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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet integrierte
Schaltkreise und ihre Herstellung und insbesondere auf ein System
und Verfahren zur Zuleitung von Spin-on-glass zu einem Substrat.
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Hintergrund
der Erfindung
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Zur
Herstellung eines integrierten Schaltkreises ist es notwendig, viele
aktive Vorrichtungen auf einem einzelnen Substrat zu bilden. Zu
Beginn müssen
die einzelnen Vorrichtungen elektrisch voneinander isoliert sein,
im späteren
Verlauf müssen
spezielle Vorrichtungen jedoch elektrisch miteinander verbunden
sein, um die gewünschte
Schaltfunktion zu implementieren. Da sowohl MOS- als auch bipolare VLSI-
und ULSI-Vorrichtungen typischerweise mehr als eine Verbindungsebene
benötigen,
werden Verbindungsstrukturen mit mehreren Ebenen eingesetzt. Verbindungsstrukturen
mit mehreren Ebenen stellen eine Reihe von Herausforderungen dar,
z. B. die Planarisierung der dielektrischen Zwischenmetallschichten
und das Füllen
von Kontaktlöchern
und Durchgängen
mit großem
Längenverhältnis (siehe
allgemein Stanley Wolf, Silicon Processing For The VLSI Era, Band
2, Kapitel 4 (1990)).
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Spin-on-glass
(SOG) kann bei der Herstellung integrierter Schaltkreise für u. a.
die Planarisierung verwendet werden (z. B. US-Patent 5,360,995 mit
dem Titel „Buffered
Capped Interconnect For A Semiconductor Device"). SOG ist ein weiteres dielektrisches
Zwischenebenenmaterial, das wegen seiner flüssigen Form Planarisierungseigenschaften
aufweist, die denen von Polyimidfilmen ähneln. SOG-Filme erzeugen typischerweise
eine etwas geringergradige Planarisierung als Photoresiste. Im Gegensatz zu
den Formaten von dielektrischen CVD-Zwischenmetallfilmen können SOG-
und Polyimidfilme beide typischerweise engere Zwischenräume ohne
Bildung von Hohlräumen
füllen.
Risse, wie sie bei eng beabstandeten Metall-1- und Polysiliziumkanten
entstehen, können
mittels SOG bis zu einem Grad planarisiert werden, der eine adäquate Metallschrittabdeckung
erlaubt.
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SOG-Materialien
sind typischerweise mit Lösungsmitteln
auf Alkoholbasis gemischte Siloxane oder Silicate. Der Hauptunterschied
zwischen ihnen ist, dass nach dem abschließenden Härtungszyklus ein kleiner Prozentsatz
der Si-C-Bindungen
in den SOGs auf Siloxanbasis verbleibt. Beim Glühen werden die Lösungsmittel
ausgetrieben und der verbleibende Feststofffilm weist im Gegensatz
zu dem organischen Film im Fall von Polyimiden Eigenschaften auf,
die denen von Siliziumdioxid (SiO2) ähneln. Silicat-SOGs
können
auch mit solchen Verbindungen wie P2O5 dotiert werden, um die dielektrischen Filmeigenschaften
zu verbessern.
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Bezüglich der
Bildung einer SOG-Schicht kann das SOG nach dem Aufschleudern auf
das Substrat zunächst
bei niedriger Temperatur (z. B. 150–250°C 1–15 Minuten lang in Luft) und
anschließend
bei höherer
Temperatur (z. B. 400–425°C 30–60 Minuten
lang in Luft) geglüht
werden. Das Lösungsmittel
wird zunächst
ausgetrieben und aufgrund der Polymerisation der Silanol (SiOH)-Gruppen wird Wasser
aus dem Film freigesetzt. Der erhebliche Masseverlust in Kombination
mit der Materialschrumpfung kann eine Zugspannung in dem Film erzeugen.
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Werden
von einer SOG-Zuleitungsdüse
Teilchen auf ein Substrat abgegeben, kann das Ergebnis bezüglich der
auf dem Substrat gebildeten integrierten Schaltkreise katastrophal
sein. Dies kann insbesondere bei SOG ein Problem sein, da SOG auf
der Düse
oder in den SOG-Zuführleitungen
trocknen und teilchenförmig
werden kann, was zu einem Versagen der integrierten Schaltkreise
führen
kann. Da die Lösungsmittel
nach dem Einwirken von Luft recht rasch aus dem SOG verdampfen,
so dass Teilchen entstehen, muss die Zuleitungsdüse relativ häufig gereinigt werden.
Ohne adäquate
Reinigung können
sich getrocknete SOG-Teilchen auf der Düse lösen und mit dem Substrat in
Kontakt kommen, was ein mögliches Versagen
der auf dem Substrat gebildeten integrierten Schaltkreise bewirken
kann.
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Das
US-Patent Nr. 5,565,034 beschreibt eine Vorrichtung zur Bearbeitung
von Substraten mit einem auf einer Substratoberfläche gebildeten
Film. Eine Substratbearbeitungsvorrichtung gemäß dem Dokument schließt einen
Grenzflächenabschnitt
mit einer ersten Transportmembran für den Transport eines Objektes
von einem Beschichtungsprozessabschnitt zum Auftragen einer Prozesslösung auf
ein Objekt auf ein Objekthalteelement gemäß einem Einzelschichtverfahren
und einem beweglichen Element für
das Befestigen einer Vielzahl von Objekthalteelementen und das gleichzeitige
Bewegen der Vielzahl von Objekthalteelementen sowie einen Wärmebehandlungsabschnitt
mit einer zweiten Transportmembran für den Transport des Objektes
auf dem Objekthalteelement zu einem Wärmebehandlungsabschnitt zur
Wärmebehandlung
der Vielzahl von Objekten, die den Beschichtungsprozess durchlaufen
haben, gemäß einer
Stapelverarbeitung ein.
