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Title:
METHOD FOR DETERMINING THE CHARACTERISTICS OF A MEDIUM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/052453
Kind Code:
A2
Abstract:
The aim of the invention is to provide a method for precisely determining the characteristics of a medium, e.g. a medium for treating semiconductor substrates, in a simple and cost-effective manner. To this end, a high-frequency alternating field is produced in the medium. The medium causes an energy loss in the alternating field. The energy loss is measured and the characteristics of the medium are determined according to said energy loss. Characteristics of the medium such as the composition, the concentration of certain ingredients, the degree of purity and similar characteristics can be precisely determined in a simple and cost-effective manner by producing a high-frequency alternating field and by measuring the energy loss. Special, frequency-dependent characteristics of the medium can be determined in the high-frequency alternating field because different components of the medium influence the alternating field at different frequencies and in a different manner.

Inventors:
SCHADE HEINZ (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/001659
Publication Date:
September 08, 2000
Filing Date:
February 28, 2000
Export Citation:
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Assignee:
STEAG MICRO TECH GMBH (DE)
SCHADE HEINZ (DE)
International Classes:
G01N22/00; G01N27/02; (IPC1-7): G01N22/00
Domestic Patent References:
WO1993018395A11993-09-16
Foreign References:
US4138639A1979-02-06
Other References:
ISMAIL A B M ET AL: "Non-contact multi-sensing technique for the precise measurement of concentration of electrolytic solution" SENSORS AND ACTUATORS A,CH,ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, Bd. 69, Nr. 2, 15. August 1998 (1998-08-15), Seiten 152-155, XP004140035 ISSN: 0924-4247
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen von Eigenschaften eines Mediums, z. B. eines Mediums zur Behandlung von Halbleitersubstraten, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte : Erzeugen eines HochfrequenzWechselfeldes in dem Medium ; Messen eines durch das Medium bewirkten Energieverlustes im Wech selfeld ; und Bestimmen der Eigenschaften des Mediums in Abhängigkeit vom Ener gieverlust.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochfre quenzWechselfeld mit einer Spule erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Energie verbrauch der Spule gemessen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer weiteren Spule induzierte Spannung gemessen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Spule das Medium umgibt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium zwischen den Spulen oder um die Spulen angeordnet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochfre quenzWechselfeld in einem Kondensator erzeugt wird, wobei sich das zu untersuchende Medium zwischen diesen Leiterplatten befindet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Energie verbrauch des Kondensators gemessen wird. 9.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Messeinrichtung anhand einer Referenzprobe kalibriert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Energieverluste mit Messergebnissen eines parallel durchgeführten Verfahrens an einer Referenzprobe verglichen werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die angelegte Frequenz auf einem bestimmten konstanten Wert gehalten wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz zwischen wenigstens zwei bestimmten Frequenzen ge schaltet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz im wesentlichen kontinuierlich zwischen zwei Frequen zen verändert wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Frequenz (en) in einem Bereich von 1 bis 100 MHz, ins besondere von 1 bis 20 MHz liegt (en).
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Frequenz, eine angelegte Spannung und/oder die Geometrie der Messeinrichtung in Abhängigkeit von den zu bestimmen den Eigenschaften des Mediums gewähtt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Temperatur des Mediums bestimmt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Temperatur des Mediums auf eine vorgegeben Tempe ratur gebracht wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Temperatur des Mediums gemessen wird.
Description:
Verfahren zum Bestimmen von Eigenschaften eines Mediums Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen von Eigenschaften eines Mediums, z. B. Flüssigkeiten, Ga- sen und Feststoffen, insbesondere eines Mediums zum Behandeln von Halb- leitersubstraten.

Bei der Behandlung von Halbleitersubstraten, wie beispielsweise einer chemi- schen Beschichtung, einer Atzbehandlung oder einer Reinigung, werden Me- dien verwendet, deren Eigenschaften, wie beispielsweise die Konzentration oder der Reinheitsgrad, sich über die Zeit hinweg verändern. Für eine opti- male Prozeßsteuerung und gleichbleibende Behandlungserfolge ist es not- wendig, die Eigenschaften innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen zu hal- ten. Hierzu wurden in der Vergangenheit unterschiedliche Analyseverfahren eingesetzt, die jedoch zum Teil sehr. zeitaufwendig und mit einem hohen Ko- sten und Zeitaufwand verbunden waren.

