Sala Limpia

La   foundry   educativa   y   de   entrenamiento   del   pro­mst   desarrolló   un   sistema  educativo mixto altamente eficiente que trata los problemas citados arriba de  educación de alta tecnología: el pro­mst ofrece a otras instituciones educativas  acceso a las instalaciones de entrenamiento de MST a costos moderados con  equipos de primera línea en una sala limpia. Eso es complementado por un  método   eficiente   de   entrenamiento   preparatorio   con   el   Laboratorio   de  Tecnología   VirtualIntroducciónMicro   y   Nanotecnologías   (MNT)   son  consideradas tecnologías fundamentales y esenciales para la competitividad de  países   altamente   industrializados.   Las   MNT   abarcan   altas   tecnologías   en  rápido desarrollo, son bastante Interdisciplinarias y cubren una amplia variedad  de aplicaciones. "Alta tecnología" en un contexto educativo también significa  que   es   necesario   interactuar   con   máquinas   complejas   y   de   alto   costo.   La  designación  "en  rápido  desarrollo"  intensifica  las dificultades   de  mantener  el  equipo   educativo   actualizado.   El   carácter   multidisciplinario   y   la   variedad   de  aplicaciones,   por   otro   lado,   indican   que   es   difícil   abordar   cada   uno   de   los  aspectos de las MNT en cada núcleo educativo. Las instituciones educativas  precisan decidir sobre un perfil claro y concentrar sus recursos en sus puntos  fuertes individuales. Como ejemplo, el número de instituciones educativas que  ofrecen  cursos   de  estudio  de  MST  ha   aumentado  rápidamente  desde   1995,  pero   muy   pocas   pueden   ofrecer   cursos   prácticos   apropiados   sobre   las  tecnologías   de   proceso   fundamentales   en   un   ambiente   de   sala   limpia  actualizado. Es un hecho simple que las enormes inversiones y los costos de  mantenimiento   de   una   sala   limpia   de   entrenamiento   son   superiores   a   los  presupuestos.   En   realidad,   en   determinados   casos   las   salas   limpias   para  investigación y desarrollo avanzado o producción están disponibles, pero los  administradores de las salas limpias son muy reluctantes en permitir el acceso  a estudiantes sin experiencia. Las máquinas y las líneas de producción de alta  tecnología   son   muy   sensibles   a   la   operación   incorrecta.   Aún   un   pequeño  engaño   en   una   línea   de   proceso   puede   causar   problemas   graves   en   la  producción o atrasar el éxito de proyectos de investigación y desarrollo durante  meses.   Muchas   otras   áreas   nuevas   como   nanotecnología   o   bioingeniería,   y  también   disciplinas   clásicas   como   electrónica   de   RF   o   ingeniería   hidráulica,  enfrentan un problema básico semejante: la experiencia práctica actualizada de  los   estudiantes   durante   su   educación   universitaria   es   bastante   limitada,  produciendo   resultados   educativos   por   debajo   de   lo   ideal.   Una   manera   de  enfrentar   esa   situación   es   compartiendo   los   costos   en   un   esquema   que  denominamos   “foundry   educativa   y   de   entrenamiento”. Una   foundry   educativa   y   de   entrenamiento:   pro­mstpro­mst   es   una   red   de  varias   universidades,   aliados   de   la   industria   y   también   institutos   de 

investigación y desarrollo. El pro­mst actúa como una foundry educativa y de  entrenamiento en la medida en que ofrece cursos prácticos de MST en una  sala   limpia   de   entrenamiento   de   300   m2   en   el   campo   universitario   de  Zweibrücken   de   la   Universidad   de   Ciencias   Aplicadas   de   Kaiserslautern.   La  sala   limpia   totalmente   equipada,   diversas   herramientas   de   medición   y   una  pequeña instalación de montaje permiten la fabricación de sensores de silicio  completos en un ambiente semiprofesional de primera línea. El concepto de la  foundry de entrenamiento recuerda el concepto comercial muy exitoso de las  foundries   de   producción   en   la   fabricación   de   microelectrónica   y   MST.   Una  foundry   es   especializada   en   procesos   de   fabricación   y   recoge   pedidos   de  diferentes   empresas   operativas   que   no   poseen   fábricas   y   tercerizan   la  producción.   Eso   resulta   en   un   grado   bastante   alto   de   eficiencia   de   costo   y  productividad para los dos lados, la foundry y la empresa que encomienda. La  foundry puede alcanzar un índice de utilización ideal (por ejemplo, de una línea  de proceso de CMOS) y quien hace los pedidos puede concentrarse en ese  perfil específico y ofrecer a sus propios clientes un servicio escueto aunque  completo (por ej.: CIs específicos para el cliente).La Fig. 1 muestra como el  pro­mst adoptó el concepto de foundry para educación de alta tecnología en  MST.   Diferentes   instituciones   educativas   "sin   laboratorio"   ofrecen   cursos   de  estudio   educativos   de   costo   intensivo,   como   MST,   a   sus   clientes,   o   sea,  estudiantes.   La   parte   del   entrenamiento   en   sala   limpia   de   alto   costo   es  tercerizada para la foundry de entrenamiento. "Sin laboratorio", naturalmente,  se refiere apenas a un laboratorio de sala limpia específico para finalidades  educativas generales.Eso no significa que no debe haber ningún laboratorio.  Como ejemplo, la Universidad de Saarbrücken opera una sala limpia bastante  sofisticada para proyectos avanzados de investigación y desarrollo, pero utiliza  las   instalaciones   de   entrenamiento   de   pro­mst   para   la   educación   práctica  general   dentro   del   curso   de   estudio   de   mecatrónica/MST.   Con   apenas   una  semana   de   entrenamiento   intensivo   los   estudiantes   consiguen   construir   su  propio   sensor   de   silicio,   como   mostrado  en   la   Fig.   2.Figura  1:  Concepto  de  foundry adoptado en la educación en alta tecnologíaUna preparación adecuada  de   los   estudiantes   es   un   prerrequisito   indispensable   para   ese   curso   de  laboratorio   intensivo   y   ambicioso   con   experiencia   práctica   real.   Errores  operativos graves deben ser evitados, una vez que pueden ser peligrosos tanto  para el operador como para el equipo. Por otro lado, no sería apropiado si los  estudiantes apenas observasen como los operadores profesionales manipulan  el equipo de alto costo.Además de eso, en muchos casos el equipo moderno  de alta tecnología permite acceso a los procesos solamente por los paneles de  la computadora y el proceso propiamente dicho queda oculto en una cámara a 