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Das
US-Patent Nr. 5,886,012 beschreibt eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung
mit einem Gefriercontainer, der eine Beschichtungsflüssigkeit mit
wärmehärtendem
Material oder einem Wärmevernetzungsmittel
bei einer Temperatur enthält,
die ausreichend unterhalb der Temperatur eines Substrates, auf das
sie aufgetragenen werden soll, liegt, so dass die Beschichtungsflüssigkeit
nicht aushärtet. Ein
Wärmetauscher
erwärmt
die Beschichtungsflüssigkeit
kurz vor dem Auftragen der Beschichtungsflüssigkeit auf das Substrat von
der reduzierten Temperatur des Gefriercontainers auf die Temperatur
des Substrates.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche 1 und
8 beschrieben. Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
werden durch die abhängigen
Ansprüche
beschrieben.
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Erfindungsgemäß werden
ein System und Verfahren zur Zuleitung von Spin-on-glass zu einem Substrat bereitgestellt,
die die Nachteile und Probleme im Zusammenhang mit den bislang entwickelten Spin-on-glass-Aufbringungssystemen
erheblich eliminieren oder reduzieren. Ein System zur Zuleitung von
Spin-on-glass (SOG) zu einem Substrat kann ein Drehspannfutter zum
Drehen eines Substrats, eine Zuleitungsdüse mit einer Innenleitung,
ein mit der Zuleitungsdüse
gekoppeltes Zuleitungsdüsenpositionierungssubsystem
zur selektiven Positionierung der Zuleitungsdüse über dem Drehspannfutter zum
Zuleiten des SOG zu einem Substrat, eine SOG-Zuführleitung zur Zuführung von
SOG, eine Reinigungsflüssigkeitszuführleitung
zur Zuführung
einer Reinigungsflüssigkeit
zur Entfernung von getrocknetem SOG und ein mit der SOG-Zuführleitung,
der Reinigungsflüssigkeitszuführleitung
und der Zuleitungsdüse
fluidmäßig gekoppeltes
Ventilsubsystem zur selektiven Zuleitung von SOG oder einer Reinigungsflüssigkeit
zu der Innenleitung der Zuleitungsdüse einschließen.
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Das
System zur Zuleitung von SOG zu einem Substrat kann eine Düsenreinigungsstation
umfassen, die ein Düsenaufnahmehohlraumgehäuse aufweist,
wobei das Gehäuse
einen Hohlraum für
die Aufnahme der Düse
während
der Reinigung bildet sowie eine Vielzahl gewinkelter Flächen besitzt,
die mit dem Düsenaufnahmehohlraumgehäuse gekoppelt
sind und eine durch die Innenleitung der Zuleitungsdüse geleitete
Reinigungsflüssigkeit
auf eine Außenfläche der
Zuleitungsdüse
reflektieren.
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Ein
Verfahren zur Aufbringung von SOG auf ein Substrat mittels einer
Zuleitungsdüse
und zur Reinigung der Zuleitungsdüse mit einer Reinigungsflüssigkeit
kann folgende Schritte einschließen: Platzieren einer Zuleitungsdüse über einem
sich auf einem Drehspannfutter drehenden Substrat, Zuleiten von
SOG von einer SOG-Zuführleitung
durch ein Ventilsubsystem zu einer Innenleitung der Zuleitungsdüse und,
falls gewünscht,
Reinigen der Düse durch
Positionieren der Düse über einer
Reinigungsstation und Zuleiten der Reinigungsflüssigkeit von einer Reinigungsflüssigkeitszuführleitung
durch das Ventilsubsystem zur Innenleitung der Zuleitungsdüse zur Entfernung
von SOG von der Innenleitung der Zuleitungsdüse.
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Ein
technischer Vorteil der Erfindung ist, dass die Innenleitung einer
Hauptzuleitungsdüse
gereinigt wird und nicht nur ein Außenabschnitt der Zuleitungsdüse. Das Äußere der
Zuleitungsdüse
kann ebenfalls mit derselben Reinigungslösung gereinigt werden, die
die Innenleitung der Zuleitungsdüse
reinigt. Die Reinigungslösung
zur Reinigung der Zuleitungsdüse
kann außerdem
filtriert und zurückgeleitet werden,
so dass die Nachfüll-
und Entsorgungskosten gesenkt werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen, in denen:
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1 ein
schematisches Diagramm eines Systems zur Zuleitung von SOG zu einem
Substrat darstellt;
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2 eine
schematische Draufsicht eines Systems zur Zuleitung von SOG zu einem
Substrat darstellt;
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3 ein
Schema eines Zuleitungsdüsenventilsubsystems
beim ersten Mal darstellt;
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4 ein
Schema des Ventilsubsystems von 3 beim zweiten
Mal darstellt;
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5 ein
Schema des Ventilsubsystems der 3 und 4 beim
dritten Mal darstellt;
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6 ein
Schema des Ventilsubsystems der 3 bis 5 beim
vierten Mal darstellt;
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7 ein
Schema eines weiteren Zuleitungsdüsenventilsubsystems beim ersten
Mal darstellt;
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8 ein
Schema des Ventilsubsystems von 7 beim zweiten
Mal darstellt;
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9 ein
Schema des Ventilsubsystems der 7 und 8 beim
dritten Mal darstellt; und
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10 einen
schematischen Querschnitt einer Düsenreinigungsstation gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt;
näher beschrieben.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Mit
Bezug auf die 1 bis 10 der Zeichnungen
wird für
gleiche und entsprechende Teile der verschiedenen Zeichnungen die
gleiche Nummerierung verwendet.
