DE10010287A1

DE10010287A1 - Mischvorrichtung und Mischverfahren

Info

Publication number: DE10010287A1
Application number: DE10010287A
Authority: DE
Inventors: Franz Mayer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2020-02-26
Also published as: WO2001062441A1; DE10010287B4

Abstract

Die derzeit von Herstellern angebotenen Mischvorrichtungen sind apparativ sehr anspruchsvoll und daher entsprechend teuer. Zum guten Vermischen der verschiedenen, in den Mischbehälter eingebrachten Komponenten wird zumeist ein Rührwerk verwendet, welches die vorgelegten Flüssigkeit(en) in eine Bewegung versetzt und damit die Durchmischung der Komponenten erreicht. Allen Rüchreinrichtungen ist jedoch das Problem zu eigen, dass sie eine Abdichtung an der Wellendurchführung in den Mischbehälter erfordern. Diese Rührwellenabdichtung generiert Partikel, die zu unerwünschten Qualitätsminderungen führen. Die Erfindung ist daher gerichtet auf eine Mischvorrichtung zur Herstellung von flüssigen Gemischen mit einem Mischbehaälter (1) mit einer vorgelegten Flüssigkeit (2); einer Flüssigkeitsstrahlpumpe (3) mit zwei Eingängen (4, 5) und einem Ausgang (6), der mit dem Mischbehälter (1) verbunden ist; zumindest einem Zuführleitungssystem (7) zum Zuführen zumindest eines einzumischenden Stoffes (10), dessen eines Ende mit dem Eingang (4, 5) der Flüssigkeitsstrahlpumpe (3) verbunden ist; und einem Kreislaufleitungssystem (8), dessen eines Ende mit einem mit der vorgelegten Flüssigkeit gefüllten Teil des Mischbehälters (1) und dessen anderes Ende mit dem anderen Eingang (5, 4) der Flüssigkeitsstrahlpumpe (3) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Mischvorrichtung zur Herstellung von flüssigen Gemischen und ein Verfahren zur Herstellung von flüssigen Gemischen gerichtet.

Mischvorrichtungen sind beispielsweise aus US 5,957,759 und US 5,664,990 bekannt. Diese sind mit einem Rührer oder einer Umwälzeinrichtung, beispielsweise einer Pumpe, ausgestattet, um Dispersionen, Suspensionen, Mischungen oder Lösungen her zustellen. In der Regel wird eine Flüssigkeit im Mischbehäl ter vorgelegt und ein Feststoff eingetragen oder eine Flüs sigkeit zugegeben. Solche im Stand der Technik bekannten Mischvorrichtungen werden beispielsweise auch zur Herstellung von Mischungen für die Halbleitertechnik verwendet, z. B. bei der Herstellung von Lösungen beziehungsweise Feststoffsuspen sionen für das chemisch-mechanische Polieren. Mischvorrich tungen finden allerdings in zahlreichen weiteren Bereichen der Technik Anwendung.

Die derzeit von Herstellern angebotenen Mischvorrichtungen sind apparativ sehr anspruchsvoll und daher entsprechend teu er. Zum guten Vermischen der verschiedenen, in den Mischbe hälter eingebrachten Komponenten wird zumeist ein Rührwerk verwendet, welches durch Schaufeln, Flügel, Paddel oder Stäbe die vorgelegten Flüssigkeit(en) in eine Bewegung versetzt und damit die Durchmischung der weiteren zugegebenen Komponenten erreicht.

Bei einem Typ vorbekannter Mischvorrichtungen ist der gesamte Mischbehälter auf einer Waage plaziert und die einzudosierende Menge an zuzugebenden Komponenten wird jeweils gravimet risch ermittelt. Sowohl durch das Zugeben der Substanzen als auch durch den eigentlichen Rührvorgang kommt es jedoch zu Erschütterungen, welche die Genauigkeit des Einwägevorgangs beeinträchtigen. Das Bestimmen der zuzugebenden Menge der verschiedenen Komponenten direkt im Mischbehälter ist daher als problematisch anzusehen.

