DE102005045079B4

DE102005045079B4 - Konzept zum Testen eines Drucksensors und eine Düse

Info

Publication number: DE102005045079B4
Application number: DE102005045079A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. Zerlauth; Franz Reinwald
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2010-02-25
Anticipated expiration: 2025-09-22
Also published as: US7415885B2; DE102005045079A1; US20070068263A1

Abstract

Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25), der einen druckempfindlichen Bereich (27) aufweist, mit:
einer Halterung (13) für einen Drucksensor (25), die ausgelegt ist, um den Drucksensor (25) aufzunehmen;
einer Düse (17b), die ausgelegt ist, um eine Gasströmung, die mit dem druckempfindlichen Bereich (27) des Drucksensors (25) in Wechselwirkung tritt, zu erzeugen, und so nahe dem druckempfindlichen Bereich (27) positioniert ist, so dass die Düse (17b) den druckempfindlichen Bereich (27) des Drucksensors (25) nicht berührt, und ein vordefinierter Anteil des druckempfindlichen Bereichs (27) einen gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten oder erniedrigten Druck erfährt, der innerhalb einer Abweichung von 10% bezüglich eines Druckmittelwerts konstant ist; und
einer Messeinrichtung (19), die ausgelegt ist, um ein von dem Drucksensor (25) empfangenes elektrisches Signal zu messen;
wobei die Düse (17b) einen Außenwandbereich (53), einen Kernbereich (55) und einen durchgehenden Spalt (57) zwischen dem Kernbereich (55) und dem Außenwandbereich (53) aufweist, der...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Konzept zum Testen eines Drucksensors und eine Düse.
Immer häufiger werden Drucksensoren in sicherheitsrelevanten Anwendungen in der Automobilelektronik eingesetzt. Die Drucksensoren dienen dabei z. B. zur Messung eines Reifendrucks, um frühzeitig Schwächen an einem Reifen zu erkennen und etwaigen Unfällen in Folge eines Platzens eines Reifens vorzubeugen. Dabei stellt sich an die in den Reifen eingesetzten Drucksensoren die Anforderung, diese vor einer Auslieferung zuverlässig zu testen, um sie in sicherheitsrelevanten Anwendungen einsetzen zu können.
Dabei werden Drucksensoren auf Waferebene in herkömmlicher Weise so getestet, dass ein Wafertester mit einer Nadelkarte auf dem Drucksensor aufgesetzt wird, so dass ein druckempfindlicher Abschnitt des Drucksensors von einer Dichtlippe des Wafertesters umgeben wird. Dabei entsteht eine Druckkammer oberhalb des Drucksensors. In der Druckkammer kann ein vorbestimmter Druck in dem druckempfindlichen Abschnitt an dem Drucksensor eingestellt werden, und daraufhin ein von dem Drucksensor erzeugtes Ausgangssignal von dem Wafertester empfangen und ausgewertet werden.
Diese Vorgehensweise ist insofern nachteilhaft, da das Aufsetzen der Dichtlippe auf den Wafer eine hohe Positioniergenauigkeit erfordert, und Beschädigungen des Wafers auftreten können, falls diese hohe Positioniergenauigkeit nicht eingehalten werden kann. Daher ist auch die Handhabung bzw. Positionierung des beweglichen Teils, nämlich des Wafertesters sehr aufwändig und insbesondere sehr zeitaufwändig.
Die DE 10 2004 022 679 A1 zeigt eine Kanüle eines Probers für Differenzdrucksensoren zur Beaufschlagung einer einzelnen Membran eines Differenzdrucksensors mit einem dynamisch erzeugten Druck, wobei die Kanüle zumindest nahezu senkrecht zu einer Oberfläche des Differenzdrucksensors positionierbar ist. Die Kanüle ist dabei so ausgeführt, dass eine gleichmäßige Druckverteilung sowie eine schnelle und dennoch präzise Positionierung über einem Sensorelement des Differenzdrucksensors möglich ist. Die Kanüle weist hierzu einen geradlinigen Durchgang auf, der an einer ersten dem Differenzdrucksensor abgewandten Seite mit einem durchsichtigen Verschluss druckdicht abgeschlossen ist und einen solchen Querschnitt aufweist, dass dessen geringste Ausdehnung größer ist als die größte Ausdehnung des Differenzdrucksensors, und dessen größte Ausdehnung geringer als der geringste Abstand zwischen den elektrischen Anschlüssen des Differenzdrucksensors ist, wobei die Kanüle eine den Durchgang nicht einengende seitliche Druckzuführung aufweist.
Die DE 10000133 C2 beschäftigt sich mit Probern für Drucksensoren im Waferverbund oder für vereinzelte Drucksensoren mit einer Aufnahme für die Drucksensoren sowie mit Einrichtungen zur elektrischen Kontaktierung der elektrischen Anschlüsse wenigstens eines der Drucksensoren und einer Einrichtung zur Erzeugung eines statischen oder dynamischen Drucks vorgegebener Größe und Dauer im Sensorelement eines ausgewählten Drucksensors, so dass das Sensorelement aus seiner Ruhelage bewegt wird. Die Einrichtung zur Erzeugung eines statischen oder dynamischen Drucks in dem Drucksensor ist dabei als Druckkopf ausgebildet, und weist einen einseitig offenen Innenraum auf, der mit einer offenen Stirnseite auf dem Drucksensor positionierbar ist.
Die WO 02/101348 A1 zeigt ein Verfahren zum Testen oder Kalibrieren eines Drucksensors einer Mehrzahl von in einem Wafer ausgebildeten Drucksensoren, wobei der Drucksensor einen druckempfindlichen Abschnitt und einen Signalausgang auf weist. Das Verfahren umfasst dabei einen Schritt des druckdichten Verbindens des druckempfindlichen Abschnitts des Drucksensors mit einer Fluidleistung, einen Schritt des Anlegens des vorbestimmten Drucks über die Fluidleitung an dem druckempfindlichen Abschnitt des Drucksensors und einen Schritt des Empfangens eines Signals von dem Signalausgang des Drucksensors.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Testen eines Drucksensors zu schaffen, die ein einfacheres und kostengünstigeres Testen des Drucksensors ermöglicht, und ein Verfahren zum Testen eines Drucksensors zu schaffen, das in einfacherer und kostengünstigerer Weise durchgeführt werden kann. Des Weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Düse zu schaffen, die ein einfacheres Bestimmen eines Drucks an einer Austrittsöffnung der Düse ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 16 und eine Düse gemäß Anspruch 19 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass eine Düse, die eine Gasströmung erzeugt, so in der Nähe eines druckempfindlichen Bereichs eines Drucksensors positioniert werden kann, ohne den druckempfindlichen Bereich zu berühren, so dass in einem vordefinierten Anteil eines druckempfindlichen Bereichs ein gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhter oder erniedrigter Druck auftritt, der innerhalb einer Abweichung von 10% des Druckmittelwerts konstant ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Düse, die einen durchgehenden Strömungsbereich zwischen einer Außenwand und einem Kernbereich, die aus einem festen Material ausgeführt sind, aufweist, ein Druck in einer Druckkammer, die zumindest teilweise in einer Ausnehmung in dem Kernbereich angeordnet ist, über ein Loch, das eine Austrittsöffnung der Düse mit der Druckmesskammer verbindet, an den Druck an der Austrittsöffnung angepasst werden kann.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Testen eines Drucksensors erzeugt über eine Düse, aus der ein Gas ausströmt, in einem druckempfindlichen Bereich eines Drucksensors einen Staudruck, der höher ist als ein Umgebungsdruck oder ein Gasstrom tritt in die Austrittsöffnung der Düse ein, so dass in einem druckempfindlichen Bereich des Drucksensors ein niedrigerer Druck als der Umgebungsdruck entsteht. In beiden Fällen, kann dann ein von dem Drucksensor geliefertes elektrisches Signal, das von einer Messeinrichtung in der Vorrichtung zum Testen empfangen wird, ausgewertet werden. Die Messeinrichtung kann anhand des von dem Drucksensor gelieferten Signals Rückschlüsse auf die Qualität des getesteten Drucksensors ziehen.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Testen eines Drucksensors ist dabei, dass eine Druckbeaufschlagung bei der Messung von Drucksensoren in einfacher Weise erfolgt, ohne dass Teile, wie beispielsweise ein Stempel oder eine Dichtlippe mit einer Oberfläche des Drucksensors in Kontakt gebracht werden. Damit lassen sich Beschädigungen an einer Oberfläche des Drucksensors vermeiden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Drucksensor wie in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf einem Wafer aufgebracht ist. Dabei lassen sich durch einen Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Testen des Drucksensors Kontaminierungen durch austretende Silikonöle, die beispielsweise in herkömmlichen Testvorrichtungen als Dichtmittel eingesetzt werden, vermeiden. Des Weiteren lassen sich die in Folge des Anpressdrucks in herkömmlichen Vorrichtungen zum Testen eines Drucksensors auftretenden mechanischen Waferbeschädigungen vermeiden, so dass eine Ausbeute bzw. eine Fertigungsausbeute beim Testen eines Drucksensors erhöht ist. Anders ausgedrückt, ist in Folge der reduzierten mechanischen Waferbe schädigungen ein Ausschuss der Drucksensoren, die auf einem Wafer angeordnet sind, reduziert.
