EP2179136B1 - Halbleiterfabrik - Google Patents

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Publication number
EP2179136B1
EP2179136B1 EP08785681.1A EP08785681A EP2179136B1 EP 2179136 B1 EP2179136 B1 EP 2179136B1 EP 08785681 A EP08785681 A EP 08785681A EP 2179136 B1 EP2179136 B1 EP 2179136B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cavity
rock
mass
cavern
semiconductor
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP08785681.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2179136A1 (de
Inventor
Beat De Coi
Dirk Leipold
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Espros Photonics AG
Original Assignee
Espros Photonics AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Espros Photonics AG filed Critical Espros Photonics AG
Publication of EP2179136A1 publication Critical patent/EP2179136A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2179136B1 publication Critical patent/EP2179136B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
    • E21F17/16—Modification of mine passages or chambers for storage purposes, especially for liquids or gases
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/14—Layout of tunnels or galleries; Constructional features of tunnels or galleries, not otherwise provided for, e.g. portals, day-light attenuation at tunnel openings

Definitions

  • the invention relates to a semiconductor factory with devices for the production of semiconductor devices.
  • a "lithography area” is regularly shielded from ambient light.
  • EP-A-0 433 253 discloses a method of excavating rock caves as shelters, for storage of solid or liquid products, or for production facilities.
  • the invention is based on the object to provide an improved semiconductor factory. This object is solved by the features of claim 1.
  • the core idea is that at least a portion of the devices for fabricating semiconductor devices be within a cavity in a geological mass.
  • This approach primarily makes use of the enormous "mass" of a geological mass.
  • vibrations are many times smaller in comparison to buildings constructed on a conventional basis, as a result of which, in particular, expensive oscillation decoupling of vibration-critical devices for semiconductor production can be dispensed with.
  • the variation in temperature is considerably lower compared to free created buildings. For example, the temperature throughout the year varies by no more than ⁇ 0,5 ° C in mountain tunnels. In contrast, temperature fluctuations of 60 ° C are the norm in buildings in our widths, which are usually built on open ground.
  • a geological mass should primarily concern a naturally occurring mass. However, it may also be an artificially produced mass by dumping large quantities of eg rock spoil, for example from tunneling. This can be artificial landfills of 10 m, 20 m, possibly even 50 m or more to reach. Already in such formations, the advantages of the invention can be used.
  • a rock formation is advantageously part of a mountain.
  • the cavity or cavern can be formed. It is advantageous if the cavity is for the most part in solid rock.
  • the cavity is preferably hollow, in particular with a horizontal extension and advantageously enclosed by the mass from above.
  • the cavity has a lateral access and then extends laterally into the mass. If it is a rock formation of a mountain, improvements in vibration by more than a factor of 10 can be observed when compared to buildings constructed on open ground. To keep the access and escape routes short, it is also advantageous if the cavity is as close as possible to a rock face.
  • Access routes eg tunnels
  • the access paths are designed such that they lead to different levels in the cavity, in particular without steps, with an only slightly perceptible slope.
  • Access routes eg tunnels
  • At least vibration and / or temperature-sensitive devices for the production of semiconductor elements are located in the cavity.
  • temperature-sensitive devices are meant in particular devices which should preferably operate at a constant temperature to achieve desired results.
  • At least a part of the means for producing more than 10 m, preferably more than 50 m, more preferably more than 100 m is arranged inside the geological mass.
  • the cavity comprises a tube.
  • Tubes are relatively easy to drive in solid rock, even with relatively large cross-sections.
  • the cavity in vertical section perpendicular to its longitudinal extension has a cross-sectional area of> 50 m 2 , for example,> 100 m 2 , for large systems also> 150 m 2 or> 200 m 2 .
  • vibration-sensitive and / or temperature-sensitive devices are primarily photolithographic devices, such as an imagesetter. Frequently, so-called “steppers” are used for the processing of large areas. Here, an exposure will be "patchwork” like e.g. composed of a wafer. In the production of particular sub- ⁇ -structures, it is obvious that even small temperature differences and / or vibrations adversely affect the accuracy of the image on the substrate to be processed. Ideally, no vibrations should occur and a constant temperature should prevail.
  • lines or channels are provided with a gradient in order to be able to convey corresponding liquids into or out of the cavern.