Mischvorrichtungen, bei denen die Komponenten volumetrisch dosiert werden, sind zwar weniger störanfällig als die zuvor genannten, benötigen aber in der Regel ebenfalls eine Rühr einrichtung, um das Durchmischen zu bewerkstelligen. Allen Rühreinrichtungen ist jedoch das immanente Problem zu eigen, dass sie eine Abdichtung an der Wellendurchführung in den Mischbehälter erfordern. Diese Rührwellenabdichtung generiert Partikel, die zu unerwünschten Qualitätsminderungen führen. Speziell in der Halbleiterindustrie, bei der hohe Reinheit der verwendeten Chemikalien notwendig ist, kann dies zu Prob lemen bei der anschließenden Verwendung der zubereiteten flüssigen Gemische führen. Zudem ergeben sich häufig Probleme bei der Werkstoffauswahl des Dichtungsmaterials, da chemische Beständigkeit, Abriebfestigkeit, Temperaturbeständigkeit usw. nicht von allen Werkstoffen gleichermaßen und zufriedenstel lend erfüllt werden können.

Die von einigen Herstellern angebotenen Mischsysteme, die auf Druckförderung ausgelegt sind, haben die Nachteile, dass teu re und technisch anspruchsvolle Druckbehälter benötigt werden und dass ein Zirkulieren nur mit einem erhöhten Aufwand, näm lich der doppelten Behälteranzahl, realisiert werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung bereitzustellen, die in einfacher Weise ein Zugeben von einzumischenden Stoffen und deren Durchmi schung mit bereits vorgelegten Flüssigkeiten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Bereit stellung einer Mischvorrichtung zur Herstellung von flüssigen Gemischen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung von flüssigen Gemischen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 15. Weitere vorteilhafte Ausges taltungen, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.

Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, zum Einbringen von zuzumischenden Stoffen und zur Durchmischung eine Flüssig keitsstrahlpumpe einzusetzen. Eine solche Flüssigkeitsstrahl pumpe (im allgemeinen auch als Wasserstrahlpumpe bezeichnet, sofern zur Sogerzeugung Wasser verwendet wird) beruht auf dem Prinzip, durch ein Düsenrohr eine Flüssigkeit mit einer be stimmten relativ hohen Geschwindigkeit durchtreten zu lassen und seitlich des Düsenrohrs einen Ansaugeingang vorzusehen, aus dem ein einzumischender Stoff, beispielsweise ein Gas o der eine Flüssigkeit, durch den im Düsenrohr herrschenden Un terdruck mitgerissen wird. Durch die Verwirbelung der beiden Flüssigkeiten oder der Flüssigkeit und des Gases im Düsenrohr der Flüssigkeitsstrahlpumpe findet bereits dort eine erste Durchmischung der Stoffe statt. Das Prinzip der Flüssigkeits strahlpumpe läßt sich hervorragend für die erfindungsgemäße Mischvorrichtung verwenden.

Demzufolge ist die Erfindung gerichtet auf eine Mischvorrich tung zur Herstellung von flüssigen Gemischen mit einem Misch behälter mit einer vorgelegten Flüssigkeit; einer Flüssig keitsstrahlpumpe mit zwei Eingängen und einem Ausgang, der mit dem Mischbehälter verbunden ist; zumindest einem Zuführ leitungssystem zum Zuführen zumindest eines einzumischenden Stoffes, dessen eines Ende mit einem Eingang der Flüssig keitsstrahlpumpe verbunden ist und einem Kreislaufleitungs system, dessen eines Ende mit einem mit der vorgelegten Flüs sigkeit gefüllten Teil des Mischbehälters und dessen anderes Ende mit dem anderen Eingang der Flüssigkeitsstrahlpumpe ver bunden ist.

Unter einem flüssigen Gemisch, welches hergestellt werden soll, soll erfindungsgemäß jegliche Mischung aus zwei Kompo nenten verstanden werden, welche im wesentlichen flüssig ist, beispielsweise echte Lösungen von Feststoffen, Lösungen einer Flüssigkeit in einer anderen Flüssigkeit, Lösungen von Gasen oder Gasgemischen in Flüssigkeiten, Emulsionen von Flüssig keiten in Flüssigkeiten oder Suspensionen von Feststoffen in Flüssigkeiten, wobei auch mehrere dieser genannten Gemischty pen gleichzeitig im flüssigen Gemisch vorliegen können.

