試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための装置及び方法
本発明は試料２からの分子汚染物質２２のガス放出を分析するための装置１００，２００及び方法に関する。装置１００，２００は試料２を収容するための低圧チャンバ１を有し、低圧チャンバ１内の圧力は１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒである。さらに装置１００，２００は、低圧チャンバ１に層流ガス流１２，３３，３４を供給するための手段４，５，７，９であって、ガス流の第１の部分１３，３５は試料２からガス放出された分子汚染物質２２を捕捉し輸送する、手段と、試料２から下流の第１の位置にある、ガス流の第１の部分１３，３５を受け取るための手段３，４０とを有する。分析器３はガス流の第１の部分１３，３５の内容を分析する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空宇宙及び先進半導体加工など、高度の清浄度を要する環境で使用される装置及び部品の分子汚染のレベルの制御は、製造の成功に絶対不可欠である。例えば、極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィにおける非常に短波長の使用は、ＥＵＶリソグラフィ装置における光学部品及び装置上での汚染物質の光化学的分解及びその後の堆積を増加する。これはＥＵＶリソグラフィ装置の収率損失及び寿命短縮及び長期装置信頼性の低下をもたらす。従って、分子汚染物質のガス放出速度に対する非常に厳密な規格がこれらの部品に課される。例えば、ＥＵＶリソグラフィにおけるシリコン化合物の最大許容ガス放出速度は（サブ）アセンブリに対してほぼ１０−１５ｍｂａｒ・ｌ／秒程度である。
【０００３】
部品のガス放出速度の制限は残留ガス分析（ＲＧＡ）でなされることができ、これは四極子質量分析法に基づき、真空環境に存在するガスを同定するために使用される技術である。ＲＧＡを用いるガス放出速度の検出限界は、ＥＵＶリソグラフィなどの高度の清浄度を要する環境で使用される部品の必要最大ガス放出速度の正確な測定を可能にするためには十分ではない。この測定の精度に影響を与える別の要因は、計測器自体のガス放出である。特にロードロックが実行不可能である大きな部品の場合、分析されるべき部品又は試料は大気条件においてＲＧＡ計測器に積み込まれ、それによって計測器の内面を大気条件にさらす。これは例えば有機種による計測器の内面の汚染を引き起こし、ほぼ１０−９ｍｂａｒ・ｌ／秒程度になる可能性がある計測器の内面のガス放出速度をもたらし、その結果分析されるべき試料のガス放出を妨げる。従って、試料のガス放出特性を決定する精度は計測器自体のガス放出によって悪影響を受ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は向上した精度で試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための装置を提供することである。本発明は独立請求項によって規定される。有利な実施形態は従属請求項によって規定される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための装置を提供することによって実現され、該装置は、
試料を収容するための低圧チャンバであって、低圧チャンバ内の圧力は１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒである、低圧チャンバと、
低圧チャンバに層流ガス流を供給するための手段であって、ガス流の第１の部分は試料からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する、手段と、
試料から下流の第１の位置にある、ガス流の第１の部分を受け取るための手段と、
ガス流の第１の部分の内容を分析するための分析器とを有する。
【０００６】
低圧チャンバの内部に層流であるガス流を供給することによって、低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質と試料からガス放出された分子汚染物質の混合が最小化される。ガス流は、例えばヘリウム又はアルゴンなど、ガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する目的に適したキャリアガス種を有する。この混合のさらなる減少は、１０−３ｍｂａｒよりも高い低圧チャンバ内の圧力を供給することによって実現され、平均自由行程は圧力に反比例するため、この圧力においてガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はこの混合をほとんどの実用的場合に十分なレベルに最小化するために十分に小さい。ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程は、とりわけ分子汚染物質の種類に応じて、典型的には１０−３ｍｂａｒにおいてほぼ５０ｍｍ程度である。従ってガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はおよそ５０ｍｍよりも大きくなく、その結果、例えば低圧チャンバの内面からガス放出されたものなど、他のガス放出された分子汚染物質と試料からガス放出された分子汚染物質の混合の量を最小化する。
【０００７】
低圧チャンバ内の層流ガス流の第１の部分は試料を越えて流れ、試料からガス放出する分子汚染物質は、このガス流の第１の部分を受け取る手段へ、このガス流の第１の部分によって捕捉され輸送される。試料からガス放出された分子汚染物質の平均自由行程は、試料を越えて流れる、従って試料からガス放出された分子汚染物質を有する、層流ガス流の第１の部分によるこれらのガス放出された分子汚染物質の捕捉をもたらすために十分に大きくなければならない。これは１０ｍｂａｒよりも低い低圧チャンバ内の圧力を供給することによって実現され、この圧力においてガス放出された分子汚染物質の平均自由行程は、ガス放出された分子汚染物質の層流ガス流による捕捉率を最大化するために十分に大きい。ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程は、とりわけ分子汚染物質の種類に応じて典型的には１０ｍｂａｒにおいてほぼ５μｍ程度である。従って平均自由行程は層流ガス流によるガス放出された分子汚染物質の捕捉効率を最大化するためにおよそ５μｍよりも小さくない。従って、１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒである、本発明にかかる圧力範囲の場合、ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はとりわけ分子汚染物質の種類に応じて典型的にはおよそ５μｍ乃至５０ｍｍである。
【０００８】
本発明によれば、試料からガス放出された分子汚染物質はガス流の第１の部分によって捕捉され収集される。従ってガス流の第１の部分は低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を含まないか、又は最小量しか含まない。このようにして、試料のガス放出特性の分析は、低圧チャンバの内面のガス放出によって、又は試料に起因しない他の不要なガス放出された分子汚染物質によって、影響されないか、又は最小量しか影響されず、従って試料のガス放出の分析の精度を向上させる。本発明は、低圧チャンバ内の適切な圧力を設定することによって、試料からガス放出された分子汚染物質のかなりの部分の捕捉をもたらす。この圧力範囲は、試料からガス放出された分子汚染物質の平均自由行程が、一方ではこれらの分子汚染物質の捕捉効率の増加を実現するために十分に高く、他方では、例えば低圧チャンバの壁の内面など、試料以外の他の装置又は部品からガス放出された分子汚染物質と試料からガス放出された分子汚染物質の混合の最小化を実現するために十分に小さいことを保証する。試料からガス放出された分子汚染物質を有するガス流の第１の部分を受け取った後、ガス流の第１の部分に存在するガス放出された分子汚染物質の内容と特性を分析するために分析器が使用される。
【０００９】
本発明にかかる装置の一実施形態において、低圧チャンバ内の圧力は１０−２ｍｂａｒ乃至１ｍｂａｒである。この圧力範囲の場合、ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はとりわけ分子汚染物質の種類に応じて典型的にはおよそ５０μｍ乃至５ｍｍであるため、これは試料からの分子汚染物質のガス放出の分析の精度をさらに向上させる。この圧力及び平均自由行程の範囲は、試料からガス放出された分子汚染物質の捕捉効率をさらに高め、試料からガス放出された分子汚染物質と試料以外の装置又は部品からガス放出された分子汚染物質の混合をさらに減少させる。
