用于测量由空气传播的分子污染物的站和方法

摘要

本发明涉及一种用于测量由空气传播的分子污染物的站(1、1')，它包括至少一个气体分析仪(2)和调节泵(3)，其特征在于，它还包括定序单元(4)，所述定序单元包括定序程序，该定序程序限定了对于至少两条采样管线(L1‑L16)来说待执行的测量的顺序，所述定序单元(4)构造为控制其测量被编程为在正被测量的采样管线(L1‑L16)的测量之后的待测量的采样管线(L1‑L16)与调节泵(3)的连接，同时控制正被测量的采样管线(L1‑L16)与所述至少一个气体分析仪(2)的连接。本发明还涉及一种用于借助于这种站来测量由空气传播的分子污染物的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量由空气传播的分子污染物的站，特别是用于监测洁净室、例如半导体制造厂中的洁净室中的大气中的分子污染物浓度的站。本发明还涉及一种通过这种站测量由空气传播的分子污染物的方法。

背景技术

在半导体制造工业中，必须保护诸如半导体晶片或光掩模的基材免受由空气传播的分子污染物(AMC)影响，以便防止这种污染物损坏芯片或基材的电子电路。为此，将基材容纳在大气运输和存储箱中，其允许将基材从一件设备运输到另一件设备，或者在两个制造步骤之间存储基材。此外，运输箱和设备布置在洁净室中，在该洁净室中，颗粒的水平最小化，并且温度、湿度和压力保持在精确的水平。

在洁净室中，由空气传播的气态物质可能具有不同的来源，并且具有不同的类型，例如遇到酸、碱、可冷凝元素、掺杂元素等。这些分子可以源自半导体制造厂中的空气，或者可以特别地由已经进行了先前制造操作的半导体晶圆所释放。

洁净室中的气体分析仪允许实时评估由空气传播的气态物质的浓度，特别是湿度和某些酸的浓度。所测得的浓度有时非常低，例如是ppm或ppb的数量级。由于这些气体分析仪测量其周围的气体气氛，因此需要在洁净室的每个测试区域中设置气体分析仪。

为了减少污染基材的风险，需要增加测得的气态物质的数量和增加测试区域的数量。然而，增加每个区域的分析仪的数量并增加这些测试区域意味着该解决方案很快变得非常昂贵。

为了降低成本，已经提出了集合有不同分析仪的测量单元。该单元具有多个输入端口，每个输入端口指向洁净室的一个特定测试区域。由于洁净室可能非常大，并且测试区域的数量也在增加，因此需要使用大量采样管线，这些管线的长度大部分通常延伸到几十米。气体到达分析仪的测量单元所采取的这种长路径非常耗时，这意味着信息延迟。实际上，采样管线中包含的整个体积至少需要用待测量气体“替换”一次，而且这种气体还能够通过吸附容易地附着在管线的壁上，特别是对于被称为极性物质的待测量气态物质而言。因此，对于测试区域的每次改变，如果不等待很长时间，就很难获得实际上代表测试区域中的气态物质浓度的测量值。

一种解决方案涉及在所有采样管线中同时抽吸。因此，通过公共脱气来调节所有采样管线，同时在一条管线中进行气体浓度的测量。因此，在所有采样管线中不断地抽吸气体，这特别地允许采样管线的良好脱气。

然而，由于要同时采样的管线数量很多，因此，该解决方案导致每条管线中的泵送速率显著降低。与整体泵送速率专用于对一条待测量管线进行采样的解决方案相比，延长了在其中进行测量的采样管线中的响应时间。此外，采样管线的长度不都相等。一些管线可能很短，而另一些可能很长。因此，泵送速率在管线之间可能表现出很大的差异。甚至可能发生这样的情况，即两条管线之间的长度差太大，以至于一条管线中适当的泵送速率相当于另一管线中实际上为零的泵送速率。

一种解决方案可能涉及增加同时采样的泵送容量。然而，这将导致相对较高的成本。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种至少部分地解决上述缺点的测量站。

为此，本发明的目的是一种用于测量由空气传播的分子污染物的站，它包括至少一个气体分析仪和一调节泵，其特征在于，它还包括定序单元，该定序单元包括定序程序，该定序程序限定对于至少两条采样管线而言待执行的测量的顺序，该定序单元构造成控制待测量的采样管线、例如单条采样管线—所述待测量的采样管线的测量被编程为跟随(在其之后)正被测量的采样管线的测量—与调节泵的连接，同时控制正被测量的采样管线与所述至少一个气体分析仪的连接。