Unter der vorgelegten Flüssigkeit versteht man eine Flüssig keit oder ein bereits existierendes Gemisch wie oben defi niert, welches sich bereits im Mischbehälter befindet und welches über das Kreislaufleitungssystem der Flüssigkeits strahlpumpe zugeführt wird. Während des Durchmischungsvor gangs kommt es zu einer Verschiebung im Verhältnis von vorge legter Flüssigkeit und einzumischendem Stoff, der naturgemäß in seinem Anteil zunimmt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist auch diese während des Einmischvorgangs im Mischbehälter befindliche Flüssigkeit eine vorgelegte Flüssigkeit, auch wenn diese sich bereits dem gewünschten Endprodukt annähert.

Ein Ende des Kreislaufleitungssystems muß in ständigem Kon takt mit der vorgelegten Flüssigkeit stehen, um diese fördern und zur Flüssigkeitsstrahlpumpe bringen zu können. Sinnvoll erweise nutzt man hierbei die Gravitation aus und ordnet die ses Ende des Zuführleitungssystems an einem Boden des Misch behälters an. Für die Anordnung des Zuführleitungssystems und des Kreislaufleitungssystems an der Flüssigkeitsstrahlpumpe stehen zwei grundsätzliche Möglichkeiten offen. Zum einen ist es möglich, eine Mischvorrichtung so auszulegen, dass die Flüssigkeitsstrahlpumpe einen Düseneingang zum Zuführen einer Saugflüssigkeit und einen Ansaugeingang zum Ansaugen eines Fluids aufweist, wobei das Zuführleitungssystem mit dem Dü seneingang und das Kreislaufleitungssystem mit dem Ansaugein gang verbunden ist.

In diesem Fall dient also der einzumischende Stoff dazu, den Flüssigkeitsstrahl zu erzeugen, welcher dann die vorgelegte Flüssigkeit mitreißt. Diese Anordnung der vorliegenden Erfin dung bietet sich insbesondere dann an, wenn eine große Menge eines einzumischenden Stoffes in eine relativ kleine Menge an vorgelegter Flüssigkeit eingebracht werden soll. Das Prinzip der Flüssigkeitsstrahlpumpe bedingt, dass die durch den Un terdruck mitgerissene Flüssigkeit weniger Volumen hat als die zum Mitreißen und dem Unterdruckaufbau verwendete Flüssig keit. Würde also nur wenig einzumischender Stoff zur Verfü gung stehen, würde die Flüssigkeitsstrahlpumpe ihre ansaugen de Wirkung bereits nach kurzer Zeit einstellen und somit in aller Regel, bevor eine gute Durchmischung von vorgelegter Flüssigkeit und einzumischendem Stoff bewerkstelligt worden ist.

Der notwendige Durchfluss des einzumischenden Stoffes durch die Flüssigkeitsstrahlpumpe bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise durch ein Gravitationsgefälle zwischen einem Vorratsbehälter des einzumischenden Stoffes und dem Mischbehälter erfolgen. Alternativ kann der einzumi schende Stoff auch mit Hilfe einer Pumpe durch die Flüssig keitsstrahlpumpe hindurchgedrückt werden.

In der Regel wird die inverse Anordnung zur oben geschilder ten verwendet werden. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsstrahlpumpe einen Düseneingang zum Zuführen einer Saugflüssigkeit und einen Ansaugeingang zum Ansaugen eines Fluids aufweist, wobei das Zuführleitungssystem mit dem Ansaugeingang und das Kreislaufleitungssystem mit dem Düsen eingang verbunden ist, und das Kreislaufleitungssystem eine Pumpe zur Erzeugung eines Durchflusses der vorgelegten Flüs sigkeit aufweist, der ausreicht, um den einzumischenden Stoff am Ansaugeingang anzusaugen.

Bei dieser Anordnung wird also die vorgelegte Flüssigkeit verwendet, um den einzumischenden Stoff anzusaugen. Demzufol ge wird eine Pumpe benötigt, welche die vorgelegte Flüssig keit aus dem Mischbehälter der im allgemeinen höher gelegenen Flüssigkeitsstrahlpumpe zuführt.