【００１０】
本発明にかかる装置の一実施形態において、該装置は低圧チャンバの内面に沿って下流の第２の位置にある、ガス流の第２の部分を受け取るための手段をさらに有し、該第２の部分は低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する。このようにして層流ガス流は、主に試料からガス放出された分子汚染物質を有する第１の部分と、主に低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を輸送する第２の部分に分離される。従って、ガス流の第１の部分は低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を含まないか、又は最小量しか含まず輸送しない。このように層流ガス流を分離することによって、試料からガス放出された分子汚染物質は分析器に輸送されて受け取られ、低圧チャンバの内面から又は計測器の他の部分からガス放出された分子汚染物質は、全く又は最小限までしか分析器に輸送されず受け取られないことが実現される。これは低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質は下流の第２の位置において受け取られ、この第２の位置は試料の分子汚染物質が受け取られる第１の位置と異なるためである。従ってガス流の第２の部分は低圧チャンバの内面からガス放出する分子汚染物質を捕捉し、その結果、ガス流の第１の部分に達するこれらの分子汚染物質の数を減らし、試料からガス放出された分子汚染物質と低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質の混合を減少させる。
【００１１】
本発明にかかる装置の一実施形態において、該装置は、試料から下流の第３の位置において、ガス放出された分子汚染物質をガス流の第１の部分から分離するため、及びガス放出された分子汚染物質を一定期間収集するための予備濃縮装置をさらに有する。例えば半導体製造など、高度な清浄度を要する環境において使用される部品又は試料のものなど、極めて低いガス放出速度は、分析のために十分な物質を供給するために予備濃縮装置の使用から利益を得る。予備濃縮装置は分子汚染物質を捕捉し、ガス流に含まれるキャリアガスからこれらの分子汚染物質を分離する。予備濃縮装置は分子汚染物質を一定期間収集し、この期間はとりわけ分子汚染物質のガス放出速度に応じる。ガス放出された分子汚染物質の量の検出限界は、予備濃縮装置が分子汚染物質を収集した期間の増加の関数として減少し、従って向上するため、このようにしてガス放出の分析の精度がさらに向上する。さらなる実施形態において該装置は予備濃縮装置を加熱するための手段をさらに有する。予備濃縮装置の温度を増加させることで、予備濃縮装置からの分子汚染物質の放出をもたらし、その後放出された分子汚染物質は分析器において特性化される。このようにして、予備濃縮装置を低圧チャンバから別の位置へ動かす必要がなく、ガス放出された分子汚染物質の分析がｉｎ‐ｓｉｔｕになされることができる。また、この実施形態はガス放出測定が開始する前に予備濃縮装置のｉｎ‐ｓｉｔｕ洗浄を可能にする。
【００１２】
本発明にかかる装置の一実施形態において、該装置は、低圧チャンバ内に層流ガス流を供給するための手段を有する、試料を収容するための第１の部分と、ガス流の第１の部分を受け取るための手段を有する第２の部分とに、低圧チャンバを分離するための遮断弁をさらに有する。低圧チャンバの第１の部分への試料の積み込み中に遮断弁を閉じることによって、低圧チャンバの第２の部分は大気条件にさらされず、それによって低圧チャンバの第２の部分の汚染の増加を回避し、低圧チャンバの内部の全体の汚染を減少させる。
【００１３】
本発明にかかる装置の一実施形態において、低圧チャンバに層流ガス流を供給するための手段は、低圧チャンバへガス流を供給するための第１の入口と、ガス流を層流にするための１組の羽根を有する。これは乱流ガス流を滑らかにし、低圧チャンバ内に層流ガス流を供給する便利な方法である。さらなる実施形態において、第１の入口はガス流の第１の部分を供給するためのものであり、該装置は低圧チャンバにガス流の第２の部分を供給するための第２の入口を低圧チャンバ内にさらに有する。このようにしてガス流は既に第１及び第２の入口において２つの別のガス流に分離され、一方は低圧チャンバの壁の内面に沿って又は平行に流れ、対応する分子汚染物質を捕捉し輸送し、もう一方は試料の表面を流れ、試料からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する。ここで、乱流ガス流を滑らかにするために羽根もまた使用され得る。
【００１４】
本発明にかかる装置の一実施形態において、試料から下流の位置にあるガス流の第１の部分を受け取るための手段は漏斗を有する。漏斗は試料からガス放出された分子汚染物質を有するガス流の部分を受け取る効率的な方法を提供する。さらに、漏斗は低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質に対するシールドを提供し、それによって、試料からガス放出された分子汚染物質と低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質の混合を減少させる。
【００１５】
本発明にかかる装置の一実施形態において、分析器はガス流内の特定元素を検出するのに適した検出器を有する。特定の元素又は化合物群に感受性のある検出器は、特定の汚染物質源を見つけるのに非常に役立つ可能性がある。さらに、これらの検出器は試料のガス放出特性の決定の精度をさらに高める。これは特定の標的元素を含む化合物の同定を可能にする。さらなる実施形態において検出器は原子発光検出器（ＡＥＤ）である。
【００１６】
この目的は試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための方法によっても実現され、該方法は、
ａ）低圧チャンバに試料を収容するステップ、
ｂ）１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒの低圧チャンバ内の圧力を供給するステップ、
ｃ）試料からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する第１の部分を持つ層流ガス流を低圧チャンバに供給するステップ、
ｄ）試料から下流の第１の位置においてガス流の第１の部分を受け取るステップ、
ｅ）ガス流の第１の部分の内容を分析するステップ、を有する。
【００１７】
本発明にかかる方法の一実施形態において、ステップｃ）は、ガス流の第１の部分と、低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送するガス流の第２の部分を供給するステップを有する。低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する別のガス流があるため、試料からガス放出された分子汚染物質と低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質の混合の量はこのようにして減少する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかる装置の一実施形態の断面を概略的に示す。
