專(zhuān)利名稱(chēng)：反應(yīng)性氣體過(guò)濾器的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交互參考本發(fā)明是2003年9月2日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)10/653,430的部分連續(xù)申請(qǐng)。在此引用上述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容作為參考。
背景技術(shù)：
氣體過(guò)濾在半導(dǎo)體制造環(huán)境中至為重要。為從半導(dǎo)體處理工具中所用的氣體中消除使產(chǎn)量降低的污染物，人們已付出了巨大的努力。污染物通常被分類(lèi)為微?；蚍肿印ＭǔＮ⒘Ｎ廴疚锇▔m埃、棉絨、死皮及制造碎片。使產(chǎn)量降低的污染物的例子包括酸，如氫溴酸、硝酸、硫酸、磷酸、鹽酸；堿，如氨水，氫氧化銨，四甲基銨氫氧化物，三甲胺，三乙胺，六甲基二硅氮烷，NMP，環(huán)己胺，二乙氨基乙醇，甲胺，二甲胺，乙醇胺，嗎啉，可冷凝物，如硅樹(shù)脂和沸點(diǎn)大于或等于150℃的烴；以及摻雜劑，如硼(通常如硼酸)，磷(通常如有機(jī)磷酸鹽)，及砷(通常如砷酸鹽)。
在半導(dǎo)體光刻工具中，提供氣體通常出于兩個(gè)目的致動(dòng)氣動(dòng)工具；和清洗工具光器件。盡管純化的干空氣、氮?dú)獾韧ǔ１挥糜隍?qū)動(dòng)氣動(dòng)工具和清洗光學(xué)器件，但是在氣體中仍可能存在少量污染物，其濃度足以損壞工具光學(xué)器件(例如，照明光學(xué)器件和投影透鏡)。污染物質(zhì)可能粘在光學(xué)元件上，形成分子薄膜。光學(xué)表面上的分子薄膜物理吸收和散射入射光。在光刻光學(xué)表面中的散射或吸收的光使波陣面的球形質(zhì)量扭曲。當(dāng)球形波陣面中的信息扭曲時(shí)，生成的圖像也失真或異常。圖像扭曲，或在光刻情況下，不能在刻線(xiàn)上精確復(fù)制電路圖案，使關(guān)鍵尺寸控制和產(chǎn)量降低。
污染物質(zhì)也可以與光刻工具和/或在工具中處理的晶片中的光學(xué)表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，二氧化硫可以與工具中的水化合產(chǎn)生硫酸，這樣不可逆地?fù)p壞了工具光學(xué)器件。此外，氨水可以與晶片表面材料如抗蝕劑、門(mén)極絕緣薄膜等反應(yīng)，從而干擾光刻處理步驟并使產(chǎn)量降低。因此，供應(yīng)到半導(dǎo)體處理工具上的氣體純度是關(guān)鍵的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種半導(dǎo)體處理工具和對(duì)分子污染敏感的方法中所用的反應(yīng)性氣體用的氣體過(guò)濾器。本發(fā)明的氣體過(guò)濾器可被用于，例如，純化氣體，如用于驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)工具的純凈干燥空氣或用于清洗處理工具中的通常稱(chēng)作自由工作區(qū)域的露出區(qū)域和最終光學(xué)元件和晶片間的區(qū)域的氣體，該處理工具如248nm波長(zhǎng)光刻工具和I-線(xiàn)或365nm波長(zhǎng)光刻工具。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案使用氣體過(guò)濾器過(guò)濾半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中所用的氣體，使用氣體監(jiān)測(cè)器測(cè)量進(jìn)入、通過(guò)、和/或退出該過(guò)濾器的污染物。氣體監(jiān)測(cè)裝置可以是有源或無(wú)源取樣裝置，取樣裝置用于隨時(shí)間收集收集器中的污染物，例如，可以使用分析技術(shù)測(cè)量其含量。使用傳感器如表面聲波檢測(cè)器也可測(cè)量氣體流量。
氣體過(guò)濾器可用于純化合成空氣和清潔干空氣，光刻設(shè)備和半導(dǎo)體處理氣動(dòng)工具中所用的氣流。然而，有利的是在混合之前過(guò)濾合成空氣，例如，在氧氣和氮?dú)饣旌系揭黄鹬圃旌铣煽諝庵埃謩e過(guò)濾氧氣和氮?dú)狻?br> 在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的氣體過(guò)濾器可以除去微粒和分子污染，例如包括酸，堿，可冷凝物，或摻雜劑。氣體過(guò)濾器可以包括化學(xué)活性或化學(xué)催化性過(guò)濾材料以及惰性聚合物(如PTFE)，活性炭，或二者。氣體過(guò)濾器可以包括多孔金屬高純度粒子過(guò)濾器，例如，多孔鎳杯或多孔鎳同心管。
通常，過(guò)濾器用于從供應(yīng)到半導(dǎo)體處理工具上的氣體中除去微粒和分子污染。盡管供應(yīng)的氣體純度是關(guān)鍵的問(wèn)題，但是這不是有用氣體過(guò)濾器的唯一標(biāo)準(zhǔn)。除了輸出純度之外，氣體過(guò)濾器必須符合目的應(yīng)用，并可為目的應(yīng)用提供足量氣流(通過(guò)過(guò)濾器時(shí)有可接受的壓降)。由于多種原因過(guò)度壓降是不需要的。例如，這樣增大了風(fēng)扇負(fù)載和能耗，降低了通過(guò)處理工具的氣流和封套內(nèi)的正壓力。
例如，對(duì)于光器件的清洗氣體而言，需要150～250公升/分鐘(slpm)的氣體流率，以從光學(xué)表面清除污染物。而對(duì)于氣動(dòng)致動(dòng)而言，需要20～50slpm的氣體流率。在這兩種情況下，都需要使用通過(guò)過(guò)濾器時(shí)有較低壓降(通常越低越好)的過(guò)濾器。然而，提高氣體純度的因素(例如，使過(guò)濾介質(zhì)密度，體積，和/或過(guò)濾器尺寸增大)也會(huì)增大通過(guò)氣體過(guò)濾器的壓降。
本發(fā)明提供一種反應(yīng)性氣體過(guò)濾器，其可提供改進(jìn)的壓降。應(yīng)該理解，壓降隨流率和進(jìn)口氣流壓力而變化。通常，壓降隨進(jìn)口氣流壓力增大而降低，隨流率增大而增大。此外，壓力隨過(guò)濾介質(zhì)體積和密度而變化。例如，通過(guò)增大總介質(zhì)體積，介質(zhì)密度，或二者，可以增大氣體純度。然而，還是很難提供下面這樣一種氣體過(guò)濾器，其具有減少的過(guò)濾介質(zhì)體積的減少的壓降，且對(duì)于含有濃度分別不大于約10ppbv和5ppbv的氨水和二氧化硫的輸入氣流而言，還能提供氨水和二氧化硫濃度小于約1ppbv的輸出氣流。
因此，在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種氣體過(guò)濾器，其可提供改進(jìn)的壓降，過(guò)濾介質(zhì)體積不大于約0.5升，對(duì)于含有濃度分別不大于約10ppbv和5ppbv的氨水和二氧化硫的輸入氣流而言，也可提供濃度小于約1ppbv的輸出氣流。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種氣體過(guò)濾器，其可提供改進(jìn)的壓降，過(guò)濾介質(zhì)體積不大于約3升，對(duì)于含有濃度分別不大于約10ppbv和5ppbv的氨水和二氧化硫的輸入氣流而言，也可提供濃度小于約1ppbv的輸出氣流。
在本發(fā)明另一個(gè)方面中，過(guò)濾介質(zhì)體積不大于約0.5升。在各種優(yōu)選的實(shí)施方案中，對(duì)于約100磅/平方英寸(表壓)(psig)～約150psig的輸入氣流壓力而言，本發(fā)明的氣體過(guò)濾器如下(i)在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約3slpm～約20slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約9磅/平方英寸(psi)；(ii)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約20slpm～約50slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約20psi；(iii)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約50slpm～約100slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約50psi。在過(guò)濾介質(zhì)體積不大于約0.5升的氣體過(guò)濾器的各種其他實(shí)施方案中，對(duì)于約70psig～約100psig的輸入氣流壓力而言，本發(fā)明的氣體過(guò)濾器如下(i)在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約3slpm～約20slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約13psi；(ii)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約20slpm～約50slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約35psi；(iii)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約50slpm～約100slpm的出口流速而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約80psi。
在過(guò)濾介質(zhì)體積不大于約0.5升的氣體過(guò)濾器的各種其他實(shí)施方案中，對(duì)于約30psig～約70psig的輸入氣流壓力而言，本發(fā)明的氣體過(guò)濾器如下(i)在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約3slpm～約20slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約18psi；(ii)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約20slpm～約50slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約50psi；(iii)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約50slpm～約100slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約100psi。在本發(fā)明一個(gè)方面中，過(guò)濾介質(zhì)體積不大于約3升。在各種優(yōu)選的實(shí)施方案中，對(duì)于約100磅/平方英寸(表壓)(psig)～約150psig的輸入氣流壓力而言，本發(fā)明的氣體過(guò)濾器如下(i)在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約3slpm～約20slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約5磅/平方英寸(psi)；(ii)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約20slpm～約50slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約16psi；(iii)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約50slpm～約100slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約47psi；(iv)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約100slpm～約150slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約93psi；和(v)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約150slpm～約250slpm的出口流速而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約230psi。
在過(guò)濾介質(zhì)體積不大于約3升的氣體過(guò)濾器各種其他實(shí)施方案中，對(duì)于約70psig～約100psig的輸入氣流壓力而言，本發(fā)明的氣體過(guò)濾器如下(i)在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約3slpm～約20slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約6.5psi；(ii)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約20slpm～約50slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約25psi；(iii)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約50slpm～約100slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約80psi；(iv)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約100slpm～約150slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約165psi；和(v)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約150slpm～約250slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約420psi。
在過(guò)濾介質(zhì)體積不大于約3升的氣體過(guò)濾器各種其他實(shí)施方案中，對(duì)于約30psig～約70psig的輸入氣流壓力而言，本發(fā)明的氣體過(guò)濾器如下(i)在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約3slpm～約20slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約12psi；(ii)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約20slpm～約50slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約30psi；(iii)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約50slpm～約100slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約60psi；(iv)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約100slpm～約150slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約90psi；和(v)在另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于約150slpm～約250slpm的出口流率而言，氣體過(guò)濾器壓降不大于約150psi。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的氣體過(guò)濾器包括具有基本上圓柱形的管部分的容器，該管部分包括帶進(jìn)口端口的進(jìn)口端，帶出口端口的出口端，及內(nèi)室。該進(jìn)口端口具有延伸進(jìn)該內(nèi)室中的進(jìn)口粒子過(guò)濾器，該出口端口具有延伸進(jìn)該內(nèi)室中的出口粒子過(guò)濾器。過(guò)濾介質(zhì)填充到該內(nèi)室中。