Vorzugsweise ist die zum Umpumpen der vorgelegten Flüssigkeit verwendete Pumpe eine Membranpumpe. Diese erfüllt auch je nach Auslegung einer solchen Membranpumpe die hohen Anforde rungen der Halbleiterindustrie an Reinheit der verwendeten Substanzen, da sie praktisch keine Substanzen in die gepumpte Flüssigkeit abgibt.

Nachdem der oder die einzumischenden Stoffe vollständig zuge geben worden sind, kann es notwendig oder wünschenswert sein, ein Mischen des flüssigen Gemischs weiter fortzuführen, sei es, um den Mischungsgrad zu verbessern, sei es, um beispiels weise bei Feststoffsuspensionen den Feststoffanteil in Suspension zu halten. Hierfür ist es in einer einfachen Ausfüh rungsform möglich, die Flüssigkeitsstrahlpumpe weiter, jedoch leer zu betreiben, so dass lediglich Luft angesaugt wird oder das Vakuum durch ein Ventil gesichert wird.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist die Mischvorrichtung weiterhin eine Bypassleitung auf, welche mit dem Kreislaufleitungssystem verbunden ist und mit der die vorgelegte Flüssigkeit, respektive das fertige flüssige Ge misch, zur Durchmischung zirkuliert werden kann oder zirku liert wird. Die vorzugsweise verwendete Bypassleitung führt in den Mischbehälter zurück und bewirkt, dass die von der Pumpe angesaugte vorgelegte Flüssigkeit, respektive das flüs sige Gemisch, unter einem gewissen Druck an einer anderen Stelle dem Mischbehälter zugeführt wird, von dem sie entnom men wird. Dies führt zu einer permanenten Bewegung der Flüs sigkeit und damit einer aufrechterhaltenden Durchmischung.

Zur Unterstützung des Durchmischungsvorgangs kann die Bypass leitung weiterhin einen statischen Vermischer aufweisen. Ein solcher statischer Vermischer ist typischerweise eine Drall vorrichtung innerhalb der Rohrleitung, welche als Bypasslei tung fungiert. Durch den Vermischer hindurchtretende Flüssig keit wird durch die Drallvorrichtung in eine zusätzliche Be wegung versetzt, was die Durchmischung verbessert.

Zur Steuerung des Durchmischungs- und Beimengungsvorgangs kann das Kreislaufleitungssystem weiterhin Ventile aufweisen, welche es wahlweise oder kumulativ mit der Flüssigkeits strahlpumpe und der Bypassleitung verbindbar machen. Auf die se Weise kann ausgewählt werden, ob die vorgelegte Flüssig keit durch die Flüssigkeitsstrahlpumpe geführt werden soll oder durch den Bypass.

Die oder der einzumischende Stoff(e) können fertig bereitge stellt werden und über das Zuführleitungssystem unmittelbar der Mischvorrichtung zugeführt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Mischvorrichtung zusätzlich eine Zuberei tungsvorrichtung aufweist, welcher der Herstellung oder sons tigen Vorbereitung des oder der einzumischenden Stoffe die nen. Daher kann das andere Ende des Zuführleitungssystems mit zumindest einer Zubereitungsvorrichtung zur Zubereitung des einzumischenden Stoffes verbunden sein. Eine solche Zuberei tungsvorrichtung kann beispielsweise ein Rührwerk zur Her stellung von Lösungen, Suspensionen und/oder Emulsionen sein oder aufweisen.

Die Zubereitungsvorrichtung kann auch einen Verwirbler zur Herstellung von fest-gasförmigen Gemengen aufweisen.