Bei einem aus dem US-Patent Nr. 5,370,743 bekannten Verfahren wird die Konzentration eines Reinigers in einer Reinigungslösung in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit der Reinigungslösung bestimmt. Dieses Verfah- ren ist auf die Messung der Konzentration von Reinigungslösungen be- schränkt. Ferner hängt die elektrische Leitfähigkeit neben der Konzentration des Reinigers noch von anderen Parametern, wie beispielsweise der Tempe- ratur oder Verunreinigungen in der Reinigungslösung ab. Insbesondere Ver- unreinigungen können die Leitfähigkeitsmessung beeinflussen und verfäl- schen, so daß eine genaue Bestimmung der Konzentration nicht gewährleistet ist.

Ausgehend von dem bekannten Verfahren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Bestimmen von Eigenschaften eines Mediums, insbesondere eines Mediums zum Behandeln von Halbleitersub-

-straten, zu schaffen, das auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine Bestimmung von Eigenschaften eines Mediums mit hoher Genauigkeit ermög- licht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs ge- nannten Art durch Erzeugen eines elektromagnetischen Hochfrequenz- Wechselfeldes in dem Medium, Messen eines durch das Medium bewirkten Energieveriustes im Wechselfeld und Bestimmen der Eigenschaften des Me- diums in Abhängigkeit vom Energieverlust gelöst. Durch die Verwendung ei- nes Hochfrequenz-Wechselfeldes und Messen des Energieverlustes lassen sich auf einfache und kostengünstige Weise und mit hoher Genauigkeit Ei- genschaften des Mediums, wie beispielsweise die Zusammensetzung, die Konzentration bestimmter Inhaltsstoffe, der Reinheitsgrad und ähnliche Ei- genschaften, bestimmen. In dem Hochfrequenz-Wechselfeld können speziel- le, frequenzabhängige Eigenschaften des Mediums bestimmt werden, da z. B. unterschiedliche Komponenten des Mediums das Wechselfeld bei unter- schiedlichen Frequenzen unterschiedlich beeinflussen. Dies la (3t eine genaue- re Aussage über die Eigenschaften des Mediums zu. Bestimmte Parameter, wie beispielsweise der Verunreinigungsgrad können bei der Bestimmung aus- geblendet oder speziell untersucht werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das elektromagnetische Feld mit einer Spule erzeugt. Das elektromagnetische Wechselfeld wird durch die spezifischen elektrischen und magnetischen Ei- genschaften des untersuchten Mediums verändert, wodurch Rückschlüsse auf dessen Eigenschaften möglich werden. Beispielsweise wird mit einer Spule die Enerigieaufnahme durch das untersuchte Medium gemessen und dadurch auf die Eigenschaften des Mediums geschlossen. Bei einer alternativen Aus- führungsform wird die in einer weiteren Spule induzierte Spannung gemessen, die sich in Abhängigkeit von den Mediumeigenschaften verändert.

Vorzugsweise umgibt wenigstens eine Spule das Medium, so daß das Medi- um als Spulenkern wirkt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Medium zwischen den Spulen angeordnet.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung befindet sich das zu untersuchende Medium zwischen den Leiterplatten eines Kondensators. Bei der Messung wird vorzugsweise der Energieverlust des an den Kondensator angelegten elektrischen Wechselfeldes bestimmt.

Für eine gute und gleichmäßige Bestimmung der Eigenschaften des Mediums wird die Meßeinrichtung vorzugsweise mit einer Referenzprobe kalibriert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Bestimmung der Eigenschaften des Mediums durch einen Vergleich der Energieverluste mit Meßergebnissen eines parallel durchgeführten Verfahrens an einer Refe- renzprobe.

Für die Bestimmung spezieller Eigenschaften, wie z. B. der Konzentration ei- ner Mediumkomponente, wird die angelegte Frequenz auf einem festgelegten konstanten Wert gehalten. Dabei ist die Frequenz so gewähit, daß die Wech- selwirkungen des Mediums mit dem Hochfrequenz-Wechselfeld bei der aus- gewählten Frequenz primär durch die eine Mediumkomponente beeinflusst werden. Für die Bestimmung mehrerer spezieller Eigenschaften, wie z. B. die Konzentration mehrerer Mediumkomponenten oder des Verunreinigungsgra- des wird die Frequenz zwischen wenigstens zwei bestimmten Frequenzen umgeschaltet. Vorzugsweise wird die Frequenz jedoch im wesentlichen konti- nuierlich zwischen zwei Frequenzen verändert, um eine frequenzabhängige Aussage über unterschiedliche Eigenschaften, wie beispielsweise die Kon- zentration unterschiedlicher Mediumkomponenten, die die Wechselwirkungen des Mediums mit dem Hochfrequenz-Wechselfeld bei unterschiedlichen Fre- quenzen beeinflussen, zu treffen.