過(guò)濾介質(zhì)可以是層狀的，分級(jí)的，混合的，或上述組合。例如，粒狀活性炭(GAC)材料被分層以形成第一層，酸處理的GAC和堿處理的GAC混合和分層形成第二層。在另一個(gè)例子中，堿處理的GAC被分層以形成第一層，酸處理的GAC可以在GAC中分級(jí)形成第二層，其中酸處理的GAC的濃度穿第二層發(fā)生變化。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，過(guò)濾介質(zhì)包括多孔吸附性材料，如沸石、活性炭、分子篩等。在一個(gè)實(shí)施方案中，過(guò)濾介質(zhì)包括被設(shè)計(jì)用來(lái)除去氨水和二氧化硫的經(jīng)處理的GAC材料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，過(guò)濾介質(zhì)包括被設(shè)計(jì)用來(lái)除去氨水和胺的沸石和/或高酸性多孔材料，它們是對(duì)化學(xué)放大縱深紫外線(xiàn)(DUV)光致抗蝕劑敏感的。
過(guò)濾介質(zhì)可以包括被設(shè)計(jì)用來(lái)除去可冷凝有機(jī)化合物的材料，例如，分子量大于約90g/mol和沸點(diǎn)大于約150℃的有機(jī)分子。通常，可冷凝有機(jī)物包括含有約6～30個(gè)碳原子(C6-C30)的有機(jī)化合物，和含有不能通過(guò)與氧氣化合而揮發(fā)的無(wú)機(jī)成分的高分子量有機(jī)物，例如，C6硅烷，C6硅氧烷和C6碘酸鹽。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種氣體過(guò)濾器，其可提供改進(jìn)的壓降，對(duì)于含有總的可冷凝有機(jī)物濃度不大于約100ppbv的輸入氣流而言，也可提供總的可冷凝有機(jī)物濃度小于約10ppbv的輸出氣流。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種氣體過(guò)濾器，其可提供改進(jìn)的壓降，還可提供輸出氣流，其中約99％或更多的可冷凝有機(jī)污染物已被從含有總的可冷凝有機(jī)物濃度不大于約100ppbv的輸入氣流中除去。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，選擇過(guò)濾介質(zhì)來(lái)純化壓縮的干空氣。在壓縮的干空氣過(guò)濾器的一個(gè)實(shí)施方案中，過(guò)濾介質(zhì)包括粒狀活性炭(GAC)，用于除去氨水的酸處理的GAC，及用于除去二氧化硫的堿處理的GAC。過(guò)濾介質(zhì)也可包括無(wú)機(jī)吸附劑(例如，沸石和分子篩，例如，SiO2/Al2O3)和用化學(xué)活性或化學(xué)催化性過(guò)濾材料處理的無(wú)機(jī)吸附劑。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的氣體過(guò)濾器包括用于從輸入和輸出氣流中除去微粒的粒子過(guò)濾器。該微粒過(guò)濾器置于該內(nèi)室中，盡管更難于制造，但是可以認(rèn)為，這種布置可能改進(jìn)流動(dòng)分布。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，該氣體過(guò)濾器包括多孔鎳顆粒過(guò)濾器，其可有效地除去平均尺寸約0.003微米和更大的微粒。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，該粒子過(guò)濾器是多孔鎳同心管高純度粒子過(guò)濾器，如由Mott Corporation(84 Spring Lane，F(xiàn)armington，CT，06032-3159)以零件號(hào)碼2390804所提供的。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，該粒子過(guò)濾器是多孔鎳杯高純度粒子過(guò)濾器，如由Mott Corporation以零件號(hào)碼1204380所提供的。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，該粒子過(guò)濾器可去除掉99.9999999％或更多的小到約0.003微米的所有粒子。
在其他實(shí)施方案中，可以使用熱電冷卻裝置冷卻本發(fā)明的氣體過(guò)濾器?？梢允褂眠@種低溫實(shí)施方案冷凝并收集有機(jī)物。低溫實(shí)施方案可以包括散熱器，用于使產(chǎn)生的熱能消散。
可控的潮濕源可以與該氣體過(guò)濾器連接，用于提供濕度可控制的氣體源?？煽氐某睗裨纯砂ㄓ糜趯⑺拥綒怏w中的超純?nèi)ルx子(DI)水源和用于從氣流中除去水的干燥器。可控的潮濕源還可包括傳感器系統(tǒng)，用于感測(cè)氣流濕度(進(jìn)口，出口或二者)，并前饋和/或反饋信號(hào)到可控的潮濕源。優(yōu)選地，本發(fā)明的氣體過(guò)濾器在加到反應(yīng)性氣體供應(yīng)線(xiàn)路上之前被平衡到具有所需濕度水平。
從下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施方案的說(shuō)明和附圖中可以更充分地理解本發(fā)明的上述和其他目的，特征以及優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，在不同視圖中的相同附圖標(biāo)記通常用于指相同的元件。附圖不是按比例繪制的，重點(diǎn)是用于闡明本發(fā)明的原理。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明下面結(jié)合附圖闡明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，其中

圖1是優(yōu)選實(shí)施方案的本發(fā)明反應(yīng)性氣體過(guò)濾器的等軸測(cè)視圖；圖2A-2W是優(yōu)選實(shí)施方案的本發(fā)明反應(yīng)性氣體過(guò)濾器的各種細(xì)節(jié)圖，其中圖2A-2I，2K-2O，2R-2S，及2U-2W中的各元件按比例繪制，圖2J，2P-2Q，及2T是不按比例繪制的各種等軸測(cè)視圖；圖3A-3D是圖2A-2W的優(yōu)選實(shí)施方案的反應(yīng)性氣體過(guò)濾器的各種細(xì)節(jié)圖，其中方括號(hào)中的尺寸以毫米為單位，不帶括號(hào)的尺寸以英寸為單位；圖4A是另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的本發(fā)明反應(yīng)性氣體過(guò)濾器的等軸測(cè)視圖；圖4B是圖4A的氣體過(guò)濾器的側(cè)視圖；圖5A是另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的本發(fā)明反應(yīng)性氣體過(guò)濾器的等軸測(cè)視圖；圖5B-5D是優(yōu)選實(shí)施方案的本發(fā)明反應(yīng)性氣體過(guò)濾器的按比例繪制的各種細(xì)節(jié)圖，其中不帶括號(hào)的尺寸以英寸為單位；圖6是用于測(cè)定本發(fā)明氣體過(guò)濾器的壓降的系統(tǒng)的示意圖；圖7A-7C是在基本上與圖1-5D所示相似的氣體過(guò)濾器中，在各種進(jìn)口氣流壓力下，壓降對(duì)流率的圖，使用基本上與圖6所示相似的系統(tǒng)來(lái)測(cè)定該圖；圖8A-8V是優(yōu)選實(shí)施方案的本發(fā)明反應(yīng)性氣體過(guò)濾器的各種細(xì)節(jié)圖，其中圖8B-8G，8J-8L，80-8P，及8R-8T中的各元件按比例繪制，圖8A，8H-8I，8M-8N，8Q和8U-8V是不按比例繪制的各種等軸測(cè)視圖；圖9是在現(xiàn)有技術(shù)的純凈干燥空氣過(guò)濾器中，在各種進(jìn)口氣流壓力下，壓降對(duì)流率的圖；圖10是在基本上與圖8A-8V所示相似的氣體過(guò)濾器中，在各種進(jìn)口氣流壓力下，壓降對(duì)流率的圖；圖11A-11Z，11AA-11AZ，及11BA-11BJ是優(yōu)選實(shí)施方案的本發(fā)明反應(yīng)性氣體過(guò)濾器的各種細(xì)節(jié)圖，其中圖11B-11F，11H-11J，11L-11N，11P-11R，11T-11V，11X-11Z，11AB-11AD，11AF-11AG，11AJ-11AL，11AN-11AP，11AR-11AT，11AV-11AX，11AZ，11BB，11BD，11BF，11BH，及11BJ中的各元件按比例繪制，圖11A，11G，11K，11O，11S，11W，11AA，11AE，11AI，11AM，11AQ，11AU，11AY，11BA，11BC，11BE，11BG，及11BI是不按比例繪制的各種等軸測(cè)視圖和非等軸測(cè)視圖；圖12A-12B是在基本上與圖11A-11Z，11AA-11AZ，及11BA-11BJ所示相似的氣體過(guò)濾器中，在各種進(jìn)口氣流壓力下，壓降對(duì)流率的圖；圖13A-13C是對(duì)于Mott Corporation高純度同心管粒子過(guò)濾器零件號(hào)碼2390804而言，在各種進(jìn)口氣流壓力下，壓降對(duì)流率的圖；
圖14表明用于測(cè)定污染物的裝置的實(shí)施方案；圖15表明本發(fā)明的難熔收集器的實(shí)施方案；圖16表明本發(fā)明的過(guò)濾系統(tǒng)的實(shí)施方案；圖17A-17C是在過(guò)濾系統(tǒng)的實(shí)施方案中用作濃縮器的裝置的示意圖；圖18是包括本發(fā)明的過(guò)濾器和檢測(cè)裝置的系統(tǒng)的示意圖；圖19A-19C表明用于監(jiān)測(cè)污染物的檢測(cè)器的實(shí)施方案；圖20A和20B表明本發(fā)明實(shí)施方案的檢測(cè)器的實(shí)施方案；圖21表明使用本發(fā)明實(shí)施方案的檢測(cè)器的方法；圖22表明便攜式干取樣系統(tǒng)的實(shí)施方案；圖23A是本發(fā)明實(shí)施方案的手持干取樣裝置的示意圖；圖23B表明手持干取樣裝置；圖24A-24C表明使用干取樣器監(jiān)測(cè)氣體供應(yīng)中的污染物的方法；圖25是本發(fā)明實(shí)施方案的示例性計(jì)算機(jī)的示意圖；和圖26是監(jiān)測(cè)本發(fā)明實(shí)施方案的氣體供應(yīng)中的污染物的示意圖。
發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體處理工具和對(duì)分子污染物敏感的方法中所用的反應(yīng)性氣體用的氣體過(guò)濾器。氣體中的污染物可以有多種來(lái)源，包括無(wú)塵室環(huán)境本身。表1列出了使用光刻系統(tǒng)的無(wú)塵室環(huán)境(例如，制造環(huán)境)中的各種物質(zhì)。低分子量物質(zhì)，如丙酮，異丙醇和低分子量硅氧烷，在制造環(huán)境中廣泛存在。此外，即使所謂的清潔氣體，如清潔干空氣，也可能含有濃度足以對(duì)半導(dǎo)體處理產(chǎn)生負(fù)面影響并使產(chǎn)量降低的污染物。
最可能降低光學(xué)器件性能的化合物是具有高污染系數(shù)或高分子量的化合物；其例子包括但不限于，甲氧基三甲基硅烷，三甲基硅烷和三甲基硅烷醇。這些化合物在表1中為斜體字，并具有較高的分子量、較高的污染系數(shù)和無(wú)機(jī)成分。對(duì)光學(xué)系統(tǒng)有負(fù)面影響的化合物也可以包括難熔化合物，如硅烷，硅氧烷和碘酸鹽，尤其是六甲基二硅氧烷(HMDSO或C6-硅氧烷)。難熔材料是含有形成非揮發(fā)性或反應(yīng)性氧化物的原子的化合物，例如但不限于，磷(P)，硅(Si)，硫(S)，硼(B)，錫(Sn)，鋁(Al)。這些污染物可以被縱深紫外線(xiàn)(DUV)光照射，并可以形成耐活性氧處理的難熔化合物。
表1

當(dāng)高能光子與有機(jī)蒸汽相互作用時(shí)發(fā)生光化學(xué)分解反應(yīng)。這些反應(yīng)從中性和相對(duì)惰性有機(jī)分子中形成極具反應(yīng)性的自由基。不論自由基形成在何處，在氣相中或在光學(xué)元件表面上，生成的自由基可以反應(yīng)形成更大的有機(jī)化合物，從而污染光學(xué)元件。在嚴(yán)重情況下，在光學(xué)表面上形成聚合物層。有機(jī)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和它吸收的光波長(zhǎng)之間的關(guān)系可能影響光學(xué)器件污染的性質(zhì)和嚴(yán)重程度。例如，I-線(xiàn)或365nm波長(zhǎng)光的能量足以分解幾種碘酸鹽成分，而這些碘酸鹽成分通常不存在于無(wú)塵室空氣中。248nm波長(zhǎng)光，通常在制造250～150nm線(xiàn)寬裝置中所用的縱深紫外線(xiàn)(DUV)平版印刷中使用且更為有效，并可以與大多數(shù)鹵化有機(jī)物反應(yīng)，甚至可以與一些常見(jiàn)的烴相互作用。小于130nm幾何結(jié)構(gòu)所需的193nm光，可以非常有效地與各種空氣中的或氣態(tài)分子有機(jī)污染物反應(yīng)。
隨著平版印刷曝光工具中所用的光波長(zhǎng)下降，每單位光子中的能量增大。這些逐漸更高能量的光子更可能分解多種常見(jiàn)的分子物質(zhì)中的鍵，最終使它們成為與光學(xué)表面粘合的反應(yīng)性物質(zhì)。157nm光學(xué)元件比193nm光學(xué)器件對(duì)于環(huán)境條件更敏感，因?yàn)檫@種光波長(zhǎng)可以有效地被吸收，或可以與幾乎所有的有機(jī)物質(zhì)加氧和大氣水汽相互作用，這要求用惰性、清潔、干燥、無(wú)氧氣體清洗通常稱(chēng)作自由工作區(qū)域的露出區(qū)域和最終光學(xué)元件和晶片間的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，氣體過(guò)濾器包括基本上圓柱形的殼體，該殼體具有充入有過(guò)濾介質(zhì)的內(nèi)室。圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的氣體過(guò)濾器100的外部等軸測(cè)視圖。該殼體包括基本上圓柱形的部分102，帶出口端口106的出口端104及帶進(jìn)口端口110的進(jìn)口端108。該殼體還有填充端口112，用于將過(guò)濾介質(zhì)裝到內(nèi)室中。該氣體過(guò)濾器還可包括例如進(jìn)口組件，出口組件114，或二者皆有，以便于將氣體過(guò)濾器與反應(yīng)性氣體源、反應(yīng)性氣體管線(xiàn)、歧管或工具連接。
優(yōu)選地，該殼體和任何組件是由適用于本發(fā)明的低硫金屬(如316不銹鋼和304不銹鋼)構(gòu)成的。應(yīng)該理解，該殼體和任何組件應(yīng)該沒(méi)有潤(rùn)滑劑、油脂、塵埃等。因此，優(yōu)選的是例如用20％含水酒精溶液，優(yōu)選在超聲清潔器中，使各元件脫油脂，并清潔。這種清潔方法是本領(lǐng)域所熟知的。此外，優(yōu)選的是可以與氣體過(guò)濾器內(nèi)部相通的所有焊接都是在惰性氣體環(huán)境(例如氬)下進(jìn)行的，并且優(yōu)選的是焊接在惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行，以產(chǎn)生無(wú)氣體焊接。優(yōu)選地，所有由鎢在氣體中進(jìn)行的“焊接”都是用軌道焊接機(jī)在彎曲表面上進(jìn)行的焊接。還優(yōu)選的是，使用前，在高溫(例如，100℃)下，例如用惰性氣體流(如氮?dú)?清洗本發(fā)明的氣體過(guò)濾器24～72小時(shí)。還優(yōu)選的是，使用前，用待過(guò)濾的氣體使本發(fā)明的氣體過(guò)濾器達(dá)到濕度平衡。