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Mit
Bezug auf 1 ist ein System 12 zur Zuleitung
von Spin-on-glass (SOG) zu einem Substrat oder Wafer 14 dargestellt.
Das System 12 kann ein Drehspannfutter 16, eine
Hauptzuleitungsdüse 18,
ein Zuleitungsdüsenventilsubsystem 20,
eine Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 22,
eine erste SOG-Zuführleitung 24 sowie
eine Steuereinheit 34 einschließen. Das System 12 kann
außerdem
einen Wafertransportmechanismus 26 und eine Bearbeitungsschale
oder Auslassschüssel 28 einschließen.
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Während des
Aufbringens von SOG auf das Substrat 14 befindet sich das
Substrat in dem Drehspannfutter 16. Das Drehspannfutter 16 wird
durch einen Drehschaft 30 gedreht. Der Schaft 30 ist
mit dem Drehspannfutter 16 sowie einem Motor 32 gekoppelt.
Der Motor 32 kann mit der Steuereinheit 34 gekoppelt
sein, die einen Mikroprozessor und ausreichend Speicherplatz für die Steuerung
des Steuersystems 12 enthält. Der Motor 32 kann
mit der Steuereinheit 34 über ein Verbindungskabel 36 oder
ein anderes Medium gekoppelt sein.
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Es
kann eine Düse 38 für die Reinigung
einer unteren Seite 40 des Substrates 14 vorgesehen
sein. Die Düse 38 kann
mit einer Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 42 gekoppelt
sein, die mit einem Reinigungsflüssigkeitsreservoir
oder -anschluss gekoppelt ist. Zwischen der Düse 38 und einem Abschnitt
der Zuführleitung 42 kann
sich ein Steuerventil 44 zur Steuerung des Flüssigkeitsflusses
befinden. Das Ventil 44 kann für den selektiven Betrieb und
die Steuerung durch die Steuereinheit 34 über ein
Verbindungskabel 46 oder ein anderes Medium elektrisch
oder pneumatisch mit der Steuereinheit 34 gekoppelt sein.
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Das
Substrat 14 kann mittels des Wafertransportmechanismus 26 in
das Drehspannfutter 16 eingespannt und daraus entnommen
werden. Der Wafertransportmechanismus 26 kann eine von
zahlreichen Arten von Vorrichtungen oder Systemen sein, ist jedoch
mit einer Waferhaltevorrichtung 48 und einem Verlängerungsarm 50 dargestellt.
Der Wafertransportmechanismus 26 kann einen oder mehrere
Präzisionsmotoren 52 einschließen, die
die Waferhaltevorrichtung 48 in verschiedene Positionen
bringen, so dass das Substrat 14 in das Drehspannfutter 16 eingespannt
und an eine andere Stelle, z. B. eine andere Fertigungseinrichtung
verbracht werden kann. Der Wafertransportmechanismus 26 kann
zur Koordination des Einspannens und Entfernens des Substrates 14 über ein
Verbindungskabel 54 mit der Steuereinheit 34 elektrisch
gekoppelt sein.
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Die
Hauptzuleitungsdüse 18 besitzt
eine Innenleitung (dargestellt als 419 in 10)
für die SOG-Zuleitung;
zu anderen Zeiten kann auch eine Reinigungsflüssigkeit durch sie hindurchfließen, um das
SOG zu entfernen. Die Zuleitungsdüse 18 ist mit dem
Ventilsubsystem 20 gekoppelt. Der Begriff „gekoppelt", wie er hierin mit
Bezug auf Fließvorrichtungen
verwendet wird, schließt
die Vorstellung einer Fließkopplung
von Vorrichtungen ein, so dass zumindest zu ausgewählten Zeiten
Flüssigkeit
zwischen den Vorrichtungen fließen
kann. In den Fließweg
der beiden gekoppelten Vorrichtungen kann eine Reihe von Zwischenanschlussstücken und
-vorrichtungen platziert werden. Die Zuleitungsdüse 18 ist beispielsweise
mit dem Ventilsubsystem 20 über eine dazwischen liegende
erste Düsenzuführleitung 58 gekoppelt.
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Die
erste Düsenzuführleitung 58 verbindet das
Zuleitungsdüsenventilsubsystem 20 fließend mit der
Hauptzuleitungsdüse 18.
Das Zuleitungsdüsenventilsubsystem 20 ist
ebenfalls fließend
mit einer ersten SOG- Zuführleitung 24 und
einer Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 22 (die
mit einem Reinigungsflüssigkeitsreservoir
oder -anschluss gekoppelt ist) gekoppelt. Die erste SOG-Zuführleitung 24 kann mit
einer zweiten SOG-Zuführleitung 60 (die
mit einem SOG-Reservoir oder -anschluss gekoppelt ist) gekoppelt
sein und zwischen der zweiten SOG-Zuführleitung 60 und der
ersten SOG-Zuführleitung 24 kann
ein Hauptzuleitungsdüsenpositionierungssubsystem 62 vorgesehen
sein. Die Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 22 kann
ebenso an dem Hauptzuleitungsdüsenpositionierungssubsystem 62 befestigt
sein. Das Hauptzuleitungsdüsenpositionierungssubsystem 62 kann über ein
Verbindungskabel oder Medium 64 mit der Steuereinheit 34 elektrisch oder
pneumatisch gekoppelt sein. Das Positionierungssubsystem 62 ermöglicht die
Positionierung der Hauptzuleitungsdüse 18 an verschiedenen
Stellen über
dem Substrat 14 sowie die Bewegung der Düse 18 an
andere Stellen wie z. B. eine Düsenwarte-
und -reinigungsstation 66 (2) oder
eine Warte- und Reinigungsstation 68 (2).