【図２】本発明にかかる装置の別の実施形態の断面を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図中の同様の参照数字は同一又は同様の部品をあらわす。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態にかかる装置１００の略断面図を示す。装置１００は、図１に示されていない従来のポンプ法及び装置を用いることによって、内部が１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒ、好適には１０−２ｍｂａｒ乃至１ｍｂａｒの低圧に設定されるチャンバ１を有する。チャンバ１に試料２が積み込まれ、収容される。例えば試料２は、装置１００内の固定位置上に試料２を保持し収容するのに適したチャック又は任意の他の装置（不図示）上に積み込まれる。チャンバ１は、例えばヘリウム又はアルゴンなど、ガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送するのに適したキャリアガスを有するガス流１１をチャンバ１に供給するための入口４を有する。ガス流１１は、この実施例ではガス流１１における乱流を滑らかにする１組の羽根５を介して、層流ガス流１２に変換される。この場合層流ガス流１２はチャンバ１の全内部体積を通って流れ、その方向は主にチャンバ１の壁に平行である。図１に巻き矢印２１，２２で図示される通り、チャンバ１の壁の内面は壁分子汚染物質２１をガス放出し、試料２はガス放出を介して試料分子汚染物質２２を生じる。層流ガス流１２の一部はチャンバ１の壁の内面に沿って流れ、このようにしてガス放出された壁汚染物質２１を捕捉する。これらの汚染物質２１は層流壁ガス流１４を介してさらに下流へ輸送され、一方層流壁ガス流１４はさらに下流へガス放出された壁汚染物質２１も捕捉する。ガス流１２の別の部分は試料２を越えて流れ、このようにしてガス放出された試料汚染物質２２を捕捉する。そして層流試料ガス流１３はこれらのガス放出された試料汚染物質２２を試料２からさらに下流へ輸送する。試料２の下流の特定位置において、層流試料ガス流１３は分析器３に達し、これは層流試料ガス流１３によって輸送される試料分子汚染物質２２を受け取り収集する。壁分子汚染物質２１を有する層流壁ガス流１４は分析器３に達しない。従って、分析器３は主に試料２からガス放出された試料分子汚染物質２２を捕捉する。分析器３は分析器３によって捕捉される分子汚染物質２２の内容を分析することができ、従って試料２のガス放出特性の分析をもたらす。例えば、分析器３は試料分子汚染物質２２に存在する特定元素の量を分析するために、原子発光検出器（ＡＥＤ）などの元素特異検出器を有してもよい。試料分子汚染物質２２を含まないガス流１３の残りの部分であるガス流１４及びガス流１５は、例えばポンプ（不図示）によって出口６を介して出ていく。
【００２１】
チャンバ１内の圧力はガス放出された分子汚染物質２１，２２の平均自由行程を決定する。ガス放出された分子汚染物質２１，２２の平均自由行程は層流ガス流１２によって捕捉される試料分子汚染物質２２の量を最大化するために十分に大きくなければならず、また壁分子汚染物質２１と試料分子汚染物質２２の混合の量を最小化するために十分に小さくなければならない。層流ガス流１２によって捕捉される試料分子汚染物質２２の量は、試料２のガス放出速度の正確な分析を得るために最大でなければならない。理想的には全てのガス放出された試料分子汚染物質２２が層流ガス流１２によって捕捉され、層流試料ガス流１３によって分析器３へ輸送される。壁分子汚染物質２１と試料分子汚染物質２２の混合の量は、いかなる混合も試料２のガス放出特性の分析を妨げるため、最小でなければならない。平均自由行程が大き過ぎる場合、壁分子汚染物質２１の一部もまた試料２を越えて流れる層流ガス流１２の部分によって捕捉される。その場合層流試料ガス流１３は試料分子汚染物質２２だけでなく壁分子汚染物質２１も輸送する。さらに、平均自由行程が大き過ぎるため、試料分子汚染物質２２の一部が、チャンバ１の内面の近くを流れる層流ガス流１２の部分によって捕捉され、従って試料２を越えて流れる層流ガス流１２の部分によって捕捉されないことになる。従って、この場合層流試料ガス流１３は全ての試料分子汚染物質２２を捕捉せず、壁分子汚染物質２１も含むことになる。これは試料２のガス放出特性の精度の低い分析をもたらす。本発明によれば、これは低圧チャンバ１内の圧力を１０−３ｍｂａｒより高い値に設定することによって防止され、改良される。平均自由行程は圧力に反比例するため、この圧力範囲の場合、ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はほとんどの実用的場合において十分なレベルまで混合を最小化するために十分に小さい。ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程は、とりわけ分子汚染物質の種類に応じて、典型的には１０−３ｍｂａｒにおいてほぼ５０ｍｍ程度である。従って、この圧力範囲の場合ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はおよそ５０ｍｍよりも大きくならず、それによって、ガス放出された壁分子汚染物質２１と分子試料汚染物質２２の混合の量を最小化する。精度をさらに向上させ混合の可能性を減らすために、圧力は１０−２ｍｂａｒよりも高く、これはおよそ５ｍｍよりも低い平均自由行程に対応する。
【００２２】
ガス放出された分子汚染物質を捕捉する可能性を最大限に高めるために、ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はおよそ５μｍよりも大きくなければならず、これは本発明に従って低圧チャンバ１内の圧力を１０ｍｂａｒよりも低い値に設定することによって実現される。ガス放出された分子汚染物質の捕捉可能性のさらなる増加は、低圧チャンバ１内の圧力を１ｍｂａｒよりも低い値に設定することによって実現され、これはおよそ５０μｍよりも大きいガス放出された分子汚染物質の平均自由行程に対応する。
【００２３】
図２は本発明の別の実施形態にかかる装置２００の略断面図を示す。図２に巻き矢印２１，２２で示される通り、チャンバ１の壁の内面は壁分子汚染物質２１をガス放出し、試料分子汚染物質２２は試料２からガス放出する。
【００２４】
この実施形態においてチャンバ１は遮断弁８によって２つの部分に分離される。遮断弁８は試料２がチャンバ１の積み込み部分に積み込まれる場合に閉じられ、それによってチャンバ１の第２の部分が大気条件にさらされるのを防ぎ、この第２の部分は図２に示されていない従来のポンプ法及び装置を用いることによって、１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒ、好適には１０−２ｍｂａｒ乃至１ｍｂａｒの低圧に設定される。試料２をチャンバ１へ積み込み収容した後、チャンバ１の積み込み部分はチャンバ１の第２の部分と同様の低圧条件にポンプされ、その後遮断弁８が開かれる。これは、試料２がチャンバ１に積み込まれるときにチャンバ１の一部が大気条件にさらされず、それによって、チャンバ１の内面に付着し得る分子汚染物質のチャンバ１への流入を減らすので、低圧チャンバ１内の汚染レベルを減少させ、従って壁分子汚染物質２１の量を減少させる。加えて、チャンバ１の壁の内面のガス放出速度のさらなる減少をもたらすために、チャンバ１の第２の部分は各分析前に調整されることができ、例えば真空焼成されることができる。
【００２５】
チャンバ１は、例えばヘリウム又はアルゴンなど、ガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送するのに適したキャリアガスを有する第１のガス流３１をチャンバ１へ供給するための第１の入口９を有する。第１のガス流３１は試料２に達する前に例えば１組の羽根５を介して層流の第１のガス流３３に変換される。羽根５は第１の入口９と組み合わせて、試料２に向かって越える、及びチャンバ１の壁の内面に実質的に平行な、層流の第１のガス流３３の方向をさらにもたらす。さらに、層流の第１のガス流３３は、壁分子汚染物質２１が層流の第１のガス流３３によって捕捉されないか又は最小量しか捕捉されないような、チャンバ１の内壁からの距離を流れる。第２の入口７は、第１のガス流３１と同様のキャリアガスを有する第２のガス流３２をチャンバ１へ供給する。第２のガス流３２は層流壁ガス流３４に変換され、これは低圧チャンバ１の内面に実質的に平行な方向に流れ、層流壁ガス流３４による壁分子汚染物質２１の捕捉率が最大化されるような内面からの距離を流れる。作動中、すなわち試料２を積み込み、チャンバ１の積み込み部分内を適切な圧力に設定した後、遮断弁８が開かれ、それによってチャンバ１の積み込み部分をチャンバ１の第２の部分との直接接続に設定する。試料２を越えて流れる層流の第１のガス流３３はガス放出された試料分子汚染物質２２を捕捉し、捕捉した試料分子汚染物質２２を、試料ガス流３５を介して試料２のさらに下流へ輸送する。層流壁ガス流３４はチャンバ１の壁の内面に沿ってその近くを流れ、このようにしてガス放出された壁汚染物質２１を捕捉しさらに下流の位置へ輸送する。漏斗４５が試料２の下流の位置に設けられ、チャンバ１の第２の部分に位置し、この第２の部分は試料２がチャンバ１に積み込まれるときに大気条件にさらされない。漏斗は、層流試料ガス流３５が受け取られ、試料ガス流３５が分析される位置へ誘導されるような、例えば円錐などの形状を持つ。漏斗４５は、ガス放出された試料汚染物質２２を有する試料ガス流３５のみを受け取り、ガス放出された壁汚染物質２１を有する層流壁ガス流３４は受け取らないか、又は最小量しか受け取らず捕捉しない。従って漏斗４５は壁ガス流３４と試料ガス流３３の改良された分離をもたらし、それによって、ガス放出された壁分子汚染物質２１とガス放出された試料分子汚染物質２２の混合を減らし、従ってガス放出された試料汚染物質２２の分析の精度を高める。層流壁ガス流３４は、例えばポンプ（不図示）を介してチャンバから外へ層流壁ガス流３４を誘導する第１の出口４１によって受け取られる。