內(nèi)室中的過(guò)濾介質(zhì)可以包括惰性聚合物、碳、活性炭及無(wú)機(jī)材料(其形式例如是小球或顆粒)。優(yōu)選地，小球或顆粒的平均粒度為約16U.S.mesh～約50U.S.mesh。這些小球或顆?？梢允俏唇?jīng)處理的，或經(jīng)過(guò)化學(xué)活性或化學(xué)催化性過(guò)濾材料處理過(guò)，以促進(jìn)一種或多種類(lèi)型的有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物的吸附，包括例如酸，如氫溴酸，硝酸，硫酸，磷酸，鹽酸；堿，如氨水，氫氧化銨，四甲基氫氧化銨，三甲基胺，三乙基胺，六甲基二硅氮烷，NMP，環(huán)己基胺，二乙基氨基乙醇，甲基胺，二甲基胺，乙醇胺，嗎啉，可冷凝物(如硅樹(shù)脂和沸點(diǎn)大于或等于150℃的烴)；和摻雜劑，如硼(通常如硼酸)，磷(通常如有機(jī)磷酸鹽)，及砷(通常如砷酸鹽)。
各種化學(xué)活性或化學(xué)催化性過(guò)濾材料可用于小球或顆粒以形成過(guò)濾介質(zhì)。用于吸附堿性胺的材料例如包括但不限于磷酸(H3PO4)，磺酸酯苯乙烯二乙烯基苯。吸附酸的材料例如(如硫酸)包括但不限于碳酸鉀(K2CO3)，季胺。除了酸和堿之外，某些化合物在光刻系統(tǒng)中是特別相關(guān)的，如HMDSO。吸附HMDSO的材料例子包括但不限于未經(jīng)過(guò)處理的顆粒狀活性炭(GAC)，沸石。
根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，過(guò)濾介質(zhì)包括GAC，其最小表面積/克約為1200m2/g，密度約0.45～約0.50g/ml；磷酸處理的GAC，其最小表面積/克約為1000m2/g，密度約0.66～約0.69g/ml，及碳酸鉀處理的GAC，其最小表面積/克約為1000m2/g，密度約0.7～約0.9g/ml。
用于污染控制的其他化學(xué)活性或化學(xué)催化性過(guò)濾材料公開(kāi)在2002年7月26日提交的美國(guó)申請(qǐng)10/205,703中，其標(biāo)題為“FiltersEmploying Porous Strongly Acidic Polymers and PhysicalAdsorption Media”，2001年10月1日提交的美國(guó)申請(qǐng)09/969,116中，其標(biāo)題為“Protection of Semiconductor Fabrication and SimilarSensitive Processes”，及2001年2月14日提交的美國(guó)申請(qǐng)No.09/783,232中，其標(biāo)題為“Detection of Base Contaminants In GasSamples”，在此引入上述申請(qǐng)的全部教導(dǎo)作為參考。
圖2A-2W詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明氣體過(guò)濾器的優(yōu)選實(shí)施方案(用于反應(yīng)性氣體如清潔干空氣(CDA)中)。圖2A-2C是帶有基本上圓柱形的中心部分202的氣體過(guò)濾器200的外部尺寸圖。出口端204顯示在圖2C中，且?guī)в谐隹诙丝?06。出口端204還包括出口界面組件208，210，212，以便與氣體管線(xiàn)，歧管等連接。進(jìn)口端214顯示在圖2B中，其包括進(jìn)口端口216，還包括填充端口220。進(jìn)口端口216包括進(jìn)口界面組件218，以便與氣體管線(xiàn)，歧管等連接，中心部分202包括安裝支架219。
圖2D-2F是帶有界面組件的進(jìn)口端214的尺寸圖，其中不帶括號(hào)的尺寸是優(yōu)選的實(shí)施方案，且以英寸為單位。圖2D是帶有進(jìn)口端口216和填充端口220的進(jìn)口端214的端視圖。圖2E顯示進(jìn)口界面組件222，224，226的各元件，以及在優(yōu)選的實(shí)施方案中被焊接到子組件224上的多孔鎳杯粒子過(guò)濾器228。圖2E是帶有進(jìn)口界面組件和填充端口組件230及塞子232的進(jìn)口端214的虛線(xiàn)側(cè)視圖。圖2H是帶有組件215的進(jìn)口端的端視圖，圖2I是沿圖2H的BB的截面圖。圖2I中不帶括號(hào)的尺寸以英寸為單位，方括號(hào)中的尺寸以毫米(mm)為單位。該截面圖還顯示了進(jìn)口粒子過(guò)濾器228延伸入其中的內(nèi)室201的一部分。圖2J顯示了帶有組件215的進(jìn)口端的分解組件圖(不按比例繪制)。
圖2K-2M是帶有界面組件208，210，212的出口端202的尺寸圖，其中不帶括號(hào)的尺寸是優(yōu)選的實(shí)施方案，且以英寸為單位。圖2K顯示了帶有出口端口206的出口端204的端視圖。圖2M和2L顯示了出口界面組件208，210，212，及234的各元件，以及在優(yōu)選的實(shí)施方案中被焊接到子組件234上的多孔鎳杯粒子過(guò)濾器226。圖2L是帶有具有管道208、界面接頭配件212、塞子210的出口界面組件的出口端204的虛線(xiàn)側(cè)視圖。圖2N顯示了沿端視2O的GG的截面圖，圖2O顯示了帶有出口界面組件233的出口端的端視圖。在圖2N中不帶括號(hào)的尺寸以英寸為單位。截面2N還顯示了出口粒子過(guò)濾器236延伸入其中的內(nèi)室201的另一部分。圖2P顯示了帶有界面組件233的出口端的等軸測(cè)視圖(不按比例繪制)。
圖2Q-2S詳細(xì)顯示了基本上圓柱形的部分202，其中所有不帶括號(hào)的尺寸都以英寸為單位。圖2Q顯示了基本上圓柱形的部分的等軸測(cè)視圖(不按比例繪制)。圖2R和2S是按比例繪制的，分別顯示了端部圖和沿線(xiàn)HH的截面圖。截面2S顯示了內(nèi)室201的其余部分。
圖2T-2W詳細(xì)顯示了安裝支架219，其中圖2T是不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖2U-2W是按比例繪制的平面圖，其中不帶括號(hào)的尺寸以英寸為單位。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，圖2A-2W的元件、材料和部件(hardware)如下所示0.083″，2.5″外徑(OD)不銹鋼(SS)管道，202；2.5″SS管帽(接頭套管B16W-CAP-37-101)，204；1.4″英寸OD SS管道，208；4″VCR短管焊接密封管(接頭套管6LV-4-VCT-3S-4TB3)，210；1.4″VCR密封管陽(yáng)螺母(接頭套管SS-4-VCR-4)，212；BSP接頭配件(接頭套管-4TA-7-4RT)，218；0.06-304SS壁焊接支架，219；BSP接頭配件-4-TA-7-4RT(接頭套管)，222；鎳(Ni)高純度粒子過(guò)濾杯，Mott Corp.(零件號(hào)碼1204380)，228；用圓鋼材制造的噴水管，抽頭-20，230；機(jī)械洗滌器，用作轉(zhuǎn)換，224；
2.5″SS管帽，帶有噴水管(接頭套管B16W-CAP-37-101)，214；BSP接頭配件-4-TA-7-4RT(接頭套管)，222；″20 SS管塞(接頭套管)，232；鎳高純度粒子過(guò)濾杯，Mott Corp.(零件號(hào)碼1204380)，236；″OD SS管道，加工到長(zhǎng)度，238；4″VCR短管焊接密封管(接頭套管6LV-4VCT-3S-4TB3)，242；″VCR密封管陽(yáng)螺母(接頭套管SS-4-VCR-4)，240；和機(jī)械洗滌器，用作轉(zhuǎn)換，234。
圖3A-3D顯示了圖2A-2W的反應(yīng)性氣體過(guò)濾器200的優(yōu)選實(shí)施方案的各種細(xì)節(jié)圖，包括帶有進(jìn)口組件215的進(jìn)口和帶有出口組件233的出口。在圖3A-3D中，方括號(hào)中的尺度以毫米為單位，不帶括號(hào)的尺寸以英寸為單位。在優(yōu)選的實(shí)施方案300中，氣體過(guò)濾器200安裝在三維底座302內(nèi)，該底座表示為在過(guò)濾器周?chē)年幱翱颉?br> 根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，本發(fā)明的氣體過(guò)濾器基本上如圖4A-4B和5A-5D所示。圖4A-4B代表帶陰影的外部圖，而圖5A-5D是更詳細(xì)的圖。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，氣體過(guò)濾器400包括基本上圓柱形的殼體，該殼體具有充入有過(guò)濾介質(zhì)的內(nèi)室。該殼體包括基本上圓柱形的部分402，帶有出口端口406的出口端404，以及帶有進(jìn)口端口410的進(jìn)口端408。進(jìn)口端口410和出口端口406并不共享同一軸線(xiàn)，因?yàn)檫M(jìn)口端口410處于基本上圓柱形的部分402的軸線(xiàn)之外，而出口端口406處于基本上圓柱形的部分402的軸線(xiàn)上。該殼體還有填充端口412，用于將過(guò)濾介質(zhì)裝到內(nèi)室中。該氣體過(guò)濾器還可包括例如進(jìn)口組件，出口組件414，或二者皆有，以便于將氣體過(guò)濾器與反應(yīng)性氣體源、反應(yīng)氣體管線(xiàn)、歧管或工具連接。還表明了產(chǎn)品標(biāo)記403，其上的箭頭顯示氣體流過(guò)氣體過(guò)濾器的推薦方向。
圖5A是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的氣體過(guò)濾器500的外部等軸測(cè)視圖。該殼體包括基本上圓柱形的部分502，帶有出口端口506的出口端504，及帶有進(jìn)口端口516的進(jìn)口端514。該氣體過(guò)濾器還包括例如進(jìn)口界面組件518和出口界面組件508，以方便將氣體過(guò)濾器與反應(yīng)性氣體源、反應(yīng)氣體管線(xiàn)、歧管或工具連接。該殼體還包括帶有填充端口組件521的填充端口520，用于將過(guò)濾介質(zhì)裝到內(nèi)室中，填充端口組件用于方便地填充內(nèi)室并便于密封內(nèi)室。此外，氣體過(guò)濾器500包括安裝支架。圖5B-5D是帶有基本上圓柱形的中心部分502的氣體過(guò)濾器501的外部尺寸圖。出口端504顯示在圖5D中，且有出口端口506。出口端504還包括出口界面組件508，510，512，以便于與氣體管線(xiàn)，歧管等連接。進(jìn)口端514顯示在圖5C中，其包括進(jìn)口端口516，還包括填充端口520。進(jìn)口端516包括進(jìn)口界面組件518，以便于與氣體管線(xiàn)，歧管等連接，且中心部分502包括安裝支架519。圖5B-5D的氣體過(guò)濾器501的各元件細(xì)節(jié)基本上與圖2A-2W所示的相似，除了出口端口506在出口端504上的位置不同以外。如圖5A-5D所示，出口端口506對(duì)中在出口端504上，因此其軸線(xiàn)與中心部分502的軸線(xiàn)重合。出口端口506相對(duì)于進(jìn)口端口516的這種布置被認(rèn)為有助于防止流過(guò)氣體過(guò)濾器501的氣體產(chǎn)生隧道效應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，當(dāng)內(nèi)室填充有過(guò)濾介質(zhì)時(shí)，基本上圖2A-2W和4A-5D的氣體過(guò)濾器可提供改進(jìn)的壓降，對(duì)于含有濃度分別不大于約10ppbv和5ppbv的氨水和二氧化硫的輸入氣流而言，可提供濃度小于約1ppbv的氨水和二氧化硫輸出氣流，該過(guò)濾介質(zhì)包括例如約80％ GAC，約10％酸處理的GAC，及約10％堿處理的GAC，其中經(jīng)處理和未經(jīng)處理的GAC的平均粒度是為約20U.S.mesh～約50U.S.mesh。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，對(duì)于總可冷凝有機(jī)物濃度不大于約100ppbv并包括HMDSO的輸入氣流而言，該氣體過(guò)濾器還提供總可冷凝有機(jī)物濃度小于約10ppbv的HMDSO的輸出氣流。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，該過(guò)濾介質(zhì)包括平均粒度約20U.S.mesh～約50U.S.mesh的約80％ GAC，平均粒度約20U.S.mesh～約50U.S.mesh的約10％碳酸鉀處理的GAC，及平均粒度約20U.S.mesh～約50U.S.mesh的約10％磷酸處理的GAC。
圖6是用于測(cè)定本發(fā)明氣體過(guò)濾器的壓降的系統(tǒng)的示意圖。進(jìn)口氣流602的壓力由壓力調(diào)節(jié)器604控制。優(yōu)選地，進(jìn)口氣體是壓縮的清潔干空氣，然而，惰性氣體如氮?dú)庖策m用于檢測(cè)氣體過(guò)濾器的壓降。進(jìn)口氣流首先通過(guò)除碳器606，用壓力計(jì)610測(cè)量通過(guò)氣體過(guò)濾器608的壓降，即測(cè)量氣體過(guò)濾器608進(jìn)口和出口氣流間的壓力差。出口氣流的壓力用壓力計(jì)612來(lái)測(cè)量，以便于將通過(guò)流量計(jì)614測(cè)量的輸出氣流流率轉(zhuǎn)化成公升每分鐘。在這些測(cè)試中，輸出氣流被排放到大氣616中。
圖7A-7C顯示了基本上與圖5A-5D的優(yōu)選實(shí)施方案相似的本發(fā)明氣體過(guò)濾器的壓降測(cè)試結(jié)果。圖7A-7B中所示的測(cè)試結(jié)果是針對(duì)不含過(guò)濾介質(zhì)的氣體過(guò)濾器，圖7C中所示的測(cè)試結(jié)果是針對(duì)含有過(guò)濾介質(zhì)的氣體過(guò)濾器。對(duì)于體積為約0.4升(圖5A-5D實(shí)施方案的內(nèi)室的估計(jì)體積)的過(guò)濾介質(zhì)而言，針對(duì)本發(fā)明其他優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行的測(cè)試預(yù)示了約1psi～約3psi的額外壓降，該過(guò)濾介質(zhì)包括平均粒度約20U.S.mesh～約50U.S.mesh的約80％GAC，平均粒度約20U.S.mesh～約50U.S.mesh的約10％碳酸鉀處理的GAC，及平均粒度約20U.S.mesh～約50U.S.mesh的約10％磷酸處理的GAC。
參考圖7A和7B，圖7A是在各種進(jìn)口氣流壓力下，壓降(以bar為單位)對(duì)出口流率(以slpm為單位)的圖700，而圖7B是在各種進(jìn)口氣流壓力下，壓降(以psi為單位)對(duì)出口流率(以標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/小時(shí)″cfh″為單位)的圖701。圖7A和7B所示的數(shù)據(jù)列于表2中。圖7A和7B都顯示了壓降隨進(jìn)口氣體壓力在約30psi(2.06bar)下的變化702，703；在約60psi(4.13bar)下的變化704，705；在約90psi(6.20bar)下的變化706，707；和在約100psi(6.89bar)下的變化708，709，以及在整個(gè)出口流率范圍內(nèi)這些進(jìn)口壓力下氣體過(guò)濾器隨出口流速變化的性能。
表2

