Zerspanungsteile für Halbleiteranlagen sind Kammergehäuse, Gasverteilerblöcke, Teile der Waferhandhabung und Maschinenrahmen aus Edelstahl und Aluminiumlegierungen. Die Schwierigkeit liegt in der Spezifikation um das Metall herum: SEMI F19 und F20 für benetzte Edelstahloberflächen und den Werkstoff, ISO 14644-9 für die Partikelreinheit von Oberflächen und dazu eigene Toleranzen, Beschichtungen und Nachweise, die auf der Zeichnung stehen.
Welche Zerspanungsteile gehören in Halbleiteranlagen?
Ein Anlagenbauer oder Tier-1-Zulieferer in diesem Feld kauft wenige Bauteilfamilien, jede mit einer eigenen Fehlerart. Die Tabelle ordnet sie danach, was die Zeichnung zur Geometrie hinzufügen muss. Anbieter von Vakuum- und Halbleiteranlagen verteilen diese Familien meist auf mehrere Lieferanten.
Tabelle 1. Typische Bauteilgruppen und was die Zeichnung ergänzen muss
| Bauteilgruppe | Typischer Werkstoff | Was die Zeichnung ergänzen muss |
|---|---|---|
| Kammergehäuse, Deckel, Flanschstutzen | Aluminiumlegierungen oder Edelstahl | Vakuumbereich, Verfahren der Dichtheitsprüfung und zulässige Leckrate, Reinigungsweg |
| Gasverteilerblöcke, Manifolds, Ventilgehäuse | 316L nach SEMI F20 | Benetzte Oberfläche nach SEMI F19, Chargenrückverfolgbarkeit |
| Kammerauskleidungen, Abschirmbleche, Abdeckplatten | Aluminiumlegierungen, oft eloxiert | Norm für die Beschichtung und Schichtdicke, Maßangabe vor oder nach der Beschichtung |
| Teile der Waferhandhabung: End-Effektor-Körper, Rahmen, Halter | Aluminiumlegierungen, Edelstahl | Eigene Form- und Lagetoleranzen, Partikelreinheit |
| Kühlplatten, Wärmetauschergehäuse | Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen | Dichtheitsprüfung, Ebenheit der Kontaktflächen |
| Maschinenrahmen, Grundplatten, Verkleidungen (geschweißt oder aus Blech) | Stahl, Aluminium, Edelstahl | Allgemeintoleranzklasse, eigene Toleranzen an den Auflageflächen |
Quelle: SEMI F19-0815, SEMI F20-0923, ISO 10074:2021. Die Bauteilgruppen sind typische Beispiele, keine vollständige Liste.
Die Vakuumseite der Kammerbauteile, also Druckbereiche, Ausgasung und Ausheizen, behandelt Zerspanungsteile für Vakuum- und Kryoanlagen. Dieser Artikel beschränkt sich auf das, was für Halbleiteranlagen spezifisch ist.
Welche Werkstoffe schreiben die Zeichnungen vor?
Für Bauteile der Gas- und Flüssigkeitsverteilung nennt die Zeichnung Edelstahl 316L nach SEMI F20. SEMI F20-0923, im SEMI-Shop als aktuelle Ausgabe geführt, legt Anforderungen an die metallurgische Sauberkeit und die Zusammensetzung fest, und zwar für Stabstahl, Schmiedeteile, Strangpressprofile, Blech und Rohr aus 316L. Für die Produktformen verweist die Norm auf ASTM A276, A182, A240, A269 und A632. Das geht über die Werkstoffnummer hinaus: 1.4404 ist die übliche Entsprechung zu 316L nach EN 10088, doch eine Zeichnung, die SEMI-F20-Werkstoff verlangt, muss SEMI F20 nennen, und das Zeugnis muss sich darauf beziehen. Die Unterschiede zwischen den Edelstahlsorten stehen unter Edelstahl für Zerspanungsteile.
