УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАССЕИВАНИЯ ВОДЫ

Полезная модель относится к технике очистки реакционных ванн, поверхности обрабатываемых изделий от остатков агрессивных жидкостей, например кислот, с помощью факела жидкости и может быть использована в полупроводниковом производстве на операциях химической, химико-механической обработки полупроводниковых пластин, а также может быть использована при изготовлении жидкокристаллических экранов на операции отмывки их.
Известны различные устройства для рассеивания воды [1-4]. Однако они отличаются или сложностью и громоздкостью изготовления, мощной струей распыляемой жидкости и предназначены для отмывки изделий больших размеров [1], либо не обеспечивают достаточный факел распыла. Так, известное устройство [2] для рассеивания воды содержит трубу, в нижней части которой сформировано отверстие для подачи воды, а на верхнем торце - выпускное отверстие большого диаметра, короткую внутреннюю трубу и несколько продольных щелей, сформированных в стенке внутренней трубы, подвижный штифт, размещенный во
внутренней трубе таким образом, что выступает из нее и имеет головку, вставленную в отверстие внешней трубы. За счет продольных пазов вода, поднимаясь, образует мощный цилиндрический поток с малым углом рассеивания. Устройство отличается большим расходом воды и поэтому не может быть использовано в полупроводниковом производстве, где отмывка осуществляется деионизованной водой. Кроме того, детали известных устройств выполнены из металла, который не является нейтральным по отношению к обрабатываемой среде (например, кислоте, деионизованной воде), а это может отрицательно сказаться на качестве обрабатываемых полупроводниковых пластин.
Предложено сопло для очистки изделий под высоким давлением [4], снабженное плоским выпускным отверстием и входящим в него каналом для подачи рабочей жидкости. Канал и отверстие имеют круглое сечение и расположены концентрично один другому. В направлении движения потока канал конически сужается и перед выходным отверстием переходит в цилиндрический участок. А в зоне перехода конического участка в цилиндрический расположены симметрично одно другому уширения, создавая мощную плоскую струю, предназначенную для отмывки щелеобразных (узких) и труднодоступных поверхностей.
В полупроводниковом производстве на операциях химической обработки полупроводниковых пластин, осуществляемых в фторопластовых ваннах с различными растворами, при переносе изделий
из ванны в ванну на поверхности изделия остается некоторое количество реактива, в связи с чем химический процесс может продолжаться.
Поэтому с целью повышения процента выхода годных изделий производят обработку (отмывку) внутренней поверхности рабочих фторопластовых ванн, их принадлежностей, фильтрующего элемента. Отмывку осуществляют деионизованной водой. Поэтому такой показатель, как расход деионизованной воды, является существенным.
Используемый в настоящее время на предприятиях отрасли рассеиватель [5], входящий в состав линии травления окисла «Лада-1», не решает поставленной задачи. Рассеиватель (Приложение 1) содержит корпус 1 с клавишей 2, взаимодействующей со штоком 3 и толкателем 4. Вода подается в трубку 5 через штуцер 6, закрепленный на трубке 5 с помощью гайки 7. При нажатии на клавишу 2 шток 3 отодвигается влево вместе с толкателем 4 и прокладкой 8. Пружина 9, установленная на толкателе 4, сжимается. Вода под напором вытекает наружу через отверстия в заглушке 10. Все детали рассеивателя выполнены из литьевого полипропилена, что из-за разного коэффициента усадки его не обеспечивает качественные соединения и приводит к течи в местах соединений. Возможно «заедание» клавиши, что приводит к тому, что вода вытекает из заглушки и в месте соединения клавиши 2 с корпусом 1. Все это увеличивает расход деионизованной воды и не обеспечивает качественную отмывку фторопластовых ванн.
Из известных наиболее близким является рассеиватель [6], входящий в состав объемной очистки полупроводниковых пластин «Лада-150».
Рассеиватель (Приложение 2) содержит корпус 1, в хвостовой части которого установлена трубка 2 с конусом 3, поджимаемые вместе к корпусу с помощью гайки 4. Второй конец корпуса снабжен штоком 5, конец которого выполнен со сферой по диаметру шарика 6, закрываемого канал 7, и насадкой 8, имеющей ряд отверстий 9 диаметром 1 мм. При закрытом штоке 5 деионизованная вода, подаваемая в трубку 2, находится в полости рассеивателя под давлением. При повороте штока против часовой стрелки рассеиватель находится в открытом состоянии, при этом шарик перемещается вправо, вода устремляется в отверстия 9.