  • Water that accumulates in the cavern so-called “mountain water”, but also possibly water for processes and / or sprinkler systems can be transported in this way without the use of pumps.
  • Water that enters the cavern from the mountain mass can be discharged, for example, via a half shell in the cavern brine and / or on the ceiling of the cavern.
  • an area e.g. an incision or an access tunnel are designed in such a way that, in the event of a fire, extinguishing water possibly leaking to the outside can be collected there.
  • an incision a part of the semiconductor factory may be understood which, although in the geological mass, e.g. the mountain was also exposed during the construction of the corresponding cavern, but was filled up again at the completion of the construction.
  • an air supply and air removal are as far apart as possible, preferably different accesses to the cavern are used for it.
  • a part of the cavern may be filled with e.g. a concrete wall to be separated.
  • escape routes and other service areas may be formed in a section in which comparatively less overlap with e.g. Rock mass is present. These areas may e.g. are not used for the actual cavern formation, e.g. because the rock is too weak for the formation of the cavern. It is conceivable to design the cavern in a way, e.g. with a height gradient so that it gets higher and higher as it extends deeper into the mountain.
  • the geological mass eg the rock of a mountain can be used as a thermal storage.
  • the cavern should not be thermally isolated from the mountain.
  • rock typically has a temperature of 13 ° C.
  • the clean room should be kept at a temperature of 20 ° C, for example. Initially, the mountain will absorb a lot of heat, but only until a thermal equilibrium is reached. From this moment will be in case of failure of the Heating in the clean room, the geological mass, so for example, the rock, the mountain by releasing heat, the temperature in the clean room only slowly decrease. So there is enough time to repair the heater and you can completely do without an emergency heater.
  • the employees devices can be provided which simulate a day-night rhythm. It can e.g. a lighting are used, which has a spectrum that is similar to that of the sun or at least similar, possibly even depending on the current time outside the semiconductor factory prevails. That According to how the spectrum of the Sun naturally changes during the day, this spectrum change can be replicated in the lighting in the semiconductor factory. It is also possible to attach screens showing the weather conditions outside. It is also conceivable that daylight is guided via optical devices into the cavern.
  • Floors or shelves can be fixed in recesses in the wall of the cavern. But you can also rest on concrete walls. If the floors in the cavern are designed to be larger at the top, floors can rest on corresponding rock ledges.
  • access routes to the cavern or to several caverns are designed so that construction traffic can move in and out unhindered during erection.
  • access routes e.g. either wide enough or multiple access tunnels are provided.
  • an access tunnel shall be used for the incoming traffic and the other access tunnel for the outgoing traffic.
  • Recesses in the wall of the cavern can basically be used for a wide variety of types of infrastructure in the semiconductor factory, e.g. to form a lift shaft or for cable routing of various media.
  • a sprinkler system can accordingly be used e.g. Section by section to be controlled.
  • a ventilation system can in case of fire, e.g. be controlled so that in the area of the cavern where it burns, air and thus smoke is subtracted.
  • the ventilation system may preferably be designed so that in such a case, an air flow can be generated, which stops the fire.
  • FIGS. 1a and 1b a semiconductor factory 1 is shown, which is located partly in a rock ordinate 2 and partly in an area 3 outside of the rock ordinate 2.
  • the semiconductor factory 1 comprises two parallel tubes 4, 5, which are introduced into the rock 6 of the rock premise 2, which is part of a mountain, for example.
  • the tubes 4, 5 are connected at their end within the rock premise 2 with a connecting space 7.
  • escape tubes 8, 9, 10 are provided for emergency.
  • the tubes 4, 5 advantageously manufacturing equipment for the production of the semiconductor devices are housed, wherein, as well as in the connection space 7, a non-hatched area the clean room 4a, 5a, 7a and a hatched area a gray space 4b, 5b, 7b, in which the entire "supply logistics" can be accommodated, which is required to supply manufacturing units in the clean room.
  • the clean room 4a, 5a, 7a can even be divided into different zones, as far as the clean room class is concerned.
  • the highest cleanroom class is realized in the area 7a.
  • the tubes 4, 5 can be entered, for example, at openings 17, 18 via access bridges 11, 12, which communicate with a building 13 arranged outside the rock massif 2.
  • the building 13 can eg office units and Parking units included.
  • the building 13 may for example have a dimension of about 70 mx 30 m.
  • the connection space 7 at the end of the tubes 4, 5 is for example about 50 m long and has a similar cross-sectional area as the tubes 4, 5.
