DD151518A1 - Vorrichtung zur dosierung von fluessigkeiten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beinhaltet eine selbsttätig regelbare Vorrichtung sum Ätzen von Si-Scheiben mit aggressiven Medien und gestattet die ervendung einer Vielzahl von Ätzmitteln in einem in sich jeschlossenen System mit einem Troseßgefäß" Erfindungsgemäß erfolgt ie Dosierung ohne Ventile mittels Winkeldrehbewegung einer tohrausgieichsspirale.

Description

221 77

Stahnsdorf, den 5· 6· 1980

Ing« Dieter Jonas

1530 Teltow, Gustl-Sandtner-Str. 2E

Zustellungsbevollmächtigters

YEB Gleichrichterwerk Stahnsdorf im "VEB Kombinat Mikroelektronik Zentrale Patentabteilung 1533 Stahnsdorf, Ruhlsdorfer Weg

Vorrichtung zur Dosierung von Flüssigkeiten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dosierung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Dosierung aggressiver Ätzflüssigkeiten in der Halbleitertechnik«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Dosiervorrichtungen für flüssige Medien sind allgemein bekannt« Die Regelung erfolgt hierbei über Steuereinrichtungen in Verbindung mit Ventilen. Auch ist es bekannt, unterschiedliche flüssige Medien in einer vorgegebenen Reihenfolge zu dosieren« Derartige Konstruktionen finden insbesondere in der -Halbleitertechnik Anwendung.

So sind typische Vorrichtungen dieser Art in der Zeitschrift JY Electrochemical Society 123 (1976) 4 dargestellt« Die Grundkonstruktion dieser Vorrichtungen gestat-* tet es5 gegenüber den bisher bekannten Bad-zu-Bad-Technologien in einem in sich geschlossenen Ätz/Spül-Systern die bisher üblichen Verschmutzungsmöglichkeiten auszuschalten« Die Halbleiterscheiben bleiben in einem einzigen Prozeßgefäß, während die Ätzmittel in vorprogrammierter Folge zu- bzwe abgeführt werden_e Von Nachteil ist jedoch die Störanfälligkeit dieser Konstruktion« Ursache hierfür ist die konstruktiv bedingte Anordnung von Ventilen«

Die Ventilen anhaftende Leckrate steht selbstregelnd ablaufenden Ätzprogrammen entgegen, da diese zu unzulässigen Reaktionen führt* Bei Einsatz von Laugen z_e B_e EOH als Ätzflüssigkeit besteht der Nachteil der Carbonatbildung, diese Ausscheidungen führen zur Blockierung von Ventilen«. Ebenfalls von Nachteil sind Veränderungen der mechanischen Eigenschaften durch Dauerkontakt mit Säuren/Latigen oder intermittierendem Kontakt bei Kunststoffen. Ursache hierfür sind die diesen Materialien beigegebenen Verarbeitungshilfsstoffe.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, die genaue Mengendosierung über einen langen Zeitraum einzuhalten« Diese Genauigkeit der Dosierung ist aber insbesondere bei der Massenfertigung von Bauelementen von ausschlaggebender Bedeutung*

Ziel der Erfindung

Mit der Erfindung wird das Ziel verfolgt, bei der Massenfertigung von Bauelementen den technologischen Schritt

-3- 221773

des Ätzens selbstregelnd zu gestalten, die Störanfälligkeit zu mindern und die Dosiergenauigkeit zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine ventillose Einrichtung zur selbstregelnden Dosierung aggressiver Ätzflüssigkeiten zu schaffen»