Aluminiumlegierungen dienen Kammerteilen, Auskleidungen, Platten und Handhabungskomponenten. Legierungsbezeichnung, Zustand und Produktform gehören zusammen mit einer eventuellen Norm für das Eloxieren auf die Zeichnung, damit innerhalb einer Legierungsfamilie nichts ohne Wissen des Käufers ausgetauscht wird.
Welche Oberflächenregeln gelten für benetzte Edelstahlteile?
SEMI F19-0815 stellt Qualitätsanforderungen an die benetzten Oberflächen von Edelstahlbauteilen in Gas- und Flüssigkeitsverteilungssystemen der Halbleiterfertigung. Die Ausgabe wurde am 19. Mai 2015 zur Veröffentlichung freigegeben, löste SEMI F19-0304 ab, und der SEMI-Shop führt sie als aktuelle Ausgabe. Die Norm definiert die Oberflächencharakterisierung und die Abnahmekriterien für die Endbearbeitung von Rohren und Bauteilen nach SEMI F20 und nennt die Prüfungen: Rauheit (SEMI F37), ESCA (F60), AES (F72), REM (F73) und kritische Lochfraßtemperatur (F77).
Zwei Folgen ergeben sich für die Praxis. Erstens gilt die Norm für benetzte Oberflächen von Verteilbauteilen, nicht für jede Fläche eines Teils; die Zeichnung kennzeichnet deshalb, welche Flächen benetzt sind. Zweitens stehen die Zahlenwerte für die Rauheit in der kostenpflichtigen Norm. Die Zeichnung sollte den geforderten Ra-Wert und das Messverfahren selbst nennen, statt allein auf das Dokument zu verweisen.
Wie legen Sie die Reinheit eines Zerspanungsteils fest?
Reinraumklassen beschreiben Luft. ISO 14644-1:2015 legt Klassen der Luftreinheit als Partikel je Luftvolumen fest und sagt nichts über ein Bauteil. Für eine Oberfläche gibt ISO 14644-9:2022 das Bewertungsverfahren. Die Norm gilt für Wände, Werkzeuge, Anlagen und Produkte und für Partikel von 0,05 µm bis 500 µm. Reinigungsverfahren, prozessspezifische Sauberkeitsanforderungen und Werkstoffeigenschaften schließt sie aus. Eine Zeichnung, die nur „ISO 14644-9“ nennt, ist damit unvollständig.
Vier Angaben gehören stattdessen aufs Papier:
- Partikelgröße und zulässige Anzahl pro Flächeneinheit, die der Anlagenbauer für seinen Prozess festlegt;
- Prüfverfahren und Probenahmestelle;
- Reinigungsverfahren, für das EN ISO 14644-13:2026 Hinweise gibt; die Ausgabe ist im Mai 2026 erschienen und ersetzt die Fassung von 2017;
- Verpackung und der Punkt, ab dem das Teil nicht mehr berührt wird.
Rückstände aus der Zerspanung bestimmen den Ausgangszustand für all das. Kühlschmierstoff, Markierstift und Späne müssen vor der Feinstreinigung weg; der Vakuumartikel behandelt diesen Punkt ausführlich. Unser Netzwerk zerspant durch Fräsen und Drehen; Reinigung, Verpackung und eine eventuelle Reinheitsprüfung werden je Zeichnung vor der Kalkulation vereinbart.
Welche Maße brauchen eigene Toleranzen?
Allgemeintoleranzen passen zu Flächen, die mit nichts gepaart werden. Dichtflächen, O-Ring-Nuten, Zentrierbohrungen und die Schnittstellen zu Nachbarmodulen brauchen eigene Toleranzen, zusammen mit der Oberflächenbeschaffenheit, für die sie gelten. Eine Allgemeinklasse wie ISO 2768-m, die unser Netzwerk standardmäßig anwendet, deckt den Rest ab.