Somit lassen sich mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Testen eines Drucksensors die Verwurfskosten, die z. B. durch ein mechanisches Beschädigen der Drucksensoren entstehen, reduzieren. Damit lassen sich gleichzeitig die Herstellungskosten für Drucksensoren und insbesondere die Testkosten der Drucksensoren reduzieren.
Des Weiteren lässt sich mittels einer erfindungsgemäßen Düse ein von einer Düse erzeugter Druck einfacher bestimmen. Dabei kann in einer Düse, die zwischen einem Außenwandbereich und einem Kernbereich, die beide ein festes Material aufweisen, gebildet ist, in einer Ausnehmung, die in dem Kernbereich gebildet ist, eine Druckmesskammer angeordnet werden, die über ein Loch in dem Kernbereich mit einem Bereich um die Austrittsöffnung der Düse herum druckmäßig kommuniziert. In der Druckmesskammer kann dann ein Drucksensor angeordnet werden. Somit kann ein Druck an der Austrittsöffnung der Düse in einfacher Weise bestimmt werden, ohne dass ein Drucksensor separat in der Nähe der Austrittsöffnung anzuordnen ist. Der Drucksensor kann statt dessen in dem Rohr, in dem bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Ringspaltdüse gebildet ist, angeordnet werden. Dabei ermöglicht das Loch in dem Kernbereich zwischen der Druckmesskammer und der Austrittsöffnung der Düse eine verbesserte druckmäßige Kommunikation zwischen der Druckmesskammer und der Austrittsöffnung. Somit lassen sich Drücke in der Nähe einer Austrittsöffnung einer Düse genauer bestimmen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegende Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1a eine Vorrichtung zum Testen eines Drucksensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
1b eine Draufsicht auf einen Wafer mit einem Drucksensor;
2a eine Druckverteilung in einem druckempfindlichen Bereich eines Drucksensors, der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Rohrdüse getestet wird;
2b die Druckverteilung aus 2a in dem druckempfindlichen Bereich, wobei die Druckwerte auf ein Druckmaximum in dem druckempfindlichen Bereich normiert sind;
2c einen Auszug aus den in 2b gezeigten Druckverteilungen in dem druckempfindlichen Bereich in der Nähe einer Toleranzgrenze;
2d einen Druckverlauf an einer Austrittsöffnung einer Düse und einem Wafer mit einem Drucksensor in einer Vorrichtung zum Testen des Drucksensors;
3a eine Draufsicht auf eine Austrittsöffnung einer Ringspaltdüse;
3b einen Verlauf eines Drucks in einem druckempfindlichen Bereich eines Drucksensors, der mit einer Vorrichtung zum Testen eines Drucksensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer Ringspaltdüse getestet wird;
3c die in 3b gezeigte Druckverteilung, wobei die Druckwerte auf einen Maximalwert in dem druckempfindlichen Bereich normiert sind;
3d einen Auszug aus dem in 3c gezeigten Verlauf der Druckwerte in der Nähe einer Toleranzgrenze;
3e eine Druckverteilung an einer Austrittsöffnung einer Ringspaltdüse mit einem Außenradius von 1 mm und an einem Drucksensor, der auf einem Wafer in der Nähe der Austrittsöffnung angeordnet ist;
3f eine Druckverteilung an einer Austrittsöffnung einer Ringspaltdüse mit einem Außenradius von 2 mm und an einem Drucksensor, der auf einem Wafer in der Nähe der Austrittsöffnung angeordnet ist;
4 einen Zusammenhang zwischen einem Druck an einem Drucksensor und einem Abstand des Drucksensors von einer Austrittsöffnung einer Ringspaltdüse jeweils für eine Ringspaltdüse mit einem Außenradius von 1 mm und einem Außenradius von 2 mm;
5 eine Verteilung einer radialen Strömungsgeschwindigkeit entlang eines Weges von einem Drucksensor zu einer Austrittsöffnung einer Düse;
6a eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Drucks an einem Drucksensor;
6b eine Draufsicht auf die in 6a gezeigte Vorrichtung zum Erzeugen eines Drucks an einem Drucksensor;
6c eine Schnittansicht der Vorrichtung zum Erzeugen eines Drucks an dem Drucksensor;
6d eine Detailansicht einer Austrittsöffnung einer Düse in der Vorrichtung zum Erzeugen eines Drucks an einem Drucksensor;
6e eine Detailansicht des in 6c gezeigten Einsatzes in der Vorrichtung zum Erzeugen eines Drucks an einem Drucksensor;
6f eine Detailansicht des in 6c gezeigten Schafts in der Vorrichtung zum Erzeugen eines Drucks an einem Drucksensor;
7a–c eine Druckverteilung an einer Austrittsöffnung einer Ringspaltdüse, die mittels einer integrierten aktiven Druckmessung bestimmt worden ist, wobei eine Druckmesskammer und die Austrittsöffnung der Ringspaltdüse über einen Stoppel druckmäßig kommunizieren;
8a–c eine Druckverteilung an einer Austrittsöffnung einer Ringspaltdüse, die mittels einer integrierten aktiven Druckmessung bestimmt worden ist, wobei die Druckmesskammer und die Austrittsöffnung nur über ein Loch, nicht jedoch über einen Stoppel druckmäßig miteinander kommunizieren;
9 einen Verlauf von Messwerten eines Drucks an der Austrittsöffnung der Düse, wobei der Sensor zum Überwachen des eingestellten Drucks an der Austrittsöffnung direkt angeordnet ist; und
10 einen Ablauf eines Verfahrens zum Testen eines Drucksensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 11 zum Testen eines Drucksensors. Die Vorrichtung 11 zum Testen eines Drucksensors weist einen Messtisch 13, einen Tester 15, einen Druckbehälter 17 und eine elektrische Auswertungseinrichtung 19 auf.
Auf dem Messtisch 13 ist ein Wafer 21 mit einem Drucksensor angeordnet. Auf dem Wafer 21 ist eine Nadelkarte 23 aufgebracht, die mit der elektrischen Auswertungs-Einrichtung 19 elektrisch leitend verbunden ist. Dem Druckbehälter 17 wird ein Gasstrom über eine Druckzufuhrleitung 17a von dem Tester 15 zugeführt. Der dem Druckbehälter 17 zugeführte Gasstrom tritt über die Austrittsdüse 17b aus dem Druckbehälter aus und trifft auf einen druckempfindlichen Bereich des Drucksenors, der auf dem Wafer 21 angeordnet ist.
1b erläutert eine Draufsicht auf den Wafer 21. Zu erkennen sind Drucksensor-Chips 25 mit einem druckempfindlichen Bereich 27. Die Drucksensor-Chips 25 sind nebeneinander auf dem Wafer 21 angeordnet und mechanisch miteinander verbunden.
Die Austrittsdüse 17b ist vorzugsweise so positioniert, dass sie gegenüber dem druckempfindlichen Bereich 27 des Drucksensor-Chips 25 angeordnet ist, wobei die Außenabmessungen der Austrittsdüse 17b vorzugsweise größer sind als die Abmessungen des druckempfindlichen Bereichs 27. Somit ist eine Fläche einer Austrittsöffnung der Austrittsdüse vorzugsweise größer als eine Fläche des druckempfindlichen Bereichs 27. Zugleich berührt die Austrittsdüse 17b den druckempfindlichen Bereich 27 des Drucksensor-Chips 25 nicht.
Durch einen aus der Austrittsdüse 17b austretenden Gasstrom, der in dem druckempfindlichen Bereich 27 auf dem Wafer 21 auftritt, bildet sich in dem druckempfindlichen Bereich 27 ein Staudruck. Der Staudruck ist dabei größer als der Umgebungsdruck an der Vorrichtung 11 zum Testen eines Drucksensors. Der Staudruck hängt dabei von dem Druck in dem Druckbehälter 17, den Außenabmessungen der Austrittsdüse 17b und dem Abstand zwischen dem Wafer 21 und der Austrittsöffnung der Austrittsdüse 17b ab. Je höher der Druck in dem Druckbehälter 17 ist, umso höher ist der Druck in dem druckempfindlichen Bereich 27. Des Weiteren steigt der Druck in dem druckemp findlichen Bereich 27 mit zunehmenden Außenabmessungen der Austrittsdüse 17b. Wenn die Austrittsdüse 17b z. B. zylinderförmig ist, steigt der Druck in dem druckempfindlichen Bereich mit einem zunehmenden Radius der kreisförmigen Austrittsöffnung aus der Austrittsdüse 17b. Zugleich sinkt der Druck in dem druckempfindlichen Bereich 27 mit zunehmendem Abstand der Austrittsöffnung der Austrittsdüse 17b von einer Oberfläche des Wafers 21. Anders ausgedrückt sinkt ein Druck in dem druckempfindlichen Bereich 27 mit zunehmendem Abstand der Austrittsöffnung der Austrittsdüse 17b von dem druckempfindlichen Bereich 27.
Wichtig ist bei der Erzeugung des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich 27, um einen Drucksensor zu testen, dass der Druck in dem druckempfindlichen Bereich 27 eine homogene Verteilung aufweist. Der Druck in den druckempfindlichen Bereich ist dabei innerhalb einer Abweichung von 10% von einem Druckmittelwert konstant. Die homogene Verteilung des Drucks hängt dabei von den Außenabmessungen der Austrittsdüse 17b ab. Die Außenabmessungen der Austrittsdüse 17b bzw. die Fläche der Austrittsöffnung ist dabei vorzugsweise größer als die Fläche des druckempfindlichen Bereichs.
Wenn die Austrittsdüse 17b zylinderförmig geformt ist, und der druckempfindliche Bereich 27 des Drucksensor-Chips 25 kreisförmig ist, ist dabei der Radius der zylinderförmigen Austrittsdüse 17b vorzugsweise größer als der Radius des druckempfindlichen Bereichs 27. Des Weiteren hängt dann die homogene Druckverteilung von einem Verhältnis des Abstands der Austrittsöffnung der Austrittsdüse 17b von dem druckempfindlichen Bereich 27 zu einem Radius der Austrittsdüse 17b bzw. einem Radius der Austrittsöffnung der Austrittsdüse 17b ab. Die homogene Druckverteilung ist hierbei umso besser, das heißt, die Abweichungen des Druckwerts von einem mittleren Druckwert in dem druckempfindlichen Bereich 27 sind umso geringer, je niedriger das Verhältnis des Abstands zwischen der Austrittsdüse und dem druckempfindlichen Bereich zu dem Radius der Austrittsöffnung ist.