Das Positionierungssystem 62 kann einen linearen Abschnitt,
z. B. die Zuführleitung 24 und
die Zuführleitung 58 einschließen, der
in verschiedene Positionen über
dem Substrat 14 und Stationen innerhalb eines bestimmten
Radius, z. B. über
den Stationen 66 und 68 gedreht wird (2).
Alternativ könnte
das System 62 auch Verlängerungsarme
einschließen,
die eine Positionierung der Düse 18 oder
anderer Vorrichtungen erlauben.
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Während des
Betriebs transportiert der Wafertransportmechanismus 26 unter
der Steuerung und Koordination der Steuereinheit 34 ein
Substrat 14 zu dem Drehspannfutter 16, woraufhin
das Hauptzuleitungsdüsenpositionierungssubsystem 62 die
Hauptzuleitungsdüse 18 über ausgewählten Stellen
des Substrats 14 positionieren kann, um SOG dorthin zu
leiten. Nach der Zuleitung des SOG kann das Positionierungssystem 62 die
Düse 18 zurückziehen,
damit der Transportmechanismus 26 das Substrat 14 aus
dem Drehspannfutter 16 entnehmen kann.
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Während längerer Ruhezeiten
neigt SOG unter Umständen
dazu, an der Düse 18 sowie
an Abschnitten der Innenleitung der Düse 18 oder der ersten Zuführleitung 58 zu
trocknen. Daher kann das Zuleitungsdüsenventilsubsystem 20 entweder
in regelmäßigen Abständen oder
nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen oder nach einer bestimmten
Ruhezeit von der ersten Zuführleitung 24 zugeleitetes SOG
sperren und es ermöglichen,
dass zur Reinigung der Düse 18 eine
SOG-Reinigungsflüssigkeit von
der Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 22 durch die
erste Düsenzuführleitung 58 und
die Düse 18 in das
Ventilsubsystem 20 geleitet wird. Für die Reinigungsflüssigkeit
kann eine Reihe von Flüssigkeiten verwendet
werden; Beispiele für
Flüssigkeiten
für die SOG-Reinigungsflüssigkeit
sind organische Lösungsmittel
wie Ethanol, Isopropopylalkohol, Butylcellosolveacetat, Propylenglycolmonopropylether, Aceton,
Ethylcellosolveacetat, Ethylethoxypropionat, Cyclohexanon oder dergleichen
oder eine Flusssäure
oder Ammoniumfluorid enthaltende wässrige Lösung. Die wässrige Lösung kann eine gepufferte Lösung von
Flusssäure
oder einem Gemisch aus Ammoniumfluorid und Essigsäure sein.
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Zur
Reinigung eines Außenabschnittes
der Düse
sowie zur Bereitstellung einer Auffangstelle für die Reinigungsflüssigkeit
kann für
die Düse 18 eine Warte-
und Reinigungsstation 66 (2) eingesetzt werden.
Eine für
den Gebrauch geeignete Station wird im Zusammenhang mit 10 beschrieben.
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Mit
Bezug auf 2 ist eine schematische Draufsicht
des Systems 12 von 1 dargestellt. Das
Hauptzuleitungsdüsenpositionierungssubsystem 62 kann
die Zuleitungsdüse 18 über verschiedenen
Abschnitten des Substrats 14, aber auch über einer
oder mehreren Wartestationen wie z. B. der Düsen- und Reinigungsstation 66 oder
der Warte- und Reinigungsstation 68 positionieren. Die
Warte- und Reinigungsstation 66 kann einen Ort zum Auffangen und
Zurückleiten
der Reinigungsflüssigkeit
sowie zur strategischen Reflektierung der Reinigungsflüssigkeit
auf die Düse 18 bereitstellen,
um, wie im Zusammenhang mit 10 beschrieben,
eine Reinigung des Äußeren der
Düse zu
erzielen.
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Bei
dem Zuleitungsdüsenventilsubsystem 20 können zahlreiche
Arten von Dreiwegeventilen eingesetzt werden. Das Zuleitungsdüsenventilsubsystem 20 leitet
selektiv SOG von der Zuführleitung 24 oder
Reinigungsflüssigkeit
von der Zuführleitung 22 und
in einigen Fällen
ein Neutralgas in eine erste Düsenzuführleitung 58.
In einer Form kann es ein Dreiwegeventil mit den daran befestigten
Leitungen 22, 24 und 58 einschließen. Vorzugsweise
sorgt das Ventilsubsystem 20 für eine fortgesetzte Reinigung der
assoziierten Ventilsitze und -flächen.
Nachfolgend werden zwei Beispiele für geeignete Ventilsysteme dargestellt.
Das erste wird im Zusammenhang mit den 3 bis 6,
das zweite im Zusammenhang mit den 7 bis 9 dargestellt.
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Mit
Bezug auf die 3 bis 6 wird ein Ventilsubsystem 120 dargestellt,
das sich zur Verwendung als Zuleitungsdüsenventilsubsystem 20 der 1 und 2 eignet.
Das Ventilsubsystem 120 leitet selektiv eine SOG-Reinigungslösung bzw.
