Die Halbleiter-Produktion stellt hohe Anforderungen an die Druckmesstechnik. Drucktransmitter zum Beispiel kommen dort in der Ausführung UHP („Ultra High Purity“) zum Einsatz. Dieser Beitrag geht der Frage nach, warum solche hochwertigen Geräte notwendig sind und welche Eigenschaften sie aufweisen müssen.
Die Drucktransmitter sind während der Halbleiter-Fertigung hochaggressiven, giftigen oder gar pyrophoren, also bei Raumtemperatur entzündlichen Gasen ausgesetzt. Das gilt z. B. für die „Chemical Vapor Deposition“ (CVD), bei der Schichtmaterial auf einen Silizium-Grundkörper abgeschieden wird. Angesichts der sensiblen Verfahrensschritte muss der gesamte Herstellungsprozess für die mikroskopischen Schaltkreise moderner Chips hochrein sein. Zudem darf keine Gefahr durch austretendes Gas entstehen.
Für Applikationen in der Halbleiter-Industrie hat WIKA die UHP-Drucktransmitter der WU-Serie entwickelt. Mit Blick auf die Sicherheit von Mensch und Umgebung sowie für eine reibungslose Produktion sind bei diesen Sensoren drei Kriterien entscheidend:
UHP-Drucktransmitter der WU-Serie von WIKA erfüllen die Einsatzkriterien der Halbleiter-Fertigung.
Reinheit
Bei der Herstellung der UHP-Drucktransmitter ist höchste Sauberkeit unabdingbar, um Kontaminationen auszuschließen. Die Fertigung der Transmitter für die Halbleiter-Herstellung erfolgt daher in einem Reinraum gemäß ISO 5. Ihr schließt sich eine zweifache Reinigung zur Beseitigung von Fertigungsrückständen an: erst mit destilliertem Wasser und dann mit Isopropanol. Nach der Trocknung folgt eine weitere Spülung, diesmal mit Reinstgas. Anschließend wird das Gerät doppelt verpackt: Ein solches „double bagging“ ermöglicht das saubere Einschleusen der Drucktransmitter in den Reinraum des Kunden.
Dichtheit
Die gesamte UHP-Produktfamilie weist extrem geringe Leckageraten auf. Diese werden durch sorgfältig kontrollierte Orbitalschweißverfahren erzielt. Zum Nachweis durchlaufen alle Geräte einen Heliumlecktest. Ein besonderes Augenmerk richtet sich dabei auf die Verbindung zwischen den UHP-Drucktransmittern und der Applikation, hier speziell auf die Dichtung. Herkömmliche Polymerdichtungen kommen wegen der Reinheitsanforderungen nicht in Frage. Sie würden ausgasen und so den Prozess verunreinigen. Die Alternative besteht aus Verschraubungen mit Dichtlippen, zwischen die eine Metalldichtung gelegt wird. Eine solche Dichtung ist aus einem weicheren Material als die Verschraubung selbst gefertigt und passt sich somit an die Kontur der Dichtlippe an. Der Prozessanschluss ist damit sicher.
Werkstoff
Wegen der geforderten Reinheit in der Halbleiter-Produktion müssen die UHP-Drucktransmitter eine entsprechende Oberflächengüte einhalten. Dies geschieht unter Verwendung eines besonders homogenen und einschlussfreien Edelstahls. Dieser als „double melt“ bezeichnete Werkstoff erhält seine hochwertigen Eigenschaften durch ein Aufschmelzen unter Vakuum. Elektropolieren sorgt für eine glatte, uniforme Oberfläche der medienberührten Teile. Die Werkstücke werden dazu in eine Elektrolytlösung eingebracht und als Anode geschaltet. Die elektrochemische Reaktion auf diesen Vorgang wirkt zweifach: Sie führt zu einem Materialabtrag, aus dem eine Oberfläche mit einer mittleren Rautiefe von ≤ 13 µm resultiert. Zeitgleich entsteht eine Oxidschicht, welche die Oberfläche passiviert. Die Edelstahlteile weisen damit eine erhöhte Korrosions- und Lochfraßbeständigkeit auf.
Hinweis
Weitere Informationen zu unseren UHP-Drucktransmittern erhalten Sie auf der WIKA-Webseite. Bei Fragen steht Ihnen Ihr Ansprechpartner gerne zur Verfügung.