Im Folgenden werden die Druckverteilungen an einem Wafer und speziell in einem druckempfindlichen Bereich 27 eines Drucksensor-Chips 25 bei einer zylinderförmigen Austrittsdüse 17b erläutert.
2a–d zeigen dazu Simulationsergebnisse, die für eine stationäre Strömung aus einer Düse ermittelt worden sind. Bei den Simulationen wird angenommen, dass die Düse auf einen ebenen Wafer gerichtet ist. Die Simulationen werden dabei in zweidimensionaler achsensymmetrischer Geometrie durchgeführt. Dabei wird eine Druckverteilung in einem druckempfindlichen Bereich, also hier ungefähr in einem Bereich eines Radius von weniger als 0,7 mm detaillierter untersucht. Ziel der Simulation ist es, die Randbedingungen zu ermitteln, unter denen der Druck in dem druckempfindlichen Bereich um weniger als 0,1% variiert. Die Länge der Austrittsdüse 17b beträgt dabei z. B. ca. 40 mm, und für das eingesetzte Gas ist in der Simulation die Annahme getroffen worden, dass es sich dabei um ein Fluid, wie z. B. Luft handelt. Etwaige Turbulenzen, die bei dem Erzeugen des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich auftreten, werden mittels eines k-e-Modells simuliert.
In 2a ist ein Verlauf des Drucks an dem Wafer und in dem druckempfindlichen Bereich 27 gezeigt. Der Druckverlauf ist dabei in Abhängigkeit von einem Abstand von einem Mittelpunkt des kreisförmigen druckempfindlichen Bereichs 27 gezeigt. Somit ist ein Wert des Drucks in Abhängigkeit von der jeweiligen Position in dem druckempfindlichen Bereich, an der der Druck auftritt, dargestellt. An der x-Achse ist dabei ein Radius bzw. eine Entfernung von der Symmetrieachse bzw. dem Mittelpunkt des druckempfindlichen Bereichs in mm angetragen, während an der y-Achse der Druck in Pascal bzw. Pa angetragen ist.
Kurven 31a–31d erläutern einen Verlauf des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich 27 bei verschiedenen Abständen zwischen der Austrittsöffnung einer ersten Rohrdüse und dem druckempfindlichen Bereich. Die erste Rohrdüse weist einen Innenradius von 1 mm und eine Wandstärke von 0,5 mm auf, so dass sich ein Außenradius der ersten Rohrdüse von 1,5 mm ergibt. Der Druck an dem Einlass in die erste Rohrdüse beträgt bei den Simulationen 4 × 10⁵ Pa. Die Kurve 31a erläutert hierbei einen Verlauf bei einem Abstand des druckempfindlichen Bereichs 27 von der Austrittsöffnung der ersten Rohrdüse von ca. 0,05 mm, die Kurve 31b bei einem Abstand von 0,1 mm, die Kurve 31c bei einem Abstand von 0,2 mm und die Kurve 31d bei einem Abstand von ca. 0,5 mm.
Kurven 33a–b erläutern Druckverläufe für eine zweite Rohrdüse. Die zweite Rohrdüse weist einen Innenradius von 2,0 mm und eine Wandstärke von 0,5 mm auf, so dass sich ein Außenradius der zweiten Rohrdüse von 2,5 mm ergibt. Der Druck an dem Einlass in die zweite Rohrdüse beträgt bei den Simulationen 4 × 10⁵ Pa und ist damit genau so hoch wie der Druck an dem Einlass bei der ersten Rohrdüse.
Die Kurve 33a erläutert hierbei den Verlauf des Drucks bei einem Abstand zwischen dem druckempfindlichen Bereich 27 und der Austrittsöffnung von ca. 0,2 mm, während die Kurve 33b den Druckverlauf für einen Abstand von ca. 0,5 mm erläutert.
2b zeigt einen Verlauf von normierten Druckwerten an dem Wafer und damit über den druckempfindlichen Bereich 27 für die erste Rohrdüse und die zweite Rohrdüse bei unterschiedlichen Abständen des druckempfindlichen Bereichs von der Austrittsöffnung. An der x-Achse ist dabei wie in 2a der Abstand von dem Mittelpunkt des druckempfindlichen Bereichs 27 in mm angetragen, während and der y-Achse ein normierter Wert des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich 27 dargestellt ist. Der relative bzw. normierte Druck ist dabei auf den Maximalwert bzw. auf den Wert des Drucks bei r = 0 nor miert, wobei an dem Mittelpunkt des kreisförmigen druckempfindlichen Bereichs 27 der höchste Druck in dem druckempfindlichen Bereich 27 herrscht. Die Kurven 31a–d erläutern wiederum den Verlauf des Drucks bei der ersten Rohrdüse, während die Kurven 33a–b den Verlauf bei der zweiten Rohrdüse erläutern.
2c erläutert einen Auszug der Verläufe 31a–d, 33a, b des Drucks aus 2b. Dabei ist an der x-Achse wiederum der Abstand von dem Mittelpunkt des druckempfindlichen Bereichs in mm angetragen, während an der y-Achse der normierte Wert des Drucks innerhalb des druckempfindlichen Bereichs angetragen ist. 2c erläutert hierbei speziell den normierten Druck in einem Bereich von 0,994 bzw. 99,4% bis 1 bzw. 100%. Eine Grenze bei 0,99 ist in 2c eingezeichnet, die den Maximalwert für die zulässigen Abweichungen des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich 27 und damit die Toleranz in dem druckempfindlichen Bereich 27 festlegt.
2a–c zeigen, dass bei den beiden Rohrdüsen der Druck bei einem Radius von 0 bzw. der maximale Druck nur wenig variiert, wenn sich der Abstand zwischen der Rohrdüse und dem Wafer bzw. der Austrittsöffnung aus der Rohrdüse und dem druckempfindlichen Bereich 27 ändert.
Für die Verteilung des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich 27 gelten folgende Zusammenhänge. Bei der ersten Rohrdüse variiert der Druck in dem druckempfindlichen Bereich um weniger als 0,1%, wenn der Abstand zwischen dem Wafer 21 und der Düse 0,05 mm beträgt oder kleiner ist. Wenn der Abstand zwischen der ersten Rohrdüse und dem Wafer 21 größer als 0,1 mm ist, variiert der Druck in dem druckempfindlichen Bereich 27 um mehr als 0,1%.
Bei der zweiten Rohrdüse variiert der Druck in dem druckempfindlichen Bereich um weniger als 0,1%, wenn der Abstand zwischen dem Wafer 21 und der zweiten Rohrdüse 0,2 mm oder weniger beträgt. Wenn der Abstand der zweiten Rohrdüse von dem Wafer größer als 0,5 mm ist, variiert der Druck in dem druckempfindlichen Bereich 27 um mehr als 0,1%.
Eine Messung der Massenflüsse durch die erste Rohrdüse zeigt, dass bei einem Abstand des Wafers von der Düse von 0,05 mm ein Massenfluss von 0,31 g Luft pro Sekunde bzw. 0,31 g/s auftritt, bei einem Abstand von 0,1 mm ein Fluss von 0,63 g/s und bei einem Abstand von 0,2 mm ein Fluss von 1,27 g/s auftritt. Wenn der Abstand des Wafers von der ersten Rohrdüse 0,5 mm beträgt, tritt sogar ein Fluss bzw. Massenfluss von 2,78 g/s auf. Somit wird deutlich, dass der Massenfluss durch die Rohrdüse mit zunehmendem Abstand des Wafers von der Rohrdüse zunimmt.
Bei der zweiten Rohrdüse, deren Innenradius höher als der Innenradius der ersten Rohrdüse ist, beobachtet man, dass bei einem Abstand von 0,2 mm ein Massenfluss von 2,54 g/s und bei einem Abstand von 0,5 mm ein Massenfluss von 6,35 g/s auftritt. Dabei wird deutlich, dass der Massenfluss mit zunehmender Fläche der Austrittsöffnung bzw. zunehmendem Innenradius der Rohrdüse zunimmt.
2d erläutert einen Druckverlauf, der sich einstellt, wenn der Abstand zwischen der ersten Rohrdüse und dem Wafer 21 0,5 mm beträgt. An der x-Achse ist dabei der Abstand von dem Wafer 21 in Metern angetragen, während an der y-Achse der Abstand von der Symmetrieachse in dem druckempfindlichen Bereich 27 bzw. der Abstand des jeweiligen Punkts von dem Mittelpunkt des druckempfindlichen Bereichs in Metern angetragen ist. Der Wafer ist dabei an einer Position bei x = 0 angeordnet. Eine Linie 35 erläutert dabei eine Position der Austrittsöffnung der ersten Rohrdüse in Bezug auf die x-Achse, während eine gestrichelte Linie 37 den Innenradius der ersten Rohrdüse darstellt. Je heller die Gebiete sind, desto geringer ist der Druck in ihnen.
Aus 2d wird damit deutlich, dass sich innerhalb des druckempfindlichen Bereichs 27, der durch eine gepunktete Linie 38 dargestellt ist, ein hoher Druck an der Waferoberfläche einstellt, während sich die Zonen niedrigeren Drucks zu dem Waferrand hin erstrecken. Zugleich zeigt sich, dass sich die Zonen niedrigeren Drucks auch über die Austrittsöffnung der ersten Rohrdüse hinweg erstrecken, so dass sich auch innerhalb der ersten Rohrdüse unterschiedliche Druckwerte in Abhängigkeit von dem Abstand von der Symmetrieachse bzw. dem Mittelpunkt ergeben.
In den folgenden 3a–f wird auf eine Druckverteilung an einer Ringspaltdüse eingegangen. 3a zeigt hierzu eine Draufsicht auf eine Ringspaltdüse 51. Die Ringspaltdüse 51 weist einen Außenwandbereich 53 und einen Kernbereich 55 auf. Sowohl der Außenwandbereich 53 als auch der Kernbereich 55 sind aus einem festen Material ausgeführt. Zwischen dem Außenwandbereich 53 und dem Kernbereich 55 ist ein Düsenspalt 57 angeordnet, der ebenso wie der Außenwandbereich 53 zylinderringförmig ist.