圖7C是在各種進(jìn)口氣流壓力下，壓降(以bar為單位)對(duì)出口流率(以slpm為單位)的圖710。圖7C所示的數(shù)據(jù)列于表3中，每次測(cè)量中的誤差估計(jì)是±5％。圖7C顯示了壓降隨進(jìn)口氣體壓力在約2.06bar下的變化712；在約4.13bar下的變化714；在約6.20bar下的變化716；在約6.89bar下的變化718；和在約7.5bar下的變化720；以及在整個(gè)出口流率范圍內(nèi)這些進(jìn)口壓力下氣體過(guò)濾器隨出口流速變化的性能。圖710還顯示了對(duì)2.06bar數(shù)據(jù)722，4.13bar數(shù)據(jù)724，6.20bar數(shù)據(jù)726，6.89bar數(shù)據(jù)728和7.5bar數(shù)據(jù)730的多項(xiàng)式擬合722-730。
表3

圖8A-8V詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明氣體過(guò)濾器的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案(用于反應(yīng)性氣體如清潔干空氣(CDA)中)。圖8A是氣體過(guò)濾器800不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖8B-8G是外部尺寸圖，其中不帶括號(hào)的尺寸以英寸為單位，方括號(hào)中的尺寸以mm為單位。氣體過(guò)濾器800包括基本上圓柱形的中心部分802，帶有出口端口806的出口端804，還包括出口界面組件808，以便于與氣體管線(xiàn)，歧管等連接。進(jìn)口端814顯示在圖8D和8G中，其包括進(jìn)口端口816，還包括填充端口820。進(jìn)口端814可包括進(jìn)口界面組件818，以便于與氣體管線(xiàn)，歧管等連接，中心部分802可包括安裝支架819，且填充端口820可包括填充端口組件821，以便加入過(guò)濾介質(zhì)并便于密封填充端口。
圖8H是氣體過(guò)濾器800的帶有組件815的進(jìn)口端的不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖8I是不帶填充端口的進(jìn)口端的不按比例繪制的等軸測(cè)視圖817，其基本上與帶有出口界面組件的出口端相同的。圖8J-8L是帶有界面組件815的進(jìn)口端的按視圖。圖8J是帶有進(jìn)口界面組件818和填充端口組件821的進(jìn)口端814的虛線(xiàn)側(cè)視圖；還示出了多孔鎳杯進(jìn)口粒子過(guò)濾器828。圖8K是帶有組件815的進(jìn)口端的端視圖，圖8L是沿圖8K的AA的截面圖。圖8K還顯示了進(jìn)口粒子過(guò)濾器828延伸入其中的內(nèi)室801的一部分。圖8M顯示了帶有組件815的進(jìn)口端的分解組件圖(不按比例繪制)。圖8M表明組裝進(jìn)進(jìn)口端814的進(jìn)口端口816的進(jìn)口界面組件818，與填充端口820相關(guān)的填充端口組件812的元件822，825。
出口端804和出口界面組件808分別與例如圖8I所示的進(jìn)口端和進(jìn)口界面組件基本上相同。
圖8N-8P顯示了基本上圓柱形的部分802的細(xì)節(jié)，其中所有不帶括號(hào)的尺寸以英寸為單位。圖8N顯示了基本上圓柱形的部分802的等軸測(cè)視圖(不按比例繪制)。圖8O和8P是按比例繪制的，分別表明端視圖和剖切側(cè)視圖。剖切8P示出了內(nèi)室801的一部分。
圖8Q-8T詳細(xì)顯示了安裝支架819，其中圖8Q是不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖8R-8T是按比例繪制的平面圖，其中不帶括號(hào)的尺寸以英寸為單位。
圖8U和8V還顯示了氣體過(guò)濾器800不按比例繪制的等軸組件圖。圖8U是分解組件圖，示出了基本上圓柱形的部分802和出口端804中的內(nèi)室801的一部分。此外，圖8U提供出口粒子過(guò)濾器836的示圖。圖8V是本發(fā)明氣體過(guò)濾器800的優(yōu)選實(shí)施方案的等軸測(cè)視圖，以及帶有塞子831的進(jìn)口界面組件816和帶有塞子833的出口界面組件(圖中未示)的分解組件圖。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，圖8A-8V的元件、材料和部件如下所示0.083″壁，4″OD 304不銹鋼(SS)管道，802；4″OD管帽SS，804；0.06-304SS壁焊接支架，819；4″OD管帽SS，帶有和不帶噴水管孔，814；高純度粒子過(guò)濾器，Mott Corporation(零件號(hào)碼)，828；接頭套管8-VCR密封管接頭配件SS，827；和接頭套管8-VCR陰螺母SS，825。
高純度粒子過(guò)濾器，Mott Corporation(零件號(hào)碼)，836；為進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于不是本發(fā)明的氣體過(guò)濾器(CDA過(guò)濾罐)而言，圖9是在各種進(jìn)口氣流壓力下壓降(以psi為單位)對(duì)出口流率(以slpm為單位)的圖。圖9顯示了約90psig的進(jìn)口氣體壓力和罐外部含有0.003微米粒子過(guò)濾器的CDA過(guò)濾罐(2.5英寸寬×12英寸長(zhǎng))的圖900，其中菱形902是實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)，線(xiàn)904是數(shù)據(jù)的線(xiàn)性擬合(在圖上方給出了擬合線(xiàn)906的方程式)。
圖10顯示了基本上與圖8A-8V的優(yōu)選實(shí)施方案相似的本發(fā)明氣體過(guò)濾器的壓降測(cè)試結(jié)果。圖10繪制了在各種進(jìn)口氣流壓力下壓降(以psi為單位)對(duì)流率(以slpm為單位)的圖，圖10中所示數(shù)據(jù)列于表4中。圖10所示的測(cè)試結(jié)果是針對(duì)在氣體過(guò)濾器后面帶有氣體流量計(jì)的氣體過(guò)濾器。在圖10的測(cè)試中，過(guò)濾介質(zhì)的體積約2.6升，包括平均粒度約20U.S.mesh～約50U.S.mesh的約80％GAC，平均粒度約20U.S.mesh～約50U.S.mesh的約10％碳酸鉀處理的GAC，及平均粒度約20U.S.mesh～約50U.S.mesh的約10％磷酸處理的GAC。
圖10顯示了進(jìn)口氣體壓力30psig，60psig和90psig下的壓力損失的圖1000。菱形1002是90psig進(jìn)口氣體壓力的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)，正方形1004是60psig進(jìn)口氣體壓力的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)，三角形1006是30psig進(jìn)口氣體壓力的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)。在圖上和周?chē)€示出了對(duì)數(shù)據(jù)的擬合和擬合方程式。圖1000表明對(duì)30psig數(shù)據(jù)的線(xiàn)性擬合1008和擬合函數(shù)1014；對(duì)60psig數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式擬合1010和擬合函數(shù)1016；和對(duì)90psig數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式擬合1012和擬合函數(shù)1018。
表4

圖11A-11BJ詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明氣體過(guò)濾器的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案(用于反應(yīng)性氣體如清潔干空氣(CDA)中)。圖11A是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的氣體過(guò)濾器1100和重力補(bǔ)償器1101不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖11B-11F是外部尺寸圖，其中不帶括號(hào)的尺寸以英寸為單位，方括號(hào)中的尺寸以mm為單位。氣體過(guò)濾器1100包括基本上圓柱形的部分1102，帶出口端口1106的出口端1104，還包括出口界面組件1108，在這種情況下便于與重力補(bǔ)償器1101連接。進(jìn)口端1114顯示在圖11D中，包括進(jìn)口端口1116，還包括填充端口1120。進(jìn)口端1114可包括進(jìn)口界面組件1118，以便于與氣體管線(xiàn)，歧管等連接，中心部分1102可包括安裝支架1119，且填充端口1120可包括填充端口組件1121，以便加入過(guò)濾介質(zhì)并便于密封填充端口1120。
圖11G顯示了出口端1104不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖11H-11J顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11H和11I分別是端視圖和側(cè)視圖，表明出口端1104中的出口端口1106，圖11J是沿圖11H的線(xiàn)AA的截面圖。圖11K-11N顯示了出口粒子過(guò)濾器1136和出口界面組件1137，1138的細(xì)節(jié)。圖11K顯示了不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖11L-11N顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11L顯示了側(cè)視圖，圖11N顯示了沿圖11M的線(xiàn)AA的截面圖。圖11O顯示了不按比例繪制的帶有出口界面組件1133的出口端和出口粒子過(guò)濾器1136一部分的等軸測(cè)視圖，而圖11P-11R顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11P和11Q分別是帶有出口界面組件1133的出口端的端視圖和側(cè)視圖，圖11R是沿圖11Q的線(xiàn)AA的截面圖。此外，圖11R顯示了氣體過(guò)濾器1100的內(nèi)室1190的一部分。
圖11S顯示了帶有進(jìn)口端口1116和填充端口1120的進(jìn)口端1114的不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖11T-11V顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11T和11U分別是端視圖和側(cè)視圖，表明進(jìn)口端1114中的進(jìn)口端口1116和填充端口1120，圖IIV顯示了沿圖11T的線(xiàn)BB的截面圖。圖11W-11Z顯示了進(jìn)口粒子過(guò)濾器1128和進(jìn)口界面組件1118，1124的細(xì)節(jié)。圖11W顯示了不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，而圖11X-11Z顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11X顯示了側(cè)視圖，圖11Z是沿圖11Y的線(xiàn)AA的截面圖。圖11AA顯示了帶有進(jìn)口界面組件1115的進(jìn)口端和進(jìn)口粒子過(guò)濾器1128的一部分的不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，而圖11AB-11AD顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11AB和11AC分別是帶有進(jìn)口界面組件1115的進(jìn)口端的側(cè)視圖和端視圖，圖HAD是沿圖11AC的線(xiàn)AA的截面圖。此外，圖11AD顯示了氣體過(guò)濾器1100的填充端口組件1121和內(nèi)室1190的一部分。
圖11AE-11BB顯示了重力補(bǔ)償器1101的端蓋的細(xì)節(jié)。圖11AE-11AH顯示了出口蓋1157的細(xì)節(jié)，其中圖11AE顯示了不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖11AF-11AH顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11AH是沿圖11AG的線(xiàn)AA的截面圖。圖11AI-11AL顯示了出口蓋界面組件1159和其元件1169，1171的細(xì)節(jié)，其中圖11AI顯示了不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖11AJ-11AL顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11AL顯示了沿圖11AK的線(xiàn)AA的截面圖。圖11AM-11AP顯示了帶有界面組件1167和其元件1169，1171的出口蓋的細(xì)節(jié)，其中圖HAM顯示了不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖11AN-11AP顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11AP是沿圖11AO的線(xiàn)AA的截面圖。
圖11AQ-11AT顯示了進(jìn)口蓋1158的細(xì)節(jié)，其中圖11AQ顯示了不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖11AR-11AT顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11AT顯示了沿圖11AS的線(xiàn)AA的截面圖。圖11AM-11AP顯示了帶有界面組件1168和其元件1172的進(jìn)口蓋的細(xì)節(jié)，其中圖11AU顯示了不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖11AV-11AX顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11AX顯示了沿圖11AW的線(xiàn)AA的截面圖。
圖11AY-11BB顯示了出口蓋界面組件的元件1169，1171的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。圖HAY和11BA顯示了不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖11AZ和11AB顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。此外，圖AZ顯示了在改進(jìn)以制造界面組件的元件1169之前的基本元件1170。
圖11BC和11BD顯示了出口界面組件1108的一部分，其中圖11BC是不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖11BD顯示了按比例繪制的圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11BE和11BF顯示了安裝支架1119的細(xì)節(jié)，其中圖11BE是不按比例繪制的等軸測(cè)視圖，圖11BF顯示了按比例繪制的平面圖，其中所示尺寸以英寸為單位。圖11BG和11BH顯示了各種焊接位置，這些圖是不按比例繪制的。