Vorzugsweise wird die Frequenz, eine angelegte Spannung und/oder die Geometrie der Meßeinrichtung in Abhängigkeit von den zu bestimmenden Ei- genschaften des Mediums gewählt.

Um temperaturabhängige Änderungen der Meßergebnisse zu kompensieren, wird vorzugsweise die Temperatur des Mediums bestimmt. Um gleichmäßige Meßergebnisse zu gewährleisten, wird bei einer Ausführungsform der Erfin- dung die Temperatur des Mediums auf eine vorgegebene Temperatur ge- bracht.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für die Bestimmung der Eigen- schaften von Medien für die Behandlung von Halbleiterwafern, die der eine hohe Meßgenauigkeit erforderlich ist, geeignet. Das Verfahren ist allgemein auf alle in der chemischen Industrie verwendete Medien, wie z. B. Flüssigkei- ten, Gase und Feststoffe, anwendbar. Beispielsweise ist das Verfahren auch für die Bestimmung der Eigenschaften von Hydraulikflüssigkeiten in Brem- sanlagen oder dergleichen geeignet.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren bestimmten Eigenschaften kön- nen beispielsweise angezeigt oder als Regelparameter innerhalb eines Re- gelkreises verwendet werden. Beispielsweise kann das Einleiten bestimmter Komponenten in das Medium geregelt werden, um eine vorgegebene Kon- zentration des Mediums zu erreichen. Ferner könnte die Betriebstemperatur, der Reinheitsgrad oder sonstige Parameter geregelt werden. Insbesondere bei gasförmigen Gemischen ist auch eine Regelung des Drucks möglich.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren ; in den Figu- ren zeigt : Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestimmen von Eigenschaften eines Mediums gemäß der vorliegenden Er- findung ;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungs- form einer Vorrichtung zum Bestimmen von Eigenschaften eines Mediums gemäß der vorliegenden Erfindung ; Fig. 3 eine schematische Darstellung unterschiedlicher Ausführungs- formen einer Vorrichtung zum Bestimmen von Eigenschaften ei- nes Mediums.

Für die folgende Beschreibung wird darauf hingewiesen, daß die in den Figu- ren einzeln dargestellten Blöcke lediglich zum besseren Verständnis der Er- findung dargestellt sind. Üblicherweise sind einzelne oder mehrere dieser Blöcke zu Einheiten zusammengefaßt. Diese können in integrierter oder Hy- bridtechnik oder als programmgesteuerter Mikrorechner bzw. als Teil eines zu seiner Steuerung geeigneten Programms realisiert sein.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Elemente die selben Bezugs- zeichen verwendet. Wenn die Elemente einmal beschrieben wurden, wird auf sie in der weiteren Beschreibung nur insoweit eingegangen, wie es für das Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig ist.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Bestimmen von Eigenschaften einer Be- handlungsflüssigkeit 2, die in einem Behandlungsbehälter 3 enthalten ist. Der Behandlungsbehälter 3 weist an einem unteren Bereich eine Einlaßöffnung 6 auf, über die Behandlungsflüssigkeit 2 eingeleitet wird. Die Öffnung 6 steht über einer Leitung 8 mit einer schematischen dargestellten Flüssigkeits- Zuführeinrichtung 10 in Verbindung. Die Flüssigkeits-Zuführeinrichtung 10 weist geeignete Mittel, wie beispielsweise eine nicht dargestellte Pumpe, auf, um die Flüssigkeit 2 in den Behandlungsbehälter 3 zu fördern. Die Flüssigkeit 2 ist beispielsweise eine Poliersäure die unterschiedliche Komponenten, wie beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure und Wasser, enthält. Halblei- terwafer werden zur Behandlung in die Flüssigkeit eingetaucht. In der Flüssig- keits-Zuführeinrichtung 10 sind die unterschiedlichen Komponenten in einer vorgegebenen Mischung vorhanden und können in den Behälter 3 eingeleitet werden. Alternativ können die unterschiedlichen Komponenten separat vor-

handen sein und in der Flüssigkeits-Zuführeinrichtung 10 gemischt oder ein- zeln in den Behälter 3 eingeleitet und dort gemischt werden.

