低真空气体的快速无损采样装置及采样方法制造方法及图纸

本申请实施例中提供了低真空气体的快速无损采样装置及采样方法，无损采样装置包括：真空获得组件，用于获取一定气压的真空；采样组件，用于对待测气体进行减压采样得到采样气体；气体分析组件，用于在真空内对采样气体进行气体分析；以及连接真空获得组件、采样组件以及气体分析组件的控制模块；其中，气体分析组件设置开口与所述真空获得组件相连通。通过本申请的低真空气体的快速无损采样装置及采样方法可以使采样得到的气体含量比例与原有工艺腔室中的气源一致，实现无损采样，使最后的气体成分分析更加准确。

【技术实现步骤摘要】
低真空气体的快速无损采样装置及采样方法
本申请属于测量分析
，具体地，涉及一种低真空气体的快速无损采样装置及采样方法。
技术介绍
在工业生产领域中，常常对各类工艺腔室的气体成分、气体分压和气体浓度进行分析，从而判断各气体含量是否在合理的范围之类，并通过及时反馈达到精准控制和调节的目的，最后确保工业生产的正常运行。例如：极紫外光刻机(EUVL)真空系统包含多个不同要求的工艺腔室，需要时刻对各工艺腔室的真空微环境的气体含量进行严密监测，如N2、O2、H2O、HBr和CxHy等气体的成分和分压。而EUVL工艺过程中最常见的环境为几Pa量级的低真空，常规的真空气体分析时为保证灵敏度、分辨率和工作寿命等，气体粒子的质量分析和探测都需要在≤1×10-2Pa的真空中运行。因此必须对几Pa量级低真空的气源进行减压采样分析。常见的真空气体采样方法有：体积采样法、采样阀、管道、微孔和膜采样等，然而由于气体分子质量流的关系，混合气体从高压端到低压端传输过程中会发生分压比的变化，从而使实际测量得到的气体组分与工艺腔室中气源组分不同，即采样过程中产生了质量歧视效应。因此，如何保证采样得到的气体含量比例与原有工艺腔室中的气源一致，即无损采样，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提出了一种低真空气体的快速无损采样装置及采样方法，旨在解决现有低真空气体成分采样分析过程中存在的气体质量损失的问题。根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种低真空气体的快速无损采样装置，包括：真空获得组件，用于获取一定气压的真空；采样组件，用于对待测气体进行减压采样得到采样气体；气体分析组件，用于在真空内对采样气体进行气体分析，以及连接所述真空获得组件、采样组件以及气体分析组件的控制模块；其中，气体分析组件设置开口与所述真空获得组件相连通。可选地，真空获得组件包括真空腔室以及真空泵组；真空泵组使真空腔室内维持一定气压的真空；真空腔室内部设置气体分析组件；真空腔室与采样组件相连接。可选地，采样组件包括至少一个限流采集组件，至少一个限流采集组件连接采集至少一个工艺腔室内的待测气体，限流采集组件包括截止阀和采样细管，采样细管一端设置于工艺腔室内任一采样点进行气体采样，采样细管另一端连接真空获得组件的真空腔室；截止阀设置于采样细管上。可选地，限流采集组件还包括第一微孔法兰以及第二微孔法兰；第一微孔法兰设置于采样细管与真空腔室连接处，或者设置于采样细管与工艺腔室连接处；第二微孔法兰设置于真空腔室与真空泵组连通之间。可选地，第一微孔法兰以及第二微孔法兰的中心位置分别设置第一微孔和第二微孔，第一微孔和第二微孔的直径均小于气体分子的平均自由程。可选地，第一微孔法兰以及第二微孔法兰的中心位置分别设置第一微孔和第二微孔，第二微孔的流导比真空泵组的抽速低一个数量级以上，第一微孔的流导为C1满足以下公式：其中，C2为第二微孔的流导，P2为真空腔室总压，且P2≤1×10-2Pa，P1为工艺腔室总压。可选地，气体分析组件包括总压监测器、电离单元、质量分析器和探测器，总压监测器用于监测真空获得组件的真空腔室的总压强；电离单元设置于真空腔室内靠近采样组件的采样气体入口处，用于将采样气体分子电离成带电粒子；质量分析器紧邻电离单元，用于根据带电粒子筛选出一定质荷比的带电粒子；探测器接收一定质荷比的带电粒子，并生成相应强度的电信号，最后根据电信号识别出不同气体的组成成分及相对含量。可选地，电离单元为底面开口的双柱面嵌套结构，双柱面上均匀分布有孔洞，双柱面间沿环形方向对称或均匀设置粒子激发器；双柱面的一端设置于采样气体入口处，另一端设置于质量分析器处。根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种低真空气体的快速无损采样方法，具体以下步骤：打开真空获得组件，通过打开真空泵组获得一定气压的真空后，再进行真空腔室烘烤并降至室温，稳定后获得真空腔室的极限真空；关闭真空获得组件，打开采样组件，通过限流采样组件对待测气体进行减压采样得到无损采样气体；打开气体分析模块，在所述真空内对所述采样气体进行气体分析和进行无采样气体情况下的真空系统本底分析，获得工艺气体组成。可选地，在关闭真空获得组件，打开采样组件，通过限流采样组件对待测气体进行减压采样得到无损采样气体步骤之前，还包括对所述本底真空进行气体分析，获得本底气体组成；比较所述本底气体组成和所述工艺气体组成，获得工艺气体的实际组成。采用本申请实施例中的低真空气体的快速无损采样装置及采样方法，无损采样装置，包括：真空获得组件，用于获取一定气压的真空；采样组件，用于对待测气体进行减压采样得到采样气体；气体分析组件，用于在真空内对采样气体进行气体分析；以及连接真空获得组件、采样组件以及气体分析组件的控制模块；其中，气体分析组件设置开口与所述真空获得组件相连通。通过本申请的低真空气体的快速无损采样装置及采样方法实现了快速采样，使采样得到的气体含量比例与原有工艺腔室中的气源一致，实现无损采样，使最后的气体成分分析更加准确。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1中示出了根据本申请一种实施例的低真空气体的快速无损采样装置的结构示意图；图2中示出了根据本申请另一实施例的低真空气体的快速无损采样装置的结构示意图；图3中示出了根据本申请另一实施例的低真空气体的快速无损采样装置的结构示意图；图4中示出了根据本申请实施例的快速无损采样装置的采样流程图；图5示出了根据本申请实施例的高压气体采样方法的步骤示意图；其中，11-真空腔室，12-真空泵组，13-两通隔断阀，21-总压监测器，22-电离单元，23-质量分析器，24-探测器，25-粒子激发器，31-连接法兰，32-采样细管，33-截止阀，34-第一微孔法兰，35-第二微孔法兰，41-控制模块。具体实施方式在实现本申请的过程中，专利技术人发现对真空气体进行测量时，对气体采样的方式很多，如毛细管采样、小孔采样和采样阀等等，然而由于气体分子质量流的关系，混合气体从高压端到低压端传输过程中会发生分压比的变化，从而使实际测量得到的气体组分与工艺腔室中气源组分不同，即采样过程中产生了质量歧视效应，进而造成气体分析结果不准确。因此，亟待解决现有低真空气体成分采样分析过程中存在的气体质量损失的问题。采用本申请实施例中的低真空气体的快速无损采样装置及采样方法，无损采样装置，包括：真空获得组件，用于获取一定气压的真空；采样组件，用于对待测气体进行减压采样得到采样气体；以及气体分析组件，用于在真空内对采样气体进行气体分析。通过本申请的低真空气体的快速无损采样装置及采样方法可以使采样得到的气体含量比例与原有工艺腔室中的气源一致，实现无损采样，使最后的气体成分分析更加准确。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低真空气体的快速无损采样装置，其特征在于，包括：/n真空获得组件，用于获取一定气压的真空；/n采样组件，用于对待测气体进行减压采样得到采样气体；/n气体分析组件，用于在所述真空内对所述采样气体进行气体分析；以及/n控制模块，用于连接所述真空获得组件、采样组件以及气体分析组件；/n其中，所述气体分析组件设置开口与所述真空获得组件相连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种低真空气体的快速无损采样装置，其特征在于，包括：
真空获得组件，用于获取一定气压的真空；
采样组件，用于对待测气体进行减压采样得到采样气体；
气体分析组件，用于在所述真空内对所述采样气体进行气体分析；以及
控制模块，用于连接所述真空获得组件、采样组件以及气体分析组件；
其中，所述气体分析组件设置开口与所述真空获得组件相连通。