Im Folgenden wird das Verhalten von zwei Ringspaltdüsen, einer Ringspaltdüse R1 und einer Ringspaltdüse R2 anhand von Simulationen gegenübergestellt. Dabei wird vor allem auf die Druckverteilung in dem druckempfindlichen Bereich 27 eingegangen, wenn die Austrittsdüse 17b in der Vorrichtung 11 als Ringspaltdüse ausgeführt ist. Dieses Verhalten wird u. a. von einem Abstand r von einem Mittelpunkt der Ringspaltdüse untersucht. Hierbei wird angenommen, dass die Ringspaltdüse und der druckempfindliche Bereich jeweils konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Die erste untersuchte zylinderförmige Ringspaltdüse R1 weist einen Kernradius von 0,75 mm und eine Dicke bzw. eine Breite des Düsenspalts 55 bzw. eine Spaltdicke von 0,25 mm auf. Der Luftspalt der ersten Ringspaltdüse R1 erstreckt sich damit von einem Radius r = 0,75 mm bis zu einem Radius r = 1 mm bzw. befindet sich in einem Bereich, der zwischen 0,75 mm und 1 mm von dem Mittelpunkt des Kernbereichs entfernt ist. Des Weiteren weist die erste Ringspaltdüse R1 eine Wandstärke von 0,5 mm auf, so dass sich ein Außenradius von 1,5 mm ergibt. Dabei wird in den Simulationen ein Druck an dem Einlass der ersten Ringspaltdüse R1 von 6 × 10⁵ Pa angenommen.
Darüber hinaus wird das Verhalten der zweiten Ringspaltdüse R2 untersucht, die einen Radius des Kernbereichs 55 bzw. einen Kernradius von 1,75 mm aufweist. Die zweite Ringspaltdüse R2 weist außerdem eine Dicke des Düsenspalts 57 bzw. eine Spaltdicke von 0,25 mm auf, so dass sich ein Luftspalt von einem Radiuswert r = 1,75 mm bis zu einem Radiuswert r = 2 mm erstreckt bzw. sich in einem Bereich befindet, der zwischen 1,75 mm und 2 mm von dem Mittelpunkt des Kernbereichs entfernt ist.
Die zweite Ringspaltdüse R2 weist dabei ebenso wie die erste Ringspaltdüse R1 eine Wandstärke von 0,5 mm auf, so dass sich ein Außenradius der zweiten Ringspaltdüse R2 von 2,5 mm ergibt. Der Druck an der Einlassstelle der zweiten Ringspaltdüse R2 wird in den Simulationen auf einen Wert von 9 × 10⁵ Pa festgelegt.
3b erläutert die Druckverläufe an dem Wafer und in dem druckempfindlichen Bereich 27, wenn der Druck über die Ringspaltdüsen R1, R2 erzeugt wird. An der x-Achse ist dabei der Abstand r von dem Mittelpunkt des kreisförmigen druckempfindlichen Bereichs 27 in mm angetragen, während an der y-Achse der Druck in Pascal bzw. Pa angetragen ist. Kurven 61a–61c erläutern die Druckverteilungen in dem druckempfindlichen Bereich 27, wenn der Druck mittels der ersten Ringspaltdüse R1 erzeugt wird. Eine Kurve 61a erläutert dabei eine Druckverteilung in dem druckempfindlichen Bereich 27 bei einem Abstand zwischen dem druckempfindlichen Bereich 27 und der Austrittsöffnung der ersten Ringspaltdüse R1 von 0,15 mm, während eine Kurve 61b den Druckverlauf bei einem Abstand von 0,20 mm und eine Kurve 61c einen Verlauf des Drucks in dem bei einem Abstand von 0,25 mm darstellen.
Kurven 63a–c zeigen einen Verlauf des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich 27, wenn die zweite Ringspaltdüse R2 zur Erzeugung eines Drucks in dem druckempfindlichen Bereich 27 eingesetzt wird. Eine Kurve 63a erläutert einen Verlauf des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich, wenn der Abstand zwischen dem Wafer und der Austrittsöffnung der zweiten Ringspaltdüse R2 bzw. der Abstand zwischen dem Wafer und der zweiten Ringspaltdüse 0,35 mm beträgt, während eine Kurve 63b einen Verlauf des Drucks bei einem Abstand von 0,40 mm und eine Kurve 63c einen Verlauf des Drucks bei einem Abstand von 0,45 mm zeigen.
Aus 3b wird deutlich, dass der Wert des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich mit zunehmendem Abstand des Wafers 21 von der Austrittsdüse bzw. der Ringspaltdüse R1, R2 geringer wird.
3c stellt die in den Kurven 61a, b, d, 63a–c gezeigten Verläufe des Drucks an dem Wafer und in dem druckempfindlichen Bereich bei den Ringspaltdüsen R1, R2 so dar, dass die Drücke jeweils auf den bei r = 0 bzw. den an dem Mittelpunkt des kreisförmigen druckempfindlichen Bereichs herrschenden Druck normiert sind. An der x-Achse ist dabei jeweils der Radius r bzw. die Entfernung von dem Mittelpunkt des druckempfindlichen Bereichs in mm angetragen, während an der y-Achse der Wert des normierten Drucks angetragen ist. Eine Kurve 61d erläutert einen Verlauf des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich 27, wenn der Druck von der ersten Ringspaltdüse R1 erzeugt wird, und der Abstand zwischen dem druckempfindlichen Bereich 27 und der Austrittsöffnung der ersten Ringspaltdüse R1 ca. 0,5 mm beträgt.
3d zeigt einen Auszug aus dem in 3c gezeigten Diagramm. An der x-Achse ist dabei der Abstand von dem Mittel punkt des druckempfindlichen Bereichs 27 in mm angetragen, während an der y-Achse der normierte Wert des Drucks angetragen ist. Wie in 2c wird speziell auf die Druckverteilung in dem druckempfindlichen Bereich bei r < 0,7 mm eingegangen. Zugleich ist eine Toleranzgrenze von 0,1% bei einem normierten Druckwert von 0,999 durch eine durchgezogene Linie dargestellt.
Aus den in den 3b–d dargestellten Verläufen wird deutlich, dass die absoluten Werte des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich erheblich mit dem Abstand des Wafers 21 von der Ringspaltdüse R1, R2 variieren. Eine Simulation der Sensitivität des Drucks bzw. der Abweichungen des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich von dem Druck an dem Mittelpunkt in Abhängigkeit von dem Abstand des Wafers von den Ringspaltdüsen zeigt, dass bei einer zulässigen Abweichung von 0,1% bzw. einer zulässigen Drucktoleranz von 0,1% für die beiden Ringspaltdüsen R1, R2 folgendes gilt.
Wenn der Druck in dem druckempfindlichen Bereich 27 durch die erste Ringspaltdüse R1 erzeugt wird, wird die geforderte Toleranz bzw. Maximalabweichung von 0,1% für einen Abstand der Düse von dem Wafer bei einem Wert des Abstands von 0,5 mm noch nicht erreicht, jedoch bei einem Abstand von 0,2 mm wird die geforderte Toleranz erreicht. Bei der zweiten Ringspaltdüse R2 gilt hingegen, dass die geforderte Toleranz bzw. Maximalabweichung bereits bei einem Abstand von 0,45 mm der Ringspaltdüse R2 von dem Wafer 21 erreicht wird.
Somit zeigt sich, dass die geforderte Toleranz bereits bei einem höheren Abstand des Wafers 21 von der Düse eingehalten werden kann, wenn der Außenradius des Düsenspalts 55 entsprechend hoch ausgelegt ist. Die Abweichungen des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich 27 sind dabei, wie bereits erläutert, von dem Radius des Kernbereichs 55, dem Radius des Außenwandbereichs 53 und dem Abstand zwischen dem Wafer 21 und der Ringspaltdüse R1, R2 abhängig.
In 3e ist eine Druckverteilung in einem Bereich an der ersten Ringspaltdüse R1 und dem Wafer 21 gezeigt. An der x-Achse ist dabei ein Abstand zu dem bei einem x-Wert von Null angeordneten Wafer 21 in m angetragen, während an der y-Achse der Abstand von der Symmetrieachse der ersten Ringspaltdüse R1 bzw. dem Mittelpunkt des Kernbereichs in m angetragen ist. Der Abstand zwischen dem Wafer und der Austrittsöffnung der Ringspaltdüse R1 wird in den hier gezeigten Simulationen mit 0,2 mm angenommen.
Die beiden durchgängigen weißen Blöcke zeigen dabei den Außenwandbereich 53 und den Kernbereich 55 der Ringspaltdüse R1. Der Bereich zwischen den beiden weißen Blöcken erläutert den Druckverlauf in dem Düsenspalt 57 der ersten Ringspaltdüse R1. Für die Verläufe in den Druckzonen gilt wiederum, dass der Druck in den Zonen umso kleiner ist, je heller die jeweiligen Zonen in der Darstellung sind. Aus 3e wird damit deutlich, dass sich in der Nähe der Außenwand der Ringspaltdüse 1, also bei einem y-Wert von 0,1 einige Zonen, in denen der Druck niedriger ist, ausbilden. Die Zonen geringeren Drucks bilden sich durch den Gasabfluss aus der Ringspaltdüse nach außen und die damit verbundene Reduzierung des statischen Drucks in diesem Bereich. Dieser Gasabfluss führt somit zu einer Reduzierung des Staudrucks in dem Bereich zwischen der ersten Ringspaltdüse R1 und dem Wafer 21.
3f erläutert eine Druckverteilung in einem Bereich an dem Wafer 21 und der zweiten Ringspaltdüse R2. An der x-Achse ist wiederum ein Abstand von dem Wafer 21 in einer Richtung zu der Ringspaltdüse R2 in m angetragen, während an der y-Achse ein Abstand von der Symmetrieachse bzw. Zylinderachse der zweiten Ringspaltdüse R2 in m angetragen ist. Der Abstand zwischen der Austrittsöffnung der Ringspaltdüse R2 und dem Wafer wird in den Simulationen mit 0,35 mm angenommen.
Aus den weißen Blöcken wird wiederum der Außenwandbereich 53 und der Kernbereich 57 deutlich. Zwischen den beiden weißen Blöcken ist ein Druckverlauf in dem Düsenspalt 57 dargestellt.
Auch in 3f gilt, dass der Druck umso geringer ist, je heller die jeweils dargestellten Zonen sind. Aufgrund des relativ großen Abstands zwischen dem Wafer 21 und der zweiten Ringspaltdüse R2 ergeben sich bereits in dem Düsenspalt 57 Zonen unterschiedlichen Drucks. Auffällig ist in der in 3f gezeigten Druckverteilung, dass sich eine Zone geringen Drucks über die Austrittsöffnung von dem Düsenspalt 57 in den Bereich zwischen der Ringspaltdüse und dem Wafer erstreckt, wobei der Querschnitt der Zone mit zunehmendem Abstand von der Austrittsöffnung anfänglich geringer wird. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Ablösung der Strömung von der Düse. Dies wird später noch detaillierter erläutert.