因此，可以在最佳和快速的泵送条件下调节采样管线。

实际上，由于在隐蔽时间内进行对采样管线的调节，因此减少了测量时间。

此外，可以使用最大的泵送进行调节，而与采样管线的数量无关。因此，可以增加采样管线的数量，而不改变用于调节的泵送性能。因此，在测量管线之前吸出的气体允许对采样管线进行脱气。因此，测量可以更加精确，特别是在待连续测试的两个区域之间发生浓度的显著变化时，以及在需要足够的脱气时间来获得实际上代表测试区域中的浓度的测量时。

因此，可以使用同一组气体分析仪测量洁净室的不同位置的不同的由空气传播的气态物质的浓度，其中，测量站指向洁净室的每个测试区域中的输入端口，从而限制了成本。

根据第一实施例，测量站包括：

-每条采样管线上的采样电磁阀，该采样电磁阀可以由定序单元控制；

-可以由定序单元控制的第一和第二调节电磁阀，其布置成旁通于(形成其旁路，绕开)调节泵的输入端；

-可以由定序单元控制的第一和第二测量电磁阀，其布置成旁通于所述至少一个气体分析仪的输入端，第一调节电磁阀和第一测量电磁阀连接到第一系列的采样管线的采样电磁阀，第二调节电磁阀和第二测量电磁阀连接到第二系列的采样管线的采样电磁阀。

这种测量站例如包括至少五个采样电磁阀。

第一系列的采样管线可以包括与第二系列相同数量的采样管线。

定序程序例如限定待执行的测量的顺序，该顺序使待执行的测量在各系列的采样管线中交替进行。这种解决方案允许限制所使用的阀的数量，从而允许简化设备和控制成本。

根据第二实施例，测量站包括：

-第一调节电磁阀，其可以由定序单元控制，并且布置在调节泵的输入端处；

-第一测量电磁阀，其可以由定序单元控制，并且布置在所述至少一个气体分析仪的输入端处，第一测量电磁阀和第一调节电磁阀连接到采样管线；

-至少一个第二调节电磁阀，其可以由定序单元控制，并且布置成旁通于第一调节电磁阀和调节泵的输入端；

-可以由定序单元控制的至少一个第二测量电磁阀，所述至少一个第二测量电磁阀布置成旁通于第一测量电磁阀和所述至少一个气体分析仪的输入端，所述至少一个第二测量电磁阀和所述至少一个第二调节电磁阀连接到至少一个相应的采样管线。

该测量站例如包括少于四个的第二调节电磁阀和少于四个的第二测量电磁阀。

本发明的另一目的是一种用于借助于如上所述的测量站来测量由空气传播的分子污染物的方法，其特征在于，调节采样管线、例如单条采样管线，该采样管线的测量被编程为跟随正被测量的采样管线的测量，同时使用至少一个气体分析仪在采样管线中进行测量。

根据用于借助于根据第一实施例的测量站进行测量的方法的一个实施例，待执行的测量在两个系列的采样管线的每一个中交替进行，第一系列的采样管线连接到第一调节电磁阀和第一测量电磁阀，第二系列的采样管线连接到第二调节电磁阀和第二测量电磁阀。

附图说明

从下面参考附图通过非限制性示例提供的描述中，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：

图1示出了用于测量由空气传播的分子污染物的站的第一实施例的示意图；

图2示出了用于借助于图1的测量站来测量由空气传播的分子污染物的方法的示意图；

图3示出了用于测量由空气传播的分子污染物的站的第二实施例的示意图；

图4示出了用于借助于图3的测量站来测量由空气传播的分子污染物的方法的示意图。

在所有这些附图中，相同的元件使用相同的附图标记。

具体实施方式

以下的实施例都是示例。即使描述涉及一个或多个实施例，这也不一定意味着每次引用都涉及同一实施例，或者这些特征仅适用于一个实施例。各种实施例的简单特征也可以相结合，以提供其他实施例。

