Neue Decke für die Fertigung analog-digital integrierter Schaltkreise auf 6“ und 8“ Wafern

Ehrenmedaille für vorfristige Fertigstellung der Reinraumdecke 01/2012

Die X-FAB Semiconductor Foundries AG am Standort Dresden fertigt im Kundenauftrag analog-digitale integrierte Schaltkreise auf 6“ und 8“ Wafern. Der Reinraum mit einer Filterdecke der Reinheitsklasse ISO 4 nach EN-ISO 14644 wurde 1984 in Betrieb genommen. Seit dieser Zeit sind die Filter in der Reinraumdecke H14 DIN-EN1822 nicht erneuert worden. Nach ca. 25 Jahren war der Filterdruckverlust stark angestiegen und die Filterdichtheit wurde bei erforderlichen Anpassungen der Wände und Druckräume zunehmend problematisch.

Die Primäranlagen (Außenluftanlagen) mit einem Volumenstromanteil von ca. 10 % und die Sekundäranlagen (Umluftanlagen) mit einem Volumenstrom von 1.400.000 m³/h versorgen 1.600 m² Filterdecke über mehrere Druckräume im Überdruck. Die Dichtheit wurde damals mit Flachdichtungen und Verguss mit Epoxydharz auf Trennmittel erreicht. Ein Austausch der Filterrahmen in der vorhandenen Stahlkonstruktion war dadurch nicht möglich. Deshalb bot sich die Möglichkeit an, die alten Filter herauszubrechen und die Überdruckdecke mit allen Nachteilen zu belassen. Die neue Filterdecke musste 50 cm unter die alte Filterrahmen gehangen und druckdicht an alle vorhandenen Wände angeschlossen werden.

Die besonderen Anforderungen an die neue Filterdecke waren:
- Reinheitsklasse „at rest“ ISO 4 als Überdruckdecke, gasdicht
- Umbauen im Bestand mit technologischen Ausrüstungen
- neue Filter U15 DIN-EN1822 mit borfreiem Filterpapier
- Umbau in mehreren Abschnitten unter Produktionsbedingungen
- gasdichter Deckenanschluss an vorhandene Wände und Stützen
- Abdichtung der vorhandenen Wände im Überdruck-Deckenbereich
- Abschottung im Zwischendeckenbereich
- Einbeziehung einer Gebäudedehnfuge in die dichte Decke
- kürzeste Bauzeit im Schichtbetrieb

Die Lösung wurde mit dem eigenen Knoten-Reinraum-Deckensystem von WISAG realisiert. Für den komplizierten Wandanschluss wurde mit einer Folge von 3 bis 4 Dichtungen als Feststoff und dauerelastische Fuge gearbeitet. Der erste Bauabschnitt als Musterfläche war ein kleiner Abschnitt von 36 m². Hier wurden verschiedene Abdichtungsmethoden für Überdruckdecken erprobt und die Zuverlässigkeit der Dichtsysteme mit Leck- und Reinheitsklassenmessung nachgewiesen. Der Einsatz von Filtern mit Prüfzertifikat war selbstverständlich.

Die Fertigstellung der neuen Reinraumdecke mit einer Grundfläche von ca. 1.600 m² innerhalb von 3 Jahren in 10 Bauabschnitten wurde Anfang des Jahres 2012 beendet. Im Ergebnis wird jetzt die Reinraumklasse ISO3 erreicht.

Ferner sollen in den Außenluftanlagen Schwebstofffilter H13 nachgerüstet werden, um die außenluftabhängigen Partikel auf die neue Reinraum-Filterdecke zu reduzieren. Der Druckverlust der Zuluftfilter ist trotz Erhöhung des Abscheidegrades von 250 Pa bei den alten Filtern auf 60 Pa bei den neuen Filtern gesunken.

Bemerkenswert ist der Anstieg des Filter-Druckverlustes innerhalb von 25 Jahren auf „nur“ 250 Pa, was durch eine reinraumgerechte Kleidung, gute Personalschulung und eine mittlere Verdrängungsgeschwindigkeit von ca. 0,3 – 0,35 m/s zurückzuführen ist. Filterstandzeiten von nun wieder mehr als 20 Jahren sowie erhebliche Energieeinsparungen sollten mit dieser Lösung erneut erreicht werden.

Durch eine gute Arbeitsteilung und ständige Verbesserungen der Arbeitsabläufe wurden bei jedem Abschnitt die Umbauzeiten pro m² reduziert. Als Dank wurde vom Auftraggeber eine Ehrenurkunde in Form einer 200 mm Waferscheibe überreicht.