Während Flüssigkeitsstrahlpumpen zur Erzeugung eines hinrei chenden Unterdrucks am Düseneingang mit einer Flüssigkeit be trieben werden müssen, besteht jedoch hinsichtlich des ange saugten Fluids, also im vorliegenden Fall des einzumischenden Stoffes, eine größere Flexibilität. So kann der einzumi schende Stoff flüssig sein, also beispielsweise eine Lösung, eine Feststoffsuspension oder eine Flüssigemulsion sein. Der einzumischende Stoff kann jedoch auch ein Aerosol sein, das heißt ein Gemisch aus flüssigen Tröpfchen in einem Gas. Die Verwendung eines Aerosols bietet sich beispielsweise bei nicht wasserlöslichen Flüssigkeiten an, die lediglich in kleineren Mengen dem flüssigen Gemisch zugegeben werden sol len. Hier ist es möglich, durch eine geeignete Zubereitungs vorrichtung die Flüssigkeit in eine Tröpfchenform in Luft zu überführen, welches dann von der Flüssigkeitsstrahlpumpe an gesaugt werden kann. Es ist sogar möglich, dass der einzumischende Stoff ein fest-gasförmiges Gemenge ist. Hierzu kann ein Verwirbler verwendet werden, welcher in der Lage ist, beispielsweise einen pulverförmigen Stoff so in Luft oder ei nem anderen geeigneten Gas zu verwirbeln, dass eine Art Rauch oder eine Staubwolke entsteht, welche wiederum von der Flüs sigkeitsstrahlpumpe angesaugt werden kann. Schließlich kann der einzumischende Stoff ein Gas oder/und Gasgemisch sein.

Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung ist grundsätzlich für beliebige Anwendungsgebiete geeignet. Bevorzugt wird jedoch insbesondere, dass sie eine Mischvorrichtung zur Herstellung von Flüssigkeitsmischungen für das chemisch-mechanische Po lieren von Wafern ist.

Die Erfindung ist weiterhin gerichtet auf ein Verfahren zur Herstellung von flüssigen Gemischen mit folgenden Schritten:

- Ansaugen einer vorgelegten Flüssigkeit aus einem Misch behälter;
- Zuführen der vorgelegten Flüssigkeit zu einer Flüssig keitsstrahlpumpe;
- Ansaugen eines einzumischenden Stoffes durch den Durch fluss der vorgelegten Flüssigkeit durch die Flüssigkeits strahlpumpe; und
- Zuführen des in der Flüssigkeitsstrahlpumpe entstandenen Gemischs der beiden Flüssigkeiten zum Mischbehälter.

Dieses Verfahren reflektiert im wesentlichen die Verwendung der oben geschilderten erfindungsgemäßen Mischvorrichtung. Deswegen gelten alle genannten Vorteile und Aspekte der Mischvorrichtung für das Verfahren gleichermaßen, so dass auf die oben geschilderte Mischvorrichtung vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Wie bereits dargelegt, kann es notwendig sein, vor oder nach dem Zufügen des einzumischenden Stoffes eine Umwälzung des flüssigen Gemischs oder der vorgelegten Flüssigkeit durchzu führen, um entweder den Durchmischungsgrad weiter zu verbes sern oder eine gleichmäßige Durchmischung zu erhalten. Demzu folge weist das erfindungsgemäße Verfahren vor und/oder nach dem Ansaugen des gesamten einzumischenden Stoffes vorzugswei se die weiteren Schritte zur Umwälzung des flüssigen Gemi sches auf:

- Ansaugen des flüssigen Gemischs und/oder der vorgelegten Flüssigkeit aus dem Mischbehälter;
- Zuführen des flüssigen Gemischs und/oder der vorgelegten Flüssigkeit zu einer Bypassleitung und
- Rückführen des flüssigen Gemischs und/oder der vorgeleg ten Flüssigkeit von der Bypassleitung zum Mischbehälter.

Dieses Durchmischungsverfahren verwendet mithin eine bereits oben angesprochene Bypassleitung. Vorzugsweise wird zwischen dem Zuführen der vorgelegten Flüssigkeit oder des flüssigen Gemischs zur Flüssigkeitsstrahlpumpe oder dem Zuführen zur Bypassleitung mittels Ventilen hin- und hergeschaltet.

Genauso ist es möglich, dass vor und/oder nach dem Ansaugen des gesamten einzumischenden Stoffes das Verfahren die weite ren Schritte zur Umwälzung des flüssigen Gemischs aufweist:

- Ansaugen des flüssigen Gemischs und/oder der vorgelegten Flüssigkeit aus dem Mischbehälter;
- Zuführen des flüssigen Gemischs und/oder der vorgelegten Flüssigkeit zu der Flüssigkeitsstrahlpumpe;
- Durchleiten des flüssigen Gemischs und/oder der vorge legten Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsstrahlpumpe; und
- Rückführen des flüssigen Gemischs und/oder der vorgeleg ten Flüssigkeit zum Mischbehälter.

