DE4435415A1

DE4435415A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Temperierung von Prozessmedien mit Einsatz von Dampf

Info

Publication number: DE4435415A1
Application number: DE19944435415
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Phy Kunze-Concewitz
Original assignee: KUNZE CONCEWITZ HORST DIPL PHY
Current assignee: KUNZE CONCEWITZ HORST DIPL PHY
Priority date: 1994-10-04
Filing date: 1994-10-04
Publication date: 1996-04-11

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Temperierung/Erwärmung von Prozeßmedien für Naßprozesse wie z. B. Entwickler-, Ätz- bzw. Reinigungs- und Stripmedien, unter Einwirkung von Dampf.

Herkömmliche Verfahren zur Erwärmung von Prozeßmedien speziell in der Technologie der Mikrostrukturherstellung beruhen darauf, daß entweder in ei nem Tank oder in einem Durchlauferhitzer das zu versprühende Medium elektrisch erwärmt wird, bevor es aus einer Sprühdüse auf das Substrat ge sprüht wird.

- Nachteile der bisherigen Verfahren sind, daß Medien über längere Zeit bei hoher Temperatur bereitgehalten werden müssen, wodurch teilweise eine Zersetzung der Medien erfolgt.
- Ein weiterer Nachteil ist, daß die gesamten Fördersysteme für hohe Temperaturen ausgelegt sein müssen, was diese Systeme z. B. bei Einsatz aggressiver Medien sehr verteuert.
- Ein weiter Nachteil ist die erhebliche Wärmeabgabe an die Umgebung, was die Bereitstellung hoher Wärmeleistung notwendig macht. Teilweise sind die im Medienkreislauf befindlichen Bauteile, wie Pumpen, Ventile gar nicht, bzw. nur mit erheblichem Aufwand beheizbar, was zur erheblichen Abkühlung des Prozeßmediums führt, wenn diese Systeme nicht kontinuierlich eingesetzt werden.
- Ein weiterer Nachteil der bisherigen Systeme ist, daß beim Sprühen aus der Austrittsdüse eine erhebliche Abkühlung erfolgt, so daß gewünschte Prozeßtemperaturen beim Versprühen von Medien entweder gar nicht er reicht werden, bzw. nur dadurch, daß das Medium zuvor weit über die Prozeßtemperatur erwärmt werden muß, was insbesondere bei aggres siven Medien bezüglich der Beständigkeit der Materialien (Temperatur und chemische Beständigkeit) ein erhebliches Problem darstellt.

Das zum Patent angemeldete Verfahren macht eine Bevorratung von erwärmten Prozeßmedien nicht notwendig. Das aus einer Leitung 1 z. B. einem Drucktank oder über ein Pumpensystem geförderte Medium, wird durch Einbringung von Wasserdampf 2 in ein Mischventil 3 unmittelbar vor der Sprühdüse 4 auf die erforderliche Temperatur erhitzt. (s. Skizze I)

Vorteile des Verfahrens

1. Einfache Regelung der gewünschten Temperatur durch entsprechende Steuerung der Wasserdampfmenge.
2. Keine Bevorratung von geheizten Prozeßmedien.
3. Keine Wärmeisolierung des Mediensystems gegenüber der Umgebung.
4. Verwendung von Materialien für Leitungen, Fittings, Pumpen, Ventile, etc. die nur gegen das kalte Prozeßmedium beständig sind. (erhebliche Kostenreduzierung gegenüber Einsatz für heiße Medien).
5. Sicherheitsaspekt im Umgang mit aggressiven Medien, die nicht im System erhitzt werden müssen.
6. Wesentlich geringere Wärmeleistung.
7. Automatischer Reinigungseffekt der Sprühdüsen durch Dampfeinwirkung bei Medien, die zur Auskristallisation neigen.
8. Feinere Tropfenbildung des Prozeßmediums durch Einleitung von Dampf.
9. Zusätzliche Erwärmung der zu bearbeitenden Oberfläche durch Dampf somit Verkürzung von Prozeßzeiten.
10. Realisierung einer selbstansaugenden Düse mit automatischer Temperierung des Mediums durch Mitreißen der Prozeßmedienmoleküle durch den einströmenden Dampf in die Düse.
11. Einsparung von Prozeßmedien durch feinste Regelung des Verhältnisses Dampf/Medium sowie einfache Realisierung hoher Prozeßmedien temperaturen.
12. Durch Schutzgaseinlaß im Verdampfer bzw. in die Dampfleitung (z. B. N2), Herabsetzung der Oxydation des versprühten Mediums beim Austritt aus der Düse.

Aufbau der Vorrichtung für das Versprühen temperierter Medien s. Skizze II

1. Sprühdüse
2. Mischventil
3. Drossel zur Regulierung der Dampfmenge
4. Ventil für Dampfeinlaß
5. Dampfkessel für Wasser (Di-H20)
6. Heizung mit Regelung
7. Überdruckventil
8. Fremdgaseinlaß
9. Wassereinlaßventil, gesteuert über Füllstandswächter
10. Pumpe für Wasserförderung im Verdampfer
11. Wasseranschluß
12. Prozeßmedienanschluß

Claims

1. Verfahren zur Prozeßmedienerwärmung für Sprühprozesse durch Einleitung von Dampf, gekennzeichnet dadurch, daß Dampf vor der Austrittsdüse zum Versprühen des Prozeßmediums in ein Mischventil eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Fremdgas in das Dampfsystem eingeleitet wird, als Schutz zur vorzeitigen Oxydation des austretenden Prozeßmediums aus der Sprühdüse.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch den Dampf gleichzeitig eine Sprühdüsenreinigung erfolgt.

4. Verfahren gemäß Aufbau 1, gekennzeichnet dadurch, daß nach Beenden des Sprühprozesses mit Prozeßmedium der Dampfaustritt kurze Zeit beibehalten werden kann, um ein Nachtropfen der Düse mit Prozeß medium zu verhindern (Gleichzeitig wird die Sprühdüse gereinigt).

5. Verfahren gemäß Aufbau 1, gekennzeichnet dadurch, daß vor dem Versprühen von Prozeßmedium die zu behandelnde Oberfläche mit Dampf besprüht werden kann, um über die Kondensation die Oberfläche zu benetzen und gleichzeitig zu erwärmen, für eine bessere Reaktion mit dem Prozeßmedium.

6. Vorrichtung gemäß Aufbau 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den Dampferzeuger eine Fremdgaseinführung möglich ist.

7. Vorrichtung gemäß Aufbau 1, mit Selbstansaugung des Prozeßmediums durch Einleiten von Wasserdampf in das Mischventil und gleichzeitiger Prozeßmedienerwärmung.

8. Vorrichtung gemäß Aufbau 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine einfache Regelung zwischen Dampfmenge und Prozeßmedienmenge realisiert werden kann, durch eine Dampfmengendrosselung.

9. Vorrichtung gemäß Aufbau 1, gekennzeichnet dadurch, daß entsprechend der Druckflußmenge und der gewünschten Temperaturerhöhung das Mischventil vor der Austrittsdüse entsprechend in der Bauart ausgeführt wird.