图1示出了用于测量由空气传播的分子污染物的站1的元件，该站1特别用于监测洁净室—例如半导体制造厂中的洁净室—的大气中的分子污染物浓度。

测量站1包括至少一个气体分析仪2、调节泵3和定序单元4。

根据一个实施例，气体分析仪2包括小型采样泵。气体分析仪2允许实时测量至少一种气态物质的浓度，即，测量时间少于数秒，对于ppm或ppb以下的低浓度，测量时间甚至少于数分钟。所测量的气态物质例如是酸、例如氢氟酸HF或盐酸HCl，或者是溶剂、例如PGMEA(丙二醇甲基醚)。根据另一实施例，气态物质是氨NH

调节泵3例如包括小容量真空泵，例如小型多级真空泵。

定序单元4例如是计算机。

定序单元4包括定序程序，对于采样管线L1-L16中的至少两条采样管线，该定序程序定义了待执行的测量的顺序。

采样管线L1-L16例如包括柔性管，该柔性管由限制气态物质粘附在壁上的材料制成，该材料例如是全氟烷氧基(也称为PFA)或聚四氟乙烯(也称为PTFE)。采样管线L1-L16将测量站1连接到洁净室的特定测试区域。采样管线L1-L16的长度可以在要到达的各个测试区域之间变化，并且长度可以是几十米，例如长度在40到200米之间。

定序程序定义了待执行的测量的顺序，即必须在连接到测量站1的采样管线L1-L16中进行的气态物质浓度测量的顺序。

定序单元4还构造成控制待测量的采样管线L1-L16—例如单条采样管线—与调节泵3的连接，同时它控制正被测量的采样管线L1-L16与所述至少一个气体分析仪2的连接。

因此，应当区分“正被测量”的采样管线和“待测量”的采样管线。采样管线L1-L16中的“待测量”的采样管线是被编程为在正被测量的采样管线L1-L16之后进行测量的管线。

为此，根据图1所示的第一实施例，测量站1包括：

-每条采样管线L1-L16上的采样电磁阀5，该采样电磁阀5可以由定序单元4控制；

-可以由定序单元4控制的第一和第二调节电磁阀6a、6b，其布置成旁通于调节泵3的输入端7；和

-可以由定序单元4控制的第一和第二测量电磁阀8a、8b，其布置成旁通于所述至少一个气体分析仪2的输入端9。

可以将用于测量不同气体或不同组气态物质的浓度的多个气体分析仪2连接到输入端9，从而同时从同一采样管线进行采样。

第一调节电磁阀6a和第一测量电磁阀8a连接到第一系列S1的采样管线L1、L3、L5、L7、L9、L11、L13、L15的采样电磁阀5。该第一系列S1的采样管线包括至少一条采样管线。

第二调节电磁阀6b和第二测量电磁阀8b连接到第二系列S2的采样管线L2、L4、L6、L8、L10、L12、L14、L16的采样电磁阀5。该第二系列S2的采样管线包括至少一条采样管线。

例如，存在着每条都具有采样电磁阀5的至少五条采样管线L1-L16，例如十六条采样管线L1-L16。第一系列S1的采样管线例如包括与第二系列S2相同数量的采样管线(在该示例中为八条)。

定序程序例如定义了待执行的测量的顺序，该顺序使待执行的测量在各系列S1、S2的采样管线中交替进行。这种解决方案允许限制所使用的阀的数量，从而允许简化设备和控制成本。

在操作期间，调节采样管线L1-L16，例如，单条采样管线，其测量被编程为在正被测量的采样管线L1-L16的测量之后，同时使用至少一个气体分析仪2在采样管线L1-L16中进行测量。例如，在两个系列S1、S2的采样管线的每一个中交替进行测量。

例如，通过限定了必须在第一系列S1的采样管线L5中执行的气态物质浓度的测量以及随之第二系列S2的采样管线L4中的测量的定序程序，调节第二系列S2的采样管线L4，同时使用所述至少一个气体分析仪2在采样管线L5中执行测量。

为此，定序单元4通过打开采样管线L4的采样电磁阀5以及第二调节电磁阀6b，并且将连接到第一系列S1的采样电磁阀5的第一调节电磁阀6a关闭，从而控制采样管线L4与调节泵3的连接。

同时，定序单元4通过打开采样管线L5的采样电磁阀5以及第一测量电磁阀8a，并且将连接到第二系列S2的采样电磁阀5的第二测量电磁阀8b关闭，从而控制采样管线L5与所述至少一个气体分析仪2的连接(图2的步骤101)。