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß die zu dosierenden Flüssigkeiten aus einem tiefer liegenden Vorratsbehälter mittels Druckbeauflagung in bekannter Weise in einen Dosierbehälter 7 gefördert, dessen Füllstand durch Sensoren 1 begrenzt wird_e Das Dosiersystem, bestehend aus dem Dosierbehälter 7j dem Fallrohr 9, einer Ausgleichsspirale 8 und einem Bogen 3* i^s"t mit dem Reaktionsgefäß so verbunden, daß eine unlösbare Verbindung am Dosierbehälter und einer festgehalterten Führung am Reaktionsgefäß vorhanden ist. Die Zuführung der dosierten Flüssigkeit erfolgt durch Absenkung des formstabilen Bogens 3 mittels eines Hubzylinders 6, welcher fest mit der Halterung 4 verbunden ist· Der Bogen 3» als oberer Teil des Fördersystems, muß eine Neigung von 1 bis 10° vorzugsweise 5° ausweisen. Über Führung 5 wird eine Parallelverschiebung des Fördersystems bei Betätigung des Hubzylinders 6 realisiert« Zur Aufrechterhaltung der Parallelführung des auf- und abgehenden Teils des Fördersystems wird die Hubbewegung s des Hubzyklinder 6 in eine Winkeldrehbewegung über die Ausgleichsspirale 8 umgeformt, die durch die feststehende Halterung 10 begrenzt wird und so eine Übertragung von Bewegungen· auf das Fallrohr 9 des Dosiersystems verhindert« Die Hubstrecke s liegt zwischen 1 bis 10, vorzugsweise des 6fachen des Durchmessers D_x, des Fördersystems· Das Verhältnis der Durchmesser D^ : O„ des Fördersystems· beträgt 1 : 5 bis 1 : 10, vorzugsweise

_, 4 - α α ι α / ο

Das schnelle (< 0,5 s) Absenken des Bogens 3 bewirkt, daß die dosierte Flüssigkeit wegen des Beharrungsvermögens in den geneigten Bereich gedruckt und damit auslösend auf ein umgehendes Entleeren des Dosiersystems wirkt«. Zur sicheren !Füllung und "Vermeidung von Gasblaseneinschlüssen im Fördersystem ist die Ausgleichsspirale 8 mit einem Steigungwinkel von 15 bis 30°» vorzugsweise 20°j ausgeführt.

Dem Zulauf des Dosierbehälters 7 ist eine Prallwand 2 so zugeordnet, daß der eintretende Flüssigkeitsstrahl umgelenkt und seine Momentangeschwindigkeit verringert wird, wobei ein Staudruck gegenüber der eintretenden Flüssigkeit erzeugt wird» Die Prallwand 2 ist oberhalb des Zuflusses mit der Wandung des Dosierbehälters 7 verbunden -und bildet einen Abstand zu dieser von 1/10 bis i/2, vorzugsweise 1/3 des Durchmessers D„ des Zuflusses» Im dosierten Zustand ragt die Prallwand 2 in den Flüssigkeitsspiegel hinein«,

Die zu dosierende Flüssigkeit wird aus einem Vorratsbehälter über ein Rohrleitungssystem, welches mit dem Zufluß des Dosierbehälters 7 verbunden ist, zugeleitet. Der über den Zufluß eintretende Flüssigkeitsstrahl wird an der Prallwand 2 in einen Flüssigkeitsfilm umgewandelt, welcher das Dosiersystem stetig bis zum Erreichen der justierbaren Sensoren 1 füllt» Die Flüssigkeitsförderung wird bei gefülltem Dosiersystem durch Belüftung des tieferliegenden Vorratsbehälters unterbrochen, gleichzeitig wird ein Nachlaufen des Fördergutes in den Dosierbehälter 7 - bedingt durch das drucklose Rohrleitungssystem verhinderte Die dosierte Flüssigkeitsmenge wird aus dem Dosiersystem dem Reaktionsgefäß über den Bogen 3» indem

dieser mit Halterung 4 durch Ansteuerung des Hubzylinders 6 den Hub s in Pfeilrichtung zurücklegt, zugeführt- . Nach erfolgter Entleerung des Dosiersysteiris wird dessen Rückstellung in die Dosierlage mittels Umsteuerung des Hubzylinders 6 vorgenommen»

