气体分压的在线测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及气体分压的在线测量装置，包括待测气源腔室，校准气源腔室，减压腔室，恒压腔室，真空计和质谱分析模块，其中第一进气阀门和减压腔室之间设有高压待测气体进样通道和中压待测气体进样通道，第一进气阀门和恒压腔室之间设有低压待测气体进样通道，第六进气阀门与减压腔室之间设有校准气体进样通道，减压腔室和恒压腔室之间设有气体流通通道，真空计用于测量上述四个腔室的真空度，质谱分析模块用于在线测量恒压腔室的气体。本实用新型专利技术的在线测量装置，主要针对粗、低真空气体分析，根据待测气体压力而选择最优的进样通道，分压测量更加准确。

On line measuring device of gas partial pressure

【技术实现步骤摘要】
气体分压的在线测量装置
本技术涉及测量
，特别涉及一种气体分压的在线测量装置。
技术介绍
在工业生产领域中，常常需要分析各种过程气体的成分和浓度。极紫外光刻机(EUVL)真空系统需要对各真空微环境进行气体分压的在线严密监测，如其启动和停止过程中(真空微环境为粗真空)，需要监测各气体组分分压；其工作过程中(真空微环境为几Pa量级的低真空)，需要严格控制其N2、O2、H2O和CxHy成分的分压。四极质谱计是唯一适用于真空中残余气体分析测量的设备，但其必须在10-2Pa真空度以下运行。同时半导体行业特点要求极紫外光刻机不能经常停机检修，经常性地将四极质谱计拆下进行校准不被允许。中国专利CN201610168958“一种在线式气体分析装置及方法”授权了一种高压环境(＞2个大气压)的在线式气体分析装置及方法。采用该装置进行粗、低真空气体分压的测量存在灵敏度不够，测量结果不够精确的问题。
技术实现思路
本技术的目的是为解决以上问题，本技术提供一种气体分压的在线测量装置。根据本技术，提供一种气体分压的在线测量装置，包括待测气源腔室、校准气源腔室、对进样气体分流的减压腔室、使进样气体的压力保持恒定的恒压腔室、真空计和质谱分析模块。其中，待测气源腔室通过第一进气阀门控制出气，校准气源腔室通过第六进气阀门控制出气，第一进气阀门和减压腔室之间设有高压待测气体进样通道和中压待测气体进样通道，第一进气阀门和恒压腔室之间设有低压待测气体进样通道，第六进气阀门与减压腔室之间设有校准气体进样通道，高压待测气体进样通道、中压待测气体进样通道、低压待测气体进样通道和校准气体进样通道均各自设有一级进气阀门，减压腔室和恒压腔室之间设有气体流通通道，气体流通通道内部设有二级进气阀门。高压待测气体进样通道、中压待测气体进样通道和低压待测气体进样通道的各自内部的一级进气阀门与第一进气阀门之间的区间共同连接第一抽气泵组，第一抽气泵组通过第一隔断阀门控制接通，校准气体进样通道的第六进气阀门和其内部的一级进气阀门之间的区间连接第三抽气泵组，第三抽气泵组通过第二隔断阀控制接通。其中，真空计用于测量待测气源腔室、校准气源腔室、减压腔室和恒压腔室的真空度，且经过精确校准；质谱分析模块用于对恒压腔室内的进样气体进行在线测量。其中，在线测量装置还包括充氮气道，充氮气道通过第八进气阀门接通待测气体进样通道，充氮气道通过第九进气阀门接通校准气体进样通道。待测气源腔室的个数为一或多个，每个待测气源腔室均相应地设有进气阀门控制与待测气体进样通道的连通。其中，恒压腔室包括腔体和对腔体进行抽气的第二抽气泵组，第二抽气泵组与腔体通过第一调节阀门连通，减压腔室包括另一腔体和对另一腔体进行抽气的第四抽气泵组，第四抽气泵组与另一腔体通过第二调节阀门控制连通。其中，在线测量装置还包括数据采集控制模块，数据采集控制模块用于按需求控制开启所有抽气泵组、第一进气阀门、第六进气阀门、所有一级进气阀门、二级进气阀门、第一隔断阀门、第二隔断阀门、第一调节阀门、第二调节阀门、真空计和质谱分析模块，并对真空度数据和质谱图数据进行采集和显示，以及根据待测气源腔室的真空度数据，自动选择开启对应的阀门，选择匹配的气体进样通道，实现气体的在线监测。