Beschichtungen verschieben Maße. Der Aluminum Anodizers Council nennt 50 % Eindringen und 50 % Auftrag je Oberfläche als allgemein akzeptierte Aufteilung für Hartschichten (Typ III). ISO 10074:2021 ist die Norm für harteloxierte Schichten. Ein Rechenbeispiel: Eine Hartschicht von 50 µm trägt etwa 25 µm je Oberfläche auf, eine Bohrung verliert im Durchmesser also etwa 50 µm. Eine Toleranz H7 auf einer Bohrung von 25 mm hat eine Breite von 21 µm (ISO 286, IT7 für 18 bis 30 mm); die Beschichtung allein überschreitet die Toleranzbreite um mehr als das Doppelte. Die Zeichnung muss deshalb angeben, ob ein Maß vor oder nach dem Beschichten gilt. Normen und Chromregeln für andere Verfahren stehen unter Oberflächenbehandlungen für Zerspanungsteile.
Welche Dokumente gehören zu jeder Lieferung?
Eine Bestellung, die „mit Dokumenten“ sagt, sagt nicht, welche gemeint sind. Tabelle 2 führt auf, was ein Einkäufer in diesem Feld üblicherweise verlangt und was jedes Dokument belegt.
Tabelle 2. Dokumente für Zerspanungsteile in Halbleiteranlagen
| Dokument | Was es belegt | Grundlage |
|---|---|---|
| Werkstoffzeugnis Typ 3.1 | Der Werkstoff entspricht der Bestellung, mit Prüfergebnissen, bestätigt vom Prüfbeauftragten des Herstellers, unabhängig von der Fertigung | EN 10204:2004 |
| Werkstoffzeugnis mit Bezug auf SEMI F20 | Die 316L-Charge wurde nach den Anforderungen von SEMI F20 geliefert | SEMI F20-0923 |
| Erstmusterprüfbericht | Jedes Zeichnungsmerkmal des ersten Teils, gemessen und dokumentiert | Format AS9102C:2023, wenn die Bestellung es verlangt |
| Messprotokoll | Messwerte der Merkmale, die die Bestellung nennt | Bestellung |
| Oberflächen- und Reinheitsnachweis | Ra-Wert und Verfahren; Partikelergebnis und Verfahren | Zeichnung, ISO 14644-9 |
| Beschichtungsnachweis | Norm für die Beschichtung und Schichtdicke | z. B. ISO 10074 |
| Konformitätserklärung | Erklärung des Lieferanten, dass die Lieferung der Bestellung entspricht | Bestellung |
Quelle: EN 10204:2004 (DIN EN 10204:2005-01 ist die gültige deutsche Fassung); SAE AS9102C:2023 (erschienen am 28.06.2023, aktuell); SEMI F20-0923; ISO 14644-9:2022.
Ein 3.1-Zeugnis belegt den Werkstoff, nicht die Maße des fertigen Teils. Den Unterschied zwischen den Zeugnistypen erklärt Qualitätsdokumente für Zerspanungsteile. AS9102 ist eine Luftfahrtnorm; außerhalb der Luftfahrt gilt sie, wenn die Bestellung sie nennt.
Gilt Ausfuhrkontrolle für Zerspanungsteile der Chipfertigung?
Sie kann gelten. Am 8. September 2025 hat die Europäische Kommission eine Delegierte Verordnung angenommen, die Anhang I der Verordnung (EU) 2021/821 aktualisiert, also die EU-Liste der Dual-Use-Güter. Die Kommission nennt unter den ergänzten Positionen Ausrüstung und Materialien für die Herstellung und Prüfung von Halbleitern. Die Verordnung (EU) 2021/821 sieht Ausfuhrgenehmigungen vor, darunter EU-Allgemeine Ausfuhrgenehmigungen und Einzelgenehmigungen.
Häufige Fragen
- Was regelt SEMI F19?