然后，在采样管线L5中进行测量之后，定序单元4通过打开采样管线L4的采样电磁阀5以及第二测量电磁阀8b，并且将连接到第一系列S1的采样电磁阀5的第一测量电磁阀8a关闭，从而控制采样管线L4与所述至少一个气体分析仪2的连接。

同时，定序单元4控制第一系列S1的采样管线与调节泵3的连接，为此必须连续测量气态物质的浓度(图2的步骤102)。

因此，可以继续操作，直到按顺序执行定序程序中所定义的所有测量。这些操作可以作为循环重复进行。

因此，可以使用同一组气体分析仪2测量洁净室的不同位置的不同的空气传播气态物质的浓度，其中，测量站1指向洁净室的每个测试区域中的输入端口，从而限制了成本。

因此，可以在最佳和快速的泵送条件下调节采样管线。

实际上，由于同时执行对采样管线的调节，因此减少了测量时间。

此外，可以使用最大的泵送进行调节，而与采样管线的数量无关。因此，可以增加采样管线的数量，而不改变用于调节的泵送性能。因此，在测量管线之前吸出的气体允许对采样管线进行脱气。因此，测量可以更加精确，特别是在待连续测试的两个区域之间发生浓度的显著变化时，以及在需要足够的脱气时间来获得实际上代表测试区域中的浓度的测量时。

图3示出了测量站1'的第二实施例。

在该实施例中，测量站1'包括：

-第一调节电磁阀11，其可以由定序单元4控制，并且布置在调节泵3的输入端7处；

-第一测量电磁阀12，其可以由定序单元4控制，并且布置在所述至少一个气体分析仪2的输入端9处；

-至少一个第二调节电磁阀13a、13b，其可以由定序单元4控制，并且布置成旁通于第一调节电磁阀11和调节泵3的输入端7；和

-至少一个第二测量电磁阀14a、14b，其可以由定序单元4控制，并且布置成旁通于第一测量电磁阀12和所述至少一个气体分析仪2的输入端9。

第一测量电磁阀12和第一调节电磁阀11连接到采样管线L1。

所述至少一个第二测量电磁阀14a、14b和所述至少一个第二调节电磁阀13a、13b连接到至少一条采样管线L2、L3。

所示的示例具有三条采样管线L1-L3，即，两个第二调节电磁阀13a、13b布置成旁通于第一调节电磁阀11和调节泵3的输入端7，两个第二测量电磁阀14a、14b布置成旁通于第一测量电磁阀12和所述至少一个气体分析仪2的输入端9。

所述两个第二测量电磁阀14a、14b和所述两个第二调节电磁阀13a、13b连接到两条相应的采样管线L2、L3。

例如，设想根据该第二实施例的测量站1'包括少于四个第二调节电磁阀和少于四个第二测量电磁阀，其中，测量站1最多连接到五条采样管线L1-L5。实际上，除了五个之外，所需电磁阀的数量相当大地增加了测量站1'的成本。

在操作期间，调节采样管线，例如单条采样管线，其测量被编程为到正被测量的采样管线的测量之后，同时使用所述至少一个气体分析仪2在采样管线中执行测量。

例如，通过限定了必须在采样管线L2中执行的气态物质浓度的测量以及随之采样管线L3中的测量的定序程序，调节采样管线L3，同时使用所述至少一个气体分析仪2在采样管线L2中执行测量。

为此，定序单元4通过打开采样管线L3的第二采样电磁阀13b，并且关闭采样管线L3的第二测量电磁阀14b，从而控制采样管线L3与调节泵3的连接。

同时，定序单元4通过打开采样管线L2的第二测量电磁阀14a，并且关闭第二采样电磁阀13a，从而控制采样管线L2与所述至少一个气体分析仪2的连接(图4的步骤101)。

然后，在采样管线L2中进行测量之后，定序单元4通过打开采样管线L3的第二测量电磁阀14b，并且关闭采样管线L3的第二采样电磁阀13b和采样管线L2的第二测量电磁阀14a，从而控制采样管线L3与所述至少一个气体分析仪2的连接。

同时，定序单元4控制采样管线与调节泵3的连接，为此必须连续测量气态物质的浓度(图4的步骤102)。

因此，可以继续操作，直到按顺序执行定序程序中所定义的所有测量。这些操作可以作为循环重复进行。