Elektronenstrahl Lithographie

    Elektronenstrahl-Lithographie-Einrichtung im Klasse-100-Reinraum des Instituts. (Foto: Institut für Halbleiterphysik Linz)

    Im Rahmen einer Infrastrukturmaßnahme wurde dabei auch ein etwa 200 Quadratmeter großer Reinraum eingerichtet, der zunächst der einzige voll ausgestattete Reinraum an einer österreichischen Universität war. Inzwischen gibt es weitere Reinräume, beispielsweise am Institut für Festkörperelektronik der TU Wien oder auch an Fachhochschulen wie etwa der FH in Vorarlberg. Wir haben nachgefragt: Im Gespräch mit Univ.-Prof. Dr. Friedrich Schäffler, Institut für Halbleiter- und Festkörperphysik an der Johannes Kepler Universität Linz.

    Herr Prof. Schäffler, die Johannes Kepler Universität Linz nimmt österreichweit eine Schlüsselposition im Bereich Forschung und Lehre innerhalb des Komplexes Reinräume ein. Was machen die Besonderheiten aus?

    Beheiztes Substrat

    Blick auf das geheizte Substrat in einer Molekularstrahl-Epitaxieanlage für Verbindungshalbleiter mit Elementen aus der II., IV. und VI. Hauptgruppe des Periodensystems (Foto: Institut für Halbleiterphysik Linz)

    Der Reinraum an der Johannes Kepler Universität in Linz gehört zum Institut für Halbleiter- und Festkörperphysik, ist also nicht den Ingenieurswissenschaften sondern der Grundlagenforschung zugeordnet. Der Gründer und langjährige Leiter des Instituts, Prof. Dr. Günther Bauer, hat schon sehr früh erkannt, dass die Nanostrukturierung eine wesentliche Voraussetzung für die Erforschung neuer physikalischer Phänomene im Bereich der Festkörper- und insbesondere der Halbleiterphysik ist.

    Mit der Gründung des Instituts 1990 und der Einrichtung des Reinraums 1992 wurde letztlich auch die Grundlage geschaffen für die in den darauffolgenden Jahren erfolgte Fokussierung des Fachbereichs Physik auf den Themenschwerpunkt Nanoscience and –technology. Inzwischen gibt es eine ganze Reihe von interdisziplinären Projekten, bei denen fachbereichsübergreifende Forschungsvorhaben unter Einbeziehung der Reinraum-Infrastruktur bearbeitet werden. Als Beispiele seien das Verbundprojekt Nanostructured Surfaces and Interfaces (NSI) der Österreichischen Nanoinitiative und der international besetzte Spezialforschungsbereich (SFB) des Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) Infrared Optical Nanostructures (IRoN) genannt.

    Generell gibt es inzwischen eine Vielzahl an Reinräumen an Universitäten. Benötigen wir tatsächlich eine solche Vielzahl, zumal der Unterhalt solcher Räume nicht ganz billig ist?

    In der Tat gibt es an Hochschulen und Universitäten inzwischen eine große Zahl von Reinräumen. Das ist zum einen sicher darauf zurückzuführen, dass Methoden der Nanostrukturierung inzwischen in vielen Fachbereichen eine zentrale Rolle spielen. Entsprechende Infrastruktureinrichtungen werden da schnell zu einer unabdingbaren Voraussetzung für internationale Konkurrenzfähigkeit und das damit verbundene Einwerben von Forschungsprojekten.

    Auf der anderen Seite ist es m.E. nicht notwendig, dass alle Reinräume mit allen denkbaren Nanostrukturierungseinrichtungen ausgestattet sind. Vielfach lassen sich über Verbundprojekte Synergien zwischen kleineren, spezialisierten Reinräumen nutzen. Die genannten Reinräume an der Johannes Kepler Universität in Linz und der TU Wien, beispielsweise, sind in vielen Bereichen komplementär ausgestattet und werden über intensive Kooperationen in gemeinsamen Projekten genutzt.

    Werden Studenten im Reinraum Ihrer Universität ganz speziell innerhalb des Spektrums Technische Sauberkeit ausgebildet – ggf. auch im Rahmen eines speziellen Studienganges mit abschließender Zertifizierung, sodass die Studierenen die hochspezialisierte Kompetenz nachweisen können?