  • the escape tubes 8, 9, 10 have a significantly smaller cross-sectional area. In this case, it is simply a question of employees being able to safely reach the area 3 outside the rock massif 2 in the event of a disaster.
  • the connecting space 7 is preferably "hammer-like" attached to the tubes 4, 5, so each side slightly over each. This creates room for equipment in the gray room 7b.
  • FIG. 3 A cross section of a known arrangement of a semiconductor factory 20 as it is erected on open ground is in FIG FIG. 3 shown.
  • a structure 22 of the semiconductor factory 20 is established on a very thick concrete foundation 21 with a thickness of at least 2 m.
  • aeration means 25 are provided to maintain the desired clean room conditions in the clean room 23 .
  • manufacturing facilities 28 are arranged.
  • the lithography devices 30, as particularly vibration sensitive units, must be regularly placed on a specially designed foundation that is normally decoupled from the rest of the building 22.
  • the clean room 22 with double floor area 27 has e.g. a height of 3.5 m, the gray space area 24 including the foundation has a height of e.g. 12 m.
  • FIG. 2 are the in FIG. 3 listed units of the semiconductor factory within massive rock 6.
  • a partially formed tube can be placed directly on the rocky bottom without further elaborate foundations such as photolithography devices or other particularly critical furnishing elements.
  • means 28 and a ventilation device 25 can be positioned accordingly, but the outer shell forms the rock 6, with all the advantages of low vibration and temperature stability.
  • the gray space 24 may extend as far as the rock 6.
  • the clean room 23 and the double bottom 27 can accordingly FIG. 3 be formed.
  • Under the raised floor pumping systems 15 can be placed directly on a rock bottom 16.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Underground Structures, Protecting, Testing And Restoring Foundations (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Halbleiterfabrik mit Einrichtungen zur Herstellung von Halbleiterbauelementen.
    • Stand der Technik
  • Halbleiterfabriken stehen weltweit an vielen Standorten.
  • Bei der Halbleiterherstellung in einer Halbleiterfabrik, z.B. für anwendungspezifische ICs oder um Speicherbausteine herzustellen, müssen eine Anzahl von Rahmenbedingungen erfüllt sein, damit Strukturen im Sub-µ-Bereich mit hoher Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit hergestellt werden können. Dazu gehört u.a. ein temperaturreguliertes Klima im Bereich der Halbleiterherstellung sowie eine Schwingungsentkopplung von vibrationsempfindlichem Equipment wie z.B. einem "Belichter", ggf. in Form eines "Steppers".
  • Daneben ist ein "Lithographie-Bereich" regelmäßig von Umgebungslicht abzuschirmen.
  • Das Dokument EP-A-0 433 253 offenbart ein Verfahren zum Ausarbeiten von Gesteinshöhlen als Schutzräume, für die Lagerung von festen oder flüssigen Produkten oder für Produktionsanlagen.
    • Aufgabe und Vorteile der Erfindung:
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Halbleiterfabrik bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
  • Bei einer Halbleiterfabrik mit Einrichtungen zur Herstellung von Halbleiterbauelementen liegt der Kerngedanke darin, dass sich wenigstens ein Teil der Einrichtungen zur Herstellung von Halbleiterbauelementen innerhalb einer Kavität bzw. eines Hohlraums in einer geologischen Masse befindet. Diese Vorgehensweise macht sich in erster Linie die enorme "Masse" einer geologischen Masse zu Nutze. In Kavitäten in derartigen Massen sind Vibrationen im Vergleich zu auf üblichem Grund errichteten Gebäuden um ein vielfaches kleiner, wodurch insbesondere eine aufwändige Schwingungsentkopplung von vibrationskritischen Einrichtungen für die Halbleiterherstellung entfallen kann. Außerdem ist in derartigen Massen die Schwankung der Temperatur im Vergleich zu freien erstellten Gebäuden erheblich geringer. Z.B. schwankt in Bergstollen die Temperatur über das Jahr um normalerweise nicht mehr als ±0,5°C. Dagegen sind bei Gebäuden in unseren Breiten, die üblicherweise auf freiem Grund errichtet sind, Temperaturschwankungen von 60°C die Regel.