2.根据权利要求1所述的快速无损采样装置，其特征在于，所述真空获得组件包括真空腔室以及真空泵组；所述真空泵组使所述真空腔室内维持一定气压的真空；所述真空腔室内部设置所述气体分析组件；所述真空腔室与所述采样组件相连接。


3.根据权利要求2所述的快速无损采样装置，其特征在于，所述采样组件包括至少一个限流采集组件，所述至少一个限流采集组件连接采集至少一个工艺腔室内的待测气体，所述限流采集组件包括截止阀和采样细管，所述采样细管一端设置于工艺腔室内任一采样点进行气体采样，所述采样细管另一端连接所述真空获得组件的真空腔室；所述截止阀设置于所述采样细管上。


4.根据权利要求3所述的快速无损采样装置，其特征在于，所述限流采集组件还包括第一微孔法兰以及第二微孔法兰；所述第一微孔法兰设置于所述采样细管与真空腔室连接处，或者设置于所述采样细管与所述工艺腔室连接处；所述第二微孔法兰设置于所述真空腔室与真空泵组连通之间。


5.根据权利要求4所述的快速无损采样装置，其特征在于，所述第一微孔法兰以及第二微孔法兰的中心位置分别设置第一微孔和第二微孔，所述第一微孔和第二微孔的直径均小于气体分子的平均自由程。


6.根据权利要求4所述的快速无损采样装置，其特征在于，所述第一微孔法兰以及第二微孔法兰的中心位置分别设置第一微孔和第二微孔，所述第二微孔的流导比真空泵组的抽速低一个数量级以上，所...

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