4 erläutert einen Zusammenhang zwischen dem in dem druckempfindlichen Bereich 27 auftretenden Maximaldruck in dem Mittelpunkt des kreisförmigen druckempfindlichen Bereichs 27 in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen dem Wafer 21 und den beiden Ringspaltdüsen R1, R2. An der x-Achse ist hierbei der Abstand zwischen den Ringspaltdüsen R1, R2 und dem Wafer 21 angetragen, während an der y-Achse der Druck in dem Mittelpunkt des druckempfindlichen Bereichs bei r = 0 in Pascal bzw. Pa angetragen ist. Der Druck bei r = 0 entspricht dabei einem Maximaldruck in dem druckempfindlichen Bereich 27. Eine Kurve 71 erläutert einen Verlauf von Druckmaximalwerten für die erste Ringspaltdüse R1, während eine Kurve 73 einen Verlauf der Druckmaximalwerte für die zweite Ringspaltdüse R2 erläutert. Aus den Kurven 71, 73 wird deutlich, dass der Druck in dem Mittelpunkt des druckempfindlichen Bereichs 27 bzw. der Maximaldruck jeweils mit zunehmendem Abstand von der Ringspaltdüse R1, R2 geringer wird.

Ringspaltdüse 1		Ringspaltdüse 2
d/mm	P/Pa	d/mm	P/Pa
0.15	479445	0.35	464959
0.20	389797	0.40	392147
0.25	306513	0.45	339311
P(d) = 9e5Pa – d·12.6e5Pa/mm (1)		P(d) = 7.4e5Pa – d·17.3e5Pa/mm (2)

Tabelle 1

In Tabelle 1 sind die Simulationsergebnisse für verschiedene Abstände des Wafers von der ersten Ringspaltdüse R1 (erste Ringspaltdüse = Ringspaltdüse 1) und der zweiten Ringspaltdüse (zweite Ringspaltdüse = Ringspaltdüse 2) dargestellt. In der linken Spalte ist jeweils ein Abstand des Wafers von der Ringspaltdüse eingetragen, während in der rechten Spalte der Druck p auf dem Wafer bzw. in dem druckempfindlichen Bereich bei r = 0 eingetragen ist. Der Druck bei r = 0 entspricht dabei dem Maximaldruck in dem druckempfindlichen Bereich 27, wie bereits oben erläutert wurde. Zugleich ist in der Tabelle 1 eine Gleichung (1) und eine Gleichung (2) angegeben, aus der ein Maximalwert des Drucks in dem druckempfindlichen Bereich 27 in Abhängigkeit von dem Abstand zu der jeweiligen Ringspaltdüse R1, R2 ermittelt werden kann. Eine Variable p(d) steht hierbei für den Maximalwert des Drucks p in Abhängigkeit von einem Abstand d zwischen dem Wafer und der Düse.
Im Folgenden wird erläutert, wie eine maximale Abweichung des Abstands zwischen dem Wafer 21 und dem der Ringspaltdüse 1 von einem Sollwert ermittelt werden kann, so dass sich der Maximalwert nicht um mehr als 0,1% verändert. Die Sensitivität des Drucks bzw. die Abweichung des Drucks in Abhängigkeit von einem Abstand von der ersten Ringspaltdüse R1 kann dabei nach folgendem Zusammenhang ermittelt werden: (p(d2) – p(d1))/p(d2) < 0,001 (3)
In Gleichung (3) steht eine Variable P(d)₂ für einen Maximalwert des Drucks bei einem Wert des Abstands d₂ zwischen dem Wafer und der ersten Ringspaltdüse R1 und eine Variable P(d₁) für einen Maximalwert des Drucks an dem Wafer 21 bei einem Wert des Abstands d₁ zwischen dem Wafer und der ersten Ringspaltdüse R1.
Wenn man nun die Gleichung (1) aus der Tabelle 1 in die Gleichung (3) einsetzt und nach einer zulässigen Variation des Abstands bzw. nach einem Term d₂–d₁ auflöst, erhält man bei einem typischen Wert des Abstands zwischen der ersten Ringspaltdüse R1 und dem Wafer 21 von 0,4 mm einen Wert von 0,3 μm für den Term d₂–d₁. Dies bedeutet für die erste Ringspaltdüse, dass bei einem Wert des Abstands (d₂ = 0,4 mm) zwischen der ersten Ringspaltdüse R1 und dem Wafer 21 der Abstand nur in einem Bereich von weniger als 0,3 μm variieren kann, wenn der Maximaldruck P(d) weniger als 0,1% von einem Sollwert abweichen kann, das heißt innerhalb eines Bereichs von 0,1% konstant sein soll.
5 erläutert einen Verlauf einer radialen Strömungsgeschwindigkeit v_r für die zweite Ringspaltdüse R2 bei zwei verschiedenen Abstandswerten zwischen dem Wafer und der zweiten Ringspaltdüse R2. An der x-Achse ist der Abstand des Punkts von der Ebene, in der die Austrittsöffnung der Ringspaltdüse angeordnet ist, in mm angetragen. Dabei entspricht ein x-Wert von 0 einer Position an der Außenwand der Ringspaltdüse während die Werte x = –0.35 bzw. x = –0.45 jeweils einer Position an der Waferoberfläche entsprechen. An der y-Achse sind die Werte der radialen Strömungsgeschwindigkeit in m/s bzw. Meter pro Sekunde angetragen.
Die Werte der radialen Strömungsgeschwindigkeit werden dabei entlang eines Lots auf den Wafer 21 bei einer radialen Entfernung bzw. einem Abstand von dem Mittelpunkt des druckemp findlichen Bereichs von 2,2 mm ermittelt. Das Lot erstreckt sich somit von dem Wafer 21 zu dem Außenwandbereich 53 der zweiten Ringspaltdüse R2. Eine Kurve 81 erläutert dabei einen Verlauf der radialen Strömungsgeschwindigkeit v_r bei einem Abstand der zweiten Ringspaltdüse R2 von dem Wafer von 0,45 mm. Eine Kurve 83 erläutert einen Verlauf der radialen Strömungsgeschwindigkeit v_r für einen Abstand zwischen dem Wafer 21 und der zweiten Ringspaltdüse R2 von 0,35 mm. Wenn der Wert v_r größer als Null ist, so fließt eine Strömung nach außen, während bei einem Wert v_r kleiner als Null eine nach innen gerichtete also zu dem Mittelpunkt hin gerichtete Strömung auftritt.
Aus 5 wird deutlich, dass ein Minimalwert der radialen Strömungsgeschwindigkeit mit zunehmenden Abstand des Wafers 21 von der zweiten Ringspaltdüse R2 abnimmt. Anders ausgedrückt, nimmt ein Betrag des Minimums der radialen Strömungsgeschwindigkeit v_r mit zunehmendem Abstand des Wafers 21 von der zweiten Ringspaltdüse R2 zu. Somit nimmt eine Verengung des Strömungsquerschnitts mit zunehmendem Abstand des Wafers 21 von der zweiten Ringspaltdüse R2 zu.
Tabelle 2 erläutert anhand von Simulationswerten die Auswirkungen der Ablösung der Strömung von der Düse bei einem zunehmendem Abstand des Wafers von der Ringspaltdüse R2.

