CO₂-Verdichtung für die Schneereinigung in der Halbleiterindustrie
Letzte Änderung: , Autor: sera Group, Fachartikel
Bei der Herstellung von Halbleitern können selbst geringste Verunreinigungen auf optischen Komponenten den Produktionsprozess beeinflussen. Für die Reinigung solcher Oberflächen kann CO₂-Schnee eingesetzt werden. Damit das Verfahren funktioniert, muss das Kohlendioxid mit dem erforderlichen Druck und ohne unerwünschten Eintrag aus dem Verdichtungsprozess bereitgestellt werden.
Wenn kleinste Verunreinigungen relevant werden
Die Anforderungen an Prozessgase unterscheiden sich erheblich zwischen verschiedenen Industrieanwendungen. Besonders deutlich wird das in der Halbleiterfertigung. Dort können bereits sehr geringe Verunreinigungen auf sensiblen Bauteilen Auswirkungen auf die weitere Produktion haben.
Bei der von sera beschriebenen Anwendung geht es um optische Komponenten wie Umlenkspiegel. Verunreinigungen im Bereich von ppt – parts per trillion – können dort die Qualität der Wafer und damit die Ausbeute des Fertigungsprozesses beeinflussen.
Für die Reinigung wird CO₂-Schnee eingesetzt. Das Verfahren nutzt Kohlendioxid als Reinigungsmedium, um Verunreinigungen von empfindlichen Oberflächen zu entfernen.
Der Kompressor wird Teil des Reinheitskonzepts
Die eigentliche Reinigung ist jedoch nur ein Teil der technischen Aufgabe. Das verwendete Kohlendioxid muss zunächst unter den für den Prozess erforderlichen Bedingungen bereitgestellt werden.
Hier kommt der Gasverdichtung besondere Bedeutung zu. Ein Kompressor verändert nicht nur den Druck eines Gases. Abhängig von seinem konstruktiven Aufbau können auch Schmierstoffe oder andere Stoffe mit dem Prozessgas in Kontakt kommen.
Bei Anwendungen mit sehr hohen Reinheitsanforderungen muss deshalb bereits bei der Auswahl des Verdichtungsprinzips berücksichtigt werden, ob ein solcher Kontakt zulässig ist.
Metallmembran trennt Prozessgas und Antrieb
Bei einem Metallmembrankompressor wird das Prozessgas durch die Bewegung einer metallischen Membran verdichtet. Dadurch kann der gasberührte Bereich konstruktiv vom hydraulischen beziehungsweise geschmierten Antriebsbereich getrennt werden.
Für sensible Prozessgase ist genau diese Trennung entscheidend: Das zu verdichtende Gas kommt nicht mit Schmierstoffen des Antriebs in Kontakt.
Die Technologie eignet sich deshalb für Anwendungen, bei denen neben dem erforderlichen Druck insbesondere die Gasreinheit eine zentrale Rolle spielt. Dazu gehören neben CO₂ beispielsweise auch Wasserstoff und andere technische oder spezielle Prozessgase.
CO₂-Verdichtung ist mehr als eine reine Druckaufgabe
Das Beispiel aus der Halbleiterfertigung verdeutlicht einen grundsätzlichen Unterschied zwischen gewöhnlicher Drucklufterzeugung und der Verdichtung sensibler Prozessgase.
Bei der Auslegung reicht es nicht aus, lediglich Eingangs- und Ausgangsdruck sowie den benötigten Volumenstrom zu definieren. Zusätzlich müssen die Eigenschaften des Mediums, die zulässige Kontamination, Werkstoffanforderungen sowie die Einbindung in den jeweiligen Prozess berücksichtigt werden.
Gerade in der Halbleiterindustrie kann die Qualität des bereitgestellten Prozessgases unmittelbare Auswirkungen auf nachfolgende Produktionsschritte haben. Die Verdichtung wird damit selbst zu einem Bestandteil der Prozessqualität.
Das Praxisbeispiel zeigt zugleich, warum Membrankompressoren nicht ausschließlich mit Wasserstoffanwendungen gleichgesetzt werden sollten. Ihr konstruktives Prinzip ist überall dort interessant, wo technische Gase auf ein höheres Druckniveau gebracht werden müssen und gleichzeitig eine Trennung zwischen Prozessgas und Schmierbereich gefordert ist. sera führt die CO₂-Schneereinigung entsprechend als Anwendung seiner Gasverdichtung im Halbleiterumfeld.