    Logo Institut Halbleiterphysik Linz

    Unbearbeitetes Institutslogo, das mit Elektronenstrahllithographie und reaktivem Ionenätzen (RIE) in ein Silizium-Substrat übertragen wurde (Foto: Institut für Halbleiterphysik Linz)

    Universitätsforschung wird zu einem großen Teil von DiplomandInnen/MasterstudentInnen, DoktorandInnen und PostDocs durchgeführt. Die Zahl der festangestellten ReinraumtechnikerInnen und LaborantInnen ist dagegen sehr beschränkt. Es ist daher unerläßlich, dass StudentInnen und PostDocs zunächst umfassend in die Problemstellungen des Reinraums eingearbeitet werden. Das umfasst natürlich auch den Bereich technische Sauberkeit, aber auch den Umgang und die Entsorgung von Chemikalien, den Umgang mit technischen Gasen und die Einschulung in die jeweils benötigten Reinraumeinrichtungen. Die praktische Einschulung findet vor Ort durch die festangestellten Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen statt.

    Zur Vorbereitung nehmen mehrere Vorlesungen direkt Bezug auf die Reinraumproblematik, beispielsweise die beiden Einführungsvorlesungen in die Nanotechnologie und in die Halbleitertechnologie. Wir führen aber auch einige Praktikumsversuche im Reinraum durch, um Studenten früh an die Arbeitsumgebung und die Aspekte technischer Sauberkeit heranzuführen. Einen eigenen Studiengang mit zertifiziertem Abschluss bieten wir nicht an, weil es dafür zu wenig Nachfrage gibt. Wir diskutieren aber zur Zeit sehr intensiv, ob wir für die Industrie Kurse anbieten sollen, in denen im Rahmen von Mitarbeiterfortbildungsmaßnahmen ausgewählte Kapitel zur Reinraumtechnik vermittelt werden sollen.

    Der Reinraum des Instituts für Halbleiterphysik enthält Einrichtungen zur Abscheidung von Halbleiterheterostrukturen sowie zur Strukturierung im Nanometer-Maßstab. Was wird hierbei explizit untersucht bzw. erforscht?

    Lassen Sie mich dazu beispielhaft die beiden oben genannten Projektcluster etwas näher erläutern: Im Rahmen des interdisziplinären NSI-Verbundprojekts werden am Institut u.a. nanostrukturierte Substrate für biophysikalische Anwendungen entwickeln. Daran sind Physiker, Biophysiker und Chemiker beteiligt, mit der Zielsetzung, biofunktionalisierte Oberflächen für optische Ausleseverfahren zu entwickeln, bei denen mit Techniken der Halbleitertechnologie die Dichte und die Lokalisierung der Biomoleküle im Nanometer-Bereich definiert werden. Es ist diese Art von Interdisziplinarität, die den eigentlichen Mehrwert der Nanotechnologie ausmacht.

    Das Ziel des internationalen SFBs IRoN, an dem die Reinräume sowohl in Linz als auch in Wien beteiligt sind, ist die Entwicklung neuer Halbleiternanostrukturen für die Lichtemission im nahen und mittleren infraroten Spektralbereich. Dieser Spektralbereich ist für eine Vielzahl von Anwendungen, z.B. bei der Abgasüberwachung und bei der Umweltmeßtechnik, wichtig, weil viele Moleküle in diesem Bereich charakteristische Absorptionsbande besitzen. Derzeit gibt es aber kaum effiziente Lichtquellen in diesem Spektralbereich, so dass hier großer Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht. Auch bei diesem Großprojekt spielen die Möglichkeiten zur Abscheidung von Halbleiterheterostrukturen und zur Nanostrukturierung in den beteiligten Reinräumen eine Schlüsselrolle, ohne die ein solches Projekt nicht denkbar wäre.

    • Interview Teil II
      In zweiten Teil II des Interviews mit Univ.-Prof. Dr. Friedrich Schäffler geht es um um attraktive Optionen im Bereich Automobiltechnik, On-Wafer- Meßeinrichtungen, Partikelfreiheit im Reinraum und einem möglichen Reinraumneubau für die Johannes Kepler Universität Linz.

    Das Interview führte Ursula Pidun

     

    Weitere Interviews:

    Reinraumtechnik – Interview mit Dr. Lothar Gail
    Reinraum der Klasse 1 im INA der Uni Kassel – Interview mit Dr. rer. nat. habil. Martin Bartels
    Der reinste Reinraum der Welt
    Reinster Reinraum – Interview mit Dipl.-Biol. Markus Keller
    Technische Sauberkeit – INTERVIEW mit Dipl.-Ing. Hans Illig (Teil 1)
    Interview mit Dipl.-Ing. Hans Illig (Teil 2)
    CO2-Schneestrahltechnik – Interview mit Dipl.-Ing. Hans-Jörg Wössner
    Österreichische Reinraumgesellschaft (ÖRRG) – Interview mit Ing. Roman Czech
    Zukunft Reinraumbekleidung: INTERVIEW mit Carsten Moschner


    Verfasst von Ursula Pidun

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