  • Eine geologische Masse soll in erster Linie eine natürlich entstandene Masse betreffen. Es kann sich aber genauso um eine künstlich hergestellte Masse durch Aufschütten von großen Mengen von z.B. Gesteinsabraum, beispielsweise aus dem Tunnelbau handeln. Damit lassen sich künstliche Aufschüttungen von 10 m, 20 m, ggf. auch 50 m oder mehr erreichen. Bereits in solchen Formationen lassen sich die Vorteile der Erfindung nutzen.
  • Vorzugsweise handelt es sich jedoch um eine natürlich entstandene stabile massive Masse, beispielsweise eine Gesteinsformation. Eine Gesteinsformation ist vorteilhafterweise Teil eines Berges.
  • In einer solchen Masse kann dann die Kavität oder Kaverne ausgebildet werden. Es ist von Vorteil, wenn die Kavität sich zum größten Teil in festem Fels befindet.
  • Die Kavität ist vorzugsweise höhlenartig mit insbesondere einer horizontalen Erstreckung und von der Masse vorteilhafterweise von oben umschlossen.
  • Insbesondere hat die Kavität einen seitlichen Zugang und erstreckt sich dann lateral in die Masse hinein. Wenn es sich um eine Gesteinsformation eines Berges handelt, lassen sich im Vergleich zu auf freiem Gelände errichteten Gebäuden Verbesserungen bei Vibrationen um mehr als den Faktor 10 feststellen. Damit die Zugangs- und Rettungswege kurz sind, ist es außerdem vorteilhaft, wenn die Kavität sich so nah wie möglich an einer Felswand befindet.
  • Im Weiteren ist es günstig, wenn die Zugangswege so gestaltet sind, dass sie zu verschiedenen Etagen in der Kavität führen, insbesondere ohne Stufen, mit einer nur leicht wahrnehmbaren Steigung. Zugangswege, z.B. Tunnel haben vorzugsweise eine Steigung im einstelligen unteren Prozentbereich. Damit kann bei langen Wegen, von z.B. länger 50 m oder länger 100 m eine Etage ohne Treppen überwunden werden, wobei die Rampen eine für Benutzer angenehme Steigung aufweisen. Auf vertikale Transportmittel kann auf diese Weise in der Kavität ggf. ganz verzichtet werden.
  • Um die Vorzüge einer solchen geologischen Masse zu nutzen, wird insbesondere vorgeschlagen, dass wenigstens vibrations- und/oder temperaturempfindliche Einrichtungen zur Herstellung von Halbleiterelementen sich in der Kavität befinden. Mit temperaturempfindlichen Einrichtungen sind insbesondere Einrichtungen gemeint, die vorzugsweise auf einer konstant gehaltenen Temperatur arbeiten sollten, um gewünschte Ergebnisse zu erreichen.
  • Eine weitere Verbesserung bringt die Positionierung von vibrations- und/oder temperaturempfindlichen Einrichtungen in der Kavität auf einer Erhöhung.
  • Außerdem ist es möglich Aussparrungen in einer Wand der Kavität für derartige Einrichtung auszubilden.
  • Im Weiteren ist es bevorzugt, dass wenigstens ein Teil der Einrichtungen zur Herstellung mehr als 10 m, vorzugsweise mehr als 50 m, noch besser mehr als 100 m im Inneren der geologischen Masse angeordnet ist.
  • In einer konkreteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass sich eine Produktionslinie für eine Halbleiterbearbeitung zwischen einem Zugang zur Kavität und dem Ort befinden, wo sich die vibrations- und/oder temperaturempfindlichen Einrichtungen befinden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Kavität eine Röhre. Röhren lassen sich vergleichsweise einfach auch in massives Gestein treiben, auch mit vergleichsweise großen Querschnitten. Vorzugsweise besitzt die Kavität in vertikalem Schnitt senkrecht zu ihrer Längserstreckung eine Querschnittsfläche von >50 m2, beispielsweise auch >100 m2, für große Anlagen auch >150 m2 oder >200 m2.