Der Behandlungsbehälter 3 weist zwei Öffnungen 12,13 auf, die über ein Verbindungsrohr, das nachfolgend als Probenrohr 15 bezeichnet wird, mitein- ander verbunden sind. Eine Pumpe 16 in dem Probenrohr 15 zirkuliert die Be- handlungsflüssigkeit 2 durch das Probenrohr 15, um sicherzustellen, daß das BehandlungsMedium 2 in dem Behälter und in dem Probenrohr gleich sind.

Um das Probenrohr 15 herum ist eine erste Spule 18 vorgesehen, die nach- folgend als Primärspule bezeichnet wird. In definiertem Abstand zur Primär- spule 18 ist eine zweite Spule 19 vorgesehen, die nachfolgend als Sekundär- spule bezeichnet wird. Das Probenrohr 15 mit der darin enthaltenen Flüssig- keit 2 bilden den Kern der beiden Spulen 18,19. Die Primärspule 18 ist mit einem Hochfrequenz-Oszillator 21 verbunden, der eine Hochfrequenz- Wechselspannung an die Spule 18 anlegt. Hierdurch wird ein Hochfrequenz- Wechselmagnetfeld im Bereich der Primärspule 18 und insbesondere in der Flüssigkeit 2 erzeugt.

Die Sekundärspule 19 ist mit einer Auswerteschaltung 23 verbunden, die eine durch das Hochfrequenz-Wechselmagnetfeld induzierte Spannung in der Se- kundärspule misst und auswertet. Die Auswerteschaltung 23 kennt die an die Primärspule 18 angelegte Frequenz und Spannung. Anhand der in der Se- kundärspule 19 induzierten Spannung lassen sich Wechselwirkungen zwi- schen der Flüssigkeit 2 und dem Hochfrequenz-Wechselmagnetfelds, insbe- sondere die Energieverluste, ermitteln. In Abhängigkeit von diesen Energie- verlusten bestimmt die Auswerteschaltung 23 die Eigenschaften des Medi- ums, wie beispielsweise die Konzentration einer Mediumkomponente.

Der Oszillator 21 und die Auswerteschaltung 23 sind Teil einer Steuereinheit 25. Die Steuereinheit 25 sendet beispielsweise in Abhängigkeit von den be- stimmten Eigenschaften ein Anzeigesignal an eine Anzeigevorrichtung 27. Die Anzeigevorrichtung 27 ist eine Warnanzeige sein, die einem Bediener der

Vorrichtung anzeigt, daß die Behandlungsflüssigkeit 2 verunreinigt ist, oder nicht mehr die erforderliche Konzentration bestimmter Flüssigkeitskompo- nenten aufweist.

Die Steuereinrichtung 25 kann ferner ein Steuersignal an die Flüssigkeits- Zuführeinrichtung 10 senden, um frische Behandlungsflüssigkeit 2, durch die die alte Behandlungsflüssigkeit 2 aus dem Behandlungsbecken 3 verdrängt wird, einzuleiten. Um ein Ablaufen der alten Behandlungsflüssigkeit 2 zu er- möglichen, weist der Behandlungsbehälter 3 eine Überlaufleitung 30 auf, die mit einem geeigneten Oberlaufbehtilter 32 in Verbindung steht. Hierdurch kann die Behandlungsflüssigkeit 2 vollständig ausgetauscht werden. Alternativ ist es auch möglich, daß das Steuersignal von der Steuereinrichtung 25 an die Flüssigkeits-Zuführeinrichtung 10 das Einleiten einer bestimmten Menge einer einzelnen der Flüssigkeitskomponenten bewirkt, um eine vorgegebene Kon- zentration der Behandlungsflüssigkeit 2 in dem Becken 3 zu erhalten. Die Steuervorrichtung 25 steuert ferner einer in dem Becken 3 befindlichen Heiz- vorrichtung 34 sowie die Pumpe 16 an. Die Pumpe regelt die Strömung des BehandlungsMediums 2 innerhalb des Probenrohrs 15. Beispielsweise kann es nach dem Einleiten einer frischen Behandlungsflüssigkeit bzw. nach dem Einleiten einer einzelnen Flüssigkeitskomponente notwendig sein, die Flüs- sigkeit 2 in dem Becken 3 umzuwälzen, um eine gleichmäßige Mischung in- nerhalb des Beckens zu erreichen. Ferner wird die Pumpe dazu eingesetzt, die Flüssigkeit 2 innerhalb des Probenrohrs 15 ständig zu erneuern, so daß sichergestellt wird, daß die in dem Probenrohr befindliche Flüssigkeit der in dem Becken 3 befindlichen Flüssigkeit entspricht.

