SU1161166A1

SU1161166A1 - Arrangement for mixing fine-disperse powders with reagents

Info

Publication number: SU1161166A1
Application number: SU843692451A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Макаричев
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6707
Priority date: 1984-01-13
Filing date: 1984-01-13
Publication date: 1985-06-15

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ МЕЖОдаСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ С РЕАГЕНТАМИ, содержащее вертикальную емкость с загрузочным и сливньм патрубками, в которой установлены диффузор и вал с импеллером, размещенным в нижней части диффузора, отличающеес тем что, .с целью увеличени производительности устройства и повышени качества готового продукта за счет интенсификации процесса перемешивани , ди})фузор снабжен струйной решеткой и установленной над импеллером насадкой, выполненной в виде перевернутого стакана с камерой, соединенной посредством трубопровода с загрузочным патрубком , и имеющей в стенке , обращенной к импеллеру , выходные отвести , при этом струйна решетка размещена над насад кой . 2. Устройство по п.1, отличающеес тем, что площади поперечньк сечений диффузора, насадки и суммарна площадь выходных отверстий каме{%1 св заны между собой соотношени ми Рд 1. A DEVICE FOR MIXING INTERSPERSION POWDERS WITH REAGENTS, containing a vertical container with feed and drain connections, in which a diffuser and shaft are installed with an impeller placed in the lower part of the diffuser, in order to increase the performance of the device and improve the quality of the finished product account of the intensification of the mixing process, di}) the fusor is equipped with a jet grating and a nozzle installed above the impeller, made in the form of an inverted glass with a chamber connected in The pipeline with the inlet pipe, and having a weekend in the wall facing the impeller, is taken away, while the jet grating is placed above the nozzle. 2. The device according to claim 1, characterized in that the cross-sectional areas of the diffuser, the nozzle and the total area of the outlets of the Kama {% 1 are interconnected by the RD relations