SOG an die Düse 118.
Eine erste Düsenzuführleitung 158 koppelt
die Düse 118 fließend mit
dem Ventilsubsystem 120. Eine Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 122 leitet
SOG-Reinigungsflüssigkeit
zu dem System 120, die SOG-Zuführleitung 160 leitet
SOG zu dem System 120. An einem Abschnitt der SOG-Zuführleitung 160 oder
der Leitung 158 kann ein Rückziehventil 170 vorgesehen
sein, damit ein leichter negativer Druck ausgeübt wird, um SOG von den Abschnitten der
Düse 118 wegzuziehen,
wenn die Zuleitung von SOG zu der Düse 118 beendet ist.
Das Rückziehventil 170 kann
sich auch an anderen Stellen befinden; das Rückziehventil 170 kann
beispielsweise mit einem Abschnitt der Leitung 158 oder
dem Steuerventil 174 gekoppelt sein, damit ein leichter
negativer Druck ausgeübt
wird, um SOG von den Abschnitten der Düse 118 wegzuziehen,
wenn die Zuleitung von SOG zu der Düse 118 beendet ist.
Das Rückziehventil 170 kann über ein
Verbindungskabel oder Medium 172 elektrisch oder pneumatisch
mit einer Steuereinheit, z. B. der Steuereinheit 34 von 1 gekoppelt sein.
Die SOG-Zuführleitung 160 kann
dann SOG zu dem ersten Ventil 174 leiten.
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Die
erste Zwischenleitung 176 koppelt das erste Ventil 174 fließend mit
dem zweiten Ventil 178. Die Ventile 174 und 178 können über Verbindungskabel
oder Medien 180 bzw. 182 elektrisch oder pneumatisch
mit einer Steuereinheit, z. B. der Steuereinheit 34 (1)
gekoppelt sein. An der Zwischenleitung 176 kann ein Druckmesswertwandler 190 vorgesehen
sein. Der Druckmesswertwandler 190 kann über ein
Verbindungskabel 192 mit einer Steuereinheit, z. B. der
Steuereinheit 34 von 1 gekoppelt sein.
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Die
Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 122 kann
fließend
mit einem dritten Ventil 184 gekoppelt sein, das ebenfalls über ein
Verbindungskabel oder Medium 186 elektrisch oder pneumatisch
mit einer Steuereinheit, z. B. der Steuereinheit 34 von 1 gekoppelt
sein kann. Eine zweite Zwischenleitung 188 kann fließend mit
dem Ventil 184 und der ersten Zwischenleitung 176 gekoppelt
sein. Wie später
beschrieben, kann es in einigen Fällen wünschenswert sein, auf der Leitung 188 ein
T-Anschlussstück
vorzusehen, damit ein Neutralgas oder ein anderer Gastyp in der
Leitung 188 fließen
kann, um die Innenflächen von
Abschnitten des Subsystems 120 und der Düse 118 zu
trocknen oder zu reinigen.
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In 3 sind
die Ventile 174 und 178 in der offenen Position
dargestellt, so dass SOG von der Leitung 160 in die erste
Zwischenleitung 176 und anschließend durch das offene Ventil 178 in
die erste Düsenzuführleitung 158 und
zur Düse 118 fließen kann.
Das Ventil 184 ist in der geschlossenen Position, was verhindert,
dass Reinigungsflüssigkeit
in der Leitung 122 in die Zwischenleitung 176 gelangt
und Flüssigkeit
in der Zwischenleitung 176 in die Leitung 122 fließt. Soll
kein SOG zur Düse 118 geleitet
werden, kann entweder das Ventil 174 oder das Ventil 178 geschlossen
werden.
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Mit
Bezug auf 4 benötigen die Düse 118 und die Abschnitte
der Leitungen, die die Düse 118 speisen,
unter Umständen
eine Reinigung mit einer Reinigungsflüssigkeit, sofern eine Reinigung
der Düse 118 wünschenswert
ist, z. B. eine ausreichende Zeit (Ruhezeit) verstrichen ist, so
dass unter Umständen
getrocknetes SOG an der Düse 118 auftritt,
oder nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen oder bei Nachweis einer
Verunreinigung in dem SOG. Es ist dann wünschenswert, die Düse 118 über der
Station 66 oder 68 zu positionieren (2)
und zu bewirken, dass das Ventilsubsystem 120 Reinigungsflüssigkeit zu
der Düse 118 leitet,
um SOG davon zu entfernen. Bei vielen Gelegenheiten ist es wünschenswert,
Reinigungsflüssigkeit
auch zum Äußeren der
Düse 118 zu
leiten (siehe 10). Um Reinigungsflüssigkeit zur
Düse 118 zu
leiten, wird bei offenem Ventil 178 das Ventil 174 geschlossen
und das Ventil 184 geöffnet.
Zur Reinigung der Ventilsitze oder exponierten Flächen der
Ventile 174 und 178 kann es wünschenswert sein, die Leitung 176 zunächst, wie
weiter unten beschrieben, von SOG zu leeren und sie dann mit Reinigungsflüssigkeit
zu füllen. 4 stellt
das System 120 zu einem Zeitpunkt nach Schließung des Ventils 174 und Öffnung des
Ventils 184 dar, so dass der Großteil des SOG in der Leitung 176 durch
das Ventil 178 austreten kann, sowie nach Schließung des
Ventils 178.