Statt die Meßeinheit bestehend aus Primär-und Sekundärspule an einem Probenrohr vorzusehen, ist es auch möglich, sie an einem Steigrohr an der Außenseite des Beckens 3 oder direkt innerhalb des Beckens 3 anzuordnen.

Dabei ist je nach Behandlungsflüssigkeit 2 zu beachten, daß die Spulen ge- genüber der Flüssigkeit isoliert sind, und zwar insbesondere bei stark korro- dierenden Flüssigkeiten.

Im Nachfolgenden wird anhand der Figur 1 kurz ein Meßverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Das Behandlungsbecken 3 ist mit Behandlungsflüssigkeit 2 gefüllt. Die Pumpe 16 lässt die Behandlungsflüssigkeit 2 in dem Probenrohr 15 zirkulieren. Der Oszillator 21 legt eine Hochfrequenz-Wechselspannung an die Spule 18 an, soda3 die Spule 18 ein magnetisches Hochfrequenz-Wechselfeld in der Be- handlungsflüssigkeit 2 erzeugt. Dabei wird in Abhängigkeit von der zu be- stimmenden Eigenschaft der Behandlungsflüssigkeit 2 eine vorgegebene Fre- quenz für das Hochfrequenz-Wechselfeld ausgewahlt, da unterschiedliche Komponenten der Flüssigkeit bei unterschiedlichen Frequenzen unterschiedli- che Wechselwirkungen erzeugen. Statt einer festgelegten Frequenz können jedoch auch zwei oder Mehr unterschiedliche Frequenzen bzw. eine sich kon- tinuierlich verändernde Frequenz verwendet werden, um die Wechselwirkun- gen zwischen der Flüssigkeit 2 und dem Feld bei unterschiedlichen Frequen- zen zu ermitteln. Dies ermöglicht eine umfassende Bestimmung der Eigen- schaften der Flüssigkeit.

Eine in der Sekundärspule 19 induzierte Spannung wird durch die Auswerte- schaltung 23 gemessen. Dabei hängt die induzierte Spannung von den Eigen- schaften der Flüssigkeit 2 ab. Wenn die Flüssigkeit 2 eine gute magnetische Kopplung besitzt, ist die induzierte Spannung höher als wenn sie eine schlechte magnetische Kopplung besitzt. Insbesondere in Kombination mit der Wahl der Frequenz lassen sich gute Aussagen über die Eigenschaften der Flüssigkeit treffen, da bestimmte Komponenten in der Flüssigkeit die magneti- sche Kopplung bei bestimmten Frequenzen stärker beeinflussen als andere Komponenten. Die gemessene Spannung an der Sekundärspule iäßt daher einen Rückschluß auf die Eigenschaften der Flüssigkeit zu. Die Eigenschaften werden über die Anzeigevorrichtung 27 angezeigt und zur Regelung der Flüs- sigkeits-Zuführeinrichtung 10 oder der Heizvorrichtung 34 verwendet.

Für die Eigenschaftsbestimmung vergleicht die Auswerteschaltung 23 die ge- messenen Größen mit zuvor zu ermittelnden Referenzgrößen, die z. B. ge-

messene Spannungen bei vorgegebenen Frequenzen mit Eigenschaften des Mediums in Verbindung setzen.

Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die alle Elemente des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1 aufweist. Um Wieder- holungen zu vermeiden, wird insofern auf die Beschreibung der Figur 1 ver- wiesen. Zusätzlich weist die Vorrichtung gemäß Figur 2 jedoch ein Referenz- Probenrohr 40 auf, das mit einer Referenz-Flüssigkeit 41 gefüllt ist. Das Refe- renz-Probenrohr 40 ist von einer Referenz-Primärspule 42 umgeben, die den- selben Aufbau wie die Primärspule 18 besitzt. Das Referenz-Probenrohr 40 ist ebenfalls von einer Referenz-Sekundärspule 43 umgeben, die denselben Auf- bau wie die Sekundärspule 19 besitzt. Die Spulen 42 und 43 sind mit demsel- ben Abstand wie die Spulen 18 und 19 angeordnet. Das Referenz-Probenrohr 40 besitzt denselben Querschnitt wie das Probenrohr 15.

Die Referenz-Primärspule 42 steht mit dem Oszillator 21 in Verbindung, und die Referenz-Sekundärspule 43 steht mit der Auswerteschaltung 23 in Ver- bindung.

Während des Betriebs der Vorrichtung gemäß Figur 2 wird über den Oszillator 21 eine Hochfrequenz-Wechselspannung an die Referenz-Primärspule 42 so- wie die Primärspule 18 angelegt. Die Referenz-Primärspule 42 erzeugt ein magnetisches Hochfrequenz-Wechselfeld in der Referenz-Flüssigkeit 41, und die Primärspule 18 erzeugt ebenfalls ein magnetisches Hochfrequenz- Wechselfeld in der Behandlungsflüssigkeit 2. In der Referenz-Sekundärspule 43 sowie der Sekundärspule 19 werden Spannungen induziert, die von den Eigenschaften der Referenz-Flüssigkeit 41 bzw. der Behandlungsflüssigkeit 2 abhängen. Die induzierten Spannungen werden durch die Auswerteschaltung 23 gemessen und miteinander verglichen, um eine Aussage über die Eigen- schaften der Behandlungsflüssigkeit 2 treffen zu können. Ein Rückgriff auf eine Nachschautabelle ist in diesem Fall nicht notwendig, da der Auswerte- schaltung 23 Referenz-Meßergebnisse zur Verfügung stehen. Wenn die Mes- sungen zu stark voneinander Abweichen kann ein Warnsignal ausgegeben

werden, oder die Flüssigkeits-Zuführeinrichtung in der zuvor beschriebenen Art und Weise angesteuert werden.

Figur 3 zeigt ebenfalls eine Vorrichtung 1 zum Bestimmen von Eigenschaften einer in einem Behandlungsbecken 3 befindlichen Flüssigkeit 2. Der Aufbau des Beckens 3, der Flüssigkeits-Zuführeinrichtung 10, des Probenrohrs 15 und des Überlaufs 30 entspricht im wesentlichen dem Aufbau gemäß Figur 1.

Innerhalb des Probenrohrs 15 ist jedoch zusätzlich ein Ventil 50 vorgesehen, um wahlweise eine Strömung innerhalb des Probenrohrs 15 zu unterbrechen.

Im Bereich des Probenrohrs 15 sind drei unterschiedliche Anordnungen zum Messen von Wechselwirkungen der Behandlungsflüssigkeit 2 mit einem Hochfrequenz-Wechselfeld vorgesehen.

Eine erste dieser Vorrichtungen 51, die mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, weist eine Spule 53 auf, die mit einem Oszillator 54 verbunden ist. Der Oszillator ist Teil einer Steuereinheit 55, die in geeigneter Weise mit der Flüs- sigkeits-Zuführeinrichtung 10, der Heizeinheit 34 oder einer nicht dargestell- ten Anzeigeeinheit in Verbindung steht. Über den Oszillator 54 wird eine Hochfrequenz-Wechselspannung an die Spule 53 angelegt, so daß die Spule 53 ein magnetisches Hochfrequenz-Wechselfeld im Bereich der Spule er- zeugt. Ein geeigneter Sensor mißt den Energieverbrauch der Spule 53, der von den Wechselwirkungen des Mediums mit dem Feld abhängt. Der gemes- sene Energieverbrauch wird einer Auswerteschaltung zugeführt, die anhand des Energieverbrauchs Eigenschaften der Flüssigkeit 2 bestimmt.

Eine zweite Vorrichtung 61 zum Messen der Eigenschaften der Flüssigkeit 2, die mit einer punktierten Linie dargestellt ist, weist einen Kondensator 63 auf, der durch zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Probenrohrs 15 angeord- nete Kondensatorplatten gebildeten wird. Der Kondensator wird über einen Oszillator 64 angesteuert, um in dem zwischen den Kondensatorplatten be- findlichen Medium ein elektrischen Hochfrequenz-Wechselfeld zu erzeugen.

