In der Halbleiterfertigung sind präzise Kühlsysteme für die meisten kritischen Anlagen unerlässlich. Da Halbleiterprozesse äußerst temperaturempfindlich sind, können selbst geringfügige Temperaturschwankungen die Ausbeute, Leistung und Zuverlässigkeit von Chips beeinträchtigen.

Beispielsweise kann in Plasmaätzsystemen übermäßige Hitze die Materialien der Prozesskammer beschädigen und den Prozess destabilisieren. Bei der Dünnschichtabscheidung können Temperaturschwankungen die chemischen Reaktionsraten, die Gasdiffusion und die Plasmaeigenschaften verändern. Dies kann zu ungleicher Schichtdicke, inkonsistenter Dotierung oder instabilen Ätzraten führen. Daher sind solche Hochtemperaturanlagen in der Regel mit komplexen und präzisen Kühlkreislaufsystemen ausgestattet, um Reaktionskammern und andere Module effizient zu kühlen.

Schläuche und Schnellkupplungen sind die Hauptkomponenten dieser Systeme. Das Kühlmittel fließt durch die Schläuche und wird über Schnellkupplungen zu den erforderlichen Modulen geleitet (siehe Abbildung 1). Zu den häufig verwendeten Kühlmitteln gehören Wasser, Ethylenglykol und elektronische fluorierte Flüssigkeiten. Eine effiziente Kühlmittelversorgung und die Vermeidung von Leckagen stellen in diesen Anwendungen zentrale Herausforderungen dar.

Figure 1 Hoses and Quick-Connects Connecting Process Modules

Herausforderung des Kunden: Leckagen in Schnellkupplungen

 

Eine führende Wafer-Fabrik sah sich mit einem Produktionsproblem konfrontiert: wiederkehrende Kühlmittelleckagen in Dünnschichtabscheidungsanlagen, die von einem renommierten internationalen Hersteller von Halbleiterausrüstung geliefert wurden. In den Anlagen wurde Ethylenglykol als Kühlmittel verwendet, wobei das Kühlsystem in einem Hochtemperaturbereich von 80–100 °C betrieben wurde. Nach längerer Betriebszeit traten plötzlich Leckagen an den Schnellkupplungen auf. Die sporadische und unvorhersehbare Natur der Ausfälle erschwerte es den Ingenieuren, einen wirksamen Plan für die vorbeugende Wartung (PM) zu erstellen. Kühlmittelleckagen beeinträchtigten nicht nur die Reinraumumgebung und stellten Risiken für Umwelt, Gesundheit und Sicherheit (EHS) dar, sondern lösten auch Hochtemperaturalarmmeldungen in der Anlage aus. Anhaltende Störungen konnten zu Anlagenstillständen führen und damit Zuverlässigkeit, Sicherheit und Prozessstabilität erheblich beeinträchtigen. Die bisherige Gegenmaßnahme – häufiger Austausch der Schnellkupplungen – konnte das Problem nicht vollständig lösen. Dadurch kam es weiterhin zu wiederholten Betriebsunterbrechungen und zu hohen Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO).

Unsere Untersuchung ergab, dass die Leckagen in den Schnellkupplungen des Kunden hauptsächlich durch den Ausfall der O-Ring-Dichtelemente verursacht wurden. O-Ringe werden häufig als Dichtungselemente in Schnellkupplungen eingesetzt, da sie zuverlässig funktionieren und einfach zu installieren sind. In Anwendungen mit Kühlmitteln – insbesondere Ethylenglykol oder fluorierten Flüssigkeiten – können O-Ringe aus Gummi jedoch beschleunigt altern und sich schneller zersetzen. Dies kann zu einer verkürzten Lebensdauer und einem erhöhten Leckagerisiko führen. Angesichts dieser Situation wandte sich der Kunde schließlich an FITOK, um eine Lösung zu finden.