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Bei
dem System 120 kann eine Reihe verschiedener Ventilarten
verwendet werden. Das Ventil 174 kann eine Scheibe oder
Flusssteuerungsvorrichtung 194 aufweisen, die so positioniert
werden kann, dass der Durchgang 196 zur SOG-Zuführleitung 160 nicht
mehr möglich
ist. Wie dargestellt, wird eine erste Fläche der Scheibe 198 gegen
das SOG gedrückt, um
die Leitung 160 zu schließen, und eine zweite Fläche 200 der
Zwischenleitung 176 ausgesetzt. In ähnlicher Weise weist das Ventil 178 eine
Scheibe 202 mit einem Durchgang 204 auf, die so
positioniert wird, dass der Durchgang 204 zur Düsenzuführleitung 158 nicht
möglich
ist. Eine erste Fläche 208 der Scheibe 202 wird
einem Abschnitt der Leitung 158 ausgesetzt und eine zweite
Fläche 210 wird
der Zwischenleitung 176 ausgesetzt.
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Ähnlich wie
bei den Ventilen 174 und 178 weist das Ventil 184 eine
Scheibe 212 auf, die so positioniert werden kann, dass
ein Durchgang 214 möglich
ist, damit Reinigungsflüssigkeit
in der Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 122 in
die Zwischenleitung 176 gelangen kann. Es ist zu beachten,
dass die Reinigungsflüssigkeit
beim derzeitigen Zustand der Ventile 174, 178 und 184 gegen
die Fläche 200 der
Scheibe 194 sowie gegen die Fläche 210 der Scheibe 202 gedrückt wird,
so dass alle Abschnitte der jeweiligen exponierten Ventile 174 und 178 von SOG
gereinigt werden. Wie zuvor angegeben, kann das Ventil 178 vor
seiner Schließung
solange offen gelassen werden, dass zur Entfernung von SOG Reinigungsflüssigkeit
durch das Ventil 178 in die Düse 118 geleitet wird.
Das Ventil 178 kann dann geschlossen werden, so dass die
Flächen 200 und 210 über einen
festgelegten Zeitraum bzw. bis zur Reflektierung des zuvor bestimmten
Druckes durch den Druckmesswertwandler 190 mit der Reinigungsflüssigkeit
gereinigt werden können.
An diesem Punkt kann das Ventil 178 geöffnet werden, damit zusätzliche
Reinigungsflüssigkeit
von der Leitung 122 durch die Zwischenleitung 176 in
das Ventil 118 fließen kann.
Letzterer Zustand ist in 5 dargestellt. Reinigungsflüssigkeit
von der Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 122 kann
stoßweise
abgegeben werden (z. B. stoßweises Öffnen und
Schließen
von Ventil 184), um für
eine Reinigungsbewegung zu sorgen und die Reinigung der Flächen zu
erleichtern.
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Nach
Durchführung
einer ausreichenden Reinigung der Düse 118 kann das Ventil 184 bei
geöffnetem
Ventil 178 geschlossen werden. In einigen Fällen kann
der Zwischenleitung 176 Gas zugeleitet werden, um Reinigungslösung von
den Leitungen 176 und 158 sowie der Düse 118 zu
trocknen oder zu reinigen; danach kann das Ventil 200,
wie in 6 dargestellt, geöffnet werden. Es ist zu beachten,
dass die Scheibe 194 jedesmal so positioniert werden kann,
dass bei unterschiedlichen Reinigungszyklen verschiedene Abschnitte
der Scheibe mit der Reinigungsflüssigkeit
in der Zwischenleitung 176 in Kontakt kommen. Dies gilt
auch für
das Ventil 178, damit sie kontinuierlich gereinigt werden.
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Mit
Bezug auf 7 ist ein weiteres Zuleitungsdüsenventilsubsystem 320 dargestellt,
das für den
Einsatz bei einem SOG-Zuleitungssystem, z. B. System 12 der 1 und 2 akzeptabel
ist. Das System 320 leitet selektiv entweder SOG oder eine Reinigungsflüssigkeit
zu der Zuleitungsdüse 318. Eine
erste SOG-Zuführleitung 360 ist
mit dem Ventilsubsystem 320 gekoppelt und leitet SOG von
einem SOG-Reservoir oder -anschluss dorthin. Eine Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 322 leitet
Reinigungsflüssigkeit
von einem Reinigungsflüssigkeitsreservoir oder
-anschluss zu dem Ventilsubsystem 320. An einem Abschnitt
der SOG-Zuführleitung 360 oder
der Leitung 358 kann sich ein Rückziehventil 370 befinden,
damit ein negativer Druck ausgeübt
wird, um das SOG während
der Beendigung der SOG-Zuleitung zu der Düse 318 von einem Abschnitt
der Düse 318 wegzuziehen.
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Die
Leitung 360 leitet SOG zu einem Ventil 330; dadurch
kann das SOG durch einen ersten Flüssigkeitsfließweg 361 in
das Ventil 330 fließen.
Das Ventil 330 besitzt eine Zweiwege-Fließweg-Vorrichtung,
z. B. eine drehbare Ellenbogenscheibe 332 mit einem Ellenbogendurchgang 334.
Die Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 332 kann
eine SOG-Reinigungsflüssigkeit
zu dem Ventil 330 leiten; dadurch kann die Reinigungsflüssigkeit
durch einen zweiten Flüssigkeitsfließweg 323 in
das Ventil 330 fließen.
An der Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 322 kann sich
vor dem Ventil 330 ein zweites Ventil 336 befinden.
Das Ventil 336 kann ein Dreiwegeventil sein, das die Zuführung eines
Neutralgases von einer Neutralgaszuführleitung 338 oder
eines anderen Gases wie Helium zu dem Ventil 330 oder alternativ
die Zuführung
von Reinigungsflüssigkeit
zu dem Ventil 330 ermöglicht.