vacuo o cámara de proceso cerrada. Eso torna una experiencia directa de los  fundamentos del proceso extremadamente difícil, aún si los propios estudiantes  pudiesen   operar   las   máquinas.El   pro­mst   enfrenta   los   dos   problemas,   de  preparación adecuada y de los "procesos ocultos” en el equipo moderno, con  un   Laboratorio   de   Tecnología   Virtual.Laboratorio   de   Tecnología   Virtual   El  Laboratorio   de   Tecnología   Virtual   es   una   parte   esencial   del   concepto   de  aprendizaje   mixto   del   pro­mst   y   está   compuesto   por   un   conjunto   de  simulaciones de computadora interactivas, animaciones de procesos y videos  ilustrativos.• Simulaciones son empleadas para máquinas complejas, que son  controladas por computadora a través de una interfaz gráfica o un panel de  control de máquina. Las simulaciones recuerdan a la interfaz con el usuario de  las máquinas y responden interactivamente de manera muy semejante a sus  correspondientes en la foundry de entrenamiento • Animaciones son usadas en  los   casos   en   que   ocurre   interacción   apenas   limitada   entre   la   máquina   y   el  usuario. Las animaciones también presentan la ventaja de esclarecer la base  teórica o ilustrar ítems ocultos (por ejemplo, el trayecto óptico en la sonda de  espesor de película).• Videos son usados para mostrar, por ejemplo, etapas  operativas manuales en que las simulaciones o animaciones exigirían mucho  esfuerzo para producir el efecto deseado. Un ejemplo es la manipulación del  wafer para el alineador de la máscara. El comportamiento de la máquina, o  sea, el resultado de los procesos realizados por la máquina, es modelado con  base en un modelo físico simplificado (por ejemplo, el modelo de Deal­Grove  es usado para la oxidación térmica del silicio en la simulación de un horno de  alta   temperatura)   o   en   un   campo   de   datos   obtenido   de   la   máquina   real   e  interpolado por el software (por ejemplo, el pulverizador catódico virtual está  basado en las características del pulverizador catódico real). En algunos casos,  la entrada de datos por el usuario es verificada simplemente para determinar si  está   dentro   de   los   límites   aceptables   (por   ejemplo,   la   simulación   de   unión  anódica   verifica   los   parámetros   correctos   de   temperatura,   presión,   tensión,  etc.). Es importante observar que para obtener el efecto deseado, o sea, mejor  entendimiento y preparación para el curso de laboratorio real, la exactitud física  es   menos   importante   que   la   apariencia   y   la   sensación   de   la  simulación.Conclusión y perspectivasTres años de experiencia con la foundry  de entrenamiento en MST y la evaluación del Laboratorio de Tecnología Virtual  resultaron en varias indicaciones claras de mejora en la educación en las áreas  de   alta   tecnología:   •   Aunque   el   conocimiento   teórico   forme   la   base,   la  experiencia práctica es importante para un conocimiento profundizado de los  procesos tecnológicos complejos. • La experiencia práctica en sala limpia real  es   obtenida   en   un   intervalo   de   tiempo   comparativamente   corto   si   los 

estudiantes   pudiesen   concentrarse   en   el   contenido   en   vez   de   aprender   la  operación   básica   de   la   máquina   debido   a   la   preparación   adecuada   con   la  ayuda   del   Laboratorio   de   Tecnología   Virtual.•   Aunque   el   esfuerzo   necesario  para desarrollar las herramientas de simulación y el soporte al usuario de un  laboratorio de tecnología virtual sea bastante extenso, él será justificado si los  estudiantes no de apenas una, sino de varias universidades pudiesen disfrutar  eso. Además, comparando los costos del Laboratorio de Tecnología Virtual con  la inversión y los costos de mantenimiento de una sala limpia de entrenamiento,  queda claro que el concepto de aprendizaje mixto de Laboratorio de Tecnología  Virtual   y   foundry   educativa   es   una   manera   eficiente   de   proveer   experiencia  práctica   de   alta   calidad   en   áreas   de   alta   tecnología   en   general.  ReconocimientoAgradecemos   el   apoyo   del   Ministerio   de   Educación   e  Investigación   de   Alemania   (BMBF)   por   medio   de   los   proyectos   INGMEDIA,  programa   "Nueva   media   en   educación”,   y   pro­mst,   programa   “Microsystems  Technology   2000+”   (Tecnología   de   microsistemas   2000+),   y   por   el   gobierno  estadual de Rhineland­Palatinate por el subsidio al Centro de Competencia en  Diseño   Instructivo   de   Tecnología   (CCIDT)   y   el   proyecto   HoBLA,   programa  “Multimediainitiative   RP   Hochschulen”   (Iniciativa   de   multimedia   RP  Hochschulen).