其中，气体流通通道的二级进气阀门和恒压腔室之间以及低压待测气体进样通道的一级进气阀门和恒压腔室之间均设有限流小孔，限流小孔为每孔直径＜2mm的双孔结构。其中，质谱分析模块包括四极质谱计和第十进气阀门，第十进气阀门的一端与恒压腔室连接，另一端外部与四极质谱计法兰连接，另一端内部通过金属细管与四极质谱计的封闭式离子源连接。其中，校准气体进样通道与高压待测气体进样通道为关于减压腔室和恒压腔室之间连线相对称的镜像通道。其中，高压待测气体进样通道和校准气体进样通道均包括一段相同的毛细管道。其中，两个限流孔位于一个限流小孔结构中。本技术具备以下有益效果：1)本技术的气体分压的在线测量装置，主要是针对粗、低真空的气体分析。2)本技术的在线测量装置，根据待测气体压力而选择最优的进样通道，分压测量的更准确。3)本技术的在线测量装置的限流双孔的设计，避免了分子流态下对气体分子的选择性，有效保证了采样气体的真实性。4)本技术装置的校准气体进样通道与高压待测气体进样通道完全对称设置，一方面可保证校准气体在与待测气体压力相等的条件下进行校准，更加有效地保证了分压测量的准确性；另一方面校准气体和待测气体的进样通道专用，避免了两种气体的交叉污染。5)本技术装置的气流进气阀门内焊接有金属细管，将恒压腔室中的气体直接引到四极质谱计的封闭式离子源中，避免腔室本底的干扰，更加有效地保证了分压测量的准确性。6)本技术装置可将四极质谱进行在线校准，而不用将四极质谱拆卸到别的装置上校准，更能保证其定期校准。7)本技术装置的待测气源室可为多个，通过切换进气阀门，可实现其余待测气源室的气体分压在线测量，而不用将装置进行拆改。8)采用上述的气体分压的在线测量装置，可持续在线测量关心气体的分压精确值，并可同时获得其它气体相对于该气体的分压当量值。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是根据本技术实施方式的一种气体分压的在线测量装置的示意图；图2是根据本技术实施方式的另一种气体分压的在线测量装置的示意图；图3是根据本技术实施方式的一种气体分压的在线测量装置测量气体分压的流程图；图4是根据本技术实施方式的一种气体分压的在线测量装置测量空气气体组分及分压的结果图。具体实施方式下面将根据实施例更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然说明书中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。如图1所示，本技术提出了一种气体分压的在线测量与校准装置，该装置包括真空腔室、进样通道、充氮通道、抽气泵组、质谱分析模块、阀门组件和数据采集控制模块。其中真空腔室包括4个，分别为待测气源室101、校准气源室102、减压腔室和恒压腔室。进样通道包括4条，分别为高压待测气体进样通道、中压待测气体进样通道和低压待测气体进样通道和校准气体进样通道，充氮通道包括2条，分别为第一充氮通道和第二充氮通道。恒压腔室包括腔体104和对腔体104进行抽气的第二抽气泵组402，减压腔室包括另一腔体103和对另一腔体103进行抽气的第四抽气泵组404。抽气泵组还包括对三条待测气体进样通道抽气的第一抽气泵组401，以及对标准气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.