圖11BI和11BJ是帶有圖11A-11BH的重力補(bǔ)償器1101的反應(yīng)性氣體過(guò)濾器1100的優(yōu)選實(shí)施方案的各種細(xì)節(jié)圖。在圖11BI和11BJ中，方括號(hào)中的尺寸以毫米為單位，不帶括號(hào)的尺寸以英寸為單位。在優(yōu)選的實(shí)施方案1180中，氣體過(guò)濾器1100和補(bǔ)償器1101安裝在三維底座1182內(nèi)，該三維底座表示為在過(guò)濾器和補(bǔ)償器周?chē)膸ш幱翱颉?br> 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，圖11A-11BJ的元件、材料和部件如下所示0.083″壁，4″OD 304 SS管道，1102；接頭套管″x ″管襯套SS，1121；
4″OD管帽Cherry-Burrel(37-103)SS不帶噴水管孔，1104；4″OD管帽Cherry-Burrel(37-103)SS帶有噴水管孔，1114；″管到接頭配件法蘭，1137；304 SS法蘭焊接組件，1171；304 SS法蘭焊接組件，1124；304 SS法蘭焊接組件，1137；2.5″OD管帽Cherry Burrell(37-101)SS，1158；2.5″OD管帽Cherry Burrell(37-101)SS，1157；機(jī)加工的1/8″B SP與1/8″NPT接頭套管SS界面，1118；Mott Corp.，GasShieldTM牌同心管粒子過(guò)濾器，(零件號(hào)碼2390804)，1128；0.06壁SS管，1138；Mott Corp.，GasShieldTM牌同心管粒子過(guò)濾器，(零件號(hào)碼2390804)，1136；機(jī)加工的1/8″BSP與1/8″NPT接頭套管SS，1169；0.065壁，2.5″OD SS管道，1152；和″，90度中間彎頭接頭套管，帶有焊接的接頭配件，1112。
圖12A和12B顯示了基本上與圖11A-11BJ的優(yōu)選實(shí)施方案相似的本發(fā)明氣體過(guò)濾器的壓降測(cè)試結(jié)果。壓降測(cè)量是針對(duì)通過(guò)氣體過(guò)濾器1100和重力補(bǔ)償器1101的壓降。重力補(bǔ)償器1101是空的，不包括任何過(guò)濾介質(zhì)。圖12A和12B繪制了在各種進(jìn)口氣流壓力下壓降(以psi為單位)對(duì)流率(以slpm為單位)的圖。圖12A所示的測(cè)試結(jié)果是針對(duì)沒(méi)有過(guò)濾介質(zhì)的氣體過(guò)濾器，圖12B所示的測(cè)試結(jié)果是針對(duì)含有過(guò)濾介質(zhì)的氣體過(guò)濾器。在圖12A和12B中，用放在氣體過(guò)濾器/重力補(bǔ)償器組合件之后的氣體流量計(jì)進(jìn)行測(cè)試。在圖12B的測(cè)試中，過(guò)濾介質(zhì)的體積約2.6升，包括平均粒度約20U.S.mesh～約50U.S.mesh的約80％ GAC，平均粒度約20U.S.mesh～約50U.S.mesh的約10％碳酸鉀處理的GAC，及平均粒度約20U.S.mesh～約50U.S.mesh的約10％磷酸處理的GAC。
圖12A顯示了進(jìn)口氣體壓力30psig，60psig和90psig下的壓力損失的圖1200。菱形1202是90psig進(jìn)口氣體壓力的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)，正方形1204是60psig進(jìn)口氣體壓力的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)，三角形1206是30psig進(jìn)口氣體壓力的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)。還示出了對(duì)數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式擬合。圖中表明對(duì)30psig數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式擬合1208；對(duì)60psig數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式擬合1210；和對(duì)90psig數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式擬合1212。
圖12B顯示了進(jìn)口氣體壓力30psig，60psig和90psig下的壓力損失的圖1250。菱形點(diǎn)1252是90psig進(jìn)口氣體壓力的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)，正方形點(diǎn)1254是60psig進(jìn)口氣體壓力的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)，三角形點(diǎn)1256是30psig進(jìn)口氣體壓力的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)。在圖上和周?chē)€示出了對(duì)數(shù)據(jù)的擬合和擬合方程式。圖中表明對(duì)30psig數(shù)據(jù)的線(xiàn)性擬合1258和擬合函數(shù)1264；對(duì)60psig數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式擬合1260和擬合函數(shù)1266；和對(duì)90psig數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式擬合1262和擬合函數(shù)1268。
圖13A-13C顯示了對(duì)于Mott Corporation高純度同心管粒子過(guò)濾器零件號(hào)碼2390804而言，在各種進(jìn)口氣流壓力下壓降(以psi為單位)對(duì)流率(以slpm為單位)的圖。圖13A和13B顯示了進(jìn)口氣體壓力30psig，60psig和90psig下的壓力損失的圖，其中圖13A顯示了流率達(dá)到280slpm的圖1300，圖13B顯示了流率達(dá)到180slpm的相同數(shù)據(jù)的圖1320。圖13C顯示了流率達(dá)到80slpm的圖13A和13B的相同數(shù)據(jù)以及大氣壓(ATM或0psig)和120psig下的進(jìn)口氣體壓力數(shù)據(jù)的圖1340。在圖13A-13C中，正方形點(diǎn)1302是30psig進(jìn)口氣體壓力下的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)，三角形點(diǎn)1304是60psig進(jìn)口氣體壓力下的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)，及×形點(diǎn)1306是90psig進(jìn)口氣體壓力下的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)；在圖13C中，菱形點(diǎn)1342是大氣壓進(jìn)口氣體壓力下的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)，星號(hào)點(diǎn)1304是120psig進(jìn)口氣體壓力下的實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)。在圖13A-13C中也表明了線(xiàn)1308，1310，1312，1346，1348，表明了數(shù)據(jù)的直線(xiàn)性。
盡管所述實(shí)施方案是針對(duì)在沒(méi)有額外的元件，如檢測(cè)器下操作的反應(yīng)性氣體過(guò)濾器，但是可以有多種可選擇的方式和實(shí)施方案。例如，能夠確定氣流中的污染的系統(tǒng)和元件可與反應(yīng)性氣體過(guò)濾器的實(shí)施例結(jié)合使用。特別地，可能需要在氣體過(guò)濾器的輸入處確定污染物水平或濃度，以執(zhí)行功能，如預(yù)測(cè)過(guò)濾器兩次變化之間的時(shí)間(time-between-changes)，在過(guò)濾之前得到關(guān)于污染水平的數(shù)據(jù)。在過(guò)濾器的輸入處獲得污染物測(cè)量稱(chēng)作輸入或上流取樣?？蛇x擇地，需要在氣體過(guò)濾器的輸出處確定污染物水平，以評(píng)估過(guò)濾器性能，以確定過(guò)濾介質(zhì)的損耗或過(guò)濾裝置的故障。輸出或下流取樣在此處用于指在過(guò)濾系統(tǒng)的輸出處獲得污染物測(cè)量。在其他情況下，需要在過(guò)濾器輸入處和過(guò)濾器輸出處之間的某一點(diǎn)監(jiān)測(cè)污染物水平。在過(guò)濾系統(tǒng)內(nèi)的某一點(diǎn)取樣被稱(chēng)作中點(diǎn)或中層取樣。中點(diǎn)取樣對(duì)于通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)來(lái)確定污染物水平是很有用的。當(dāng)過(guò)濾系統(tǒng)串聯(lián)使用過(guò)濾層或過(guò)濾筒時(shí)，這特別有用。如果需要，污染物檢測(cè)和監(jiān)測(cè)裝置可包括輸入取樣器，一個(gè)或多個(gè)中點(diǎn)取樣器和輸出取樣器。沿過(guò)濾通道在多點(diǎn)取樣可便于對(duì)過(guò)濾系統(tǒng)的性能進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。
舉例來(lái)說(shuō)，圖14表明用于確定氣流中污染的收集設(shè)備1400。例如圖14所示的設(shè)備，可用于對(duì)氣流中的污染物進(jìn)行上流，中點(diǎn)，或下流取樣。
設(shè)備，或裝置1400包括帶有進(jìn)口端口1404和出口端口1406的管狀收集裝置1402。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，收集裝置包括吸附性材料1408，例如，給定尺寸的玻璃球?？蛇x擇地，設(shè)備1400可以含有由聚合物Tenax制成的吸附性材料1408。Tenax對(duì)于高沸點(diǎn)化合物有較高的容納力，設(shè)置Tenax通過(guò)低分子量的穿透容納力有助于捕獲稍多且可分析的量的高分子量化合物。
為收集樣品，除下進(jìn)口端口中的端蓋，使氣體源的氣體通過(guò)進(jìn)口端口1404。氣體樣品中污染物的自由基可以與收集裝置1402中的吸附性介質(zhì)1408結(jié)合。需要時(shí)，可將激光引導(dǎo)穿過(guò)取樣管，以便于樣品收集。
通過(guò)使用與反應(yīng)性氣體過(guò)濾器100聯(lián)用的多個(gè)樣品管和空白收集裝置，進(jìn)一步方便了污染物取樣。收集裝置或難熔收集器都可用于高壓取樣，例如，清洗氣體，排放到大氣。需要時(shí)，通過(guò)收集裝置1402的氣流可以使用多個(gè)樣品管和難熔收集器。通過(guò)易于改變的臨界孔，可以控制通過(guò)管和收集器的氣流。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，設(shè)備1400含有三個(gè)樣品管，一個(gè)空白和兩個(gè)活性樣品裝置。例如，可使用加權(quán)第一、第二、第三和第四級(jí)作用的回規(guī)分析，使得到的數(shù)據(jù)的化學(xué)分析可以與平版印刷工具的傳輸或圖像均勻性損失相關(guān)均勻性或強(qiáng)度＝a[C6-硅氧烷]+b[C6-C30]+c[C3-C6]+d[CI-C5]其中帶括號(hào)的表達(dá)式代表物質(zhì)濃度。第一和第二級(jí)污染作用對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的污染比第三或第四級(jí)污染物有更大的影響，通常表現(xiàn)出更大的污染系數(shù)(例如a＞b＞c＞d)。
第一級(jí)污染物可以包括高分子量難熔有機(jī)物，例如，C6硅氧烷和含有不能通過(guò)與氧氣化合而揮發(fā)的無(wú)機(jī)成分的C6碘化物。第二級(jí)污染物可以包括高分子量有機(jī)物，例如，包括約6～30個(gè)碳原子(C6-C30)的化合物。因?yàn)榫哂屑s3～6個(gè)碳原子的有機(jī)物如C3-C6的污染作用引起第三級(jí)作用。此外，第四級(jí)污染物包括具有約1～5個(gè)碳原子的有機(jī)物，例如，甲烷。
圖15表明使用收集裝置1402的難熔收集器系統(tǒng)1520的實(shí)施方案。難熔化合物可以至少包括硅氧烷，例如，六甲基二硅氧烷(C6)，硅烷，例如，C3-硅烷，硅烷醇，例如，C3和碘酸鹽。難熔收集器系統(tǒng)1520包括與氣體源連通的導(dǎo)管1521，壓力約1～120psi的氣體樣品通過(guò)該導(dǎo)管運(yùn)輸。氣體樣品向下流運(yùn)輸?shù)綁毫η?522。卸壓安全閥1523允許氣體連續(xù)流動(dòng)，以確保壓力腔壁與氣體樣品的氣相保持平衡。難熔收集器系統(tǒng)1520包括活性取樣收集器或收集裝置1524和收集器腔1526中的空白收集器1525?；钚匀邮占?524可以包括吸附性介質(zhì)，例如，聚合物Tenax。流過(guò)活性元件的氣體樣品流約0.11lpm。
空白收集器1525不與氣體源或壓力腔連通，這樣不能除去污染物。從活性收集裝置1524中流出的氣流通過(guò)孔1529向下流進(jìn)與真空管1530流體連通的歧管1527。壓力/真空調(diào)節(jié)閥1508設(shè)置在歧管1527和孔1529之間，用于調(diào)節(jié)壓力。難熔收集器系統(tǒng)1520可使用單一設(shè)計(jì)提供給低壓應(yīng)用或高壓應(yīng)用。
氣體供應(yīng)源可以包括特定的成分作為添加劑，例如氫氣，其可用于清潔已被表面污染物(例如，SiX)所污染的收集裝置的表面，或光學(xué)系統(tǒng)的表面。氣體添加劑與表面污染物化合形成揮發(fā)性化合物，然后從系統(tǒng)中清除掉。例如，SiX與氫氣化合形成硅烷(SiH4)，其是揮發(fā)性的并被清洗。清洗氣體優(yōu)選是超高純度氣體水平，從而使得收集裝置可以置于常用直列式過(guò)濾器的上流和下流。
圖16表明收集器系統(tǒng)1600的實(shí)施方案，其含有基于選擇性滲透膜1606的過(guò)濾模塊，用于從氣流例如氮?dú)饬髦羞^(guò)濾有機(jī)化合物。選擇性滲透膜可以是由例如Membrane Technology &Research，Inc.供給的類(lèi)型。在圖16的實(shí)施方案中，料流1604是含有一定水平的有機(jī)污染物的氮?dú)?。料?604可以包括99-100％的氮?dú)?，其余是有機(jī)污染物及水和氧氣。如果膜的除去效率是90％，那么殘?jiān)M成被純化10倍。滲透流的組成中加入有機(jī)污染物。優(yōu)選實(shí)施方案的過(guò)濾系統(tǒng)1600可以具有除去第一級(jí)到第四級(jí)污染物的作用。
可選擇地，過(guò)濾系統(tǒng)1600可以使用基于選擇性膜1616的過(guò)濾模塊，用于從氣流1604中過(guò)濾有機(jī)化合物，其中收集裝置或管1602與真空源連接，用于提高通過(guò)膜1616的壓力梯度，從而提高膜效率。料流1604可以是含有一定量有機(jī)污染物的氮?dú)?。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，料流1604可包括含有上述有機(jī)污染物的氮?dú)?。如果膜的除去效率?9％，對(duì)氮?dú)夂推溆酁橛袡C(jī)污染物的料流而言，殘?jiān)?606組成被再次提高10倍。滲透流1608的組成中可被再次加入有機(jī)污染物。
