Materialuntersuchungen an Exhaust- und Drainleitungen : ein Fallbeispiel aus dem Bereich der Abluftreinigung am Produktionsstandort Infineon Villach

Abstract

In der Halbleiterfertigung werden Spezialmedien benötigt um die Strukturen auf einem Mikrochip im Nanometer (nm) Bereich herstellen zu können. Alle Medien müssen nach Ihrem Einsatz Reinigungsprozesse durchschreiten um abschließend emittiert werden zu können. Bei dem Abluftreinigungsprozess kommt es aber auf Grund von Wartungen zu Situationen in denen Abluftströme unverbrannt in die Leitungen gelangen.<br />Dort kommt es zu Rissen in Kunststoffrohrteilen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Ermittlung der potentiellen Auslöser dieser Risse, sowie der Untersuchung eines anderen Werkstoffes für diesen speziellen Einsatz.<br />Untersuchungen an Rohrteilen aus dem Wäschersystem sowie eingelagerte Probenkörper sollen Aussagen über chemische Beständigkeiten und schädigende Einflüsse geben.<br />Folgende Untersuchungen wurden vorgenommen:<br />- Anionenanalyse mittels Ionenaustauschchromatographie - DSC - Dynamische Differenz Thermoanalyse - ICP MS - Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma - REM/EDX - Energiedispersive Röntgenspektroskopie - TGA - thermogravimetrische Analyse - FT-IR Fourier Transformations Infrarot Spektroskopie Die Untersuchungen während dieser Diplomarbeit ergaben, dass es sich bei diesem Fall um das Auftreten von unterschiedlichen Schadensbildern handelt. Neben chemischer Schädigung kommt es auch zum Auftreten von Spannungsrissen bzw. Spannungsrisskorrosion an den Rohrteilen. Da die Untersuchungen an den Probenstäben für einen Langzeittest auf Beständigkeit zu kurz waren, kann keines der getesteten Materialien vorgeschlagen oder ausgeschlossen werden.<br />Da sich in der schnelllebigen Halbleiterindustrie durch ständig neue Prozesse und Medien unvorhersehbare Abluftströme ergeben, kann eine vollständige Lösung des Problems der Materialschäden nur an der Quelle direkt stattfinden. Eine grundlegende Neudimensionierung des betroffenen Bereichs im Abluftsystem kann dabei nicht umgangen werden. So wie in den unbeschädigten Bereichen müssen alle Abluftströme in eine Verbrennungsanlage geführt werden. Es ist abzuwägen, ob für die Zukunft entweder in eine Neuauslegung investiert wird oder das Risiko eines großen Schadenfalls in Kauf genommen wird.<br />

The manufacturing of semiconductors requires the use of special chemical compounds to build the structures in the nanometer (nm) range on a microchip. All exhaust gases are subjected to an exhaust air treatment prior to emission into the environment. During maintenance work untreated exhaust gases have to flow through the pipes. As a result cracks form in the polymeric components of the pipe system. The objectives of this work are to determine potential causes initiating the cracks and to evaluate the performance of another polymeric material in this special application field.<br />Pipe parts as well as specimens were examined on their chemical resistance and occurring damages. Following analyses were carried out:<br />- IEC - Ion exchange chromatography - DSC - Differential scanning calorimetry - ICP MS - with inductively coupled plasma mass spectrometry - REM/EDX - energy dispersive X-ray microanalyses - TGA - Thermogravimetric analysis - FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy The analyses have shown that different types of damages occurred ( i.e.<br />environmental stress cracking or corrosion and chemical damage to pipe lines).The rather short measure period brings a certain limitation to the study, as the tested materials cannot be excluded or suggested for future use in that field. These analyses show that in this case it involves the occurrence of different damages. Environmental stress cracking or stress corrosion appears as well as chemical damage to pipe lines. Because of a too short measure time of the sample items, none of the tested materials can be neither suggested nor excluded as useful.<br />In the semiconducting industry, perennial new processes and process media develop novel flows of exhaust air. Hence, a successful answer to that problem might only be found at the source itself. Just as in undamaged areas all exhaust air has to be directed to an incineration chamber. However, a radical re-dimensioning of the affected pipe system cannot be avoided.<br />It has to be assessed, whether the high costs of re-dimensioning the pipe system or taking the risk of a fatal damage is more bearable.<br />