對真空環境中的分子污染物的分析制造技術

一種預濃縮裝置被提供用于氣體分析系統(10)以用于收集真空環境(11)中的分子污染物。所述預濃縮裝置(13)包括中空元件(15)，所述中空元件(15)具有：入口開口(20)，其用于在收集階段從所述真空環境(11)接收分子；氣體出口，其用于在傳送階段將收集到的分子傳送到真空相容檢測器或第二預濃縮裝置。所述裝置具有用于在所述收集階段中吸附分子并且在所述傳送階段中解吸分子的內壁。所述裝置具有填充元件(14)，其可從所述收集階段中在所述中空元件外面的第一位置移動到所述傳送階段中在所述中空元件里面的第二位置，所述第二位置讓沿著所述內壁到所述氣體出口的傳送通道開著。有利地，所述裝置使能在真空條件下對在所述裝置中收集到的有機或無機污染物的傳送，并且需要最小量的超純氣體以用于所述污染物到檢測器或另外的濃縮裝置的輸送，這降低了檢測的下限。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種針對用于檢測真空環境中的分子污染物的氣體分析系統的預濃縮裝置，所述預濃縮裝置包括中空元件，所述中空元件具有:氣體入口開口，其用于在收集階段中從真空環境接收氣體；氣體出口，其用于在傳送階段中將氣體傳送到真空相容檢測器或第二預濃縮裝置；以及內壁，其用于在收集階段中吸附氣體以及在傳送階段中解吸氣體。本專利技術進一步涉及一種用于檢測真空環境中的分子污染物的氣體分析系統，所述系統包括所述預濃縮裝置和用于將氣體經由所述中空元件輸送到氣體出口的泵系統。本專利技術進一步涉及一種用于檢測真空環境中的分子污染物的氣體分析系統中的預濃縮的方法，以及一種分析氣體以用于檢測真空環境中的分子污染物的方法。
技術介紹
在先進半導體處理中分子污染物的控制對于成功制造是至關重要的。非常短的波長(極遠紫外線，EUV ；13.5nm)的使用增加了污染物在光學零件上的光化學分解和后續沉積。結果是產量損失、工具壽命縮短以及長期裝置可靠性降低。因此，關于對有機物的氣體排出的非常嚴格的規范被強加于在半導體制造設備中使用的子裝配體和零件上。文檔US2009/0090197描述了用于在氣體分析或檢測器系統中使用的預濃縮裝置。各種可拆卸的預濃縮器可以被級聯使用。本文檔描述了在大氣壓力下的預濃縮和檢測。在真空或低壓情形下，難以通過檢測系統來泵送足夠量的氣體。在這樣的情形下，使用預濃縮裝置是已知的。在預濃縮裝置中，分子污染物在相對長的時間跨度期間被聚集，現稱作收集階段。然后，經聚集的分子在相對短的時間間隔內被釋放，現稱作傳送階段。根據對所釋放的氣體的分析，分子污染物能夠被確定。已知的預濃縮裝置的例子在圖2中被示出。所述預濃縮裝置是塞有吸附劑材料的中空管。在填充床中的微粒之間的互連開放空間可以被認為是大量的毛細管，其比它們被塞入的裝置具有更小的有效直徑。減小的有效直徑導致減小的氣流。在正常情形下那將不是問題。然而，當工作在分子或過渡流范圍(真空或非常低的壓力)中時，減小的有效直徑可能引起較大的問題。因為裝置和氣流在分子和過渡流范圍中的傳導性高度依賴于它必須流過的所述裝置的橫截面面積，所以氣流大幅減少。插圖示出了吸附劑的微粒以及使在填充床中的微粒之間的開放空間進行互連的路徑可以被認為是比它們被塞入的裝置具有更小的有效直徑的大量毛細管。當工作在分子或過渡流范圍中時，上面描述的預濃縮裝置因此具有嚴重的氣流問題，當低的檢測限是必須的(例如ppbV、pptV)時，這導致非常長的采樣時間(例如，數月)。
技術實現思路
本專利技術的目標是提供根據開頭段的、針對氣體分析系統的預濃縮裝置，該系統能夠在真空或低壓環境中有效地預濃縮氣體并且確定分子污染物。根據本專利技術的第一方面，這個目標通過提供如在開頭段中所定義的、針對氣體分析系統的預濃縮裝置來實現，所述預濃縮裝置進一步包括填充元件，所述填充元件可從收集階段中在中空元件外面的第一位置移動到傳送階段中在中空元件里面的第二位置，所述第二位置讓沿著內壁到氣體出口的傳送通道開著。