過(guò)濾系統(tǒng)1600也可以包括基于選擇性膜1616的過(guò)濾模塊，用于從氣流中過(guò)濾有機(jī)化合物。在這種特定的實(shí)施方案中，料流是含有一定量有機(jī)污染物的氮?dú)?。料?604包括99-100％氮?dú)?，其余是有機(jī)污染物。如果膜的除去效率是90％，那么殘?jiān)?606的組成是99-100％氮?dú)?，其余是有機(jī)污染物。滲透流1608的組成中加入有機(jī)污染物。加入有有機(jī)污染物的空氣流1608導(dǎo)入到再生吸附裝置中進(jìn)行純化。然后，已用吸附床系統(tǒng)純化的滲透流1608返回到料流中。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的過(guò)濾系統(tǒng)降低了料流體積的損失。
圖17A-17C表明污染物和過(guò)濾器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中所用的濃縮器1701的示意圖。濃縮器1701用于提高上述實(shí)施中的收集靈敏度。濃縮器模塊1704包括蓋子1702，并插到歧管中，歧管1706具有進(jìn)口界面1705和出口界面1703。使用連接裝置(例如濃縮器1704)可以減小包括過(guò)濾器監(jiān)測(cè)功能的過(guò)濾系統(tǒng)1600的尺寸。通過(guò)將溫度降低到0℃或更低，使過(guò)濾系統(tǒng)1600收集更大體積的氣體，可以提高性能。使用包括吸附性材料(例如，Tenax)的濃縮器1701的實(shí)施方案，也可以提高數(shù)據(jù)收集的靈敏度。在濃縮器1701的一個(gè)實(shí)施方案中，Tenax用于高沸點(diǎn)有機(jī)物。反之，相比而言，吸附性材料例如，碳收集器可以用在包括低沸點(diǎn)有機(jī)物的實(shí)施方案中?？蛇x擇的實(shí)施方案包括用于高沸點(diǎn)和低沸點(diǎn)物的并聯(lián)和/或串聯(lián)的過(guò)濾器組合。
圖18包括用于監(jiān)測(cè)過(guò)濾系統(tǒng)1600性能的系統(tǒng)1800的示意圖。氣流或空氣流1802輸入到過(guò)濾器1804，并由檢測(cè)系統(tǒng)1831取樣。過(guò)濾器1804可以含有物理吸附劑，以化學(xué)吸收污染物。使用取樣端口1806也可從過(guò)濾床中間的氣流1803中取樣并分析，從而提供樣品到檢測(cè)系統(tǒng)1831。取樣端口1806相對(duì)于出口1807的位置與前導(dǎo)指示氣體的傳播速率成比例。例如，如果示蹤氣體的傳播速率較高，那么取樣端口1806與出口1807的距離也增大。也在過(guò)濾器1804的出口1807處對(duì)排出流1808取樣。在檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)口中設(shè)置有位置可選擇的閥1816，以提供從多于一種氣流中取樣的能力。因此，可以從過(guò)濾床1805的進(jìn)口1801，過(guò)濾床1805的中間或過(guò)濾床1805的出口1807中選擇取樣流作為檢測(cè)系統(tǒng)1831的輸入。閥1818使得可以選擇使氣流進(jìn)入預(yù)濃縮器1820或進(jìn)入旁路1822中。預(yù)濃縮器用的泵1826提供足量氣流。然后通過(guò)閥1824選擇從旁路1822或預(yù)濃縮器1820中排放氣流，形成進(jìn)入色譜柱1830的輸入流。加熱器1828設(shè)置在色譜柱1830周?chē)?。?830的出口形成檢測(cè)器1832的輸入，該檢測(cè)器包括火焰電離檢測(cè)系統(tǒng)。表明相對(duì)于時(shí)間而檢測(cè)的組分的豐富度的圖譜顯示在圖形用戶(hù)界面1838上。在2003年9月15日提交的未決專(zhuān)利申請(qǐng)10/662,892中進(jìn)一步說(shuō)明了系統(tǒng)1800和其組成元件，其標(biāo)題為Systerm andMethod for Monitroing Contamination，在此引入其內(nèi)容作為參考。
圖18的實(shí)施方案可以使用對(duì)有機(jī)物質(zhì)固有敏感的檢測(cè)技術(shù)，并使用例如氣相色譜/火焰電離檢測(cè)(GCFID)，可以確定和量化極低濃度的有機(jī)物質(zhì)，例如，低于1ppb(V)。這些實(shí)施通過(guò)使實(shí)際上感興趣的物質(zhì)穿透，可以提供過(guò)濾器故障高級(jí)警告，而實(shí)際上不會(huì)對(duì)過(guò)程造成危害。在足夠低濃度下發(fā)生的任何穿透對(duì)于高度敏感過(guò)程是有意義的，如光學(xué)器件系統(tǒng)。
使用例如常規(guī)介質(zhì)盤(pán)和齒條系統(tǒng)，檢測(cè)系統(tǒng)1831可以采用暴露于氣流中的聚合物小球床的過(guò)濾器一起使用。例如，過(guò)濾器可以包括蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其中聚合物小球部分填充或完全填充蜂窩狀結(jié)構(gòu)。其他可能的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)可以包括但不限于由聚合物構(gòu)成的單片多孔或蜂窩狀結(jié)構(gòu)，在常規(guī)空氣過(guò)濾器中折疊或排列的聚合物纖維墊，其為織物或非織物，使用常規(guī)介質(zhì)盤(pán)和齒條系統(tǒng)的暴露于氣流中的活性炭小球床，其中活性炭小球部分填充或完全填充到蜂窩狀結(jié)構(gòu)中的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，由活性炭構(gòu)成的單片多孔或蜂窩狀結(jié)構(gòu)，在常規(guī)空氣過(guò)濾器中折疊或排列的活性炭纖維，其為織物或非織物，和由織物或非織物支撐結(jié)構(gòu)組成的碳基復(fù)合體過(guò)濾器。
檢測(cè)系統(tǒng)1831可以包括干收集裝置，如所述那些，或檢測(cè)系統(tǒng)1831可以使用濕收集裝置，例如，濕撞擊器。例如，使用裝有蒸餾水(10cc)的撞擊器可以收集分子堿和分子酸樣品。使用可編程樣品泵，可以以1L/min的速率通過(guò)撞擊器抽吸空氣或氣體樣品240分鐘。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，總樣品體積是240L，但不限于此。
此外，在一個(gè)實(shí)施方案中，使用填充有多孔介質(zhì)(例如，Tenax)的Thermodesorbtion取樣器(TDS)可以收集分子可冷凝的高沸點(diǎn)有機(jī)材料和難熔材料樣品。收集每一種樣品的現(xiàn)場(chǎng)空白或空樣品?，F(xiàn)場(chǎng)空白是一種樣品裝置(TDS的撞擊器)，在現(xiàn)場(chǎng)中按與實(shí)際樣品相同的方式處理，但是抽吸的樣品體積為0?，F(xiàn)場(chǎng)空白的作用是在樣品處理和傳輸中，檢測(cè)可能的未控制的污染事件。按與實(shí)際樣品相同的方式分析現(xiàn)場(chǎng)空白。
對(duì)分子堿和分子酸樣品的分析可包括在檢測(cè)系統(tǒng)1831中使用離子色譜方法。通過(guò)保留時(shí)間可鑒別化合物，使用各種校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)以及例如10-點(diǎn)校準(zhǔn)程序可以定量。例如，相應(yīng)方法的檢測(cè)下限(LDL)是每種單獨(dú)成分～0.1μg/m3。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用安裝有質(zhì)量選擇檢測(cè)器和熱脫吸附系統(tǒng)(TD)的氣相色譜(GC)分析分子堿和難熔材料樣品。對(duì)總分析系統(tǒng)(TD/GC/MS)進(jìn)行優(yōu)化，并分離并量化具有己烷沸騰溫度或更高溫度且具有每種單獨(dú)成分約～0.1μg/m3的LDL的分析物。通過(guò)MS庫(kù)檢索和色譜峰位置，鑒定各成分。按兩個(gè)分析標(biāo)準(zhǔn)，例如，甲苯和十六烷，定量各成分。分析結(jié)果列于表5和6中。
表5

表6


多種檢測(cè)器可以與檢測(cè)系統(tǒng)1831一起使用。例如，可以使用當(dāng)檢測(cè)到污染物時(shí)改變其輸出響應(yīng)的傳感器。具有這種特性的傳感器的例子是表面聲波(SAW)傳感器。這種傳感器可以具有表面被涂覆的材料，便于在其上保留污染物。傳感器檢測(cè)表面上保留的污染物優(yōu)選形成不揮發(fā)殘?jiān)?，隨后可以被檢測(cè)到。不揮發(fā)殘?jiān)跈z測(cè)表面上的積累可代表檢測(cè)表面附近氣流中的分子污染物濃度。這些傳感器可用在輸入，或上流，取樣位置，用在輸出，或下流，取樣位置，或用在中點(diǎn)，或中層，取樣位置。
不揮發(fā)殘?jiān)谏狭骱拖铝鳈z測(cè)器的檢測(cè)表面上的實(shí)際形成速率不僅取決于在各氣流中變化的分子污染物濃度，而且取決于其他因素，如溫度、濕度及以前在檢測(cè)表面上形成的材料量；所有這些都隨時(shí)間變化，從而在測(cè)量的信號(hào)中產(chǎn)生現(xiàn)象。例如，不揮發(fā)殘?jiān)诒┞队诰哂泻愣舛鹊姆肿游廴疚锏纳狭骺諝獾纳狭鳈z測(cè)表面上的形成速率隨時(shí)間明顯變化。例如，溫度或濕度變化會(huì)使形成速率明顯下降。此外，在檢測(cè)表面中，因以前形成的材料隨時(shí)間的變化，可以觀察到形成速率通常降低的現(xiàn)象。
在下流檢測(cè)表面上不揮發(fā)殘?jiān)纬傻乃俾手杏^察到相似趨勢(shì)。然而，通常下降的現(xiàn)象，與在上流檢測(cè)表面上積累的現(xiàn)象相似，通常出現(xiàn)在下流檢測(cè)表面上測(cè)量形成速率中的稍晚時(shí)間，因?yàn)橹灰^(guò)濾系統(tǒng)1600在操作中，下流檢測(cè)表面上的材料形成速率就小于上流檢測(cè)表面上的形成速率。此外，對(duì)于下流檢測(cè)器而言，在這些現(xiàn)象上疊加的是由于過(guò)濾效率的變化而引起的氣流中分子污染物的濃度變化；待測(cè)定的所需質(zhì)量的變化。
參考圖19A，檢測(cè)器1900，可以用作上流檢測(cè)器或下流檢測(cè)器，包括檢測(cè)表面1902，其暴露于包括分子污染物1906的進(jìn)入氣流1904。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，檢測(cè)表面1902由壓電晶體1908構(gòu)成，并作成質(zhì)量微量天平共振傳感器，這公開(kāi)在W.D.Bowers等人的文章″A 200 MHz surface acoustic wave resonatormass microbalance″，Rev.Sci.Instrum.，Vol.62，1991年6月中，在此引入作為參考。振動(dòng)頻率與切割晶體的方式有關(guān)，也與檢測(cè)表面1902上形成的物質(zhì)量有關(guān)。導(dǎo)線(xiàn)1910，1912用于將隨時(shí)間變化的電信號(hào)應(yīng)用到壓電晶體1908。導(dǎo)線(xiàn)1910，1912也用于檢測(cè)檢測(cè)器的共振頻率的遷移?？蛇x擇地，檢測(cè)器1900可作成延時(shí)線(xiàn)，這公開(kāi)在H.Wohltjen等人的文章″Surface Acoustic Wave Probe forChemical Analysis″，Analytical Chemistry，Vol.51，No.9，頁(yè)1458-1475(1979年8月)中。
即使當(dāng)檢測(cè)表面1902暴露于具有恒定濃度的分子污染物的氣流時(shí)，測(cè)得的所形成的不揮發(fā)殘?jiān)淖兓俾蕦⑷Q于環(huán)境條件，例如，溫度和濕度。沉積(形成)的材料量也將取決于其他參數(shù)，例如，以前沉積在表面上的材料量。我們認(rèn)為，檢測(cè)表面的探測(cè)率D(t)取決于D(t)＝K1·S(T，RH，R，A(t))(1)其中，K1是常數(shù)，S(T，RH，R，A(t))是″粘著系數(shù)″，其取決于溫度(T)，相對(duì)濕度(RH)，表面與分子污染物的反應(yīng)性(R)，及檢測(cè)表面上隨時(shí)間(t)減小的有效表面積A(t)。粘著系數(shù)(S)代表檢測(cè)表面附近的分子污染物從氣相冷凝并粘到檢測(cè)表面上的幾率。
分子污染物1906可以從氣相簡(jiǎn)單地冷凝到檢測(cè)器1900的表面上，形成不揮發(fā)殘?jiān)?914。此外，例如，通過(guò)在檢測(cè)表面上涂覆選擇性吸附材料薄膜(涂層)，可以實(shí)現(xiàn)選擇性吸附特定類(lèi)別的分子污染物。因此，當(dāng)暴露于分子污染物時(shí)，一些分子污染物可以吸附在檢測(cè)器的檢測(cè)表面上，作為不揮發(fā)反應(yīng)產(chǎn)物殘?jiān)?916。沉積的不揮發(fā)殘?jiān)?914和不揮發(fā)反應(yīng)產(chǎn)物殘?jiān)?916增大檢測(cè)表面的質(zhì)量，而這種質(zhì)量被測(cè)量作為共振頻率遷移。
隨振蕩晶體質(zhì)量的增加(Δm)，頻率下降如下Δf=2.3×10-6A·Fo2·Δm---(2)]]>其中Δf是頻率變化，F(xiàn)o是施加到晶體上的基頻，Δm是所形成的不揮發(fā)殘?jiān)鸬臋z測(cè)表面質(zhì)量的變化，及A是檢測(cè)表面的面積(通常為1cm2量級(jí))。簡(jiǎn)化如下Δf＝-K·Δm(3)其中K為常數(shù)(K＝2.3×10-6Fo2/A)。共振頻率隨時(shí)間的變化(f(t))表達(dá)如下f(t)＝Fo-K·M(t)(4)因此，質(zhì)量隨時(shí)間的變化(M(t))可以表達(dá)成與共振頻率相關(guān)M(t)=fo-f(t)K---(5)]]>因此，在理想條件下，頻率變化與檢測(cè)表面的質(zhì)量變化成比例。這種壓電傳感器是有用的，至少部分有用，原因是它們的小尺寸和低檢測(cè)限制(最低檢測(cè)水平通常在ppb范圍，線(xiàn)性到ppm)。在低量分子污染物也是嚴(yán)重?fù)p害的環(huán)境中，低量檢測(cè)靈敏度是特別重要的(例如，在半導(dǎo)體裝置制造業(yè)或經(jīng)受低濃度水平的腐蝕性或毒性氣相污染物的工作環(huán)境)。通常在約6個(gè)月到1年之后就要更換這種檢測(cè)器，這取決于與分子污染濃度的接觸水平。
參考圖19B和19C，隨著不揮發(fā)殘?jiān)诒砻?902上的形成，測(cè)量的檢測(cè)器30差頻隨時(shí)間變化。差頻的變化速率可以用于測(cè)量形成的質(zhì)量隨時(shí)間的變化速率(Δm)。
通過(guò)測(cè)量圖19A中的共振頻率F(t)來(lái)確定已形成在檢測(cè)表面上的不揮發(fā)殘?jiān)浚褂孟旅娴姆匠淌?6)，可以確定有效效率(Eeff(t))。
Eeff(t))=Mupstream(t)-Mdownstream(t)Mupstream(t)---(6)]]>從所測(cè)得的共振頻率變化速率(Δf；圖19B)，并使用下面方程式(7)，也可以確定有效效率(Eeff’(t))。
E′eff(t))=ΔMupstream(t)-ΔMdownstream(t)ΔMupstream(t)---(7)]]>在所有下面的檢測(cè)器中，使用膜來(lái)控制收集介質(zhì)對(duì)分子污染物的暴露程度，并可以進(jìn)行定量測(cè)量。收集介質(zhì)(例如，活性炭，試劑溶液，或水)可以根據(jù)待監(jiān)測(cè)的分子污染物的種類(lèi)而變化。
為監(jiān)測(cè)揮發(fā)性有機(jī)污染物，如甲苯，苯，及其他低沸點(diǎn)溶劑的蒸汽，檢測(cè)器1900(例如，有機(jī)氣相監(jiān)測(cè)器，可從3M Companyof St.Paul，Minn.以商品牌號(hào)為3500，3510，3520，及3530得到，并公開(kāi)在H.C.Shields等人的文章″Analysis of ambientconcentrations of organic vapors with a passive sampler″，APCAJournal，Vol.37，No.9，(1987年9月)中，在此引入作為參考)，可被用作上流檢測(cè)器或下流檢測(cè)器。