In dieser bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird mithin keine Bypassleitung verwendet, sondern zur Umwälzung des flüssigen Gemischs oder der vorgelegten Flüssigkeit wird einfach der Kreislauf, der über die Flüssigkeitsstrahlpumpe läuft, verwendet. Vorzugsweise geschieht das Ansaugen der vorgelegten Flüssigkeit mit einer Pumpe. Diese Pumpe kann beispielsweise, wie bereits oben ausgeführt, eine Membranpum pe sein.

Der einzumischende Stoff kann wiederum flüssig sein, ein Ae rosol, ein fest-gasförmiges Gemenge oder ein Gas resp. Gasge misch, wie bereits oben erläutert.

Das Umwälzen der vorgelegten Flüssigkeit über eine Wasser strahlpumpe bewirkt den Eintrag der zuzumischenden Komponen ten und zugleich das Durchmischen. Die benötigten Einzelag gregate sind handelsüblich und erprobt und müssen lediglich funktional richtig angeordnet werden. Die Herstellungskosten sind vergleichsweise günstig; ebenso wie die Konstruktions kosten, da kein spezielles Know-how benötigt wird. Ein weite rer Vorteil liegt in der geringeren Störanfälligkeit, den ge ringeren Betriebskosten und der hohen Verfügbarkeit. Die Ver wendung geeigneter Membranpumpen hat zudem noch den Vorteil, dass keine Partikel generiert werden können.

Im folgenden sollen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vor liegenden Erfindung schematisch dargestellt werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen folgendes dargestellt ist:

Fig. 1 zeigt eine Mischvorrichtung in einer ersten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 zeigt eine weitere, komplexere Mischvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Mischvorrichtung weist einen Mischbehälter 1 auf, in dem sich eine vorgelegte Flüssigkeit 2 befindet. Die hier dicht oberhalb der Flüssigkeitsoberflä che dargestellte Wasserstrahlpumpe 3 kann auch außerhalb des eigentlichen Mischbehälters 1 angeordnet werden. Die Flüssig keitsstrahlpumpe 3 weist einen Düseneingang 4 und einen An saugeingang 5 auf, sowie einen Ausgang 6, durch den beide, durch die Eingänge eingegangene Flüssigkeiten, beziehungswei se Flüssigkeit und Gas o. ä., gemeinsam die Flüssigkeits strahlpumpe 3 wieder verlassen. In der gezeigten Ausführungs form wird zum Betrieb der Flüssigkeitsstrahlpumpe 3 eine ein zumischende Flüssigkeit 10 verwendet, die über ein Zuführlei tungssystem 7, hier ein einfaches Fallrohr, aus einem Vor ratsbehälter 9 dem Düseneingang 4 zugeführt wird. Zur Regu lierung des Durchflusses kann weiterhin ein Ventil oder ähn liches (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Die durch den Dü seneingang 4 durchströmende einzumischende Flüssigkeit er zeugt am Ansaugeingang 5 einen Unterdruck, welcher dazu führt, dass die vorgelegte Flüssigkeit 2 aus dem Mischbehäl ter 1 über das Kreislaufleitungssystem 8 angesaugt und in der Flüssigkeitsstrahlpumpe 3 mit der einzumischenden Flüssigkeit 10 vermischt wird. Diese sehr einfache Ausführungsanordnung der vorliegenden Erfindung funktioniert ohne Pumpen und le diglich solange, wie noch einzumischende Flüssigkeit 10 von hinreichendem Druck vorhanden ist, um einen Durchfluß am Dü seneingang 4 zu erzeugen, welcher am Ansaugeingang 5 Flüssig keit anzusaugen vermag.