Innovative Lösung von FITOK: Durchbruch bei Schnellkupplungen mit PTFE-Dichtung

 

Um das Problem zu lösen, führte FITOK eine detaillierte Fehleranalyse durch und nutzte seine umfangreiche Erfahrung im Bereich FluideSysteme für die Halbleiterindustrie, um eine Lösung auf Basis der PTFE-gedichteten Schnellkupplungen der QTM-Serie vorzuschlagen. Im Vergleich zu den ursprünglich vom Kunden verwendeten Produkten bietet die QTM-Serie unter diesen Betriebsbedingungen folgende Vorteile:

1. Dichtungsmaterial: PTFE-Dichtungen ersetzen Gummi-O-Ringe

Korrosionsbeständigkeit: PTFE weist eine hervorragende chemische Beständigkeit auf und ist gegenüber den meisten chemischen Substanzen resistent. Es widersteht der Korrosion durch starke Säuren, Basen und organische Lösungsmittel und bleibt selbst unter extremen Bedingungen stabil.

Selbstschmierende Eigenschaften: Der niedrige Reibungskoeffizient reduziert den Verschleiß und verlängert die Lebensdauer der Verbindungselemente.

2. Strukturoptimierung und einfache Handhabung

Doppelseitige Absperrung: Speziell entwickelt, um Gaseinschlüsse und das Austreten von Flüssigkeiten zu minimieren.

Verwechslungssichere mechanische Konstruktion: Die codierten Schnellkupplungen der QTM-Serie sind in verschiedenen Farboptionen erhältlich und verhindern so das versehentliche Vertauschen unterschiedlicher Leitungen im praktischen Betrieb (siehe Abbildung 2).

Figure 2 Keyed QTM Series Quick-Connects

Sicherheit und Komfort: Das Push-to-Connect-Design ermöglicht eine schnelle und einfache Bedienung. Der Verriegelungsmechanismus mit Sperrklinken und großer Kontaktfläche hält den Stecknippel sicher fest und verhindert ein unbeabsichtigtes Trennen der Verbindung.

3. Präzise Kompatibilität und schnelle Lieferung

Präzise Kompatibilität: Die Lösung wird kundenspezifisch auf Basis der vorhandenen Anschlussarten ausgelegt, sodass keine umfassenden Änderungen am bestehenden Rohrleitungssystem erforderlich sind und eine direkte Kompatibilität mit bestehenden Leitungen gewährleistet ist. Abbildung 3 zeigt einen Teil der verfügbaren Anschlusskonfigurationen der QTM-Serie. Weitere Anschlussoptionen finden Sie im Katalog der QTM-Serie PTFE-gedichteter Schnellkupplungen.

Abbildung 3: QTM-Serie bietet verschiedene Anschlussarten

Schnelle Lieferung: Das flexible Fertigungssystem von FITOK, eine ausgereifte Lieferkette sowie ein umfangreicher Lagerbestand ermöglichen Kosteneinsparungen und kurze Lieferzeiten. Abbildung 4 zeigt den großen, sofort verfügbaren Lagerbestand von FITOK.

Abbildung 4: Umfangreicher Lagerbestand von FITOK

Kundennutzen: Mehrdimensionale Vorteile von Kostenkontrolle bis Produktivitätssteigerung

 

Der Kunde führte Langzeittests direkt an der Anlage mit der Lösung von FITOK durch. Die Schnellkupplungen der QTM-Serie beseitigten die sporadischen Kühlmittelleckagen effektiv, ermöglichten längere Wartungsintervalle (PM-Zyklen) und verhinderten ungeplante Stillstände, die die Produktion hätten beeinträchtigen können. Darüber hinaus wird die QTM-Serie bereits von führenden Wafer-Fabriken in mehreren Ländern unter ähnlichen Betriebsbedingungen eingesetzt. Die Nachfrage ist stabil und die Lieferfähigkeit gut etabliert. Als Hersteller von Ventilen und Verschraubungen liefert FITOK nicht nur standardisierte Produkte für Wafer-Fabriken und OEMs, sondern bietet auch detaillierte Fehleranalysen und maßgeschneiderte Lösungen, die speziell auf die Anforderungen der Kunden zugeschnitten sind. Dadurch werden kritische Herausforderungen gezielt gelöst und nachhaltiger Mehrwert für die Halbleiterindustrie geschaffen. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an FITOK oder einen autorisierten Vertriebspartner.