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden« In 'schematischer Darstellung sind

Pig·' 2 Dosierungseinrichtung für aggressive Medien zur Durchführung einer einfachen pn-Übergangsätzung

Fig© 3 Kombination mehrerer Dosierungseinrichtungen zur Durchführung eines programmgesteuerten Ätzablaufs

aufgezeigte

Soll beispielsweise eine Ätzung mit HNO- erfolgen, wobei eine bestimmte Itzmittelmenge dem Reaktionsgefäß 14 zugeführt wird, so können die mit dem Ätzmittel in Berührung kommenden Materialien aus Polyäthylen, Polypropylen, Fluoräthylenpropylen (PEP), Teflon (PTPE), Polyimide etc. bestehen* Der übergang von Dosierbehälter 7 zum Fallrohr 9 als Teil A dargestellt - ist so ausgebildet, daß Gasblasen aufsteigen können, sie jedoch keine Möglichkeit vorfinden, sich an Vorsprüngen, Verengungen etc. abzulagern*. Der Durchmesser D^ wird im wesentlichen von der Gasblasenausbildung dem Verhältnis der Randwinkel zwischen Flüssigkeit und Gas, zwischen Flüssigkeit und Festkörper sowie zwischen Festkörper und Gas der angewendeten Materialien bestimmt. Die asymmetrische Anordnung des Fallrohres 9 am Dosierbehälter 7 erfolgt zur günstigen, räumlichen Anordnung der Ausgleichsspirale 8« Durch Verjüngung des Dosierbehälters 7 am Zulauf mit den Sensoren 1 für die zu dosierende Flüssigkeitsmenge, welche in bekannter Weise

aus Elementen der Platingruppe des PSE optoelektronisch etc ο ausgeführt sein können, wird eine hohe Dosiergenauigkeit erzielt. In bekannter Weise werden die Sensoren 1 zur Ansteuerung des 3-Wegeventils 11 wirksam, welches die zwei Einsatzbedingungen erfüllt, wie Fördern der Dosierflüssigkeit bzw« Belüfteno Im Zustand "Belüften" läuft die im Rohrleitungsnetz zwischen Dosiersystem 13 und Vorratsbehälter 12 befindliche Flüssigkeit in diesen wieder zurück«,

Die Anordnung mehrerer Dosiersysteme 13$ die mit einem Reaktionsgefäß 14 verbunden sind, schafft die Voraussetzung, verschiedenartige Flüsigkeiten mit oder ohne unterschiedliche zu dosierende Flüssigkeitsmenge nacheinander bzw* gleichzeitig dem Reaktionsgefäß 14 zuzuleiten« Die Realisierung eines selbstregelnden gesteuerten Itzablaufs erfolgt elektronisch in bekannter Weise«

Claims (5)

- 7 - 4 d. \ ι Erfindungsanspruch

1. Vorrichtung zur Dosierung von Flüssigkeiten in einemgeschlossenen selbstregelnden System, dadurch gekennzeichnet, daß ein formstaMler Bogen (3) mit einer Ausgleichsspirale (8) parallel zu einem Dosierbehälter (7) mit einem Hubzylinder (6) formschlüssig verbunden und in axialer Richtung beweglich gelagert ist«

2· Vorrichtung nach Pkt« 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Dosierbehälter (7) justierbare Sensoren (1) angeordnet sind«

3» Vorrichtung nach Pkte 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierbehälter (7) im Bereich der justierbaren Sensoren (1) im Querschnitt bis zu zwei Drittel der . Querschnittsfläche verjüngt ist»

4« Vorrichtung nach Pkte 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Dosierbehälter (7) oberhalb des Zuflusses eine Prallwand (2) angeordnet ist.

5» Vorrichtung nach Pkt_e 1, dadurch gekennzeichnet, daß . mehrere Dosiersysteme (13) mit einem Reaktionsgefäß (14) verbunden sind·

ÜenaLJi-Selten Zelinyogeo