Description

1 Изобретение относитс к технологическому оборудованию дл производ ства полупроводниковых приборов, в частности, к устройствам дл переме шивани мелкодисперсных порошков с реагентами при приготовлении абрази ной суспензии дл станкОв химикомеханической обработки полупроводни ковых пластин на операци х шлифовки полировки. Растущий объем выпуска полупрово никовых приборов требует повьш1ени производительности технологического оборудовани , в том числе и устройс приготовлени абразивной суспензии I... одновременным сохранением высокого чества по пучаёмой суспензии. Гарантией высокого качества суспензии вJ7,(eтc получение ее одинаковой плотности во всех измерени х (отсут ствие комков, пузырей, посторонних включений и т.д.). Требование получени высокого качества суспензии находитс в противоречии с производительностью , работы устройств, поскольку необходимо увеличивает врем перемешивани . Одновременное сочетание качества и производительности в известных устройствах получени абразивной суспензии вл етс в нас то щее врем задачей, решенной не в достаточной мере. Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл контактировани флотационной пульпы с реагентами l , содержащее вертикальную емкость цилиндрической формы с загрузочным и сливным патрубками, смеситель, выполненный в виде враща ющегос вала с импеллером, циркул ционную трубу (диффузор), установленную концентрично валу, причем циркул ционна труба имеет окна, сужающиес в сторону импеллера и расположенные вьш1е него. Известное устройство обеспечивае интенсификацию процесса перемешивади флотационной пульпы с реагентам за счет того, что суммарна площадь ОКОН диффузора в 2,5-3,5 раза превышает площадь его поперечного сече ни . Недостатком известного устройства вл етс низкое качество получае мой суспензии, обусловленное тем, что при перемешивании мелкодисперсных порошков с реагентами устройств не обеспечивает одинаковой плотнос662 ти суспензии во всем рабочем объеме. Действительно, поскольку мелкодисперсный порошок имеет небольшую обьемную плотность (пор дка 0,01 0 ,03 г/см), то при его загрузке в рабочую емкость через загрузочный патрубок, размещенньм в верхней части, значительна часть порошка останетс на его поверхности (на плаву), образу концентрические наросты на стенках емкости, вл ющиес источником загр знени суспензии . Така суспензи непригодна дл тонкой химико-механической обработки ,полупроводниковых пластин из-за брака, вызванного по влением .на пластинах царапин. Недостаточно больша поверхность контактировани порошка с реагентами требует длительного времени процесса перемешивани , что снижает производительность работы устройства . Цель изобретени - увеличение производительности устройства и повьш1ение качества готового продукта за счет интенсификации процесса перемешивани . Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл перемешивани мелкодисперсных порошков с жидкими реагентами, содержащем емкость с загрузочным и сливньм патрубками и диффузор, внутри которого размещен вал с импеллером в нижней части, диффузор снабжен струйной решеткой и насадкой , установленными в диффузоре над импеллером, при этом насадка выполнена в виде перевернутого стакана с Камерой, соединенной посредством трубопровода с загрузочным патрубком и имеющей в стенке, обращенной к импеллеру, выходные отверсти , а струйна решетка размещена над насадкой. Кроме того, площади поперечных сеченуй диффузора , насадки и суммарна площадь выходных отверстий камеры св заны между собой соотношени ми F (1,3-1,4)-Р„ FO-П (0,8-0,9)-Рн где F. и Р - площади поперечных сечений диффузора и насадки соответственно;1 The invention relates to technological equipment for the production of semiconductor devices, in particular, to devices for mixing fine powders with reagents in the preparation of abrasive slurries for machine tools for the chemical and mechanical treatment of semiconductor wafers for polishing operations. The growing volume of production of semi-nickel devices requires an increase in the productivity of technological equipment, including the preparation of an abrasive slurry I ... while maintaining a high quality through the slurry suspension. A guarantee of high quality of the suspension in J7 (ets obtaining its same density in all measurements (no lumps, bubbles, impurities, etc.). The requirement to obtain a high quality suspension is contrary to the performance of the devices, since it The simultaneous combination of quality and performance in the known devices for the preparation of an abrasive slurry is not a sufficiently solved problem for us. This is a device for contacting flotation pulp with reagents l, containing a vertical cylindrical container with feed and drain nozzles, a mixer made in the form of a rotating shaft with an impeller, a circulation tube (diffuser) mounted concentrically to the shaft, and the circulation pipe has windows, tapering towards the impeller and located above it. The known device provides for intensification of the process of mixing the flotation pulp with reagents due to the fact that the total area KOH diffuser 2.5-3.5 times the size of its cross cross section no. A disadvantage of the known device is the low quality of the suspension obtained, due to the fact that when mixing fine powders with the reagents of the devices does not provide the same density of suspension in the whole working volume. Indeed, since the fine powder has a small bulk density (on the order of 0.01–0.03 g / cm), when it is loaded into the working container through the loading nozzle located in the upper part, a significant part of the powder will remain on its surface (afloat) , forming a concentric growths on the walls of the container, which are a source of pollution of the suspension. Such a suspension is unsuitable for fine chemical-mechanical treatment of semiconductor wafers due to defects caused by the appearance of scratches on the wafers. The insufficiently large contact surface of the powder with reagents requires a long time of the mixing process, which reduces the performance of the device. The purpose of the invention is to increase the productivity of the device and improve the quality of the finished product due to the intensification of the mixing process. The goal is achieved by the fact that in a device for mixing fine powders with liquid reagents, containing a container with feed and drain pipes and a diffuser, inside of which is located a shaft with an impeller in the lower part, the diffuser is provided with a jet grating and nozzle installed in the diffuser above the impeller, This nozzle is made in the form of an inverted glass with a chamber, connected through a pipeline with a loading pipe and having outlet holes in the wall facing the impeller, and a jet The socket is located above the nozzle. In addition, the cross-sectional areas of the diffuser, the nozzles and the total area of the outlet openings of the chamber are interconnected by the relations F (1.3-1.4) -P „FO-P (0.8-0.9) -Pn where F and Р are the cross-sectional areas of the diffuser and the nozzle, respectively;

3116131161

Fp - площадь одного выходного,Fp is the area of one day off,

отверсти камеры; п - количество выходных отверстий .camera openings; n - the number of outlets.

На чертеже представлено устройст- $ во дл перемешивани мелкодисперсных порошков с реа.гентами.The drawing shows a device for mixing fine powders with reagents.