【００２６】
この実施形態において、試料ガス流３５は漏斗４５によって予備濃縮装置４０へ誘導される。予備濃縮装置４０は層流輸送のために使用されるガスと試料分子汚染物質２２の分離をもたらす。さらに、予備濃縮装置４０は試料分子汚染物質２２を一定期間捕捉し収集する。この期間後、収集された試料分子汚染物質２２は比較的短い時間間隔で例えば加熱によって予備濃縮装置４０から放出され、第２の出口４３を介して分子汚染物質２２が分析される部分（不図示）へ輸送される（矢印３９によって示される）。分析は例えばＡＥＤなどの元素特異検出器によって実行される。予備濃縮装置４０からさらに下流の位置にある第２の弁４６は、試料分子汚染物質２２が予備濃縮装置４０から放出された後に第２の出口４３を介して分析器（不図示）へ輸送される第１の状態へ切り替えることができ、及び試料分子汚染物質２２を含まない予備濃縮後ガス流３８が例えばポンプ（不図示）によって第３の出口４２へ輸送される第２の状態へ切り替えることができる。予備濃縮法を用いることによって、試料分子汚染物質２２は予備濃縮装置４０で一定期間収集され、より多くの量の分子汚染物質２２が分析に利用可能である。従って、十分な試料分子汚染物質２２が向上した許容可能な精度で分析のために利用可能であるように、試料分子汚染物質２２の低いガス放出速度は、試料分子汚染物質２２を一定期間捕捉することによって補われる。収集された試料分子汚染物質２２の予備濃縮装置４０からの放出は、例えば予備濃縮装置４０の加熱など、標準的な利用可能な方法で実行されることができ、その後放出された試料分子汚染物質２２が分析されることができる。このようにして、別の位置で分析を行うために低圧チャンバ１から予備濃縮装置４０を取り外す必要がなく、試料分子汚染物質２２の分析がｉｎ‐ｓｉｔｕになされることができる。しかしながら、別の実施形態において、予備濃縮装置４０は収集された分子汚染物質２２のｅｘ‐ｓｉｔｕ分析をもたらすためにチャンバ１から除去される。その場合第２の出口４３及び切換え弁４６は必要ない。
【００２７】
さらに、低圧チャンバ１の壁の内面のガス放出がよく特性化される場合、層流壁ガス流及び層流試料ガス流への分離は厳密に必要でないことが留意されるべきである。その場合層流ガス流がただ１つである装置はこの発明の別の実施形態である。
【００２８】
要約すると、本発明は試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための装置に関する。該装置は試料を収容するための低圧チャンバを有し、低圧チャンバ内の圧力は１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒである。さらに該装置は、層流ガス流を低圧チャンバに供給するための手段であって、ガス流の第１の部分は試料からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する、手段と、試料から下流の第１の位置にあるガス流の第１の部分を収集するための手段とを有する。分析器はガス流の第１の部分の内容を分析する。このようにして試料のガス放出特性のより正確な分析が実現される。
【００２９】
低圧法はガス放出プロセスに対する影響を最小化するために選ばれる。特に、ロードロックが実行不可能である大きな部品又はサブアセンブリの場合、ガス放出された種又は分子汚染物質を取り込み収集するように試料を越えて流れるガス流、及び壁の表面のガス放出を取り込み迂回させるように真空チャンバの壁の表面に沿って流れるガス流が導入される。ガス流のレイアウト及び条件は、試料からのガス放出種の最大限の取り込みと、壁からガス放出された種又は分子汚染物質と試料からガス放出された種又は分子汚染物質の最小限の混合を可能にするべきである。
【００３０】
最後に本願において"有する"という語は他の要素又はステップを除外せず、"ａ"又は"ａｎ"は複数を除外せず、単一のプロセッサ又は他のユニットが複数の手段の機能を満たしてもよいことが指摘される。本発明はありとあらゆる新規の特性及び特性のありとあらゆる組み合わせに存在する。さらに、請求項における参照符号はその範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空宇宙及び先進半導体加工など、高度の清浄度を要する環境で使用される装置及び部品の分子汚染のレベルの制御は、製造の成功に絶対不可欠である。例えば、極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィにおける非常に短波長の使用は、ＥＵＶリソグラフィ装置における光学部品及び装置上での汚染物質の光化学的分解及びその後の堆積を増加する。これはＥＵＶリソグラフィ装置の収率損失及び寿命短縮及び長期装置信頼性の低下をもたらす。従って、分子汚染物質のガス放出速度に対する非常に厳密な規格がこれらの部品に課される。例えば、ＥＵＶリソグラフィにおけるシリコン化合物の最大許容ガス放出速度は（サブ）アセンブリに対してほぼ１０−１５ｍｂａｒ・ｌ／秒程度である。
【０００３】
部品のガス放出速度の制限は残留ガス分析（ＲＧＡ）でなされることができ、これは四極子質量分析法に基づき、真空環境に存在するガスを同定するために使用される技術である。ＲＧＡを用いるガス放出速度の検出限界は、ＥＵＶリソグラフィなどの高度の清浄度を要する環境で使用される部品の必要最大ガス放出速度の正確な測定を可能にするためには十分ではない。この測定の精度に影響を与える別の要因は、計測器自体のガス放出である。特にロードロックが実行不可能である大きな部品の場合、分析されるべき部品又は試料は大気条件においてＲＧＡ計測器に積み込まれ、それによって計測器の内面を大気条件にさらす。これは例えば有機種による計測器の内面の汚染を引き起こし、ほぼ１０−９ｍｂａｒ・ｌ／秒程度になる可能性がある計測器の内面のガス放出速度をもたらし、その結果分析されるべき試料のガス放出を妨げる。従って、試料のガス放出特性を決定する精度は計測器自体のガス放出によって悪影響を受ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は向上した精度で試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための装置を提供することである。本発明は独立請求項によって規定される。有利な実施形態は従属請求項によって規定される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための装置を提供することによって実現され、該装置は、
試料を収容するための低圧チャンバであって、低圧チャンバ内の圧力は１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒである、低圧チャンバと、
低圧チャンバに層流ガス流を供給するための手段であって、ガス流の第１の部分は試料からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する、手段と、
試料から下流の第１の位置にある、ガス流の第１の部分を受け取るための手段と、
ガス流の第１の部分の内容を分析するための分析器とを有する。
【０００６】
低圧チャンバの内部に層流であるガス流を供給することによって、低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質と試料からガス放出された分子汚染物質の混合が最小化される。ガス流は、例えばヘリウム又はアルゴンなど、ガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する目的に適したキャリアガス種を有する。この混合のさらなる減少は、１０−３ｍｂａｒよりも高い低圧チャンバ内の圧力を供給することによって実現され、平均自由行程は圧力に反比例するため、この圧力においてガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はこの混合をほとんどの実用的場合に十分なレベルに最小化するために十分に小さい。ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程は、とりわけ分子汚染物質の種類に応じて、典型的には１０−３ｍｂａｒにおいてほぼ５０ｍｍ程度である。従ってガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はおよそ５０ｍｍよりも大きくなく、その結果、例えば低圧チャンバの内面からガス放出されたものなど、他のガス放出された分子汚染物質と試料からガス放出された分子汚染物質の混合の量を最小化する。
【０００７】