參考圖20A，檢測(cè)器2000包括檢測(cè)表面2002，其通過(guò)帶有穿孔表面2010的殼體2008以及通過(guò)擴(kuò)散阻擋層2012(例如，預(yù)校準(zhǔn)的半滲透膜)暴露于包括分子污染物2006的進(jìn)入氣流2004中。檢測(cè)器2000也包括間隔空間2014，及炭吸附劑墊2016。擴(kuò)散阻擋層產(chǎn)生從表面到碳吸附劑墊的濃度梯度。
在使用時(shí)，檢測(cè)器分別置于過(guò)濾器的上流或下流作為監(jiān)測(cè)器，并放置預(yù)定時(shí)間(t)。預(yù)定時(shí)間之后，密封檢測(cè)器，通常帶到實(shí)驗(yàn)室提取吸附的物質(zhì)。將墊浸漬在含有1μL的1.0mg/mL環(huán)辛烷/二硫化碳溶液的溶劑中。預(yù)定時(shí)間之后，將提取物傾入到小瓶中，并在環(huán)境溫度和壓力下在低速通風(fēng)櫥中減少。最終體積通常為0.5mL～51μL。將1-3μL的樣品體積注射到氣相色譜/質(zhì)譜儀中(例如，Hewlett-Packard 5992A GC/MS)，分離并鑒定吸附的物質(zhì)。分子污染物的特征和收集的各成分的質(zhì)量被用于計(jì)算分子污染物的濃度。
分子污染物2006通過(guò)擴(kuò)散與監(jiān)測(cè)器2000的檢測(cè)表面接觸。在篩子表面處，分子污染物濃度是空氣濃度(C)，在吸附劑墊處，濃度有效地是0。根據(jù)Frick第一擴(kuò)散定律，可以確定為C=mt·u·r---(8)]]>其中C是分子污染物濃度，m是吸附到吸附劑墊上的物質(zhì)質(zhì)量，t是取樣間隔，u是吸收速率，及r是回收系數(shù)(用于調(diào)節(jié)從吸附劑墊中不完全提取物質(zhì)的因子)。對(duì)于大多數(shù)有機(jī)蒸汽而言都測(cè)量并公布了吸收速率(u)和回收速率(r)(例如，3M #3500O rganicVapor Monitor Sampling Guide(Occupational Health and SafetyProducts Division/3M；1992年12月)和3M #3500 Organic VaporMonitor Analysis Guide(Occupational Health and Safety ProductsDivision/3M；1981)，在此引入作為參考)。
用于監(jiān)測(cè)甲醛的過(guò)濾監(jiān)測(cè)器與檢測(cè)器2000的結(jié)構(gòu)相似，除了吸附劑材料被涂有與甲醛具有反應(yīng)性的溶液之外(例如，有機(jī)無(wú)源監(jiān)測(cè)器，可從Advanced Chemical Sensors Co.4901 North DixieHwy.Boca Raton，F(xiàn)la.33431得到)。氣流中的甲醛污染物穿過(guò)擴(kuò)散阻擋層，并在吸附劑材料上形成不揮發(fā)殘?jiān)?。在預(yù)定暴露時(shí)間后，按照與上述針對(duì)3M過(guò)濾監(jiān)測(cè)器所述的相似方式，測(cè)量在吸附劑材料上形成的甲醛的質(zhì)量。
參考圖20B，檢測(cè)器2040，可以用作上流檢測(cè)器或下流檢測(cè)器，包括檢測(cè)表面2042，其暴露于包括分子污染物2046的進(jìn)入氣流2044。檢測(cè)器2040包括殼體2048，殼體容納有吸附劑介質(zhì)2050(例如，帶有或不帶有試劑的活性炭粒子)和在氣流和吸附劑介質(zhì)之間產(chǎn)生擴(kuò)散梯度的擴(kuò)散阻擋層2052。吸附劑介質(zhì)與待監(jiān)測(cè)的氣相過(guò)濾器中所用的相同。按這種方式，檢測(cè)器2040吸附與具有相似靈敏度的過(guò)濾器相同的氣相污染物。這樣可以高精定地確定過(guò)濾器性能。按與針對(duì)其他吸附劑檢測(cè)器所述的相同的方式提取吸附的污染物。用于進(jìn)行空氣過(guò)濾器性能監(jiān)測(cè)的檢測(cè)器實(shí)施方案公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利5,856,198中，其標(biāo)題為Performance Monitoring of GasPhase Air Filters，在此引入其內(nèi)容作為參考。
參考圖21，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，氣相過(guò)濾器的性能監(jiān)測(cè)如下。確定形成在上流檢測(cè)表面上的不揮發(fā)殘?jiān)牧?步驟2100)。確定形成在下流檢測(cè)表面上的不揮發(fā)殘?jiān)牧?步驟2102)。通過(guò)比較形成在上流和下流檢測(cè)表面上的不揮發(fā)殘?jiān)牧看_定有效效率(步驟2103)。將所確定的有效效率與預(yù)定閾值作比較(步驟2104)。如果有效效率大于閾值(步驟2105)，那么標(biāo)記變量設(shè)置到0(步驟2106)，重復(fù)監(jiān)測(cè)過(guò)程。如果有效效率小于閾值，那么當(dāng)前標(biāo)記變量不等于1(步驟2107)，將標(biāo)記變量設(shè)置到1，并重復(fù)監(jiān)測(cè)過(guò)程(步驟2108)。另一方面，如果有效效率小于閾值，標(biāo)記變量等于1(步驟2107)，那么產(chǎn)生過(guò)濾器應(yīng)被更換的信號(hào)(步驟2109)。
在可選擇的實(shí)施方案中，將標(biāo)記變量與大于1的整數(shù)相比(步驟2107)，并可以逐漸增大標(biāo)記變量(步驟2108)，以在過(guò)濾器更換信號(hào)產(chǎn)生之前(步驟2109)，提高驗(yàn)證過(guò)程的精確度(步驟2105-2108)。
用于監(jiān)測(cè)污染物的檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施方案可以使用各種形式。例如，可使用便攜式檢測(cè)系統(tǒng)，其采用干收集介質(zhì)，如干收集器或Tenax收集器和/或濕收集器，如濕撞擊器。圖22包括氣體取樣單元2200的便攜式實(shí)施方案的立體圖。這種單元的實(shí)施方案被設(shè)計(jì)成便于人們攜帶，通常重量小于20lbs。圖22的氣體取樣單元2200包括殼體2201，進(jìn)口連接器2202，第一旁路/清洗閥2204，第二旁路/清洗閥2206，把手2208，ON/OFF開(kāi)關(guān)2210，計(jì)時(shí)表2212和風(fēng)扇柵欄2214。
殼體2201被用于密封內(nèi)部元件，以防止它們與外部物體偶然接觸。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，殼體2201由鋁制成；然而，它也可以由例如塑料、復(fù)合體、玻璃等制成。此外，殼體2201可以被陽(yáng)極化處理或涂漆。進(jìn)口連接器2202與氣體源相連，且可以由NPT連接器構(gòu)成。第一和第二旁路/清洗閥2204和2206分別用于使輸入氣體流動(dòng)到旁路取樣元件，以確保存在足量氣流，而不會(huì)污染氣體取樣單元2200內(nèi)的取樣元件。把手2208為使用者提供方便安全的移動(dòng)氣體取樣單元2200的方式，而不會(huì)對(duì)該單元造成損害。
可以使用外部電源(如從標(biāo)準(zhǔn)電插座得到的交流中(AC))或通過(guò)內(nèi)部電源(如電池)對(duì)實(shí)施方案的氣體取樣單元2200供電。在從接近過(guò)濾系統(tǒng)的氣流中取樣之前，用ON/OFF開(kāi)關(guān)2210打開(kāi)單元，當(dāng)取樣完成后，用ON/OFF開(kāi)關(guān)2210關(guān)閉單元。計(jì)時(shí)表或時(shí)鐘2212用于表明氣體取樣單元2200工作了多久。計(jì)時(shí)表2212可以?xún)H用作指示器，或被配置成當(dāng)達(dá)到預(yù)定工作時(shí)間時(shí)，可自動(dòng)關(guān)閉氣體取樣單元2200。風(fēng)扇柵欄2214用于防止內(nèi)部冷卻風(fēng)扇的葉片被損壞。
圖23A示出了可用在手持取樣單元2300中的各元件的示意圖。例如，手持單元2300包括樣品進(jìn)口2302，過(guò)壓/溢流控制2304，一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)操作閥2306，進(jìn)入歧管2308，一個(gè)或多個(gè)干收集器2310A-F，退出歧管2312，電源和控制元件2314，電池2316和可選擇的AC電源2318。
樣品進(jìn)口2302可以包括使氣體樣品從中通過(guò)的連接器。例如，樣品進(jìn)口2302可以包括NPT連接器，其用于匹配地接收氣體供應(yīng)管?？蛇x擇的過(guò)壓/溢流控制2304可以插在樣品進(jìn)口2302和用戶(hù)操作閥2306之間，用于防止手持單元2300內(nèi)的過(guò)壓或溢流狀況?？梢圆僮饔脩?hù)操作閥2306，使氣體樣品流進(jìn)進(jìn)入歧管2308，或可以操作閥2306防止氣體樣品通過(guò)。此外，閥2306可以被配置成使氣體樣品直接流到退出歧管2312，而不用通過(guò)進(jìn)入歧管2308和/或干收集器2310A-F。在氣體樣品穿過(guò)干收集器2310A-F之前清洗氣體樣品管時(shí)，對(duì)進(jìn)入歧管2308進(jìn)行旁通有用的。在手持單元2300的優(yōu)選實(shí)施方案中中，通過(guò)電源和控制元件2314內(nèi)的控制器2315操作閥2306。
進(jìn)入歧管2308接收氣體樣品，并將樣品分配到干收集器2310A-F中。圖23A所示的實(shí)施方案包括6個(gè)干收集器；然而，手持單元2300基本上可以用任何數(shù)量的干收集器操作，這取決于待測(cè)量的污染物類(lèi)型和濃度。退出歧管2312接收由進(jìn)入歧管2308分配的氣體樣品，并產(chǎn)生一種單輸出氣流。該輸出氣流可以與位于手持單元2300外部的樣品出口連接器連接。樣品出口連接器便于氣體穿過(guò)手持單元2300，而不會(huì)使氣體樣品排放到手持單元2300所工作的周?chē)h(huán)境中。
手持單元2300也可包括電源和控制元件子系統(tǒng)2314。電氣子系統(tǒng)可包括控制器2315，功率調(diào)節(jié)和分配模塊，報(bào)警指示器，出錯(cuò)傳感器，冷卻風(fēng)扇等。
例如，在手持單元2300的優(yōu)選實(shí)施方案中，電氣子系統(tǒng)測(cè)量樣品時(shí)間，測(cè)量和控制流率，測(cè)量氣體壓力和溫度，控制閥2306，控制進(jìn)入歧管2308，控制退出歧管2312，記錄性能數(shù)據(jù)，接收和記錄用戶(hù)輸入數(shù)據(jù)，如日期，時(shí)間，取樣位置，及操作者名稱(chēng)。使用電氣子系統(tǒng)2314，手持單元2300的結(jié)構(gòu)可以配置成使用戶(hù)在將氣體管線(xiàn)與手持單元2300的輸入連接之后按下單個(gè)按鈕就可進(jìn)行測(cè)量。手持單元2300內(nèi)的控制器2315可以方便用戶(hù)的預(yù)編程操作。例如，控制器2315可被編程序，以使氣體樣品僅穿過(guò)干收集器2310A-F的一部分。
手持單元2300還包括內(nèi)部電源，如電池2316。電池2316可以由一種或多種可更換的電池組成，如可棄堿性電池，或可以由充電電池組成，如鋰離子，鎳金屬氫化物電池等。手持單元2300也可以包括連接器，用于連接外部電源，例如，AC電源。
圖23B示出了手持單元2300的示例性實(shí)施方案，其包括一些或所有圖23A所示的元件。手持單元2300包括箱體2320，其具有上表面2322和與上表面2322相對(duì)安裝的下表面2324，第一側(cè)2326和與第一側(cè)2326相對(duì)安裝的第二側(cè)2328，第三側(cè)2330和與第三側(cè)2330相對(duì)安裝的第四側(cè)2332。上表面2322包括ON/OFF開(kāi)關(guān)2334，用于打開(kāi)手持單元2300，以及在取樣間隔完成后關(guān)閉該單元?？梢允褂肙N LED 2336和OFF LED 2338通知用戶(hù)關(guān)于手持單元2300的狀態(tài)。閥控制按鈕2340置于上表面2322上，用于讓用戶(hù)使手持單元2300處于工作模式或旁路/清洗模式。手持單元2300也可包括一個(gè)或多個(gè)顯示器，用于對(duì)用戶(hù)提供操作信息。例如，手持單元2300可以具有定時(shí)顯示器2342，用于顯示單元的運(yùn)行時(shí)間。診斷顯示器2344可以提供單元的操作狀態(tài)信息，如流率，氣體樣品溫度，閥狀態(tài)等。手持單元2300也包括氣體樣品進(jìn)口端口2348和氣體樣品排出端口2350。
手持單元2300的實(shí)施方案也可以使用可更換的干收集器模塊2354?？筛鼡Q的模塊2354可通過(guò)干收集器插座2352插進(jìn)殼體2320中。插座2352包括如在第一側(cè)2326中的開(kāi)口，其中可以插入可更換的模塊2354。一旦插進(jìn)殼體2320中，可更換的模塊2354中的干收集器就被定位，從而氣體樣品從中穿過(guò)，以測(cè)量氣體樣品中的污染物?？刂破?315可用于從干收集器中讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，使用最覆蓋結(jié)果顯示器2346向用戶(hù)報(bào)告。監(jiān)測(cè)污染物的系統(tǒng)的便攜式實(shí)施方案進(jìn)一步公開(kāi)在2003年12月3日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)60/526,862中，其標(biāo)題為Dry Sampler，其內(nèi)容在此引入作為參考。
圖24A-24C是流程圖，示出了使用氣體取樣單元2200，2300測(cè)量無(wú)塵室中的污染物的示例性方法。在圖24A中，當(dāng)分析設(shè)備初始化用于污染測(cè)量的氣體取樣單元2200時(shí)，方法開(kāi)始(步驟2400)。接下來(lái)，通過(guò)分析設(shè)備對(duì)氣體取樣單元2200進(jìn)行裝運(yùn)前的檢測(cè)/測(cè)試(步驟2402)。通過(guò)常用載體將氣體取樣單元2200輸送到用戶(hù)位置(步驟2404)。收到后，用戶(hù)從可再用的運(yùn)送容器中取出氣體取樣單元2200(步驟2406)。用戶(hù)將氣體取樣單元2200放在無(wú)塵室環(huán)境中(步驟2408)，并使該單元與氣體源連接(步驟2410)。取樣單元2200的實(shí)施方案被設(shè)計(jì)成可被相對(duì)不熟悉的技術(shù)人員設(shè)計(jì)使用，因此不需要特別的訓(xùn)練過(guò)程。
接下來(lái)，用戶(hù)將第一和第二旁路清洗閥54，56放在旁路位置中(步驟2412)，以使用無(wú)塵室氣體供應(yīng)管清洗氣體取樣單元2200(步驟2414)。然后用戶(hù)將第一和第二旁路清洗閥放在工作位置中(步驟2416)，并操作氣體取樣單元2200一段預(yù)定的取樣間隔(步驟2418，圖24B)?？梢栽谌魏蔚胤讲僮鳉怏w取樣單元2200幾小時(shí)到幾周，這取決于要進(jìn)行的污染物測(cè)量類(lèi)型和氣體源中的污染物濃度。