Tabelle 2: Massenfluss f durch die Ringspaltdüsen

Ringspaltdüse 1 Ringspaltdüse 2

d/mm f/(g/s) D/mm f(g/s)

0,15 1,12 0,35 4,80

0,20 1,26 0,40 4,73

0,25 1,28 0,45 4,62
In Tabelle 2 sind Werte eines Massenflusses f durch die erste Ringspaltdüse R1 und die zweite Ringspaltdüse R2 dargestellt in Abhängigkeit von einem Abstand des Wafers 21 von den Ringspaltdüsen R1, R2. Der Abstand zwischen dem Wafer und der Ringspaltdüse d ist dabei jeweils in mm bzw. Millimeter angegeben, während ein Massenfluss f durch die jeweilige Ringspaltdüse in Gramm pro Sekunde bzw. g/s angegeben ist. Aus Tabelle 2 wird deutlich, dass der Massenfluss f bei der zweiten Ringspaltdüse R2 mit zunehmendem Abstand des Wafers von der Ringspaltdüse R2 abnimmt. Die Ursache hierfür liegt in einer zunehmenden Ablösung der Strömung von der Düse mit zunehmendem Abstand des Wafers von der Düse, was in 5 erläutert ist. Dies führt, wie bereits ausgeführt, zu einer Verengung des effektiven Strömungsquerschnitts mit zunehmendem Abstand des Wafers von der Düse.
6a–f zeigen eine Druckerzeugungs-Vorrichtung 91 mit entsprechenden Komponenten. In 6a ist hierbei eine Seitenansicht der Druckerzeugungs-Vorrichtung 91 gezeigt. Zu erkennen sind ein Ringdüsenabschnitt 93 und ein Druckzufuhrloch 95. 6b zeigt eine Draufsicht auf die Druckerzeugungs-Vorrichtung 91. In 6b ist der Ringdüsenabschnitt 93 mit einem Kernbereich und einem Außenwandbereich, wie später noch erläutert wird, gezeigt.
6c zeigt eine Schnittansicht der Druckerzeugungs-Vorrichtung 91. Zusätzlich zu der in 6a gezeigten Seitenansicht sind in der Schnittansicht der Druckerzeugungs-Vorrichtung 91 noch ein Schaft 97 und ein Einsatz 99 dargestellt.
6d zeigt einen Ausschnitt B aus der in 6c gezeigten Schnittansicht der Druckerzeugungs-Vorrichtung 91. Zu erkennen sind in 6d Abschnitte des Schafts 97 und des Einsatzes 99. Des Weiteren ist in 6d ein Kernbereich 101 gezeigt. Zwischen dem Kernbereich 101 und dem hier gezeigten Abschnitt des Einsatzes 99 bildet sich ein Spaltdüsenabschnitt 102 aus. Auf dem Kernbereich 101 ist ein Stoppel 103 aufgesetzt, der dazu dient, eine druckmäßige Kommunikation zwischen einer in dem Kernbereich 101 angeordneten Druckmesskammer und eines Bereichs um eine Austrittsöffnung des Ringdüsenabschnitts 93 zu beeinflussen.
6e zeigt eine Draufsicht auf den Einsatz 99. Zu erkennen sind dort einige Gaszufuhrlöcher 105, die u. a. dazu dienen, etwaige Partikel aus dem Gasstrom herauszufiltern, um eine Kontamination des Wafers zu unterbinden. Des Weiteren weist der Einsatz 99 eine Ausnehmung 107 auf, durch die z. B. eine Druckmesssonde eingeführt werden kann, um einen Druck in einer in dem Einsatz 99 angeordneten Druckmesskammer zu bestimmen.
6f zeigt eine Draufsicht auf den Schaft 97. Zu erkennen sind hierbei das Druckzufuhrloch 95 und der Ringdüsenabschnitt 93.
Im Folgenden wird in den 7a–c eine Funktion des Stoppels 103 bei einer druckmäßigen Kommunikation zwischen einer Druckmesskammer in einem Kernbereich einer Ringspaltdüse und einer Messstelle an der Austrittsöffnung einer Ringspaltdüse erläutert. 7a zeigt ein Messdiagramm, das eine laterale Verteilung bzw. eine radiale Verteilung des Drucks an der Austrittsöffnung zeigt. In den 7a–c ist an der x-Achse die laterale Position, an der der Druck in der Austrittsöffnung auftritt, angetragen, wobei eine gestrichelte Linie 111 den Mittelpunkt der Austrittsöffnung anzeigt. An der y-Achse sind Werte des Drucks angetragen. Die Messergebnisse werden dabei mit einem Messaufbau, bei dem auf der Sensorbohrung ein Stoppel angeordnet ist, durchgeführt. Der Abstand zwischen der Düse und dem Messtisch beträgt in dem Messaufbau 150 μm. Der Durchmesser der Sensorbohrung beträgt bei dem Messaufbau 50 μm.
7b erläutert einen Auszug aus dem in 7a gezeigten Messdiagramm. Dabei sind die beiden Höcker bzw. Maxima am Rande des gezeigten Überdruckbereichs aufgrund des geänderten Maßstabs erheblich deutlicher ausgeprägt. 7c ist ein Auszug aus dem in 7a gezeigten Messdiagramm, aus dem jetzt die Druckverteilung um den Mittelpunkt der Druckaustrittsöffnung herum deutlicher wird. Aus dem in 7c gezeigten Verlauf wird ein Fehler innerhalb eines Bereichs von 0,5 mm um den Mittelpunkt herum bestimmt. Dabei ergibt sich für ein gemitteltes Maximum des Drucks in diesem Bereich ein Wert von 3,97 bar, während sich für ein gemitteltes Minimum ein Wert von 3,92 bar ergibt. Somit liegt ein Mittelwert des Drucks in diesem Bereich bei 3,945 bar. Die sich dabei einstellende Abweichung von dem Druckmittelwert bzw. der Fehler beträgt dabei 0,635%.
8a–c zeigen eine gemessene Druckverteilung, nachdem ein Stoppel 103, der auf der Sensorbohrung angeordnet ist, entfernt worden ist. In den 8a–c ist dabei jeweils an der x-Achse die laterale Position des Messpunkts in der Austrittsöffnung angetragen, während an der y-Achse der Druck angetragen ist. 8a zeigt wie 7a den Verlauf des absoluten Druckwerts, über den Bereich, in dem der Druck erhöht ist, während 8b einen Ausschnitt der Druckverteilung in dem oberen Bereich zwischen den beiden in 8a dargestellten Höckern erläutert. 8c zeigt wie 7c einen Verlauf der gemessenen Druckwerte in einem mittleren Bereich, um den Mittelpunkt herum bzw. in der Nähe des Mittelpunkts. Dabei wird hier ein Bereich dessen beide Ränder jeweils 0,25 mm von dem Mittelpunkt der Düse beabstandet sind, betrachtet. Der somit betrachtete Bereich erstreckt sich damit über eine Distanz von 0,5 mm.
Aus den 8a–c wird der Einfluss der Öffnung bzw. des Stoppels 103 auf die Messung deutlich. Dabei bestimmt man einen Fehler für einen Bereich von 0,25 mm um den Mittelpunkt der Düse herum bzw. eine Abweichung des Drucks in diesem Bereich. Hierbei wird in diesem Bereich ein gemitteltes Maximum des Druckwerts von 3,93 bar bestimmt, während ein gemitteltes Minimum des Druckwerts bei einem Wert von 3,84 bar bestimmt wird. Somit kann ein Mittelwert errechnet werden von 3,885 bar. Dies entspricht einem Fehler in dem betrachteten Bereich bzw. einer Abweichung von 1,116%.
Aus einem Vergleich der 7a–c und 8a–c wird deutlich, dass sich durch das Aufbringen des Stoppels 103 bzw. des zylinderförmigen Aufsatzes, auf dem Loch zu der Druckmesskammer eine deutliche Reduzierung des Messfehlers ergibt. Die Druckmesskammer und der Bereich um die Austrittsöffnung der Düse kommunizieren dann druckmäßig über eine Ausnehmung in dem Stoppel 103, die sich von der Austrittsöffnung bis zu dem Loch erstreckt. Diese Ausnehmung ist dabei vorzugsweise zylinderförmig.
9 zeigt einen Verlauf der gemessenen Druckwerte an der Austrittsöffnung der Ringspaltdüse in Abhängigkeit von der Position des Messpunkts, wobei eine Bohrung auf dem Messtisch mittels eines Stoppels verschlossen wird, und der Sensor genau über der Messzelle an dem Messtisch angeordnet wird. An der x-Achse ist wiederum eine Position bzw. eine Ortskoordinate des Messpunkts angetragen, während an der y-Achse der Druck in einem Bereich von 3,76 bar bis 3, 9 bar angetragen ist. Dabei liegt ein gemitteltes Maximum der Druckmesswerte bei einem Wert von 3,8825 bar, während ein gemitteltes Minimum bei 3,7825 bar liegt. Somit liegt ein Mittelwert des Absolutdrucks über den gesamten betrachteten Bereich bei einem Wert von 3,8325 bar.
10 erläutert einen Ablauf eines Verfahrens zum Testen eines ungehäusten Drucksensors mit einem druckempfindlichen Bereich, der auf einem Wafer angeordnet ist. In einem Schritt S1 wird der Wafer mit dem Drucksensor in ein an einem Tester angeordnetes Testequipment eingelegt. Anschließend wird in einem Schritt S3 in einem druckempfindlichen Bereich des Drucksensors mittels einer Gasströmung, die mit dem druckempfindlichen Bereich des Drucksensors in Wechselwirkung tritt, ein Druck erzeugt. Eine Düse wird dabei so nahe an dem druckempfindlichen Bereich positioniert, so dass eine Austrittsöffnung, an der das Gas aus der Düse herausströmt bzw. in die Düse eintritt, so nahe dem druckempfindlichen Bereich ist, so dass die Düse zwar einerseits den druckempfindlichen Bereich nicht berührt, jedoch andererseits in dem druckempfindlichen Bereich ein gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhter oder erniedrigter Druck auftritt. Der auftretende Druck ist dabei innerhalb einer Abweichung von 10% von einem Druckmittelwert in dem druckempfindlichen Bereich konstant.
Anschließend wird ein elektrisches Signal von dem Drucksensor, das von einer Nadelkarte des Testers empfangen wird, in einem Schritt S5 gemessen. Danach wird in einem Schritt S7 beurteilt, ob das gemessene elektrische Signal innerhalb vorbestimmter Toleranzen liegt. Damit können Rückschlüsse auf die Qualität des Drucksensors gezogen werden. Wenn das gemessene elektrische Signal nicht innerhalb der vorbestimmten Toleranzen liegt, so kann der Drucksensor daraufhin verworfen werden oder mit der Auflage ausgeliefert werden, diesen nur in Geräten einzusetzen, an die geringere Qualitätsanforderungen gestellt werden.
Danach werden die Wafer aus dem Tester herausgenommen. Abschließend werden die Wafer mit den Drucksensoren in einem Schritt S9 vereinzelt. Hierzu wird der Wafer zersägt, so dass man die einzelnen Drucksensorchips erhält.
In der Vorrichtung 11 zum Testen eines Drucksensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine dort eingesetzte Rohrdüse vorzugsweise zylinderförmig und die Austrittsöffnung der Rohrdüse damit vorzugsweise kreisförmig. Jedoch sind beliebige Formen der Rohrdüse hierzu Alternativen, so dass dann auch die Austrittsöffnung nicht kreisförmig ist. Vorzugsweise ist in der Vorrichtung zum Testen eines Drucksensors die Rohrdüse so ausgeführt, dass ein Verhältnis einer Länge der Rohrdüse zu einer Wurzel aus einer Fläche der Austrittsöffnung in einem Bereich von 6 bis 80 liegt. Jedoch sind beliebige Verhältnisse hierzu Alternativen.
Vorzugsweise weist die rohrförmige Düse in der Vorrichtung 11 zum Testen eines Drucksensors eine Austrittsöffnung mit einer solchen Fläche auf, dass ein Verhältnis der Fläche der Austrittsöffnung der Düse zu einer Fläche des druckempfindlichen Bereichs in einem Bereich von 1 bis 20 liegt. Jedoch sind beliebige Verhältnisse der Fläche der Austrittsöffnung der Düse zu der Fläche des druckempfindlichen Bereichs hierzu Alternativen. Wenn die rohrförmige Düse dabei zylinderförmig ist, und der druckempfindliche Bereich kreisförmig ist, liegt ein Verhältnis eines Radius des zylinderförmigen Bereichs zu einem Radius des druckempfindlichen Bereichs vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 20. Jedoch sind beliebige Verhältnisse hierzu Alternativen.
In der Vorrichtung 11 zum Testen eines Drucksensors wird ein Abstand zwischen dem Drucksensor und einer Austrittsöffnung der Düse vorzugsweise so gewählt, dass ein Verhältnis eines Abstands zwischen dem druckempfindlichen Bereich des Drucksensors und einer Austrittsöffnung der rohrförmigen Düse bzw. Rohrdüse zu einem Radius der Düse in einem Bereich von 0,02 bis 0,2 liegt. Jedoch sind beliebige Verhältnisse hierzu Alternativen. Vorzugsweise liegt in der Vorrichtung zum Testen eines Drucksensors ein Radius der zylinderförmigen Düse in einem Bereich von 0,1 mm bis 10 mm, jedoch sind beliebige Radien hierzu Alternativen.
Vorzugsweise liegt ein Verhältnis der Fläche, die von dem Außenwandbereich 53 der Ringspaltdüse 51 in der Vorrichtung 11 umschlossen ist, zu der Fläche des druckempfindlichen Bereichs 27 des Drucksensors in einem Bereich von 1 bis 20, jedoch sind beliebige Verhältnisse hierzu Alternativen. Vorzugsweise sind in der Vorrichtung zum Testen eines Drucksensors der Kernbereich 55 und der Außenwandbereich 53 der Ringspaltdüse 51 zylinderförmig, jedoch sind beliebige Formen des Außenwandbereichs und des Kernbereichs 57 hierzu Alternativen.
Vorzugsweise liegt ein Verhältnis eines Innenradius des Außenwandbereichs zu einem Abstand zwischen der druckempfindlichen Fläche und der Austrittsöffnung der zylinderförmigen Ringspaltdüse in einem Bereich von 1 bis 20, jedoch sind beliebige Verhältnisse des Innenradius des Außenwandbereichs zu einem Abstand zwischen der druckempfindlichen Fläche und der Austrittsöffnung der Ringspaltdüse hierzu Alternativen.
Vorzugsweise liegt ein Verhältnis eines Außenradius des Kernbereichs und eines Innenradius des Außenwandbereichs in der zylinderförmigen Ringspaltdüse 51 in einem Bereich von 0,3 bis 0,6, jedoch sind beliebige Verhältnisse des Außenradius des Kernbereichs und des Innenradius des Außenwandbereichs hierzu Alternativen.
Vorzugsweise liegt in der Vorrichtung zum Testen eines Drucksensors der Innenradius des Außenwandbereichs der zylinderförmigen Ringspaltdüse in einem Bereich von 0,5 mm bis 10 mm, jedoch sind beliebige Abmessungen des Innenradius des Außenwandbereichs hierzu Alternativen.
Die Vorrichtung 11 zum Testen eines Drucksensors weist einen einzigen Druckbehälter 17 mit einer Austrittsdüse 17b auf. Jedoch könnte die Vorrichtung 11 auch mehrere Druckbehälter aufweisen, oder einen Druckbehälter mit mehreren Austrittsdüsen aufweisen, um eine Gruppe von mechanisch verbundenen Drucksensoren, die auf einem Wafer angeordnet sind, zu testen. Die Austrittsdüsen werden dabei so gegenüber den weiteren druckempfindlichen Bereichen in der Gruppe von Drucksensoren positioniert, so dass der von den Austrittsdüsen erzeugte Gasstrom in den druckempfindlichen Bereichen jeweils einen Druck erzeugt, der gegenüber einem Umgebungsdruck erhöht oder erniedrigt ist, wobei der Wert des Drucks innerhalb einer Abweichung von 10% von einem Mittelwert jeweils konstant ist.
Die elektrische Auswertungs-Einrichtung kann dann vorzugsweise von einem weiteren Drucksensor bzw. der Gruppe von weiteren Drucksensoren jeweils ein elektrisches Signal empfangen und dieses messen. Somit wird in der Vorrichtung zum Testen eines Drucksensors ein Paralleltesten der Drucksensoren auf einem Wafer möglich. Dabei wird gleichzeitig über eine Mehrzahl von Düsen, die entsprechend gegenüber den druckempfindlichen Bereichen der Drucksensoren positioniert sind, jeweils ein Druck in dem druckempfindlichen Bereich erzeugt, wobei der Tester bzw. die Vorrichtung zum Testen gleichzeitig von den Drucksensoren jeweils ein Signal empfängt und dieses misst.
Vorzugsweise ist in der in 6d gezeigten interaktiven Düse ein Verhältnis eines Radius des Lochs, auf dem der Stoppel 103 aufgesetzt wird, zu einem Radius des Kernbereichs 101 in einem Bereich von 0,05 bis 0,5. Jedoch sind beliebige Verhältnisse hierzu Alternativen.
Vorzugsweise liegt der Wert des Radius des Lochs in dem Kernbereich in der in 6d gezeigten interaktiven Düse in einem Bereich von 10 μm bis 500 μm, jedoch sind beliebige Radien des Lochs, die geringer sind als der Radius des Kernbereichs hierzu Alternativen. Vorzugsweise weist der Stoppel 103 bzw. der zylinderförmige Aufsatz auf dem Loch eine solche Länge auf, so dass ein Verhältnis der Länge des zylinderförmigen Aufsatzes zu einem Außenradius des Kernbereichs in einem Bereich von 0,1 bis 0,7 liegt. Jedoch sind beliebige Längen des Stoppels bzw. Verhältnisse der Länge des Stoppels zu dem Außenradius des Kernbereichs hierzu Alternativen. Auch könnte der Stoppel 103 jede beliebige äußere Form aufweisen.
In der Vorrichtung 11 zum Testen eines Drucksensors strömt ein Gas aus der Düse heraus und trifft auf den druckempfind lichen Bereich 27 auf und erzeugt somit einen Überdruck in dem druckempfindlichen Bereich gegenüber dem Umgebungsdruck. Jedoch könnte alternativ hierzu in der Vorrichtung 11 auch ein Gasstrom in die Düse 17b hineinfließen, so dass in dem druckempfindlichen Bereich ein Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck erzeugt wird.