低圧チャンバ内の層流ガス流の第１の部分は試料を越えて流れ、試料からガス放出する分子汚染物質は、このガス流の第１の部分を受け取る手段へ、このガス流の第１の部分によって捕捉され輸送される。試料からガス放出された分子汚染物質の平均自由行程は、試料を越えて流れる、従って試料からガス放出された分子汚染物質を有する、層流ガス流の第１の部分によるこれらのガス放出された分子汚染物質の捕捉をもたらすために十分に大きくなければならない。これは１０ｍｂａｒよりも低い低圧チャンバ内の圧力を供給することによって実現され、この圧力においてガス放出された分子汚染物質の平均自由行程は、ガス放出された分子汚染物質の層流ガス流による捕捉率を最大化するために十分に大きい。ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程は、とりわけ分子汚染物質の種類に応じて典型的には１０ｍｂａｒにおいてほぼ５μｍ程度である。従って平均自由行程は層流ガス流によるガス放出された分子汚染物質の捕捉効率を最大化するためにおよそ５μｍよりも小さくない。従って、１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒである、本発明にかかる圧力範囲の場合、ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はとりわけ分子汚染物質の種類に応じて典型的にはおよそ５μｍ乃至５０ｍｍである。
【０００８】
本発明によれば、試料からガス放出された分子汚染物質はガス流の第１の部分によって捕捉され収集される。従ってガス流の第１の部分は低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を含まないか、又は最小量しか含まない。このようにして、試料のガス放出特性の分析は、低圧チャンバの内面のガス放出によって、又は試料に起因しない他の不要なガス放出された分子汚染物質によって、影響されないか、又は最小量しか影響されず、従って試料のガス放出の分析の精度を向上させる。本発明は、低圧チャンバ内の適切な圧力を設定することによって、試料からガス放出された分子汚染物質のかなりの部分の捕捉をもたらす。この圧力範囲は、試料からガス放出された分子汚染物質の平均自由行程が、一方ではこれらの分子汚染物質の捕捉効率の増加を実現するために十分に高く、他方では、例えば低圧チャンバの壁の内面など、試料以外の他の装置又は部品からガス放出された分子汚染物質と試料からガス放出された分子汚染物質の混合の最小化を実現するために十分に小さいことを保証する。試料からガス放出された分子汚染物質を有するガス流の第１の部分を受け取った後、ガス流の第１の部分に存在するガス放出された分子汚染物質の内容と特性を分析するために分析器が使用される。
【０００９】
本発明にかかる装置の一実施形態において、低圧チャンバ内の圧力は１０−２ｍｂａｒ乃至１ｍｂａｒである。この圧力範囲の場合、ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はとりわけ分子汚染物質の種類に応じて典型的にはおよそ５０μｍ乃至５ｍｍであるため、これは試料からの分子汚染物質のガス放出の分析の精度をさらに向上させる。この圧力及び平均自由行程の範囲は、試料からガス放出された分子汚染物質の捕捉効率をさらに高め、試料からガス放出された分子汚染物質と試料以外の装置又は部品からガス放出された分子汚染物質の混合をさらに減少させる。
【００１０】
本発明にかかる装置の一実施形態において、該装置は低圧チャンバの内面に沿って下流の第２の位置にある、ガス流の第２の部分を受け取るための手段をさらに有し、該第２の部分は低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する。このようにして層流ガス流は、主に試料からガス放出された分子汚染物質を有する第１の部分と、主に低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を輸送する第２の部分に分離される。従って、ガス流の第１の部分は低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を含まないか、又は最小量しか含まず輸送しない。このように層流ガス流を分離することによって、試料からガス放出された分子汚染物質は分析器に輸送されて受け取られ、低圧チャンバの内面から又は計測器の他の部分からガス放出された分子汚染物質は、全く又は最小限までしか分析器に輸送されず受け取られないことが実現される。これは低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質は下流の第２の位置において受け取られ、この第２の位置は試料の分子汚染物質が受け取られる第１の位置と異なるためである。従ってガス流の第２の部分は低圧チャンバの内面からガス放出する分子汚染物質を捕捉し、その結果、ガス流の第１の部分に達するこれらの分子汚染物質の数を減らし、試料からガス放出された分子汚染物質と低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質の混合を減少させる。
【００１１】
本発明にかかる装置の一実施形態において、該装置は、試料から下流の第３の位置において、ガス放出された分子汚染物質をガス流の第１の部分から分離するため、及びガス放出された分子汚染物質を一定期間収集するための予備濃縮装置をさらに有する。例えば半導体製造など、高度な清浄度を要する環境において使用される部品又は試料のものなど、極めて低いガス放出速度は、分析のために十分な物質を供給するために予備濃縮装置の使用から利益を得る。予備濃縮装置は分子汚染物質を捕捉し、ガス流に含まれるキャリアガスからこれらの分子汚染物質を分離する。予備濃縮装置は分子汚染物質を一定期間収集し、この期間はとりわけ分子汚染物質のガス放出速度に応じる。ガス放出された分子汚染物質の量の検出限界は、予備濃縮装置が分子汚染物質を収集した期間の増加の関数として減少し、従って向上するため、このようにしてガス放出の分析の精度がさらに向上する。さらなる実施形態において該装置は予備濃縮装置を加熱するための手段をさらに有する。予備濃縮装置の温度を増加させることで、予備濃縮装置からの分子汚染物質の放出をもたらし、その後放出された分子汚染物質は分析器において特性化される。このようにして、予備濃縮装置を低圧チャンバから別の位置へ動かす必要がなく、ガス放出された分子汚染物質の分析がｉｎ‐ｓｉｔｕになされることができる。また、この実施形態はガス放出測定が開始する前に予備濃縮装置のｉｎ‐ｓｉｔｕ洗浄を可能にする。
【００１２】
本発明にかかる装置の一実施形態において、該装置は、低圧チャンバ内に層流ガス流を供給するための手段を有する、試料を収容するための第１の部分と、ガス流の第１の部分を受け取るための手段を有する第２の部分とに、低圧チャンバを分離するための遮断弁をさらに有する。低圧チャンバの第１の部分への試料の積み込み中に遮断弁を閉じることによって、低圧チャンバの第２の部分は大気条件にさらされず、それによって低圧チャンバの第２の部分の汚染の増加を回避し、低圧チャンバの内部の全体の汚染を減少させる。
【００１３】
本発明にかかる装置の一実施形態において、低圧チャンバに層流ガス流を供給するための手段は、低圧チャンバへガス流を供給するための第１の入口と、ガス流を層流にするための１組の羽根を有する。これは乱流ガス流を滑らかにし、低圧チャンバ内に層流ガス流を供給する便利な方法である。さらなる実施形態において、第１の入口はガス流の第１の部分を供給するためのものであり、該装置は低圧チャンバにガス流の第２の部分を供給するための第２の入口を低圧チャンバ内にさらに有する。このようにしてガス流は既に第１及び第２の入口において２つの別のガス流に分離され、一方は低圧チャンバの壁の内面に沿って又は平行に流れ、対応する分子汚染物質を捕捉し輸送し、もう一方は試料の表面を流れ、試料からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する。ここで、乱流ガス流を滑らかにするために羽根もまた使用され得る。
【００１４】
本発明にかかる装置の一実施形態において、試料から下流の位置にあるガス流の第１の部分を受け取るための手段は漏斗を有する。漏斗は試料からガス放出された分子汚染物質を有するガス流の部分を受け取る効率的な方法を提供する。さらに、漏斗は低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質に対するシールドを提供し、それによって、試料からガス放出された分子汚染物質と低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質の混合を減少させる。
