Reinraum und SubFab: Die Hauptgründe für eine Harmonisierung

Im Reinraum gibt es in der Regel eine Vielzahl von Prozesswerkzeugen vieler verschiedener Hersteller. Das Sortiment an Vakuumpumpen ist riesig, die Vielfalt und Komplexität von Prozesswerkzeugen und Benutzerschnittstellen im Reinraum machen die Bereitstellung von Vakuum und den Support zu einer komplizierten Angelegenheit. Flottenmanagement und -optimierung sind komplexer, da die Werkzeuge nach Prozessen gruppiert und isoliert sind.

Allerdings sind nicht alle Reinraum-Werkzeuge mit gerätespezifischen Vakuumpumpen ausgerüstet. Dagegen sind fast alle Werkzeuge auf Vakuum und Abgasreinigung in der SubFab angewiesen. Im Gegensatz zum Reinraum handelt es sich bei der SubFab in der Regel um einen großen, offenen Bereich, der mit Vakuumpumpen und Abgasreinigungssystemen – oft von einem einzigen Hersteller – ausgestattet ist. Ja, das ist gut für das Flottenmanagement. Jedoch gibt es verschiedenste Variationen innerhalb der Geräteflotte, was die Komplexität des Reinraums widerspiegelt. Vakuum- und Abgasreinigungsanlagen verhalten sich je nach Prozessart (Abscheidung, Ätzung oder Reinigung) unterschiedlich. Falsche Entscheidungen bei der Wartung können zu Ineffizienz, Stillstandzeiten und kritischen Sicherheitsrisiken führen. Das Flottenmanagement muss genau auf Details achten und auf Support durch Experten zurückgreifen, der genauso wichtig ist wie im Reinraum. 

Im Reinraum bedeutet die physische Einschränkung durch große integrierte Prozesswerkzeuge, dass eine Wartung fast immer vor Ort durchgeführt wird. Die Wartung von Prozesswerkzeugen wird in der Regel auf Grundlage von Zeit- oder Zählungsintervallen durchgeführt. In letzter Zeit werden jedoch immer mehr Wartungsentscheidungen auf der Basis vorausschauender oder zustandsbasierter Analysen getroffen.

In der SubFab hat technologischer Fortschritt dazu geführt, dass Wartungsintervalle für Vakuum- und Abgasreinigungsanlagen deutlich länger geworden sind als die für Prozesswerkzeuge. Einige wichtige Pumpen und Abgasreinigungssysteme werden regelmäßig gewartet, aber grundsätzlich ist die Wartung eher reaktiv – manchmal sogar nach der „Run-to-Failure“-Strategie, wofür bei Ausfall Reservepumpen bereitstehen. Dadurch werden die Vorteile der längeren Serviceintervalle zunichte gemacht, und es kann zu ungeplanten Stillstandzeiten der Werkzeuge kommen. 

Die Unterschiede in der Art und Weise, wie Vakuumgeräte im Reinraum und in der SubFab überwacht und gemessen werden, zeigen die verschiedenen Aspekte des Prozesses, für den sie eingesetzt werden. In der Kammer ist das Prozessvakuum von entscheidender Bedeutung, und die Verfahrenstechniker überwachen kontinuierlich das Vakuum, prüfen auf Lecks und erfassen Prozessendpunkte. Die meisten dieser Vakuumsensoren sind Zusatzkomponenten, die in der Regel nicht nativ in die Prozesswerkzeuge integriert sind. Zur Überprüfung der Prozessleistung werden regelmäßige Messungen und Inspektionen durchgeführt. Der Betrieb im Reinraum ist daher von Natur aus sehr datenintensiv.

Sensoren für Vakuumanlagen in der SubFab sind üblicherweise integriert, wobei Hunderte relevanter Vakuum- und Abgasreinigungsparameter überwacht werden und über Gerätesteuerungen verfügbar sind. Für die kompliziertesten Geräte, z. B. solche, die EUV-Lithografiewerkzeuge unterstützen, kann das bis zu tausende Parameter umfassen. Diese erhebliche Datenmenge muss in die Fertigungs-Prozessdaten integriert werden. Aber in der SubFab schöpfen wir die Erkenntnisse, die wir aus diesen Daten ziehen könnten, noch nicht voll aus. Initiativen für intelligente Fertigung erschließen dieses Potenzial jetzt, und wir erwarten, dass wir in den kommenden Jahren von den Vorteilen profitieren werden.

Für die Entwicklung integrierter Schaltungen sind viele Mitarbeiter mit einem breiten Spektrum an Fähigkeiten sowie theoretischen und praktischen Kenntnissen erforderlich. Diese Fähigkeiten reichen von Physik und Chemie über Materialwissenschaft, Elektrotechnik und Elektronik bis hin zu Maschinenbau, Steuersystemen und mehr. Die Fähigkeiten und die benötigten Mitarbeiter spiegeln ebenfalls die unterschiedlichen Aspekte des Reinraumprozesses im Vergleich zur SubFab wider. Im Reinraum sind Bediener, Techniker und Ingenieure hochqualifiziert – Doktorabschlüsse sind da keine Seltenheit.

Die SubFab-Mitarbeiter vor Ort sind ebenfalls hochqualifiziert, insbesondere im Hinblick auf Risiken durch Gefahrstoffe, aber da ein Großteil der Wartungsarbeiten außerhalb des Standorts durchgeführt wird, gibt es auch eine große Gruppe hochqualifizierter Techniker und promovierter Ingenieure, die hinter den Kulissen in den Service- und Fertigungsstätten arbeiten. Diese Fachkenntnis in den Bereichen Prozesschemie und Vakuumphysik ist entscheidend für die Entwicklung von Anlagen und Wartungsverfahren sowie bei Bedarf für die Problembehandlung vor Ort. Da ein erheblicher Teil der Fachkenntnisse des SubFab-Bereichs ausgelagert ist, wird die Komplexität der Wartung oft verkannt und Möglichkeiten zur Optimierung der Effektivität werden übersehen.