Fig. 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Mischvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Gleiche Merkmale der Erfindung sind mit gleichen Bezugszeichen verse hen. In diesem Beispiel einer erfindungsgemäßen Mischvorrich tung ist das Kreislaufleitungssystem 8 an den Düseneingang 4 der Flüssigkeitsstrahlpumpe 3 angeschlossen. Dies hat den Vorteil, dass unter Verwendung einer Pumpe 11 im Kreislauf leitungssystem 8 eine praktisch unbegrenzte Zirkulation der vorgelegten Flüssigkeit 2 durch die Flüssigkeitsstrahlpumpe möglich ist. Das Zuführleitungssystem 7 ist mithin an den An saugeingang 5 der Flüssigkeitsstrahlpumpe 3 angeschlossen, so dass der einzumischende Stoff wiederum durch den Unterdruck in der Flüssigkeitsstrahlpumpe 3 mitgerissen wird. In dieser Ausführungsform ist weiterhin eine Bypassleitung 12 vorgese hen, welche die Kreislaufleitung 8 wieder unmittelbar mit dem Mischbehälter 1 verbindet, so dass eine Zirkulation an der Flüssigkeitsstrahlpumpe 3 vorbei möglich ist. Zwischen den beiden Alternativstrecken kann mittels der Ventile 13 und 14 hin- und hergeschaltet werden. Auch eine gleichzeitige oder gleichzeitig partielle Öffnung der beiden Ventile ist natür lich erfindungsgemäß möglich.

Die Zeichnung zeigt weiterhin eine bevorzugte Ausführungs form, bei der über ein Ableitungssystem 15 und ein zugehöri ges Ventil 17 beispielsweise das fertig gemischte flüssige Gemisch dem Mischbehälter 1 entnommen und einem Ausgang 16 zugeführt werden kann, um dort weiter verwendet zu werden. Eine entsprechende Mischvorrichtung ließe sich beispielsweise in einfacher Weise in den Gesamtherstellungsprozess der Halb leiterfertigung integrieren. So wäre es möglich, die Abfuhr leitung 15 an Ausgang 16 mit einem Versorgungstank zu kop peln, aus dem über weitere Leitungssysteme ein fertiges flüs siges Gemisch, beispielsweise ein sogenannter Slurry, zum chemisch-mechanischen Polieren von Wafern einer Poliereinheit zugeführt werden kann.

Claims

1. Mischvorrichtung zur Herstellung von flüssigen Gemischen mit

- einem Mischbehälter (1), der mit einer vorgelegten Flüs sigkeit zumindest teilweise gefüllt ist;
- einer Pumpe (3) mit einem ersten Eingang (5) und einem Ausgang (6), der mit dem Mischbehälter (1) verbunden ist;
- zumindest einem Zuführleitungssystem (7) zum Zuführen zu mindest eines einzumischenden Stoffes (10), dessen eines Ende mit dem ersten Eingang (5) der Pumpe (3) verbunden ist; und
- einem Kreislaufleitungssystem (8), dessen eines Ende mit dem mit der vorgelegten Flüssigkeit gefüllten Teil des Mischbehälters (1) verbunden ist und dass ein anderes Ende aufweist;

dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3) eine Flüssigkeitspumpe (3) mit einem zwei ten Eingang (4) ist, der mit dem anderen Ende des Kreislauf leitungssystems (8) verbunden ist.

2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Eingang (4) der Flüssigkeitsstrahlpumpe (3) einen Düseneingang (4) zum Zuführen der vorgelegten Flüssig keit und der erste Eingang (5) der Flüssigkeitsstrahlpumpe (3) einen Ansaugeingang (5) zum Ansaugen des einzumischenden Stoffes bildet.

3. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsstrahlpumpe (3) einen Düseneingang (4) zum Zuführen einer Saugflüssigkeit und einen Ansaugeingang (5) zum Ansaugen eines Fluids aufweist, wobei das Zuführlei tungssystem (7) mit dem Ansaugeingang (5) und das Kreislauf leitungssystem (8) mit dem Düseneingang (4) verbunden ist und das Kreislaufleitungssystem (8) eine Pumpe (11) zur Erzeugung eines Durchflusses der vorgelegten Flüssigkeit aufweist, der ausreicht, um den einzumischenden Stoff (10) am Ansaugeingang (5) anzusaugen.

4. Mischvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (11) eine Membranpumpe ist.

5. Mischvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine By-Pass-Leitung (12) aufweist, welche mit dem Kreislaufleitungssystem (8) verbunden ist und mit der die vorgelegte Flüssigkeit (2) zur Durchmischung zirkuliert werden kann oder zirkuliert wird.

6. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die By-Pass-Leitung (12) einen statischen Vermischer aufweist.

7. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreislaufleitungssystem (8) weiterhin Ventile (13, 14) aufweist, welche es mit der Flüssigkeitsstrahlpumpe (3) und der By-Pass Leitung (12) alternativ verbindbar machen.

8. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende des Zuführleitungssystems mit zumindest einer Zubereitungsvorrichtung (9) zur Zubereitung des einzu mischenden Stoffes (10) verbunden ist.

9. Mischvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitungsvorrichtung (9) ein Rührwerk zur Her stellung von Lösungen, Suspensionen und/oder Emulsionen auf weist.

10. Mischvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitungsvorrichtung (9) einen Verwirbler zur Herstellung von fest-gasförmigen Gemengen aufweist.

11. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der einzumischende Stoff flüssig (10) ist.

12. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der einzumischende Stoff (10) ein Aerosol ist.

13. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der einzumischende Stoff (10) ein fest-gasförmiges Ge menge ist.

14. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der einzumischende Stoff (10) ein Gas und/oder ein Gas gemisch ist.

15. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mischvorrichtung zur Herstellung von Flüssig keitsmischungen für das chemisch-mechanische Polieren von Wa fern ist.

16. Verfahren zur Herstellung von flüssigen Gemischen mit folgenden Schritten:

- Ansaugen einer vorgelegten Flüssigkeit (2)aus einem Misch behälter (1);
- Zuführen der vorgelegten Flüssigkeit (2) zu einer Flüssig keitsstrahlpumpe (3);
- Ansaugen eines einzumischenden Stoffes (10) durch den Durch fluss der vorgelegten Flüssigkeit (2) durch die Flüssigkeits strahlpumpe (3); und
- Zuführen des in der Flüssigkeitsstrahlpumpe (3) entstandenen Gemischs der beiden Flüssigkeiten zum Mischbehälter (1).

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es vor und/oder nach Ansaugen des gesamten einzumischen den Stoffes (10) die weiteren Schritte zur Umwälzung des flüssigen Gemischs aufweist:

- Ansaugen des flüssigen Gemischs und/oder der vorgelegten Flüssigkeit (2) aus dem Mischbehälter (1);
- Zuführen des flüssigen Gemischs und/oder der vorgelegten Flüssigkeit (2) zu einer By-Pass Leitung (12); und
- Rückführen des flüssigen Gemischs und/oder der vorgelegten Flüssigkeit (2) von der By-Pass Leitung (12) zum Mischbehäl ter (1).

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zuführen der vorgelegten Flüssigkeit oder des flüssigen Gemischs zur Flüssigkeitsstrahlpumpe und dem Zuführen zur By-Pass Leitung mittels Ventilen hin- und herge schaltet werden kann.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es vor und/oder nach Ansaugen des gesamten einzumischen den Stoffes (10) die weiteren Schritte zur Umwälzung des flüssigen Gemischs aufweist:

- Ansaugen des flüssigen Gemischs und/oder der vorgelegten Flüssigkeit (2) aus dem Mischbehälter (1);
- Zuführen des flüssigen Gemischs und/oder der vorgelegten Flüssigkeit (2) zu der Flüssigkeitsstrahlpumpe (3);
- Durchleiten des flüssigen Gemischs und/oder der vorgelegten Flüssigkeit (2) durch die Flüssigkeitsstrahlpumpe (3); und
- Rückführen des flüssigen Gemischs und/oder der vorgelegten Flüssigkeit (2) zum Mischbehälter (1).

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugen der vorgelegten Flüssigkeit (2) mit einer Pumpe (11) geschieht.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (11) eine Membranpumpe ist.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der einzumischende Stoff (10) flüssig ist.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der einzumischende Stoff (10) ein Aerosol ist.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der einzumischende Stoff (10) ein fest-gasförmiges Ge menge ist.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der einzumischende Stoff (10) ein Gas und/oder ein Gas gemisch ist.