- SEMI F19 stellt Qualitätsanforderungen an die benetzten Oberflächen von Edelstahlbauteilen in Gas- und Flüssigkeitsverteilungssystemen der Halbleiterfertigung. Die Norm definiert die Oberflächencharakterisierung und die Abnahmekriterien für die Endbearbeitung von Rohren und Bauteilen nach SEMI F20 und verweist für die Rauheitskenngrößen auf SEMI F37. Aktuelle Ausgabe ist SEMI F19-0815.
- Ist eine Reinraumklasse eine Reinheitsanforderung für ein Zerspanungsteil?
- Nein. ISO 14644-1:2015 klassifiziert die Luft in einem Reinraum nach Partikelkonzentration. Die Oberfläche eines Bauteils bewertet ISO 14644-9:2022; die Norm deckt Partikel von 0,05 µm bis 500 µm ab und überlässt das Reinigungsverfahren und den prozessspezifischen Grenzwert dem Anwender.
- Ist 1.4404 dasselbe wie 316L nach SEMI F20?
- Nein. 1.4404 ist die übliche Entsprechung zu 316L nach EN 10088, doch SEMI F20 ergänzt Anforderungen an die metallurgische Sauberkeit zur Zusammensetzung. Eine Zeichnung, die SEMI-F20-Werkstoff braucht, muss SEMI F20 nennen, und das Werkstoffzeugnis muss sich darauf beziehen.
- Verändert Harteloxieren die Maße eines Teils?
- Ja. Der Aluminum Anodizers Council gibt 50 % Eindringen und 50 % Auftrag je Oberfläche als allgemein akzeptierte Aufteilung der Schichtdicke an. Eine Hartschicht von 50 µm trägt damit etwa 25 µm je Oberfläche auf und nimmt einer Bohrung im Durchmesser etwa 50 µm.
- Ist ISO 14644-13 neu?
- Die Ausgabe 2026 ist neu. EN ISO 14644-13:2026, ein Leitfaden zum Reinigen von Oberflächen auf ein definiertes Maß an Partikel- und chemischer Reinheit, ist im Mai 2026 erschienen und wird als Nachfolger der Ausgabe von 2017 geführt.
Quellen
- SEMI F19-0815, Oberflächenzustand der benetzten Flächen von Edelstahlbauteilen, aktuelle Ausgabe (SEMI-Shop)
- SEMI F20-0923, Edelstahl 316L für Anwendungen von allgemeiner bis ultrahoher Reinheit, aktuelle Ausgabe (SEMI-Shop)
- EVS-EN ISO 14644-1:2015, Klassifizierung der Luftreinheit nach Partikelkonzentration (EVS)
- EVS-EN ISO 14644-9:2022, Bewertung der Oberflächenreinheit nach Partikelkonzentration (EVS)
- EN ISO 14644-13:2026, Reinigung von Oberflächen für definierte Reinheitsgrade, erschienen am 18.05.2026 (Genorma)
- ISO 10074:2021, Harteloxalschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen, 4. Ausgabe (ISO-Katalog)
- Anodizing Reference Guide, Aluminum Anodizers Council (50 % Eindringen, 50 % Auftrag je Oberfläche)
- ISO 286-1:2010, Grundtoleranzgrade, IT7 für 18 bis 30 mm (Tabelle auf Wikipedia)
- DIN EN 10204:2005-01, deutsche Fassung von EN 10204:2004, gültig (DIN Media)
- Typen 3.1 und 3.2 im Wortlaut der EN 10204:2004 (Van Leeuwen, Stahlrohrhändler)
- SAE AS9102C:2023, First Article Inspection Requirements, erschienen am 28.06.2023, aktuell (DIN Media)
- Aktualisierung 2025 der EU-Kontrollliste für Dual-Use-Güter, angenommen am 08.09.2025 (Europäische Kommission, GD Handel)
- Ausfuhr von Dual-Use-Gütern, Genehmigungen nach Verordnung (EU) 2021/821 (Europäische Kommission, GD Handel)
Fragen zu einer Zeichnung? sales@ertas.engineering