DE102007024266A1 - Verfahren zur Steuerung der Prozessgaskonzentration - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Prozessgaskonzentration für die Behandlung von Substraten in einem Prozessraum, bei dem eine Flüssigkeit mittels hindurchgeleiteter Bläschen eines Trägergases in einem Bubbler verdampft wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach zu realisierendes Verfahren zur Steuerung der Prozessgaskonzentration zu schaffen. Erreicht wird das durch das Herstellen eines vorgegebenen konstanten Innendruckes im Bubbler und nachfolgendes Einleiten des Trägergases in den Bubbler bei gleichzeitiger Temperaturregelung des zu verdampfenden Mediums innerhalb des Bubblers zur Einstellung eines vorgegebenen Dampfdrucks.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Prozessgaskonzentration für die Behandlung von Substraten in einem Prozessraum, bei dem eine Flüssigkeit mittels hindurchgeleiteter Bläschen eines Trägergases in einem Bubbler verdampft wird.
• Für die Erzeugung von dampfförmigen Prozessgasen werden so genannte Bubbler eingesetzt, die hauptsächlich aus einem geschlossenen Behälter bestehen, in den die zu verdampfende Flüssigkeit eingebracht worden ist. Die zu verdampfenden Flüssigkeiten können beliebiger Art sein, wie z. B. eine Säure mit einer vorgegebenen Konzentration. So kann die Flüssigkeit beispielsweise Ameisensäure (HCOOH) in unterschiedlicher Konzentration sein. Für den eigentlichen Verdampfungsprozess wird über einen Düsenstab mit einer Vielzahl von Öffnungen ein Trägergas im untersten Bereich des Behälters eingebracht. Als Trägergase kommen beispielsweise N2, N2H2, H2 usw., oder auch Inertgase in Betracht. Das Trägergas steigt darauf hin im Bubbler durch die Flüssigkeit blasenförmig auf und nimmt Teile der Flüssigkeit in Dampfform mit. Dieses dabei entstandene Trägergas-/Dampfgemisch wird dann aus dem Behälter dem Prozessraum zugeführt.
• Bei diesem Vorgang nehmen die Gasblasen das verdampfte Medium so weit auf, bis eine relative Feuchtigkeit von 100% erreicht ist. Die Konzentration ist hierbei vom Druck im Bubbler sowie der Temperatur abhängig, die auch bei Raumtemperatur liegen kann. Die Druckregelung erfolgt dabei über einen Druckminderer.
• Bei der Behandlung von Substraten in einem Prozessraum kann die Einhaltung einer vorgegebenen Konzentration eines Mediums in einem Trägergas von entscheidender Bedeutung für die Qualität des Prozesses sein. Von Nachteil ist hier, dass bei einer Abkühlung eines Gasgemisches mit einer relativen Feuchte von 100% eine Kondensation nicht verhindert werden kann. Im Ergebnis verringert sich die Konzentration des Mediums im Trägergas, was gleichzeitig zu ungewollten Effekten im Prozess führen kann.
• Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein einfach zu realisierendes Verfahren zur Steuerung der Prozessgaskonzentration zu schaffen.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst durch das Herstellen eines vorgegebenen konstanten Innendruckes im Bubbler und nachfolgendes Einleiten des Trägergases in den Bubbler bei gleichzeitiger Temperaturregelung des zu verdampfenden Mediums innerhalb des Bubblers zur Einstellung eines vorgegebenen Dampfdrucks.
• Dieses überraschend einfach zu realisierende Verfahren erlaubt eine präzise Steuerung der Konzentration des verdampften Mediums im Trägergas.
• In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur im Bubbler zur Anpassung der Konzentration des Mediums im Trägergas an unterschiedliche Prozessbedingungen ohne Unterbrechung der Zuführung des Trägergases in den Bubbler kontinuierlich geändert.
• In einer Fortführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verrohrung vom Bubbler zum Prozessraum in die Temperaturregelung einbezogen wird, wobei die Verrohrung bevorzugt auf die gleiche Temperatur wie im Bubbler geregelt wird.
• Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• Die zugehörige Zeichnungsfigur zeigt eine schematische Darstellung eines Bubblers zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Der Bubbler 1 besteht aus einem verschließbaren Behälter, der mit einem Kühl-/Heizmantel 2 umgeben ist. Für die Erzeugung des Verdampfungsprozesses ist der Bubbler 1 mit einer Zuführung 3 für ein Trägergas verbunden, die innen im Bubbler 1 im Bodenbereich in einem Düsenstab 4 endet, der mit einer Vielzahl von Düsen zur Erzeugung von Gasblasen versehen ist. In der Zeichnungsfigur sind die aufsteigenden Gasblasen schematisch als Pfeile 5 dargestellt. Diese Gasblasen steigen durch das in den Bubbler 1 eingebrachte flüssige Medium 6 auf und werden dann über eine Verrohrung 7 in einen nicht dargestellten Prozessraum geleitet.
• Der Kühl-/Heizmantel 2 ist mit einer Kühl-/Heizeinrichtung 8 zur Temperaturregelung des flüssigen Mediums 6 im Bubbler 1 verbunden.
• Weiterhin befindet sich in der Zuführung 3 für das Trägergas ein Druckminderer 9, mit dem der Druck im Bubbler 1 auf einem vorgegebenen Wert konstant gehalten werden kann.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Trägergas N2, N2H2, H2 eingesetzt. Selbstverständlich ist die Erfindung auch mit anderen Trägergasen gleichermaßen realisierbar. Als flüssiges Medium wird hier Ameisensäure (HCOOH) als Reduktionsmedium für Oxidschichten z. B. auf miteinander zu verlötenden Oberflächen verwendet.
• Die Steuerung der Konzentration des verdampften Mediums 6 im Trägergas erfolgt durch Einstellung einer vorgegebenen/vor berechneten Temperatur mittels der Kühl-/Heizeinrichtung 8 bei konstantem Druck im Bubbler. Durch Änderung der Temperatur im Bubbler 1 lässt sich bei konstantem Druck im Bubbler 1 der Dampfdruck des Mediums kontinuierlich verändern. Damit lässt sich die Konzentration des verdampften Mediums im Trägergas in einem weiten Bereich auf besonders einfache Weise steuern, wodurch gleichzeitig eine einfache Prozessoptimierung bei der Behandlung von Substraten ermöglicht wird. Unter den Begriff Substrat sollen beispielsweise auch miteinander zu verlötende Gegenstände oder Oberflächen verstanden werden.
• Um sicher zu stellen, dass sich die Konzentration nicht verändert, kann die Verrohrung 7 zusätzlich mit einer Rohrbegleitheizung 10 bis zum Einspeisepunkt in den Prozessraum versehen werden. Diese Rohrbegleitheizung 10 ist mit der Kühl/-Heizeinrichtung 8 verbunden, so dass die Temperatur der Verrohrung auf die gleiche Temperatur wie im Bubbler 1 eingestellt werden kann.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft für Reflowlötprozesse in einem nicht dargestellten Reflowlötofen eingesetzt werden, indem Ameisensäure in einer vorgegebenen Konzentration in den Prozessraum eingeleitet wird. Die Ameisensäure dient hierbei als Reduktionsmedium für Oxidschichten auf den miteinander zu verlötenden Partnern.

1

Bubbler

2

Kühl-/Heizmantel

3

Zuführung

4

Düsenstab

5

Pfeil

6

flüssiges Medium

7

Verrohrung

8

Kühl-/Heizeinrichtung

9

Druckminderer

10

Rohrbegleitheizung

Claims (4)

1. Verfahren zur Steuerung der Prozessgaskonzentration für die Behandlung von Substraten in einem Prozessraum, bei dem eine Flüssigkeit mittels hindurchgeleiteter Bläschen eines Trägergases in einem Bubbler verdampft wird, gekennzeichnet durch das Herstellen eines vorgegebenen konstanten Innendruckes im Bubbler und nachfolgendes Einleiten des Trägergases in den Bubbler bei gleichzeitiger Temperaturregelung des zu verdampfenden Mediums innerhalb des Bubblers zur Einstellung eines vorgegebenen Dampfdrucks.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Bubbler zur Anpassung der Konzentration des Mediums im Trägergas an unterschiedliche Prozessbedingungen ohne Unterbrechung der Zuführung des Trägergases in den Bubbler änderbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrohrung vom Bubbler zum Prozessraum in die Temperaturregelung einbezogen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrohrung auf die gleiche Temperatur wie im Bubbler geregelt wird.