  • Unter vibrations- und/oder temperaturempfindlichen Einrichtungen werden im Sinne der Anmeldung in erster Linie fotolithographische Einrichtungen, wie ein Belichter, verstanden. Häufig werden für die Verarbeitung großer Flächen sogenannte "Stepper" eingesetzt. Hier wird eine Belichtung "Patchwork"-artig auf z.B. einem Wafer zusammengesetzt. Bei der Erzeugung von insbesondere Sub-µ-Strukturen ist es offensichtlich, dass selbst kleine Temperaturunterschiede und/oder Vibrationen die Exaktheit der Abbildung auf dem zu bearbeitenden Substrat negativ beeinflussen. Im Idealfall sollten keinerlei Vibrationen auftreten und eine konstante Temperatur herrschen.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer solchen Einrichtung in einer geologischen Masse lässt sich diese Idealvorgabe schon sehr gut annähern, insbesondere wenn sich die Einrichtungen in einer Kavität in einer massiven Gesteinsformation eines Berges und dort ausreichend tief im Inneren der Gesteinsformation befindet.
  • Es ist von Vorteil, wenn mehrere Zugänge zu der Kaverne vorhanden sind, damit Sicherheitssysteme und Rettungswege getrennt oder sogar redundant gestaltet werden können.
  • Im Weiteren ist es bevorzugt, wenn zur Führung von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser in der Kaverne Leitungen oder Kanäle mit einem Gefälle ausgestattet werden, um in oder aus der Kaverne entsprechende Flüssigkeiten befördern zu können. Wasser das in der Kaverne anfällt, so genanntes "Bergwasser", aber auch ggf. Wasser für Prozesse und/oder Sprinkleranlagen können auf diese Weise ohne die Verwendung von Pumpen transportiert werden. Wasser das aus der Bergmasse in die Kaverne eindringt, kann z.B. über eine Halbschale in der Kavernensole und/oder an der Decke der Kaverne abgeleitet werden.
  • Bei der Ausgestaltung eines Zugangs zur Kaverne bzw. der Halbleiterfabrikation ist es denkbar, dass ein Bereich, z.B. ein Einschnitt oder ein Zugangstunnel derart ausgebildet sind, dass bei einem Brandfall möglicherweise nach außen tretendes Löschwasser dort aufgefangen werden kann. Als Einschnitt kann ein Teil der Halbleiterfabrik verstanden werden, der sich zwar in der geologischen Masse, z.B. dem Berg befindet und beim Bau der entsprechenden Kaverne auch offen gelegt, aber mit Abschluss des Baus wieder zugeschüttet wurde.
  • Um Kreuzkontanimationen in Belüftungssystemen zu vermeiden, wird im Weiteren vorgeschlagen, dass eine Luftzufuhr und eine Luftabfuhr möglichst weit auseinander liegen, vorzugsweise werden unterschiedliche Zugänge zur Kaverne dafür genutzt.
  • Als Fluchtweg kann ein Teil der Kaverne mit z.B. einer Betonwand abgetrennt werden. Auch können Fluchtwege und andere Servicebereiche in einem Abschnitt ausgebildet werden, in dem eine vergleichsweise geringere Überdeckung mit z.B. Gesteinsmasse vorhanden ist. Diese Bereiche können z.B. nicht für die eigentliche Kavernenausbildung herangezogen werden, z.B. weil der Fels für die Ausbildung der Kaverne zu schwach ist. Es ist denkbar die Kaverne in einer Weise auszugestalten, z.B. mit einer Höhenabstufung, so dass sie immer höher wird, je tiefer sie sich in den Berg erstreckt.
  • Die geologische Masse, z.B. das Gestein eines Berges kann als thermischer Speicher zum Einsatz kommen. Dazu sollte die Kaverne thermisch nicht vom Berg isoliert werden. Fels hat z.B. typisch eine Temperatur von 13°C. Der Reinraum sollte z.B. auf einer Temperatur von 20 °C gehalten werden. Anfänglich wird der Berg deshalb viel Wärme aufnehmen, jedoch nur so lange, bis sich ein thermisches Gleichgewicht eingestellt hat. Ab diesen Moment wird bei einem Ausfall der Heizung im Reinraum die geologische Masse, also z.B. das Gestein, des Berges durch Abgabe von Wärme die Temperatur im Reinraum nur langsam abfallen lassen. So besteht ausreichend Zeit, um die Heizung zu reparieren und man kann gänzlich auf eine Notheizung verzichten.
  • Wenn ausreichend natürliches "Bergwasser" aus der Kaverne gewonnen werden kann, ist es möglich, diese zur Kühlung, als Prozesswasser sowie als Löschwasser einsetzten oder sogar damit eine Stromgewinnungseinrichtung zu betreiben.