11: Vorrichtung zum Testen eines Drucksensors
13: Messtisch
15: Tester
17: Druckbehälter
17a: Druckzufuhrleitung
17b: Austrittsdüse
19: elektrische Auswertungs- und Einrichtung
23: Wafer mit Drucksensor Nadelkarte
25: Drucksensor-Chip
27: druckempfindlicher Bereich
31a: Druckverlauf für erste zylinderförmige Vordüse bei d = 0,05 mm
31b: Druckverlauf für zylinderförmige erste Rohrdüse bei d = 0,1 mm
31c: Druckverlauf die erste zylinderförmige Düse bei d = 0,2 mm
33a: Druckverlauf für zweite zylinderförmige Düse bei d = 0,2 mm
33b: Druckverlauf für zweite zylinderförmige Düse bei d = 0,5 mm
35: Position der Austrittsöffnung
37: Außenwand der Düse
51: Ringspaltdüse
53: Außenwandbereich
55: Kernbereich
57: Düsenspalt
R1: erste Ringspaltdüse
R2: zweite Ringspaltdüse
61a: Druckverlauf bei R1 bei d = 0,15 mm
61b: erste Ringspaltdüse bei d = 0,2 mm
61c: Verlauf des Drucks bei der Ringspaltdüse R1 bei d = 0,25 mm
61d: Verlauf des Drucks bei der ersten Ringspaltdüse R1 bei d = 0,5 mm
63a: Verlauf des Drucks bei der zweiten Ringspaltdüse bei d = 0,35 mm
63b: Verlauf des Drucks bei der zweiten Ringspaltdüse bei d = 0,4 mm
63c: Verlauf des Drucks bei der zweiten Ringspaltdüse bei d = 0,45 mm
71: Verlauf der Druckmaximalwerte für R1
73: Verlauf der Druckmaximalwerte für R2
81: Verlauf der Radialgeschwindigkeit bei d = 0,45 mm
83: Verlauf der Radialgeschwindigkeit bei d = 0,35 mm
91: Druckerzeugungs-Vorrichtung
93: Ringdüsenabschnitt
95: Druckzufuhrloch
97: Schaft
99: Einsatz
101: Kernbereich
102: Spaltendüsenabschnitt
103: Stoppel
105: Gaszufuhrloch
107: Ausnehmung im Einsatz
121: Mittelpunkt
S1: Einlegen
S3: Erzeugen eines Drucks
S5: Messen eines Signals
S7: Beurteilen
S9: Vereinzeln