【００１５】
本発明にかかる装置の一実施形態において、分析器はガス流内の特定元素を検出するのに適した検出器を有する。特定の元素又は化合物群に感受性のある検出器は、特定の汚染物質源を見つけるのに非常に役立つ可能性がある。さらに、これらの検出器は試料のガス放出特性の決定の精度をさらに高める。これは特定の標的元素を含む化合物の同定を可能にする。さらなる実施形態において検出器は原子発光検出器（ＡＥＤ）である。
【００１６】
この目的は試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための方法によっても実現され、該方法は、
ａ）低圧チャンバに試料を収容するステップ、
ｂ）１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒの低圧チャンバ内の圧力を供給するステップ、
ｃ）試料からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する第１の部分を持つ層流ガス流を低圧チャンバに供給するステップ、
ｄ）試料から下流の第１の位置においてガス流の第１の部分を受け取るステップ、
ｅ）ガス流の第１の部分の内容を分析するステップ、を有する。
【００１７】
本発明にかかる方法の一実施形態において、ステップｃ）は、ガス流の第１の部分と、低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送するガス流の第２の部分を供給するステップを有する。低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する別のガス流があるため、試料からガス放出された分子汚染物質と低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質の混合の量はこのようにして減少する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかる装置の一実施形態の断面を概略的に示す。
【図２】本発明にかかる装置の別の実施形態の断面を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図中の同様の参照数字は同一又は同様の部品をあらわす。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態にかかる装置１００の略断面図を示す。装置１００は、図１に示されていない従来のポンプ法及び装置を用いることによって、内部が１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒ、好適には１０−２ｍｂａｒ乃至１ｍｂａｒの低圧に設定されるチャンバ１を有する。チャンバ１に試料２が積み込まれ、収容される。例えば試料２は、装置１００内の固定位置上に試料２を保持し収容するのに適したチャック又は任意の他の装置（不図示）上に積み込まれる。チャンバ１は、例えばヘリウム又はアルゴンなど、ガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送するのに適したキャリアガスを有するガス流１１をチャンバ１に供給するための入口４を有する。ガス流１１は、この実施例ではガス流１１における乱流を滑らかにする１組の羽根５を介して、層流ガス流１２に変換される。この場合層流ガス流１２はチャンバ１の全内部体積を通って流れ、その方向は主にチャンバ１の壁に平行である。図１に巻き矢印２１，２２で図示される通り、チャンバ１の壁の内面は壁分子汚染物質２１をガス放出し、試料２はガス放出を介して試料分子汚染物質２２を生じる。層流ガス流１２の一部はチャンバ１の壁の内面に沿って流れ、このようにしてガス放出された壁汚染物質２１を捕捉する。これらの汚染物質２１は層流壁ガス流１４を介してさらに下流へ輸送され、一方層流壁ガス流１４はさらに下流へガス放出された壁汚染物質２１も捕捉する。ガス流１２の別の部分は試料２を越えて流れ、このようにしてガス放出された試料汚染物質２２を捕捉する。そして層流試料ガス流１３はこれらのガス放出された試料汚染物質２２を試料２からさらに下流へ輸送する。試料２の下流の特定位置において、層流試料ガス流１３は分析器３に達し、これは層流試料ガス流１３によって輸送される試料分子汚染物質２２を受け取り収集する。壁分子汚染物質２１を有する層流壁ガス流１４は分析器３に達しない。従って、分析器３は主に試料２からガス放出された試料分子汚染物質２２を捕捉する。分析器３は分析器３によって捕捉される分子汚染物質２２の内容を分析することができ、従って試料２のガス放出特性の分析をもたらす。例えば、分析器３は試料分子汚染物質２２に存在する特定元素の量を分析するために、原子発光検出器（ＡＥＤ）などの元素特異検出器を有してもよい。試料分子汚染物質２２を含まないガス流１３の残りの部分であるガス流１４及びガス流１５は、例えばポンプ（不図示）によって出口６を介して出ていく。
【００２１】
チャンバ１内の圧力はガス放出された分子汚染物質２１，２２の平均自由行程を決定する。ガス放出された分子汚染物質２１，２２の平均自由行程は層流ガス流１２によって捕捉される試料分子汚染物質２２の量を最大化するために十分に大きくなければならず、また壁分子汚染物質２１と試料分子汚染物質２２の混合の量を最小化するために十分に小さくなければならない。層流ガス流１２によって捕捉される試料分子汚染物質２２の量は、試料２のガス放出速度の正確な分析を得るために最大でなければならない。理想的には全てのガス放出された試料分子汚染物質２２が層流ガス流１２によって捕捉され、層流試料ガス流１３によって分析器３へ輸送される。壁分子汚染物質２１と試料分子汚染物質２２の混合の量は、いかなる混合も試料２のガス放出特性の分析を妨げるため、最小でなければならない。平均自由行程が大き過ぎる場合、壁分子汚染物質２１の一部もまた試料２を越えて流れる層流ガス流１２の部分によって捕捉される。その場合層流試料ガス流１３は試料分子汚染物質２２だけでなく壁分子汚染物質２１も輸送する。さらに、平均自由行程が大き過ぎるため、試料分子汚染物質２２の一部が、チャンバ１の内面の近くを流れる層流ガス流１２の部分によって捕捉され、従って試料２を越えて流れる層流ガス流１２の部分によって捕捉されないことになる。従って、この場合層流試料ガス流１３は全ての試料分子汚染物質２２を捕捉せず、壁分子汚染物質２１も含むことになる。これは試料２のガス放出特性の精度の低い分析をもたらす。本発明によれば、これは低圧チャンバ１内の圧力を１０−３ｍｂａｒより高い値に設定することによって防止され、改良される。平均自由行程は圧力に反比例するため、この圧力範囲の場合、ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はほとんどの実用的場合において十分なレベルまで混合を最小化するために十分に小さい。ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程は、とりわけ分子汚染物質の種類に応じて、典型的には１０−３ｍｂａｒにおいてほぼ５０ｍｍ程度である。従って、この圧力範囲の場合ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はおよそ５０ｍｍよりも大きくならず、それによって、ガス放出された壁分子汚染物質２１と分子試料汚染物質２２の混合の量を最小化する。精度をさらに向上させ混合の可能性を減らすために、圧力は１０−２ｍｂａｒよりも高く、これはおよそ５ｍｍよりも低い平均自由行程に対応する。
【００２２】
ガス放出された分子汚染物質を捕捉する可能性を最大限に高めるために、ガス放出された分子汚染物質の平均自由行程はおよそ５μｍよりも大きくなければならず、これは本発明に従って低圧チャンバ１内の圧力を１０ｍｂａｒよりも低い値に設定することによって実現される。ガス放出された分子汚染物質の捕捉可能性のさらなる増加は、低圧チャンバ１内の圧力を１ｍｂａｒよりも低い値に設定することによって実現され、これはおよそ５０μｍよりも大きいガス放出された分子汚染物質の平均自由行程に対応する。
【００２３】
図２は本発明の別の実施形態にかかる装置２００の略断面図を示す。図２に巻き矢印２１，２２で示される通り、チャンバ１の壁の内面は壁分子汚染物質２１をガス放出し、試料分子汚染物質２２は試料２からガス放出する。
【００２４】