根據本專利技術的另一方面，所述目標通過如在開頭段中所定義的、預濃縮的方法來實現，所述系統包括上述預濃縮裝置，所述方法包括:在收集階段中將填充元件定位于中空元件外面的第一位置中；在收集階段中經由氣體入口開口從真空環境接收氣體并且將感興趣的氣體種類吸附在內壁上；在傳送階段中將填充元件移動到在中空元件里面的第二位置，所述第二位置讓沿著內壁到氣體出口的傳送通道開著；以及在傳送階段中從內壁解吸氣體并且在傳送階段中將所述氣體經由氣體出口傳送到真空相容檢測器或第二預濃縮裝置。所述措施具有在收集階段期間大的有效面積可用于吸附氣體的效果。所述大的有效面積通過入口開口的表面和與限制所述入口開口之外的空間的、預濃縮裝置的內壁(即，所述預濃縮裝置的內部空間)來實現。隨后，在收集階段之后，所述填充元件被移動到第二位置，所述第二位置在預濃縮裝置的內部空間里面。因此，所述內部空間的體積被有效地減小，并且剩余的空間現在構成朝著氣體出口的低體積傳送通道。隨后，在傳送階段期間，氣體出口被打開并且氣體從內壁被解吸，即釋放在所述剩余的體積中。有利地，由于填充元件，所述裝置在傳送通道中提供了增加的氣體濃度，并且經濃縮的氣體經由氣體出口被輸送到例如另外的濃縮單元或檢測器單元。所述系統可以被用于檢測存在于真空環境中的任何類型的分子，例如分子有機或無機污染物。可選地，所述填充元件的外壁也可以被布置用于在收集階段中吸附氣體，和在傳送階段中釋放所述氣體。本專利技術還基于以下認知。根據本專利技術的所述氣體分析系統的效力來自兩個重要新特征的結合。為了最大化所述系統的傳導性并且為了維持從減小的壓力/真空系統通過預濃縮裝置的足夠的氣體流量，形成對吸附表面的有限訪問的障礙通過提供允許氣體分子朝所述吸附表面行進的相對大的入口開口被減少。所述裝置的增加的傳導性使能了來自減小的壓力/真空環境的氣體分子到預濃縮裝置的內壁的充分輸送。此外，在收集階段中朝著中空元件的內壁的有效大的入口開口之后是在傳送階段中減小所述裝置的有效開口和內部體積。氣體通過在減小的內部體積中進行解吸而被從內壁釋放并且將是更濃縮的。同樣地，由于減小的開口，僅很少分子將向后行進到真空環境，同時大多數將朝氣體出口行進。通過泵送所述氣體穿過真空相容檢測器或第二預濃縮裝置來實現所述流量。可選地，所述裝置包括流進口，其用于接納清洗介質以便使能對解吸氣體的輸送或對預濃縮裝置的沖洗。所述清洗介質(例如超純氣體)可以被導向真空環境，或者被導向傳送通道的起始點。可選地，所述中空元件具有被內壁限制的內部空間，并且所述內部空間具有錐形形狀，以及填充元件具有與所述內部空間的錐形形狀相對應的形狀，從而使得在第二位置中，傳送通道在填充元件與內壁之間被形成。有利地，所述內部空間和填充元件兩者的錐形形狀在第二位置中使能在所述內壁與填充元件的外壁之間形成適當的、窄的傳送通道。可選地，所述裝置包括用于在傳送階段中閉合氣體入口開口的閉合元件。所述閉合元件可以被成形為在傳送階段中完全地或者至少基本上閉合入口開口。特別地，填充元件可以被成形為包括用于至少基本上減小氣體入口開口的閉合元件。實際上，所述閉合元件可以是填充元件上的法蘭(flange)。同樣地，所述閉合元件可以進一步被布置用于在傳送階段中將氣體入口開口減小到減小的進口，以用于接納來自真空環境的氣體以便將解吸的氣體輸送到氣體出口。有利地，減小的進口允許來自真空環境的氣體(例如被故意地接納到真空環境的輸送氣體和/或剩余氣體)進入傳送通道。可選地，所述內壁或填充元件包括吸附劑微粒的涂層。將吸附劑微粒應用于預濃縮裝置的內壁和/或填充元件可以導致氣體分析系統的進一步改進。微粒的類型可以被選擇來增強對特定氣體分子的收集，由此增強所述特定氣體分子的數量，即有效地降低檢測限。可選地，所述裝置被布置用于耦合到用于在收集階段中對內壁或填充元件進行冷卻的冷卻裝置和/或耦合到用于在傳送階段中對內壁或填充元件進行加熱的加熱裝置。在室溫下，應該被所述濃縮裝置收集的許多分子將在不用吸附達足夠量的時間的情況下進入和離開所述預濃縮裝置。因此，根據本專利技術的氣體分析系統還可以包括用于在收集階段中對內壁或填充元件進行冷卻的冷卻裝置。所述冷卻裝置使得分子與中空元件的內壁或填充元件碰撞以本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：RJT索爾斯，HH克諾貝，PK德博克斯，
申請(專利權)人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：
國別省市：