Claims

Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25), der einen druckempfindlichen Bereich (27) aufweist, mit: einer Halterung (13) für einen Drucksensor (25), die ausgelegt ist, um den Drucksensor (25) aufzunehmen; einer Düse (17b), die ausgelegt ist, um eine Gasströmung, die mit dem druckempfindlichen Bereich (27) des Drucksensors (25) in Wechselwirkung tritt, zu erzeugen, und so nahe dem druckempfindlichen Bereich (27) positioniert ist, so dass die Düse (17b) den druckempfindlichen Bereich (27) des Drucksensors (25) nicht berührt, und ein vordefinierter Anteil des druckempfindlichen Bereichs (27) einen gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten oder erniedrigten Druck erfährt, der innerhalb einer Abweichung von 10% bezüglich eines Druckmittelwerts konstant ist; und einer Messeinrichtung (19), die ausgelegt ist, um ein von dem Drucksensor (25) empfangenes elektrisches Signal zu messen; wobei die Düse (17b) einen Außenwandbereich (53), einen Kernbereich (55) und einen durchgehenden Spalt (57) zwischen dem Kernbereich (55) und dem Außenwandbereich (53) aufweist, der Außenwandbereich (53) den Kernbereich (55) umgibt, und der Spalt (57) ausgebildet ist, um die Gasströmung zu einer Austrittsöffnung der Düse (17b) zu führen oder von ihr wegzuführen, und der Kernbereich (55) und der Außenwandbereich (53) aus einem festen Material ausgeführt sind.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß Anspruch 1, bei der ein Verhältnis einer Länge der Düse (17b) zu einer Wurzel aus einer Fläche einer Austrittsöffnung der Düse in einem Bereich von 6 bis 80 liegt.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der ein Verhältnis einer Fläche einer Austrittsöffnung der Düse (17b) zu einer Fläche des druckempfindlichen Bereichs (27) in einem Bereich von 1 bis 20 liegt.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Düse (17b) zylinderförmig ist.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß Anspruch 4, bei der ein Verhältnis eines Abstands zwischen dem druckempfindlichen Bereich (27) des Drucksensors (25) und einer Austrittsöffnung der Düse (17b) zu einem Radius der Düse (17b) in einem Bereich von 0,02 bis 0,2 liegt.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem ein Radius der Düse (17b) in einem Bereich von 0,1 mm bis 10 mm liegt.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß Anspruch 6, bei der ein Verhältnis einer Länge der Düse (17b) zu einer Wurzel aus einer Fläche der Austrittsöffnung der Düse (17b) in einem Bereich von 5 bis 50 liegt.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der ein Verhältnis einer Fläche, die von dem Außenwandbereich (53) umschlossen ist, zu der Fläche des druckempfindlichen Bereichs (27) in einem Bereich von 1 bis 20 liegt.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß Anspruch 4, bei der ein Verhältnis eines Innenradius des Außenwandbereichs (53) zu einem Abstand zwischen der druckempfindlichen Fläche (27) und der Austrittsöffnung der Düse (17b) in einem Bereich von 1 bis 20 liegt.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß Anspruch 9, bei der ein Verhältnis eines Außenradius des Kernbereichs (55) und eines Innenradius des Außenwandbereichs (53) in einem Bereich von 0,3 bis 0,6 liegt.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, bei der der Innenradius des Außenwandbereichs (53) einen Wert in einem Bereich von 0,5 mm bis 10 mm aufweist.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Düse (17b) so positioniert ist, dass der Druck in dem druckempfindlichen Bereich (27) innerhalb einer Abweichung von 1% bezüglich des Druckmittelwerts konstant ist.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, die ausgelegt ist, um einen Drucksensor (25) zu testen, der in einer Gruppe von mechanisch untereinander verbundenen Drucksensoren auf einem Wafer (21) angeordnet ist.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors (25) gemäß Anspruch 13, die eine weitere Düse aufweist, die von der Düse beabstandet ist, wobei die weitere Düse ausgelegt ist, um eine Gasströmung, die mit einem druckempfindlichen Bereich eines weiteren Drucksensors in Wechselwirkung tritt, zu erzeugen, und in dem druckempfindlichen Bereich (27) des weiteren Drucksensors einen Druck zu erzeugen, der innerhalb einer Abweichung von 10% bezüglich eines Druckmittelwerts konstant ist, wobei die Mess-Einrichtung (19) ausgelegt ist, um ein von dem weiteren Drucksensor empfangenes elektrisches Signal zu messen.
Vorrichtung (11) zum Testen eines Drucksensors gemäß Anspruch 14, die ausgelegt ist, um gleichzeitig über die Düse (17b) und die weitere Düse in den beiden druckempfindlichen Bereichen des Drucksensors (25) und des weiteren Drucksensors einen Druck zu erzeugen, und bei der die Mess-Einrichtung (19) ausgelegt ist, um gleichzeitig das von dem Drucksensor und dem weiteren Drucksensor empfangene Signal zu messen.
Verfahren zum Testen eines Drucksensors (25), der einen druckempfindlichen Bereich (27) hat, mit folgenden Schritten: Erzeugen (S3) einer Gasströmung, die mit dem druckempfindlichen Bereich (27) des Drucksensors (25) in Wechselwirkung tritt, unter Verwendung einer Düse (17b), die einen Außenwandbereich und einen Kernbereich und einen durchgehenden Spalt (57) zwischen dem Kernbereich (55) und dem Außenwandbereich (53) aufweist, der Außenwandbereich (53) den Kernbereich (55) umgibt, und der Spalt (57) ausgebildet ist, um die Gasströmung zu einer Austrittsöffnung der Düse (17b) zu führen oder von ihr wegzuführen, und der Kernbereich (55) und der Außenwandbereich (53) aus einem festen Material ausgeführt sind; und Messen (S5) eines elektrischen Signals, das von dem Drucksensor (25) geliefert wird; wobei der Schritt des Erzeugens (S3) ein Positionieren der Düse (17b) in einem druckempfindlichen Bereich (27), so dass die Düse (17b) den druckempfindlichen Bereich (27) nicht berührt, aufweist, so dass ein vordefinierter Anteil des druckempfindlichen Bereichs (27) einen gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten oder erniedrigten Druck erfährt, der innerhalb einer Abweichung von 10% bezüglich eines Druckmittelwerts konstant ist.
Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem dem Schritt des Messens (S5) ein Schritt des Beurteilens (S7) folgt, wobei der Schritt des Beurteilens (S7) ein Bestimmen umfasst, ob das gemessene elektrische Signal innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt oder nicht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, bei dem dem Schritt des Messens (S5) ein Schritt des Vereinzelns (S9) folgt, wobei bei dem Schritt (S9) des Vereinzelns aus einer Mehrzahl von Drucksensoren, die auf einem Wafer angeordnet sind, eine Mehrzahl von mechanisch voneinander getrennten Drucksensoren erzeugt wird.
Eine Düse (17b, 93) für eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die einen durchgehenden Strömungsbereich (102) aufweist, der zwischen einer Außenwand (53) und einem Kernbereich (55, 101) eines Rohrs angeordnet ist, und der ausgelegt ist, einen Gasstrom zu einer Austrittsöffnung der Düse (17b, 93) zu führen, oder von der Austrittsöffnung der Düse (17b, 93) abzuführen, wobei der Kernbereich (55, 101) und die Außenwand (53) entlang des Rohrs verlaufen, und aus einem festen Material ausgeführt sind, so dass sich in ihnen der Gasstrom nicht ausbreiten kann, und der Kernbereich (55, 101) ein Loch aufweist, das ausgelegt ist, um einen Druck in einer Druckmesskammer, die zumindest teilweise in einer Ausnehmung in dem Kernbereich (55, 101) angeordnet ist, an einen Druck an der Austrittsöffnung anzupassen.
Düse (17b, 93) gemäß Anspruch 19, bei der der Kernbereich (55, 101), die Außenwand (53) und das Loch zylinderförmig sind, und ein Verhältnis eines Radius des Lochs zu einem Radius des Kernbereichs (55, 101) in einem Bereich von 0,005 zu 0,05 liegt.
Düse (17b, 93) gemäß Anspruch 20, bei der der Radius des Lochs in dem Kernbereich (55, 101) in einem Bereich von 10 μm bis 500 μm liegt.
Düse (17b, 93) gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21, bei der ein Stoppel (103) auf dem Kernbereich (101) um das Loch angeordnet ist, der eine zylinderförmige Ausnehmung aufweist, die sich von der Austrittsöffnung der Düse bis zu dem Loch erstreckt, und ausgelegt ist, um eine druckmäßige Kommunikation zwischen dem Loch und der Austrittsöffnung zu erzeugen, wobei der zylinderförmige Aufsatz in vorbestimmten Toleranzen denselben Radius wie das Loch aufweist.
Düse (17b, 93) gemäß Anspruch 22, bei der ein Verhältnis einer Länge eines zylinderförmigen Aufsatzes (103) zu einem Außenradius des Kernbereichs (101) in einem Bereich von 0,1 bis 0,7 liegt.