Das zu dem Ventil 330 geleitete Neutralgas erleichtert
das Trocknen der Reinigungslösung von
den nachgeschalteten Komponenten wie z. B. Abschnitten des Ventils 330,
der Leitung 358 und der Düse 318. Das Ventil 336 kann über eine
Zwischenleitung 340 mit dem Ventil 330 gekoppelt
sein.
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In
dem in 7 dargestellten Zustand ist eine erste Fläche 342 des
Ventils 330 dargestellt, die die Zwischenleitung 340 schließt. Der
Durchgang 334 ist auf die Zuführleitung 360 ausgerichtet,
damit SOG durch einen dritten Flüssigkeitsfließweg 359 des
Ventils 330 in die Düsenzuführleitung 358 und zur
Düse 318 fließen kann.
Sobald der SOG-Fluss gestoppt werden soll, kann die Scheibe 332,
wie in 8 dargestellt, gedreht werden. Es ist zu beachten,
dass in der in 8 dargestellten geschlossenen Position
eine zweite Fläche 344 die
SOG-Zuführleitung 360 schließt. Dieser
Vorgang kann während
der Bearbeitung fortgesetzt werden, wobei eine Drehung in eine Richtung
das Ventil 330 schließt
und eine Drehung in die andere Richtung es öffnet, oder die Scheibe 332 kann
eine vollständige
Drehung vollziehen. Alternativ kann die Scheibe 332 um
45 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden, so dass sie eine
Zwischenposition zwischen den beiden Ausgabepositionen (7 und 9)
einnimmt, die eine schnellere Aktivierung ermöglicht.
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Nach
einer ausreichend langen Zeit des Systems, z. B. des Systems 12 von 1 im
Ruhezustand oder nach einer bestimmten Anzahl von Bearbeitungszyklen
kann es wünschenswert
sein, die Düse 318 zu
reinigen. Ist eine Reinigung erwünscht, kann
die Scheibe 332 so gedreht werden, dass der Ellenbogendurchgang 334 es
ermöglicht,
dass die Reinigungsflüssigkeit,
wie in 9 dargestellt, von der Zwischenleitung 340 in
die Düsenzuführleitung 358 fließt. Es ist
zu beachten, dass die zweite Fläche 344 die
Zwischenleitung 340 passiert und sie durch kontinuierliches
Drehen der Scheibe 332 während des gesamten Betriebes
mit Reinigungslösung
gereinigt hat. Auf diese Weise werden die Ventilsitze und -flächen beim
Passieren der mit Reinigungslösung gefüllten Zwischenleitung 340 gereinigt.
Sobald die Reinigung abgeschlossen ist, kann die Scheibe 332 zurückgedreht
werden, damit der Durchgang 334 die SOG-Zuführleitung 360 und
die Düsenzuführleitung 358 für die Zuleitung
von SOG zu der Düse 318 ausrichten
kann, oder in eine Zwischenposition gedreht werden, um alle betroffenen
Leitungen 360, 340 und 358 zu schließen. Wahlweise
kann das Ventil 336 nach Beendigung des in 9 dargestellten
Reinigungsprozesses für
die Reinigungsflüssigkeit
der Reinigungsflüssigkeitszuführleitung 322 geschlossen
und Neutralgas von der Neutralgaszuführleitung 338 zugeleitet
werden, um Reinigungslösung
von den fließend
verbundenen Flächen
und aus der Düse 318 zu
blasen und die Flächen
darin zu trocknen.
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Mit
Bezug auf 10 ist eine Düsenwarte- und
-reinigungsstation 466 dargestellt, die sich für den Einsatz
als Düsenwarte-
und -reinigungsstation 66 in 2 eignet.
Die Station 466 stellt einen Ort dar, über dem die Hauptzuleitungsdüse 418,
die der Zuleitung von SOG zu einem Substrat dienen kann, während der
Ruhezeiten sowie während
eines Reinigungszyklus, bei dem eine Reinigungsflüssigkeit durch
die Innenleitung 419 der Düse 418 geleitet wird,
positioniert werden kann. Wie in 10 dargestellt,
befindet sich die Düse 418 in
einem nachfolgend beschriebenen Reinigungszyklus.
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Die
Station 466 schließt
ein Düsenaufnahmehohlraumgehäuse ein,
das einen Hohlraum 468 aufweist. Der Hohlraum 468 ist
so geformt, dass er die Düse 418 aufnimmt,
so dass die Reinigungsflüssigkeit,
wenn sie mit Druck durch die Düse 418 geleitet
wird, nicht aus dem Hohlraum 468 entweicht. Der Hohlraum 468 kann
von einer ersten oberen Seitenwand 470 und einer Vielzahl
gewinkelter Flächen 472 gebildet
werden, die so geformt und positioniert sind, dass sie eine Zuleitung
der Reinigungsflüssigkeit durch
die Düse 418 bewirken,
so dass es zu einer erheblichen Reflektierung auf einen Außenabschnitt oder
eine Außenfläche 421 der
Düse 418 kommt, oder
ansonsten einen turbulenten Fluss der Reinigungsflüssigkeit
um den Außenabschnitt 421 der Düse 418 herum
bewirken. In dieser Hinsicht sind drei illustrative mögliche Fließwege für die durch
die Düse 418 zugeleitete
Reinigungsflüssigkeit
als 474, 476 und 478 dargestellt. Es
ist zu beachten, dass die Flugbahn der Reinigungsflüssigkeit
von der Düse 418 relativ
zu den gewinkelten Flächen 472 dergestalt
ist, dass die Reinigungsflüssigkeit
reflektiert wird und auf die Außenfläche 421 der
Düse trifft.