Устройство содержит вертикальную емкость 1 с крышкой 2, загрузочными 3 и 4 и сливным 5 патрубками, диф-10 фузор 6, внутри которого находитс вал 7, на конце которого закреплен импеллер 8. Б нижней-части диффузора 6 установлена насадка 9, вьтолненна в виде перевернутого стакана с каме- f; рой 10, соединенной посредством трубопровода 11 с загрузочным патрубкЬм 4. Камера 10 имеет выходные отверсти 12.The device contains a vertical container 1 with a lid 2, loading 3 and 4 and drain 5 nozzles, a diff-10 fuser 6, inside of which is a shaft 7, at the end of which an impeller 8 is fixed. In the lower part of the diffuser 6 a nozzle 9 is installed, complete as an inverted glass with a chamber f; A swarm 10 connected via a pipe 11 to a loading nozzle 4. The chamber 10 has outlet openings 12.

На рассто нии h от нижнего среза 20 диффузора 6 закреплена струйна решетка 13. Кроме, того, устройство содержит электродвигатель 14 привода вала 7 во вращательное движение, найравл ющие 15, предназначенные дл 25 улучшени циркул ции потока реагента, и влагоотбойную сетку 16.At a distance h from the lower slice 20 of the diffuser 6, the jet grille 13 is fixed. In addition, the device includes a motor 14 for driving the shaft 7 into rotational motion, naravlyayuschie 15, designed to improve circulation of the reagent, and moisture control grid 16.

В днище насадки выполнены промьшные отверсти 17.In the bottom of the nozzle is made of industrial holes 17.

Крепление насадки 9-к диффузору JQ 6 осуществл етс посредством винтов 18.The attachment of the nozzle 9-to the diffuser JQ 6 is carried out by means of screws 18.

В конкретном примере выполнени величины уровней реагента в емкости и диффузоре hj. и h составл ют 600 и 520 мм, следовательно рассто ние 5 hJ,определ еное по формуле hj In a specific example of the implementation of the magnitude of the levels of the reagent in the tank and the diffuser hj. and h is 600 and 520 mm, hence the distance 5 hJ, determined by the formula hj

li - Vi t, J1. составл ет 480 мм. 2li - Vi t, J1. is 480 mm. 2

метр выходных отверстий камеры зави- 4С сит от в зкости суспензии. Дл суспензий с относительной в зкостью 1,1-1,3 (по Энглеру) диаметр отверсти составл ет 3-4 мм. В данном слу-. чае диаметр выходного отверсти сое- 5 тавл ет 3 мм и при диаметре диффузора 230 мм количество отверстий 1470 , при этом суммарна площадь выходных отверстий составл ет 415 см, а площадь поперечного сечени диф- 50 фузора - 529 см.The meter of chamber outlet openings depends on the viscosity of the suspension. For suspensions with a relative viscosity of 1.1-1.3 (according to Engler), the orifice diameter is 3-4 mm. In this case. In addition, the diameter of the outlet orifice is 3 mm and, with a diffuser diameter of 230 mm, the number of holes is 1470, the total area of the outlet holes is 415 cm, and the cross section of the diffuser is 529 cm.

, Устройство дл перемешивани мелкодисперсных порошков с реагентами работает по принципу многократного диспергировани на основе противо- 55 . точной абсорбции. Необходимым условием работоспособности устройства вл етс превышение уровн реаген-The device for mixing fine powders with reagents operates on the principle of multiple dispersion based on the counter-55. accurate absorption. A prerequisite for device performance is that the reagent level is exceeded.