この実施形態においてチャンバ１は遮断弁８によって２つの部分に分離される。遮断弁８は試料２がチャンバ１の積み込み部分に積み込まれる場合に閉じられ、それによってチャンバ１の第２の部分が大気条件にさらされるのを防ぎ、この第２の部分は図２に示されていない従来のポンプ法及び装置を用いることによって、１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒ、好適には１０−２ｍｂａｒ乃至１ｍｂａｒの低圧に設定される。試料２をチャンバ１へ積み込み収容した後、チャンバ１の積み込み部分はチャンバ１の第２の部分と同様の低圧条件にポンプされ、その後遮断弁８が開かれる。これは、試料２がチャンバ１に積み込まれるときにチャンバ１の一部が大気条件にさらされず、それによって、チャンバ１の内面に付着し得る分子汚染物質のチャンバ１への流入を減らすので、低圧チャンバ１内の汚染レベルを減少させ、従って壁分子汚染物質２１の量を減少させる。加えて、チャンバ１の壁の内面のガス放出速度のさらなる減少をもたらすために、チャンバ１の第２の部分は各分析前に調整されることができ、例えば真空焼成されることができる。
【００２５】
チャンバ１は、例えばヘリウム又はアルゴンなど、ガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送するのに適したキャリアガスを有する第１のガス流３１をチャンバ１へ供給するための第１の入口９を有する。第１のガス流３１は試料２に達する前に例えば１組の羽根５を介して層流の第１のガス流３３に変換される。羽根５は第１の入口９と組み合わせて、試料２に向かって越える、及びチャンバ１の壁の内面に実質的に平行な、層流の第１のガス流３３の方向をさらにもたらす。さらに、層流の第１のガス流３３は、壁分子汚染物質２１が層流の第１のガス流３３によって捕捉されないか又は最小量しか捕捉されないような、チャンバ１の内壁からの距離を流れる。第２の入口７は、第１のガス流３１と同様のキャリアガスを有する第２のガス流３２をチャンバ１へ供給する。第２のガス流３２は層流壁ガス流３４に変換され、これは低圧チャンバ１の内面に実質的に平行な方向に流れ、層流壁ガス流３４による壁分子汚染物質２１の捕捉率が最大化されるような内面からの距離を流れる。作動中、すなわち試料２を積み込み、チャンバ１の積み込み部分内を適切な圧力に設定した後、遮断弁８が開かれ、それによってチャンバ１の積み込み部分をチャンバ１の第２の部分との直接接続に設定する。試料２を越えて流れる層流の第１のガス流３３はガス放出された試料分子汚染物質２２を捕捉し、捕捉した試料分子汚染物質２２を、試料ガス流３５を介して試料２のさらに下流へ輸送する。層流壁ガス流３４はチャンバ１の壁の内面に沿ってその近くを流れ、このようにしてガス放出された壁汚染物質２１を捕捉しさらに下流の位置へ輸送する。漏斗４５が試料２の下流の位置に設けられ、チャンバ１の第２の部分に位置し、この第２の部分は試料２がチャンバ１に積み込まれるときに大気条件にさらされない。漏斗は、層流試料ガス流３５が受け取られ、試料ガス流３５が分析される位置へ誘導されるような、例えば円錐などの形状を持つ。漏斗４５は、ガス放出された試料汚染物質２２を有する試料ガス流３５のみを受け取り、ガス放出された壁汚染物質２１を有する層流壁ガス流３４は受け取らないか、又は最小量しか受け取らず捕捉しない。従って漏斗４５は壁ガス流３４と試料ガス流３３の改良された分離をもたらし、それによって、ガス放出された壁分子汚染物質２１とガス放出された試料分子汚染物質２２の混合を減らし、従ってガス放出された試料汚染物質２２の分析の精度を高める。層流壁ガス流３４は、例えばポンプ（不図示）を介してチャンバから外へ層流壁ガス流３４を誘導する第１の出口４１によって受け取られる。
【００２６】
この実施形態において、試料ガス流３５は漏斗４５によって予備濃縮装置４０へ誘導される。予備濃縮装置４０は層流輸送のために使用されるガスと試料分子汚染物質２２の分離をもたらす。さらに、予備濃縮装置４０は試料分子汚染物質２２を一定期間捕捉し収集する。この期間後、収集された試料分子汚染物質２２は比較的短い時間間隔で例えば加熱によって予備濃縮装置４０から放出され、第２の出口４３を介して分子汚染物質２２が分析される部分（不図示）へ輸送される（矢印３９によって示される）。分析は例えばＡＥＤなどの元素特異検出器によって実行される。予備濃縮装置４０からさらに下流の位置にある第２の弁４６は、試料分子汚染物質２２が予備濃縮装置４０から放出された後に第２の出口４３を介して分析器（不図示）へ輸送される第１の状態へ切り替えることができ、及び試料分子汚染物質２２を含まない予備濃縮後ガス流３８が例えばポンプ（不図示）によって第３の出口４２へ輸送される第２の状態へ切り替えることができる。予備濃縮法を用いることによって、試料分子汚染物質２２は予備濃縮装置４０で一定期間収集され、より多くの量の分子汚染物質２２が分析に利用可能である。従って、十分な試料分子汚染物質２２が向上した許容可能な精度で分析のために利用可能であるように、試料分子汚染物質２２の低いガス放出速度は、試料分子汚染物質２２を一定期間捕捉することによって補われる。収集された試料分子汚染物質２２の予備濃縮装置４０からの放出は、例えば予備濃縮装置４０の加熱など、標準的な利用可能な方法で実行されることができ、その後放出された試料分子汚染物質２２が分析されることができる。このようにして、別の位置で分析を行うために低圧チャンバ１から予備濃縮装置４０を取り外す必要がなく、試料分子汚染物質２２の分析がｉｎ‐ｓｉｔｕになされることができる。しかしながら、別の実施形態において、予備濃縮装置４０は収集された分子汚染物質２２のｅｘ‐ｓｉｔｕ分析をもたらすためにチャンバ１から除去される。その場合第２の出口４３及び切換え弁４６は必要ない。
【００２７】
さらに、低圧チャンバ１の壁の内面のガス放出がよく特性化される場合、層流壁ガス流及び層流試料ガス流への分離は厳密に必要でないことが留意されるべきである。その場合層流ガス流がただ１つである装置はこの発明の別の実施形態である。
【００２８】
要約すると、本発明は試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための装置に関する。該装置は試料を収容するための低圧チャンバを有し、低圧チャンバ内の圧力は１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒである。さらに該装置は、層流ガス流を低圧チャンバに供給するための手段であって、ガス流の第１の部分は試料からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する、手段と、試料から下流の第１の位置にあるガス流の第１の部分を収集するための手段とを有する。分析器はガス流の第１の部分の内容を分析する。このようにして試料のガス放出特性のより正確な分析が実現される。
【００２９】
低圧法はガス放出プロセスに対する影響を最小化するために選ばれる。特に、ロードロックが実行不可能である大きな部品又はサブアセンブリの場合、ガス放出された種又は分子汚染物質を取り込み収集するように試料を越えて流れるガス流、及び壁の表面のガス放出を取り込み迂回させるように真空チャンバの壁の表面に沿って流れるガス流が導入される。ガス流のレイアウト及び条件は、試料からのガス放出種の最大限の取り込みと、壁からガス放出された種又は分子汚染物質と試料からガス放出された種又は分子汚染物質の最小限の混合を可能にするべきである。
【００３０】
最後に本願において"有する"という語は他の要素又はステップを除外せず、"ａ"又は"ａｎ"は複数を除外せず、単一のプロセッサ又は他のユニットが複数の手段の機能を満たしてもよいことが指摘される。本発明はありとあらゆる新規の特性及び特性のありとあらゆる組み合わせに存在する。さらに、請求項における参照符号はその範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための装置であって、前記装置は、
前記試料を収容するための低圧チャンバであって、前記低圧チャンバ内の圧力は１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒである、低圧チャンバと、
前記低圧チャンバに層流ガス流を供給するための手段であって、前記ガス流の第１の部分は前記試料からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する、手段と、
前記試料から下流の第１の位置にある、前記ガス流の前記第１の部分を受け取るための手段と、
前記ガス流の前記第１の部分の内容を分析するための分析器とを有する、装置。
【請求項２】