  • Zum Wohlbefinden der Mitarbeiter können darüber hinaus Vorrichtungen vorgesehen sein, die einen Tag- Nacht-Rhythmus simulieren. Es kann z.B. eine Beleuchtung zur Anwendung kommen, die ein Spektrum aufweist, das dem der Sonne gleicht oder zumindest ähnelt, ggf. sogar in Abhängigkeit davon, welche momentane Uhrzeit außerhalb der Halbleiterfabrik herrscht. D.h. entsprechend, wie sich das Spektrum der Sonne im Tagesverlauf in natürlicher Weise ändert, kann diese Spektrumsänderung bei der Beleuchtung in der Halbleiterfabrik nachgebildet werden. Auch können Bildschirme angebracht werden, die zeigen, welche Wetterbedingungen außen herrschen. Es ist zudem denkbar, dass Tageslicht über optische Einrichtungen in die Kaverne geführt wird.
  • Erforderliche Leitungen für verschiedene Medien, wie z.B. Luft, Wasser und Elektrizität können vorzugsweise in Wölbungen der Kavität geführt werden. Auch ist es denkbar die entsprechenden Leitungen in Fluchtwegen unterzubringen.
  • Etagen- oder Zwischenböden, können in Aussparungen in der Wand der Kaverne fixiert werden. Sie können aber auch auf Betonwänden aufliegen. Werden die Stockwerke in der Kaverne nach oben hin jeweils größer ausgestaltet, so können Böden auf entsprechenden Felsabsätzen aufliegen.
  • Im Weiteren ist es bevorzugt, wenn Zugangswege zur Kaverne oder zu mehreren Kaverne so ausgebildet sind, dass Bauverkehr bei der Errichtung ungehindert ein- und ausfahren kann. Dazu können Zugangwege z.B. entweder breit genug ausgebildet oder es mehrere Zugangstunnel vorgesehen werden. Z.B. wird ein Zugangstunnel für den einfahrenden Verkehr und das andere Zugangstunnel für den ausfahrenden Verkehr genutzt.
  • Aussparungen in der Wand der Kaverne können grundsätzlich für unterschiedlichste Arten von Infrastruktur in der Halbleiterfabrik genutzt werden, z.B. um einen Liftschacht auszubilden oder für Leitungsführungen verschiedenster Medien.
  • In der Kaverne können darüber hinaus gesonderte Transportmittel vorgesehen werden.
  • Denkbar ist auch, z.B. aus Brandschützgründen mit Wänden aus Beton oder beweglichen Brandschutzwänden große Kavernenbereiche aufzuteilen. Eine Sprinkleranlage kann dementsprechend z.B. Sektionsweise angesteuert werden.
  • Ein Belüftungssystem kann im Brandfall z.B. so gesteuert werden, dass in dem Bereich der Kaverne wo es brennt, Luft und damit Rauch abgezogen wird. Die Belüftungsanlage kann vorzugsweise so ausgelegt sein, dass in einem solchen Fall eine Luftströmung erzeugbar ist, die den Brand aufhält.
  • In einer Kaverne einer geologischen Masse, insbesondere dem Gestein eines Berges gibt es regelmäßig keine Möglichkeit, eines unerwünschten Emissionsaustritts. Luft kann aus einer Kaverne normalerweise nicht entweichen. Deshalb ist es zur Verhinderung von schädlichen Emissionen ausreichend, wenn in für die Abluft vorgesehenen Ausgängen lediglich ein Abgasreiniger vorgesehen wird.
  • Das Errichten einer Halbleiterfabrik in der Kaverne in einer geologischen Masse, insbesondere einem Berg hat darüber hinaus folgende weitere Vorteile:
    • Da die Hülle regelmäßig dicht ist, muss eine Abdichtung nach außen nur an Zugängen ausgebildet werden. Die sich in Berg befindenden Einrichtungen sind keinen Wettereinflüssen ausgesetzt, z.B. muss keine Wind oder Schneelast berücksichtigt werden.
