Aufbau und Versorgung des Reinraums

Der sichtbare Reinraum ist nur ein Teil einer Halbleiterfabrik. Damit in der Fertigung stabile Bedingungen herrschen können, befinden sich oberhalb und unterhalb der eigentlichen Produktionsfläche umfangreiche technische Bereiche.

Ein moderner Fab-Aufbau lässt sich vereinfacht in mehrere Ebenen unterteilen. Über dem Reinraum befinden sich Luftaufbereitung, Filter und teilweise ein sogenanntes Fan Deck beziehungsweise eine technische Zwischenebene. Im Reinraum selbst stehen die Prozessanlagen. Direkt darunter liegt häufig die Subfab, in der anlagenspezifische Versorgungstechnik untergebracht ist. Eine weitere Utility- oder Basement-Ebene kann zentrale Medienleitungen, Stromversorgung, Abwasser- und Abluftsysteme aufnehmen. Die genaue Aufteilung unterscheidet sich von Fabrik zu Fabrik.

Querschnitt durch eine Halbleiter-Reinraumfertigung

× Quelle unbekannt

Der Querschnitt zeigt dieses Prinzip besonders anschaulich. In der Mitte liegt der eigentliche Fertigungsbereich. Darüber sind große Luftkanäle, Außenluftzuführung, Heiz- und Kühltechnik sowie Filter- und Umluftsysteme eingezeichnet. Unterhalb des Reinraums befinden sich unter anderem Vakuumpumpen, Chemieleitungen, Stromschienen, Abwassertrassen und Sammelrohre für die Prozessabluft.

Ein Reinraum benötigt sehr große Mengen aufbereiteter Luft. Dabei wird nicht ständig das gesamte Raumvolumen durch frische Außenluft ersetzt. Ein erheblicher Teil der Luft wird im Kreislauf geführt, weil vollständiges Erwärmen, Kühlen, Entfeuchten beziehungsweise Befeuchten und Filtern großer Außenluftmengen sehr energieaufwendig wäre.

Zusätzliche Außenluft gelangt über sogenannte Make-up-Air-Anlagen in das Gebäude. Dort wird sie gefiltert und auf die für die Fertigung erforderliche Temperatur und Luftfeuchtigkeit konditioniert. Die Frischluft ersetzt unter anderem Luft, die über Prozessabsaugungen aus dem Gebäude abgeführt wird, und ermöglicht die gewünschte Druckhaltung des Reinraums.

Die Umluft wird nach dem Durchströmen des Reinraums wieder zurückgeführt, erneut gefiltert und dem Fertigungsbereich zugeführt. Dadurch entsteht ein kontinuierlicher Kreislauf. Das reduziert den Energiebedarf gegenüber einer reinen Außenluftversorgung erheblich, ohne die geforderte Luftreinheit aufzugeben.