Ein nicht dargestellter Sensor mißt den Energieverbrauch des Kondensators,

der einen Rückschluß auf die Wechselwirkungen der Flüssigkeit 2 mit dem Feld und somit auf die Eigenschaften der Flüssigkeit zuläßt. Eine geeignete Auswerteschaltung der Vorrichtung 61 bestimmt anhand des Energiever- brauchs und die zu bestimmende Eigenschaft des Mediums. Dabei hängen die Wechselwirkungen zwischen der Flüssigkeit und dem Feld wiederum von der verwendeten Frequenz ab, die speziell für die zu bestimmende Eigen- schaft ausgewählt werden kann.

Eine dritte Vorrichtung 71 zum Bestimmen der Eigenschaften des Behand- lungsMediums 2 weist ein Primärspule 73 auf, die über einen Oszillator 74 ansteuerbar ist. Die Primärspule 73 ist auf einer Seite des Probenrohrs 15 derart angeordnet, daß sich die Spule im wesentlichen senkrecht zum Pro- benrohr 15 erstreckt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Probenrohrs 15 ist eine Sekundärspule 75 vorgesehen, die sich ebenfalls im wesentlichen senkrecht zum Probenrohr 15 erstreckt. Die Sekundärspule 75 ist mit einer geeigneten Auswerteschaltung verbunden, die eine in der Sekundärspule 75 induzierte Spannung abfühlt. Diese Vorrichtung gleicht im wesentlichen dem Aufbau der Vorrichtung gemäß Figur 1, wobei jedoch die Spulen 73 und 75 nicht das Probenrohr 15 umgeben, sondern auf gegenüberliegenden Seiten des Probenrohrs 15 angeordnet sind.

Die zuvor beschriebenen Meßverfahren sind zumindest teilweise tempera- turabhängig. Um eine Temperaturkompensation vorzusehen, wird die Tempe- ratur der Behandlungsflüssigkeit 2 über einen geeigneten Temperatursensor gemessen und in die Bestimmung der Eigenschaften einbezogen. Natürlich kann das Meßverfahren auch für eine schnelle Temperaturbestimmung ver- wendet werden.

Eine alternative Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Behandlungs- flüssigkeit 2 in dem Probenrohr 15 nicht ständig zirkuliert, sondern während eines Meßvorgangs in dem Probenrohr 15 stationär gehalten wird. Zu diesem Zweck wird das Ventil 50 vor einem Meßvorgang geschlossen und die Pumpe 16 abgeschaltet. Die Temperatur der Flüssigkeit in dem Probenrohr 15 wird

über einen geeigneten Temperatursensor gemessen, und beim Erreichen ei- ner vorgegebenen Temperatur wird das oben beschriebene Meßverfahren durchgeführt. Somit es möglich, daß die Flüssigkeit immer bei gleichen Tem- peraturen gemessen wird. Um die vorgegebene Temperatur zu erreichen, können Kuhl-und/oder Heizelemente in dem Probenrohr 15 bzw. um das Rohr herum vorgesehen sein.

Nach der Messung wird das Ventil 50 geöffnet, die Flüssigkeit über die Pumpe 16 in dem Probenrohr 15 zirkuliert und der obige Vorgang wiederholt.

Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele be- schrieben, ohne jedoch auf die speziell dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt zu sein.

Beispielsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsge- mäße Verfahren nicht auf Behandlungsflüssigkeiten für die Behandlung von Halbleiterwafern beschränkt. Vielmehr können alle Arten von Medien, wie bei- spielsweise Hydraulikflüssigkeiten in Bremssystemen, untersucht werden. Die Geometrie der jeweiligen Messeinheiten, die zum Beispiel die Spulendurch- messer, die Anzahl der Wicklungen pro Spule, den Abstand zwischen den Spulen oder den Abstand zwischen den Kondensatorplatten umfaßt, kann auf das zu untersuchende Medium abgestimmt werden. Ferner kann auch die an- gelegte Spannung und die Frequenz auf das Medium bzw. die zu untersu- chende Eigenschaft abgestimmt werden. Die Spule oder der Kondensator kann in das zu untersuchende Medium eingetaucht sein.