    Zeichnungen:
  • Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend unter Angabe von weiteren Vorteilen und Einzelheiten näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1a
    eine schematische Draufsicht einer Halbleiterfabrik, teilweise geschnitten,
    Figur 1b
    einen Schnitt durch die Halbleiterfabrik nach Figur 1a entlang der Schnittlinie BB in Figur 1a,
    Figur 2
    eine Querschnittsansicht bei einem Schnitt durch eine weitere Halbleiterfabrik entlang ihrer Längsachse in schematisierter Darstellung und
    Figur 3
    eine Ausführungsform einer bekannten Halbleiterfabrik in einer Darstellung gemäß Figur 2.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele:
  • In Figur 1a und 1b ist eine Halbleiterfabrik 1 dargestellt, die sich zum Teil in einem Gesteinsmassiv 2 und zum Teil in einem Bereich 3 außerhalb des Gesteinsmassives 2 befindet.
  • Die Halbleiterfabrik 1 umfasst zwei parallele Röhren 4, 5, die in das Gestein 6 des Gesteinsmassives 2, das beispielsweise Teil eines Berges ist, eingebracht sind. Die Röhren 4, 5 sind an ihrem Ende innerhalb des Gesteinsmassives 2 mit einem Verbindungsraum 7 verbunden. Zusätzlich zu den Röhren 4, 5 sind Fluchtröhren 8, 9, 10 für den Notfall vorgesehen. Im Verbindungsraum 7, der am tiefsten in lateraler Richtung im Gesteinsmassiv 2 sitzt, sind vorzugsweise die besonders vibrations- und temperaturempfindlichen Einheiten, wie beispielsweise Lithographie-Einheiten angeordnet. In den Röhren 4, 5 sind vorteilhafterweise Herstellungsanlagen zur Herstellung der Halbleiterbauelemente untergebracht, wobei, wie auch im Verbindungsraum 7, ein nicht schraffierter Bereich den Reinraum 4a, 5a, 7a darstellt und ein schraffierter Bereich einen Grauraum 4b, 5b, 7b, in welchem die ganze "Versorgungslogistik" untergebracht werden kann, die zur Versorgung von Herstellungseinheiten im Reinraum erforderlich ist.
  • Der Reinraum 4a, 5a, 7a kann selbst in unterschiedliche Zonen eingeteilt werden, was die Reinraumklasse anbetrifft. Vorzugsweise ist im Bereich 7a die höchste Reinraumklasse realisiert.
  • Die Röhren 4, 5 lassen sich z.B. an Öffnungen 17, 18 über Zugangsbrücken 11, 12 betreten, die mit einem außerhalb des Gesteinsmassives 2 angeordneten Gebäude 13 in Verbindung stehen. Das Gebäude 13 kann z.B. Büroeinheiten und Parkeinheiten enthalten. Das Gebäude 13 kann beispielsweise eine Abmessung von ca. 70 m x 30 m aufweisen. Die Röhren 4, 5 innerhalb des Gesteinsmassives 2 sind beispielsweise 100 m lang und weisen z.B. einen Durchmesser von 20 m bis 30 m auf. Der Verbindungsraum 7 am Ende der Röhren 4, 5 ist z.B. ca. 50 m lang und besitzt eine ähnliche Querschnittsfläche wie die Röhren 4, 5. Die Fluchtröhren 8, 9, 10 weisen einen deutlich kleinere Querschnittsfläche auf. Hierbei geht es lediglich darum, dass Mitarbeiter im Fall eines Unglücks sicher in den Bereich 3 außerhalb des Gesteinsmassives 2 gelangen können.
  • Der Verbindungsraum 7 ist vorzugsweise "hammerartig" an den Röhren 4, 5 angegliedert, steht also seitlich jeweils etwas über. Damit wird Raum für Gerätschaften im Grauraum 7b geschaffen.
  • Ein Querschnitt einer bekannten Anordnung einer Halbleiterfabrik 20, wie sie auf freiem Gelände errichtet wird, ist in Figur 3 dargestellt. Auf einem sehr dicken Betonfundament 21 mit einer Dicke von mindestens 2 m ist ein Baukörper 22 der Halbleiterfabrik 20 errichtet. Darin ist ein Reinraum 23 ausgebildet, der von einem Grauraum 24 umgeben ist. Zur Aufrechterhaltung der gewünschten Reinraumbedingungen im Reinraum 23 sind Belüftungseinrichtungen 25 vorgesehen. Durch die Belüftungseinrichtungen 25 strömt Luft in den Reinraum 23 und wird über einen Lochboden 26 in einen Doppelbodenbereich 27 abgezogen. Im Reinraumbereich sind Herstellungseinrichtungen 28 angeordnet. Die Lithographie-Vorrichtungen 30 als besonders vibrationsempfindliche Einheiten müssen regelmäßig auf einem speziell ausgebildeten Fundament, das normalerweise vom Rest des Gebäudes 22 entkoppelt ist, angeordnet werden.