Недостаток известного рассеивателя заключается в том, что из-за некачественных соединений (между наружной поверхностью трубки и внутренним диаметром конуса, а также в месте резьбовых соединений штока, насадки с корпусом) наблюдаются утечки деионизованной воды. В результате снижается давление воды внутри корпуса рассеивателя и факел деионизованной воды, истекаемый из насадки 8, получается слабым. Потому не представляется возможным качественно отмыть внутренние поверхности фторопластовых ванн, а также их принадлежности, что сказывается на качестве обработки изделий. Кроме
случаи отсоединения трубки от хвостовой части корпуса, что не обеспечивает надежность работы.
Целью предложенной полезной модели является повышение выхода годных изделий, сокращение времени обработки внутренних поверхностей ванн и сокращение расхода деионизованной воды, а также повышение безопасности работы с агрессивными жидкостями.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для рассеивания воды, содержащем корпус с каналом для подачи воды, на хвостовой части которого установлена эластичная трубка, поджимаемая с помощью гайки, а второй конец корпуса снабжен штоком и насадкой с отверстиями, концентрично расположенными относительно оси насадки, хвостовая часть корпуса выполнена с уширением по периметру его, а в гайке концентрично уширению выполнена кольцевая канавка, при этом канал для подачи воды выполнен ступенчатым и, кроме того, упомянутый канал на выходе имеет диаметр меньший, чем диаметр канала на входе, причем шток выполнен коническим и дополнительно снабжен кольцевым пазом, в котором установлена уплотнительная прокладка, а насадка также снабжена уплотнительной прокладкой, установленной в месте стыковки насадки и корпуса.
Выполнение хвостовой части канала с уширением обеспечивает надежный поджим эластичной трубки боковой стенкой кольцевой
канавки, выполненной в гайке концентрично уширению, что обеспечивает надежность соединения трубки и корпуса устройства.
Ступенчатый канал для подачи воды обеспечивает за счет перепада давления мощный факел жидкости.
Конструктивное выполнение штока исключает течи воды в месте соединения его с корпусом устройства. Так, конусообразный конец штока надежно фиксирует выход канала для подачи воды и образовавшаяся ступенька конусообразного конца штока совместно с дополнительной уплотнительной прокладкой, установленной в пазу штока, надежно изолирует подвижную часть штока от жидкости и таким образом исключает течь деионизованной воды. Аналогично и вторая уплотнительная прокладка насадки обеспечивает надежное соединение насадки и корпуса.
Таким образом, предложенная совокупность признаков является новой, неизвестной из уровня техники и направлена на получение технического результата, выраженного в повышении качества и эффективности очистки изделий, экономии дорогостоящей деионизованной воды, улучшении условий труда и обеспечении техники безопасности при эксплуатации устройства.
Следовательно она соответствует критерию «новизна» и «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - устройство для рассеивания воды;
на фиг.2 - установка химической обработки полупроводниковых пластин (вид сбоку);
на фиг.3 - установка химической обработки полупроводниковых пластин (вид сверху).
Устройство для рассеивания воды (фиг.1) содержит корпус 1, хвостовая часть которого выполнена с уширением 2 по всему диаметру, на которое одевается эластичная трубка 3, поджимаемая с помощью гайки 4. В гайке 4 концентрично уширению 2 выполнен кольцевой паз 5. Корпус 1 снабжен каналом с двумя ступенками 6, 7 для подачи воды. При этом канал на выходе 7 имеет меньший диаметр, чем канал на входе 6, что создает повышенное давление воды при выходе в насадку. На другой части корпуса 1 установлен шток 8, конический конец 9 которого взаимодействует с каналом 7 для подачи воды. На корпусе штока 8 сформирован кольцевой паз, в котором установлена уплотнительная прокладка 10. Насадка 11 содержит канал 12 и несколько выпускных отверстий 13 для вывода воды и снабжена уплотнительной прокладкой 14, которая исключает течи по резьбе насадки.
Все детали выполнены из чистого и химически стойкого материала - фторопласта, а прокладки - из эластичного нейтрального чистого материала.
Пример конкретной реализации устройства на установке химической обработки пластин (фиг.2, 3). Установка химической обработки пластин (фиг.2, 3) содержит блок химической обработки пластин 15 и блок подачи химических реактивов 16. Блок химической обработки пластин 15 представляет собой ряд фторопластовых ванн, установленных в станине 17 и закрытых крышками 18: ванны химической обработки пластин 19, 20, стоп-ванна 21, ванна финишной промывки 22, ванна отмывки ручек-захватов 23. Заполнение реагентом каждой из ванн химической обработки пластин 19, 20 (фиг.2, 3) происходит из двух емкостей 24 (фиг.2) блока подачи 16 по трубопроводу 25 через гидропневматический клапан 26 и по трубопроводу 27 в верхнюю фланцевую часть ванн 19, 20 (фиг.2, 3). Заполнение деионизованной водой стоп-ванны 21, ванны промывки 22 и ванны отмывки ручек-захватов 23 (фиг.3) происходит через нижнюю часть ванн по индивидуальным трубопроводам из общего трубопровода коллектора 28, соединенного с магистралью подачи деионизованной воды. Все трубопроводы изготовлены из химически стойкого материала.