气体分压的在线测量装置，其特征在于，包括待测气源腔室(101)、校准气源腔室(102)、对进样气体分流的减压腔室、用于使进样气体的压力保持恒定的恒压腔室、真空计和质谱分析模块；/n其中，所述待测气源腔室(101)通过第一进气阀门(301)控制出气，所述校准气源腔室(102)通过第六进气阀门(306)控制出气，所述第一进气阀门(301)和所述减压腔室之间设有高压待测气体进样通道和中压待测气体进样通道，所述第一进气阀门(301)和所述恒压腔室之间设有低压待测气体进样通道，所述第六进气阀门(306)与所述减压腔室之间设有校准气体进样通道，所述高压待测气体进样通道、所述中压待测气体进样通道、所述低压待测气体进样通道和所述校准气体进样通道均各自设有一级进气阀门(302,304,305,307)，所述减压腔室和所述恒压腔室之间设有气体流通通道，所述气体流通通道内部设有二级进气阀门(303)；/n所述高压待测气体进样通道、所述中压待测气体进样通道和所述低压待测气体进样通道的各自内部的一级进气阀门与第一进气阀门(301)之间的区间共同连接第一抽气泵组(401)，所述第一抽气泵组(401)通过第一隔断阀门(501)控制接通，所述校准气体进样通道的第六进气阀门(306)和其内部的一级进气阀门之间的区间连接第三抽气泵组(403)，所述第三抽气泵组(403)通过第二隔断阀门(502)控制接通；/n其中，所述真空计用于测量所述待测气源腔室(101)、所述校准气源腔室(102)、所述减压腔室和恒压腔室的真空度，且经过精确校准；所述质谱分析模块用于对所述恒压腔室内的进样气体进行在线测量；/n所述在线测量装置还包括充氮气道，所述充氮气道通过第八进气阀门(308)接通待测气体进样通道，所述充氮气道通过第九进气阀门(309)接通校准气体进样通道；/n待测气源腔室(101)的个数为一或多个，每个待测气源腔室(101)均相应地设有进气阀门控制与待测气体进样通道的连通。/n...

【技术特征摘要】
1.气体分压的在线测量装置，其特征在于，包括待测气源腔室(101)、校准气源腔室(102)、对进样气体分流的减压腔室、用于使进样气体的压力保持恒定的恒压腔室、真空计和质谱分析模块；
其中，所述待测气源腔室(101)通过第一进气阀门(301)控制出气，所述校准气源腔室(102)通过第六进气阀门(306)控制出气，所述第一进气阀门(301)和所述减压腔室之间设有高压待测气体进样通道和中压待测气体进样通道，所述第一进气阀门(301)和所述恒压腔室之间设有低压待测气体进样通道，所述第六进气阀门(306)与所述减压腔室之间设有校准气体进样通道，所述高压待测气体进样通道、所述中压待测气体进样通道、所述低压待测气体进样通道和所述校准气体进样通道均各自设有一级进气阀门(302,304,305,307)，所述减压腔室和所述恒压腔室之间设有气体流通通道，所述气体流通通道内部设有二级进气阀门(303)；
所述高压待测气体进样通道、所述中压待测气体进样通道和所述低压待测气体进样通道的各自内部的一级进气阀门与第一进气阀门(301)之间的区间共同连接第一抽气泵组(401)，所述第一抽气泵组(401)通过第一隔断阀门(501)控制接通，所述校准气体进样通道的第六进气阀门(306)和其内部的一级进气阀门之间的区间连接第三抽气泵组(403)，所述第三抽气泵组(403)通过第二隔断阀门(502)控制接通；
其中，所述真空计用于测量所述待测气源腔室(101)、所述校准气源腔室(102)、所述减压腔室和恒压腔室的真空度，且经过精确校准；所述质谱分析模块用于对所述恒压腔室内的进样气体进行在线测量；
所述在线测量装置还包括充氮气道，所述充氮气道通过第八进气阀门(308)接通待测气体进样通道，所述充氮气道通过第九进气阀门(309)接通校准气体进样通道；
待测气源腔室(101)的个数为一或多个，每个待测气源腔室(101)均相应地设有进气阀门控制与待测气体进样通道的连通。


2.如权利要求1所述的在线测量装置，其特征在于，
所述恒压腔室包括腔体(104)和对所述腔体(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗艳，吴晓斌，朱精果，王魁波，张罗莎，谢婉露，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11