[發明專利]對真空環境中的分子污染物的分析

有效

• 申請號: 201180051552.X
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN103167901A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: R.J.T.索爾斯;H.H.克諾貝;P.K.德博克斯
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: B01D53/02
• 分類號: B01D53/02;G01N1/40
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李舒;汪揚

技術領域

本發明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。

本發明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。

本發明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。

背景技術

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)。

發明內容

本發明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。

根據本發明的第一方面，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。

根據本發明的另一方面，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。