Zur Verbesserung der Bewegung der Reinigungsflüssigkeit auf dem Äußeren 421 der
Düse 418 kann
die zu der Düse 418 geleitete
Reinigungsflüssigkeit
stoßweise abgegeben
werden.
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An
einem unteren Abschnitt des Hohlraumes 468 können sich
ein erster Abfluss 480 und ein zweiter Abfluss 482 zum
Auffangen und Entfernen von SOG, das von der Düse 418 gereinigt wurde,
sowie eines Teil der Reinigungsflüssigkeit befinden. Die Abflüsse 480 und 482 können mit
einer Abflussanlage gekoppelt sein, um Flüssigkeiten und darin enthaltene
Teilchen korrekt zu entsorgen. Alternativ können die Abflüsse 480 und 482 zwecks
Filtrierung und Zurückleitung
mit einer Abflussleitung 492 gekoppelt sein.
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Es
ist typischerweise wünschenswert,
dass sich der Hohlraum 468 während eines Teils eines Reinigungszyklus
mit Reinigungsflüssigkeit
füllt.
Dies kann z. B. erreicht werden, indem die Fließgeschwindigkeit der Abflüsse 480 und 482 geringer
gehalten wird als die Fließgeschwindigkeit
der Reinigungsflüssigkeit,
die während
eines Reinigungszyklus durch die Düse 418 geleitet wird.
Daher entfernen die Abflüsse 480 und 482 während eines
Reinigungszyklus einen Teil der Verunreinigungen und der Reinigungsflüssigkeit,
ermöglichen
es aber, dass sich der Hohlraum 468 aufgrund der größeren Fleißgeschwindigkeit
durch die Düse 418 mit
Reinigungslösung
füllt. Eine
weitere Möglichkeit
ist, die Abflüsse 480 und 482 mit
Ventilen zu versehen, die zunächst
geöffnet und
später
im Reinigungszyklus geschlossen werden können, damit sich der Hohlraum 468 füllen kann.
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Während eines
Reinigungszyklus steigt die Reinigungsflüssigkeit in dem Hohlraum 468 an,
bis sie einen ersten Überlaufabfluss 484 und
einen zweiten Überlaufabfluss 486 erreicht.
Der erste Überlaufabfluss 484 ist
mit einer ersten Überlaufabflussleitung 488 gekoppelt,
der zweite Überlaufabfluss 486 ist
mit einer zweiten Überlaufabflussleitung 490 gekoppelt.
Die Abflussleitungen 488 und 490 münden in eine
dritte Überlaufabflussleitung 492.
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Zum
Herausfiltrieren von SOG und Verunreinigungen aus der durch die
Leitung 492 geleiteten Reinigungsflüssigkeit und zum Zurückleiten
der Reinigungsflüssigkeit
für eine
weitere Zuleitung zu der Düse 418 kann
ein Filtrations- und Rückleitungssubsystem 497 vorgesehen
sein. Das Filtrations- und Rückleitungssubsystem 497 kann
einen Filter 494 und ein Rückleitungssubsystem 496 zur
Entfernung von Verunreinigungen wie z. B. Teilchen und SOG aus der
Flüssigkeit
einschließen.
Der Filter 494 kann Verunreinigungen und SOG aus der Reinigungsflüssigkeit
herausfiltrieren. Nach der Filtration in dem Filter 494 kann
die Reinigungsflüssigkeit
in der Leitung 492 zu einem Rückleitungssubsystem 496 geleitet werden,
das eine Pumpe und zusätzliche
Filter einschließen
kann, damit die zuvor verwendete Reinigungsflüssigkeit für die Düse 418 erneut verfügbar ist.
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Beim
Betrieb wird die Düse 418 in
dem Hohlraum 468 positioniert und der Reinigungszyklus
kann beginnen. Die durch die Düse 418 geleitete
Reinigungsflüssigkeit
wird von der Vielzahl gewinkelter Flächen 472 reflektiert
bzw. zurückgeworfen,
trifft auf den Außenabschnitt 421 der
Düse 418 und
reinigt ihn von SOG. Die durch die Leitung 419 geleitete
Reinigungsflüssigkeit
entfernt im Wesentlichen das gesamte SOG. Verunreinigungen oder
SOG können durch
die Abflüsse 480 und 482 abfließen. Da
das Abfließen
durch die Abflüsse 480 und 482 langsamer erfolgt
als die Zuleitung der Reinigungsflüssigkeit durch die Düse 418,
füllt sich
der Hohlraum 468, bis die Reinigungsflüssigkeit die Überlaufabflüsse 484 und 486 erreicht.
Die Reinigungsflüssigkeit
kann dann durch die Überlaufabflüsse 484 und 486,
die mit den Abflussleitungen 488 bzw. 490 gekoppelt
sind, aus dem Hohlraum 468 in eine dritte Überlaufabflussleitung 492 abfließen. Anschließend kann
die Reinigungsflüssigkeit
in einem Filter 494 filtriert und durch das Rückleitungssubsystem 496 zurückgeleitet
werden. Wenn es wünschenswert
ist, die Düse 318 für die erneute
SOG-Zuleitung zu präparieren,
kann die Düse 418 in
der Station 466 so positioniert werden, dass auf die Hauptdüse 418 aufgebrachtes überschüssiges SOG
in die Station 466 und die Abflüsse 480 und 482 geleitet
wird.