Сначала пластины в кассетах обрабатываются в ванне химобработки с мегазвуком 19, затем в ваннах химобработки 20. После чего пластины помещают в стоп-ванну 21 с деионизованной водой, а затем в ванну промывки 22. Ванна 23 предназначена для отмывки ручек-захватов для кассет.
По окончании технологического цикла обработки пластин происходит слив отработанного реагента из ванн химической обработки 20 по трубопроводу 29 через гидропневматический клапан 30 в сливной трубопровод 31. А слив из ванны химической обработки с мегазвуком 19 - по трубопроводу, параллельному трубопроводу 29, через другой гидропневматический клапан (на фиг. не показан) также в трубопровод 31. Гидропневматические клапаны управляются электромагнитными клапанами 32, 33 (фиг.2). Слив из ванны промывки 22 (фиг.3) осуществляется по трубопроводу 34, через вентиль 35 - в сливной трубопровод 31. Слив реагента и деионизованной воды происходит в автоматическом режиме.
После этого согласно технологическим требованиям отмывают деионизованной водой внутренние поверхности фторопластовых ванн 19, 20, 22, 23 в ручном режиме с помощью устройства для рассеивания жидкости 1 (фиг.1), а отмывка внутренних поверхностей в стоп-ванне 21 происходит автоматически через форсунки, предусмотренные в крышке ванны.
Кроме того, при выполнении технологического цикла с помощью устройства 1 отмывают и кассету с пластинами, ручки-захваты для кассет, перфорированную решетку 36. При попадании кислоты на открытые участки тела оператора ее немедленно смывают деионизованной водой устройством 1 в ручном режиме.
Устройство для рассеивания жидкости 1 устанавливают в специальное отверстие, предусмотренное в перфорированной решетке 36 (фиг.3), из которого оно легко и свободно вынимается. Хвостовая часть устройства 1 соединена с трубопроводом подачи воды 28 (фиг.2) при помощи эластичной трубки 3 (фиг.1).
В блоке подачи химических реактивов 16 (фиг.2) при замене пустой емкости 24 трубопровод 25 вынимают и отмывают от реагента. А также при замене вышедшего из строя фильтрующего элемента на новый в фильтре 37 его также отмывают до безопасной концентрации, предусмотренной техникой безопасности. Указанную выше отмывку в блоке 16 осуществляют с помощью второго устройства для рассеивания жидкости 38, аналогичного устройству 1 в блоке химической обработки 15. Устройство 38 установлено в кронштейне 39, закрепленном на боковой стенке блока 16. При необходимости устройство 38 вынимают из кронштейна быстро и легко. Хвостовая часть его соединена эластичной трубкой 40 с трубопроводом подачи деионизованной воды 28 (фиг.2). Отмывка в блоке подачи химических реактивов 16 происходит в нижней части основания, конструктивно образуемого поддон 41. Слив жидкости из него осуществляют через трубопровод 42. Деионизованная вода постоянно находится в корпусе устройства 1, 38 (фиг.2) и, следовательно, в шлангах 3, 40 под давлением необходимой величины.
Таким образом, использование устройства для рассеивания воды на установке химической обработки полупроводниковых пластин позволяет повысить процент выхода годных изделий, экономить время отмывки внутренних поверхностей рабочих ванн после окончания технологического процесса, кассет, ручек-захватов, а также фильтрующего элемента при замене вышедшего из строя на новый, экономить дорогостоящую деионизованную воду.
Кроме того, предложенное устройство позволяет улучшить условия труда оператора и обеспечить технику безопасности при эксплуатации установки.
На предприятии разработано устройство для рассеивания воды, реализованное в установке обработки полупроводниковых пластин, проведены испытания. Получены положительные результаты, приведенные в акте испытаний.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Патент Японии 6061489 В 4, кл. В 05 В 1/18, публ. 1997 г. «Насадка для распыления воды».
2. Патент Японии 6016866 В 4, кл. В 05 В 1/22, публ. 1996 г. «Сопло для рассеивания воды».
3. Патент Японии 6061488 В 4, кл. В 05 В , публ. 1997 г. «Насадка для распыления жидкостей».
4. Патент Германии 4303762, кл. В 08 В 3/02, публ. 1996 г.
5. Линия травления окисла «Лада I». Рассеиватель, ЩЦМ 4.817.020. - Разработка НИИПМ, г.Воронеж, 1981.
6. Линия объемной очистки полупроводниковых пластин «Лада 150». Рассеиватель, ЩЦМ 4.467.031. - Разработка НИИПМ, г.Воронеж, 1997 (прототип).