6464

та в емкости 1 уровн в диффузоре 6 в процессе работы устройства. При откачке воздуха из рабочей емкости 1 через патрубок 3 мелкодисперсный порошок в виде пылевоздушной смеси поступает через загрузочньй патрубок 4 и трубопровод 11 в камеру 10 насадки 9, на вькоде из которой диспергируетс , далее под действием боковых срезающих усилий лопастей импеллера 8 и динамики турбулентного движени реагента в насадке 9 происходит дальнейшее диспергирование смеси до мелких пузырьков . При этом порошок тщательно перемешиваетс с реагентом. Часть порошка , не вступающа в контакт с реагентом, вместе с воздухом поднимаетс к струйной решетке 13. С другойСтороны решетки 11 в противотоке с порошком движетс реагент, поступающий в диффузор 6 через выполненные Б нем отверсти (окна) из емкости 1 за счет разности уровней 2 h, котора поддерживаетс работой импеллера 8 смесител в пределах 70-80 мм. При этом обеспечиваетс циркул ци жидкости по всей высоте емкости 1. Пройд через пенньм слой, образующийс на струйной решётке 11, смесь снова контактирует с реагентом. Выдел ющийс из смеси воздух, пройд через влагоотбойную сетку 16, отсасьгоаетс через патрубок 3, а полученна суспензи через сливной патрубок направл етс к потребител м, например к станкам химико-механической обработки полупроводниковых пластин.that in the tank 1 level in the diffuser 6 during operation of the device. When air is pumped out of working tank 1 through pipe 3, fine powder in the form of a dusty air mixture flows through loading pipe 4 and pipe 11 into chamber 10 of nozzle 9, from which it disperses, then under the action of lateral shearing forces of impeller blades 8 and dynamics of turbulent motion of the reagent in the nozzle 9, the mixture is further dispersed into small bubbles. The powder is thoroughly mixed with the reagent. The part of the powder that does not come into contact with the reagent rises with the air to the jet grille 13. From the other side of the grill 11, the reagent flows into the diffuser 6 through the holes (windows) from the tank 1 made with it due to the difference in the levels 2 h, which is supported by the operation of the impeller 8 mixer within 70-80 mm. A liquid is circulated throughout the entire height of the container 1. After passing through the foam layer formed on the jet grill 11, the mixture again contacts the reagent. The air released from the mixture, after passing through the water discharge grid 16, is sucked through pipe 3, and the resulting suspension through the drain pipe is directed to consumers, for example, to machines for chemical-mechanical treatment of semiconductor wafers.

Таким образом, в- предложенном устройстве, за счет загрузки мелкодисперсного порошка в нижнюю часть диффузора реализуетс возможность его многократного диспергировани , что значительно увеличивает площадь контактировани поро1 ка с реагентом, в результате чего интенсифицируетс процесс перемешивани с обеспечением одинаковой плотности суспензии во всем объеме рабочей емкости. Следствием вл етс увеличение производительности работы устройства с 150 л/ч в устройстве-прототипе о 200 л/ч, т.е. в 1,3 раза и повыение качества суспензии, что, в вою очередь, позволит повысить выод годных полупроводниковьк пласин на 0,5% на операци х шлифовки полировки.Thus, in the proposed device, due to the loading of fine powder in the lower part of the diffuser, the possibility of its multiple dispersion is realized, which significantly increases the contact area of the defect with the reagent, resulting in an intensified mixing process ensuring the same density of suspension in the entire volume of the working tank. The result is an increase in the performance of the device from 150 l / h in the device-prototype about 200 l / h, i.e. 1.3 times and an increase in the quality of the suspension, which, in a howl, will allow to increase the semiconductor plates that can be extracted by 0.5% in polishing operations.

Claims

1. DEVICE FOR MIXING FINE POWDERS WITH REAGENTS, containing a vertical container with loading and drain nozzles, in which a diffuser and a shaft with an impeller located in the lower part of the diffuser are installed, characterized in that in order to increase the productivity of the device and improve the quality of the finished product due to intensification of the mixing process, the diffuser is equipped with a jet grill and a nozzle mounted above the impeller, made in the form of an inverted glass with a chamber connected by pipeline with loading branch pipe. and having in the wall, • facing the impeller, output holes, while the jet grill is placed above the nozzle.

2. The device according to π.1, with the fact that the cross-sectional areas of the diffuser, nozzle and the total area of the outlet openings of the chamber are interconnected by the relations

F _a = (1.3-1.4> F _H F _o n = (0.8-0, 9) F _H , where Rd and F _H are the cross-sectional areas of the diffuser and nozzle, respectively;

Fo is the area of one camera outlet;

η is the number of outlet openings.

Ci o

1 161166