  • Der Reinraum 22 mit Doppelbodenbereich 27 hat z.B. eine Höhe von 3,5 m, der Grauraumbereich 24 einschließlich des Fundaments eine Höhe hat von z.B. 12 m.
  • In Figur 2 sind die in Figur 3 aufgeführten Einheiten der Halbleiterfabrik innerhalb von massivem Gestein 6 angeordnet. In einer teilweise ausgebildeten Röhre können unmittelbar auf den Felsgrund ohne weitere aufwändige Fundamente z.B. Fotolithographie-Einrichtungen oder andere besonders kritische Einrichtungselemente angeordnet werden. Ansonsten können Einrichtungen 28 sowie eine Belüftungseinrichtung 25 entsprechend positioniert werden, wobei jedoch die äußere Hülle das Gestein 6 bildet, mit allen Vorteilen der Vibrationsarmut und Temperaturkonstanz. Der Grauraum 24 kann sich bis an das Gestein 6 hin erstrecken. Der Reinraum 23 und der Doppelboden 27 können entsprechend Figur 3 ausgebildet werden. Unter dem Doppelboden können Pumpsysteme 15 unmittelbar auf eine Gesteinssohle 16 angeordnet werden.
  • Insgesamt vereinfachen sich viele konstruktive Vorgaben eines Halbleiterproduktionsgebäudes, wenn die Produktionsstätte innerhalb einer massiven geologischen Masse, wie z.B. die Gesteinsformation eines Berges errichtet wird.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Halbleiterfabrik
    2
    Gesteinsmassiv
    3
    Bereich
    4
    Röhre
    4a
    Reinraum
    4b
    Grauraum
    5
    Röhre
    5a
    Reinraum
    5b
    Grauraum
    6
    Gestein
    7
    Verbindungsraum
    7a
    Reinraum
    7b
    Grauraum
    8
    Fluchtröhre
    9
    Fluchtröhre
    10
    Fluchtröhre
    11
    Zugangsbrücke
    12
    Zugangsbrücke
    13
    Gebäude
    14
    Photolithographie-Einrichtung
    15
    Pumpsystem
    16
    Gesteinssohle
    17
    Öffnung
    18
    Öffnung
    20
    Halbleiterfabrik
    21
    Betonfundament
    22
    Baukörper
    23
    Reinraum
    24
    Grauraum
    25
    Belüftungseinrichtung
    26
    Lochboden
    27
    Doppelbodenbereich
    28
    Einrichtung
    29
    Fundament
    30
    Lithographie-Einrichtung

Claims (11)

  1. Halbleiterfabrik (1) mit Einrichtungen zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein Teil der Einrichtungen (14, 28) zur Herstellung der Halbleiterbauelemente innerhalb einer Kavität (4, 5, 7) in einer geologischen Masse (6) befindet.
  2. Fabrik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (4, 5, 7) höhlenartig ist.
  3. Fabrik nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kavität (4, 5, 7) horizontal in die Masse (6) ausdehnt.
  4. Fabrik nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse (6) eine Gesteinsformation ist.
  5. Fabrik nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse (6) ein Berg ist.
  6. Fabrik nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens eine vibrations-und/oder temperaturempfindliche Einrichtung zur Herstellung von Halbleiterelementen in der Kavität (4, 5, 7) befindet.
  7. Fabrik nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Einrichtung zur Herstellung sich mehr als 10 m, 50 m bzw. 100 m im Inneren der geologischen Masse (6) befindet.
  8. Fabrik nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vibrations- und temperaturempfindliche Einrichtung (14) in der Kavität (4, 5, 7) auf einer Erhöhung positioniert ist.
  9. Fabrik nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Produktionslinie für die Halbleiterbearbeitung zwischen einem Zugang zur Kavität (4, 5, 7) und einer vibrations- und temperaturempfindlichen Einrichtung (14) befindet.
  10. Fabrik nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (4), (5) eine Röhre umfasst.
  11. Fabrik nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (4), (5) im vertikalen Schnitt senkrecht zu einer Längserstreckung einen Querschnitt von >50 m2, 100 m2, 150 m2, 200 m2 besitzt.
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