Nieuwe deklaag voor de fabricage van analoog-digitale geïntegreerde schakelingen op 6" en 8" wafers

Erepenmedaille voor voortijdige voltooiing van het cleanroomplafond 01/2012

De X-FAB Semiconductor Foundries AG op de locatie Dresden produceert in opdracht van klanten analoog-digitale geïntegreerde schakelingen op 6" en 8" wafers. De cleanroom met een filterdak van de reinheidsklasse ISO 4 volgens EN-ISO 14644 werd in 1984 in gebruik genomen. Sinds die tijd zijn de filters in het cleanroomdak H14 DIN-EN1822 niet vervangen. Na ongeveer 25 jaar was het drukverlies van de filters sterk toegenomen en werd de afdichting van de filters bij noodzakelijke aanpassingen van de wanden en drukruimtes steeds problematischer.

De primaire installaties (buitenluchtinstallaties) met een volumestroom van ongeveer 10% en de secundaire installaties (recirculatie-installaties) met een volumestroom van 1.400.000 m³/h voorzien in 1.600 m² filterdak via meerdere drukruimtes onder overdruk. De afdichting werd destijds bereikt met vlakke pakkingen en afdichting met epoxyhars op scheidingsmiddelen. Het vervangen van de filterframes in de bestaande stalen constructie was daardoor niet mogelijk. Daarom bood zich de mogelijkheid aan om de oude filters eruit te breken en het overdrukdak met alle nadelen te laten bestaan. Het nieuwe filterdak moest 50 cm onder het oude filterframe worden gehangen en luchtdicht worden aangesloten op alle bestaande wanden.

De bijzondere eisen aan het nieuwe filterdak waren:
- Reinheidsklasse "at rest" ISO 4 als overdrukdak, gasdicht
- Ombouw in de bestaande situatie met technologische apparatuur
- nieuwe filters U15 DIN-EN1822 met borenvrij filterpapier
- Ombouw in meerdere fasen onder productiebesturing
- gasdichte aansluiting van het dak op bestaande wanden en steunpunten
- afdichting van de bestaande wanden in het overdruk-dakgebied
- afsluiting in het tussen-dakgebied
- integratie van een gebouwexpansievoeg in het dichte dak
- kortste bouwtijd in ploegendienst

De oplossing werd gerealiseerd met het eigen knooppunt cleanroom-dak-systeem van WISAG. Voor de complexe wandaansluiting werd gewerkt met een reeks van 3 tot 4 afdichtingen als vaste stof en blijvend elastische voeg. Het eerste bouwdeel als proefvlak was een klein gedeelte van 36 m². Hier werden verschillende afdichtingsmethoden voor overdrukdaken getest en werd de betrouwbaarheid van de afdichtingssystemen aangetoond met lek- en reinheidsklassemetingen. Het gebruik van filters met testcertificaat was vanzelfsprekend.

De voltooiing van het nieuwe cleanroomdak met een oppervlakte van ongeveer 1.600 m² binnen 3 jaar in 10 bouwfasen werd begin 2012 afgerond. Als resultaat wordt nu de reinheidsklasse ISO3 bereikt.

Bovendien zullen in de buitenluchtinstallaties H13-luchtfilters worden aangebracht om de afhankelijkheid van deeltjes uit de buitenlucht te verminderen op de nieuwe cleanroom-filterdak. Het drukverlies van de toevoerfilters is ondanks de verhoging van de filtratiegraad van 250 Pa bij de oude filters naar 60 Pa bij de nieuwe filters gedaald.

Het opmerkelijke is de stijging van het filter-drukverlies binnen 25 jaar tot "slechts" 250 Pa, wat te danken is aan een cleanroomgeschikte kleding, goede personeelsopleiding en een gemiddelde verdringingssnelheid van ongeveer 0,3 – 0,35 m/s. Filterstandtijden van meer dan 20 jaar en aanzienlijke energiebesparingen zouden met deze oplossing opnieuw bereikt moeten worden.

Door een goede taakverdeling en voortdurende verbetering van de werkprocessen werden bij elke fase de ombouwtijden per m² verkort. Als blijk hiervan ontving de opdrachtgever een oorkonde in de vorm van een 200 mm waferschaal.