前記低圧チャンバ内の圧力が１０−２ｍｂａｒ乃至１ｍｂａｒである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置が、前記低圧チャンバの内面に沿って下流の第２の位置にある、前記ガス流の第２の部分を受け取るための手段をさらに有し、該第２の部分は前記低圧チャンバの前記内面からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記試料から下流の第３の位置にある、前記ガス放出された分子汚染物質を前記ガス流の前記第１の部分から分離するため、及び前記ガス放出された分子汚染物質を一定期間収集するための予備濃縮装置をさらに有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記予備濃縮装置を加熱するための手段をさらに有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記低圧チャンバを、前記層流ガス流を前記低圧チャンバに供給するための手段を有する、前記試料を収容するための第１の部分と、前記ガス流の前記第１の部分を受け取るための手段を有する第２の部分とに分離するための遮断弁をさらに有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記層流ガス流を前記低圧チャンバに供給するための手段が、前記ガス流を前記低圧チャンバに供給するための第１の入口と、前記ガス流を層流にするための１組の羽根とを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の入口が、前記ガス流の前記第１の部分を供給するためのものであり、前記装置が前記低圧チャンバに前記ガス流の前記第２の部分を供給するための第２の入口を前記低圧チャンバ内にさらに有する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記試料から下流の位置にある、前記ガス流の前記第１の部分を受け取るための手段が漏斗を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記分析器が前記ガス流における特定元素を検出するのに適した検出器を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記検出器が原子発光検出器である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための方法であって、前記方法は、
ａ）前記試料を低圧チャンバに収容するステップと、
ｂ）１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒの前記低圧室内の圧力を供給するステップと、
ｃ）前記試料からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する第１の部分を持つ層流ガス流を前記低圧チャンバに供給するステップと、
ｄ）前記試料から下流の第１の位置において前記ガス流の前記第１の部分を受け取るステップと、
ｅ）前記ガス流の前記第１の部分の内容を分析するステップとを有する、方法。
【請求項１３】
前記ステップｃ）が、前記ガス流の前記第１の部分と、前記低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する前記ガス流の第２の部分とを供給するステップを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１】
試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための装置であって、前記装置は、
前記試料を収容するための低圧チャンバであって、前記低圧チャンバ内の圧力は１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒである、低圧チャンバと、
前記低圧チャンバに層流ガス流を供給するための手段であって、前記ガス流の第１の部分は前記試料からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する、手段と、
前記試料から下流の第１の位置にある、前記ガス流の前記第１の部分を受け取るための手段と、
前記ガス流の前記第１の部分の内容を分析するための分析器とを有する、装置。
【請求項２】
前記低圧チャンバ内の圧力が１０−２ｍｂａｒ乃至１ｍｂａｒである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置が、前記低圧チャンバの内面に沿って下流の第２の位置にある、前記ガス流の第２の部分を受け取るための手段をさらに有し、該第２の部分は前記低圧チャンバの前記内面からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記試料から下流の第３の位置にある、前記ガス放出された分子汚染物質を前記ガス流の前記第１の部分から分離するため、及び前記ガス放出された分子汚染物質を一定期間収集するための予備濃縮装置をさらに有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記予備濃縮装置を加熱するための手段をさらに有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記低圧チャンバを、前記層流ガス流を前記低圧チャンバに供給するための手段を有する、前記試料を収容するための第１の部分と、前記ガス流の前記第１の部分を受け取るための手段を有する第２の部分とに分離するための遮断弁をさらに有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記層流ガス流を前記低圧チャンバに供給するための手段が、前記ガス流を前記低圧チャンバに供給するための第１の入口と、前記ガス流を層流にするための１組の羽根とを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の入口が、前記ガス流の前記第１の部分を供給するためのものであり、前記装置が前記低圧チャンバに前記ガス流の前記第２の部分を供給するための第２の入口を前記低圧チャンバ内にさらに有する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記試料から下流の位置にある、前記ガス流の前記第１の部分を受け取るための手段が漏斗を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記分析器が前記ガス流における特定元素を検出するのに適した検出器を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記検出器が原子発光検出器である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
試料からの分子汚染物質のガス放出を分析するための方法であって、前記方法は、
ａ）前記試料を低圧チャンバに収容するステップと、
ｂ）１０−３ｍｂａｒ乃至１０ｍｂａｒの前記低圧室内の圧力を供給するステップと、
ｃ）前記試料からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する第１の部分を持つ層流ガス流を前記低圧チャンバに供給するステップと、
ｄ）前記試料から下流の第１の位置において前記ガス流の前記第１の部分を受け取るステップと、
ｅ）前記ガス流の前記第１の部分の内容を分析するステップとを有する、方法。
【請求項１３】
前記ステップｃ）が、前記ガス流の前記第１の部分と、前記低圧チャンバの内面からガス放出された分子汚染物質を捕捉し輸送する前記ガス流の第２の部分とを供給するステップを有する、請求項１２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２０１２−５１１１５０（Ｐ２０１２−５１１１５０Ａ）
【公表日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３９１５１（Ｐ２０１１−５３９１５１）
【出願日】平成２１年１２月１日（２００９．１２．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５５４３５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６７２５９
【国際公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１日（２００９．１２．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５５４３５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６７２５９
【国際公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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