氣體取樣單元2200接收氣體樣品(步驟2420)，使樣品穿過(guò)干收集器2310，Tenax收集器和/或濕收集器(步驟2422)。固態(tài)定時(shí)器向用戶(hù)表明取樣時(shí)間結(jié)束點(diǎn)到達(dá)(步驟2424)。響應(yīng)于固態(tài)定時(shí)器的讀數(shù)，用戶(hù)關(guān)閉氣體取樣單元2200；或可選擇地，當(dāng)所需取樣時(shí)間結(jié)束點(diǎn)到達(dá)時(shí)，可自動(dòng)關(guān)閉氣體取樣單元2200(步驟2426)。用戶(hù)使氣體取樣單元2200與氣體源分開(kāi)，并將單元放到可再用的運(yùn)送容器中(步驟2428)。用戶(hù)將預(yù)先打印的回送標(biāo)簽放到該容器上，并將單元運(yùn)回到分析設(shè)備(步驟2430)。
分析設(shè)備接收氣體取樣單元2200，并將單元的到達(dá)記錄入其庫(kù)存管理系統(tǒng)(步驟2432)。技術(shù)人員打開(kāi)干取樣器，使用本領(lǐng)域公知方法分析取樣元件的內(nèi)含物(步驟2434，圖24C)。分析設(shè)備產(chǎn)生包括從安裝在用戶(hù)位置的氣體取樣單元2200采集的測(cè)量結(jié)果的報(bào)告(步驟2436)。通過(guò)紙件和/或電子文件如電郵將報(bào)告送到用戶(hù)(步驟2438)。此外，分析設(shè)備可以將結(jié)果副本發(fā)送給對(duì)用戶(hù)位置起一定監(jiān)督作用的第三方，如認(rèn)證或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置組織或政府部門(mén)(步驟2440)。分析設(shè)備的一個(gè)可選擇實(shí)施方案可以維護(hù)含有從氣體取樣單元2200采集的取樣數(shù)據(jù)結(jié)果的網(wǎng)址。通過(guò)密碼或本領(lǐng)域中公知的其他安全方式進(jìn)行安全訪(fǎng)問(wèn)，可用于防止對(duì)網(wǎng)址上的數(shù)據(jù)進(jìn)行未授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)。
分析設(shè)備再次更改氣體取樣單元2200的條件，從而用戶(hù)可以再次使用它進(jìn)行另外的污染物測(cè)量(步驟2442)。分析設(shè)備將干取樣器返給用戶(hù)(步驟2444)，用戶(hù)使用氣體取樣單元2200進(jìn)行另外的污染物測(cè)量(步驟2446)。
如上所述，當(dāng)需要將使用干收集器得到的結(jié)果與使用濕介質(zhì)得到的結(jié)果對(duì)比時(shí)，在氣體取樣單元2200的實(shí)施方案中可以使用濕撞擊器。當(dāng)在氣體取樣單元2200中使用濕撞擊器時(shí)，它們可以串聯(lián)連接。濕撞擊器含有去離子水，并被用于確定氣體樣品中的含氮酸性物質(zhì)。例如，硝酸(HNO3)可以按NO3-離子測(cè)量，亞硝酸(HNO2)可以按NO2-測(cè)量。特別地，濕撞擊器被用于提供表明離子NOx測(cè)量值和與大氣離子NOx相關(guān)的實(shí)際值之間的差。大氣NOx代表無(wú)塵室內(nèi)空氣中的離子和非離子NOx總量。相比而言，大氣離子NOx(NOx-)是按NO3-離子測(cè)量的總硝酸(HNO3)和按NO2-測(cè)量的亞硝酸(HNO2)的總量。有效NOx-是分別由串聯(lián)的濕撞擊器86和88測(cè)量的離子NOx的部分。有效NOx-是由大氣非離子NOx和水之間相互作用而產(chǎn)生的結(jié)果。通過(guò)撞擊器形成有效離子NOx的過(guò)程如下(9)(10)(11)
(12)(13)(14)在穿過(guò)第一濕撞擊器時(shí)，其中小部分大氣非離子NOx將轉(zhuǎn)化成有效離子NOx。留在第一濕撞擊器中的氣體樣品含有與進(jìn)入其中的氣體樣品幾乎相同的大氣非離子NOx量和組成。第二濕撞擊器基本上含有與第一濕撞擊器中所測(cè)得的相同的有效離子NOx量。第一濕撞擊器將有效地保留離子NOx的實(shí)際量(即基本上99％)。通過(guò)將這兩個(gè)結(jié)果相減，差值將代表大氣中的離子NOx實(shí)際量。
Tenax收集器用于容納非酸和非堿物質(zhì)，通常由可冷凝物，有機(jī)化合物，及難熔化合物組成。Tenax收集器可常規(guī)制造以用于氣體取樣單元2200中，或可以現(xiàn)貨購(gòu)買(mǎi)。舉例來(lái)說(shuō)，實(shí)施方案的氣體取樣單元2200采用Perkin Elmer Supelco Tenax收集器。
氣體取樣單元的實(shí)施方案2200還可包括用于操作元件的控制器，這些元件如固態(tài)定時(shí)器，真空泵，壓力調(diào)節(jié)器，計(jì)算機(jī)可控的進(jìn)入和退出歧管，計(jì)算機(jī)可控的預(yù)清洗旁路閥，數(shù)據(jù)顯示器，網(wǎng)絡(luò)界面等。圖25示出了通用計(jì)算機(jī)形式的控制器2500的實(shí)施方案，其可執(zhí)行機(jī)讀指令，或功能執(zhí)行代碼，從而控制氣體取樣單元2200。示例性計(jì)算機(jī)2500包括處理器2502，主存2504，只讀存儲(chǔ)器(ROM)2506，存儲(chǔ)裝置2508，總線(xiàn)2510，顯示器2512，鍵盤(pán)2514，光標(biāo)控制2516，及通訊界面2518。
處理器2502可以是任何類(lèi)型的常規(guī)處理裝置，其可解釋和執(zhí)行指令。主存2504可以是隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)或相似的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)裝置。主存2504存儲(chǔ)待由處理器2502執(zhí)行的信息和指令。主存2504也可用于存儲(chǔ)臨時(shí)變量或在處理器2502執(zhí)行指令過(guò)程中的其他中間信息。ROM 2506存儲(chǔ)處理器2502用的靜態(tài)信息和指令。應(yīng)該理解，ROM 2506可以用其他類(lèi)型的靜態(tài)存儲(chǔ)裝置代替。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置2508可以包括任何類(lèi)型的磁介質(zhì)或光學(xué)介質(zhì)和它的相應(yīng)界面及操作硬件。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置2508存儲(chǔ)處理器2502用的信息和指令。總線(xiàn)2510包括一組硬件線(xiàn)(導(dǎo)線(xiàn)，光纖等)，以使數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)2500的各元件間傳輸。
顯示器裝置2512可以是陰極射線(xiàn)管(CRT)，液晶顯示器(LCD)等，用于向用戶(hù)顯示信息。鍵盤(pán)2514和光標(biāo)控制2516使用戶(hù)可以與計(jì)算機(jī)2500進(jìn)行交互。在可選擇的實(shí)施方案中，鍵盤(pán)2514可以用具有特殊功能鍵的接觸墊代替。光標(biāo)控制2516可以是例如鼠標(biāo)。在可選擇的結(jié)構(gòu)中，鍵盤(pán)2514和光標(biāo)控制2516可以用擴(kuò)音器和語(yǔ)音識(shí)別裝置代替，以使用戶(hù)與計(jì)算機(jī)2500進(jìn)行交互。
通訊界面2518可以使計(jì)算機(jī)2500通過(guò)任何通訊介質(zhì)與其他裝置/系統(tǒng)聯(lián)系。例如，通訊界面2518可以是調(diào)制解調(diào)器，連接到LAN上的以太網(wǎng)界面(有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn))，或打印機(jī)界面。可選擇地，通訊界面2518可以是能夠在計(jì)算機(jī)2500和其他裝置或系統(tǒng)間通訊的任何其他界面。
舉例來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的計(jì)算機(jī)2500提供一種氣體取樣單元2200，當(dāng)在無(wú)塵室中操作時(shí)，其能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊。可選擇地，網(wǎng)絡(luò)可以將信號(hào)傳輸?shù)綒怏w取樣單元2500，以在預(yù)定時(shí)間遠(yuǎn)程打開(kāi)單元，并在預(yù)定取樣間隔到達(dá)時(shí)遠(yuǎn)程關(guān)閉單元。此外，計(jì)算機(jī)2500可用于校準(zhǔn)干取樣器2200內(nèi)的各成分。當(dāng)在響應(yīng)處理器2502執(zhí)行例如存儲(chǔ)器2504中所含的指令序列時(shí)，計(jì)算機(jī)2500執(zhí)行完成所需的動(dòng)作必需的操作。這種指令可以從另一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中(如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置2508)或通過(guò)通訊界面2518從另一個(gè)裝置中讀進(jìn)存儲(chǔ)器2504。執(zhí)行存儲(chǔ)器2504中所含的指令序列使處理器2502執(zhí)行控制氣體取樣單元2200的方法?？蛇x擇地，可以使用硬線(xiàn)電路代替軟件指令或與其組合以實(shí)施本發(fā)明。因此，本發(fā)明不限于硬件電路和軟件的任何特定組合。
圖26是使用表面聲波(SAW)檢測(cè)器監(jiān)測(cè)反應(yīng)性氣體中的污染物的系統(tǒng)2600的示意圖。系統(tǒng)2600包括進(jìn)口2604，含有介質(zhì)2612的室2606，出口2608，進(jìn)口樣品端口2614，中層樣品端口2616，出口樣品端口2618，樣品歧管2620，SAW檢測(cè)器2622，檢測(cè)器歧管2626，檢測(cè)器控制線(xiàn)2624，干取樣器2630，干取樣器輸入線(xiàn)2628，干取樣器輸出線(xiàn)2632，分析器2636，分析器輸入線(xiàn)2634和分析器輸出線(xiàn)2638。
輸入氣體樣品2602穿過(guò)進(jìn)口2604進(jìn)入室2606。使用介質(zhì)2612除去氣體樣品2602中的污染物，得到出口氣體樣品2610。使用進(jìn)口樣品端口2614，中層樣品端口2616或出口樣品端口2618，樣品歧管2620將部分氣體輸送到SAW檢測(cè)器2622。SAW檢測(cè)器2622可以將污染物累積到檢測(cè)器表面上。隨著污染物累積，與SAW檢測(cè)器2622相關(guān)的輸出信號(hào)將發(fā)生變化。當(dāng)SAW檢測(cè)器2622表面上的污染物到達(dá)或超過(guò)確定的閾值時(shí)，檢測(cè)器控制線(xiàn)2624可以激活或控制檢測(cè)器歧管2626。
當(dāng)被激活時(shí)，檢測(cè)器歧管2626使氣體樣品在進(jìn)入分析器2636之前穿過(guò)分析器線(xiàn)2634。分析器2636可以是氣相色譜或能夠確定氣體樣品中的污染物的其他分析工具。分析器2636可以具有輸出線(xiàn)2638，用于排出氣體樣品。
檢測(cè)器歧管2626可以將氣體樣品通過(guò)干取樣器輸入線(xiàn)2628輸送到干取樣器2630。干取樣器2630可以包括干收集器，Tenax收集器，濕撞擊器，和/或SAW檢測(cè)器2622的任何組合，用于收集并測(cè)量氣體樣品中的污染物。干取樣器2630可以包括出口2632，用于在穿過(guò)干取樣器2630后排出氣體取樣器。
檢測(cè)器可用于啟動(dòng)取樣器系統(tǒng)操作，或可選擇地可用于終止取樣器操作，并向用戶(hù)提示準(zhǔn)備分析的取樣器內(nèi)容物。
盡管說(shuō)明了適用本發(fā)明原理的各種實(shí)施方案，但是應(yīng)該理解，這些實(shí)施方案僅是示例性的，不應(yīng)該被認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。除非另有所指，權(quán)利要求不應(yīng)該被理解為限制到所述的順序或元件。因此，本發(fā)明也要求保護(hù)下面權(quán)利要求范圍和精神內(nèi)的實(shí)施方案和其等價(jià)物。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中所用的反應(yīng)性氣體用的氣體過(guò)濾器，包括容器，其包括管部分，其包括進(jìn)口端、出口端及內(nèi)室；進(jìn)口端口，其具有進(jìn)口粒子過(guò)濾器；出口端口；基本上填充所述內(nèi)室的過(guò)濾介質(zhì)；和取樣端口，便于測(cè)量所述反應(yīng)性氣體中的污染物。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述取樣端口使至少部分所述反應(yīng)性氣體可被傳感器利用。
3.如權(quán)利要求2所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述污染物粘附到所述傳感器的表面。
4.如權(quán)利要求3所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述表面包括一個(gè)涂層，便于所述污染物的粘附。
5.如權(quán)利要求4所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述傳感器產(chǎn)生一個(gè)代表所述污染物并啟動(dòng)樣品測(cè)量或終止樣品測(cè)量的輸出信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述輸出信號(hào)是響應(yīng)于存在的所述污染物而改變幅度的電壓。
7.如權(quán)利要求5所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述輸出信號(hào)是響應(yīng)于存在的所述污染物而改變幅度的電壓。
8.如權(quán)利要求5所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，還包括用于鑒別所述污染物的檢測(cè)器，所述檢測(cè)器與所述傳感器可通信地連接。
9.如權(quán)利要求6所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述檢測(cè)器包括用于鑒別所述污染物的氣相色譜。
10.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述取樣端口與取樣裝置可通信地連接成使得所述反應(yīng)性氣體中的污染物可被所述取樣裝置利用。
11.如權(quán)利要求10所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述取樣裝置包括干收集器。
12.如權(quán)利要求10所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述取樣裝置包括Tenax收集器。
13.如權(quán)利要求10所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述取樣裝置包括濕撞擊器。
14.如權(quán)利要求13所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述濕撞擊器包括第一濕撞擊器，具有第一輸入端和第一輸出端，所述第一輸入端用于從所述取樣端口接收所述反應(yīng)性氣體；和第二濕撞擊器，具有第二輸入端和第二輸出端，所述第二輸入端與所述第一輸出端連接并用于接收從所述第一濕撞擊器接收的至少一部分所述反應(yīng)性氣體。
15.如權(quán)利要求14所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述第一和第二濕撞擊器一起用于確定與所述反應(yīng)性氣體相關(guān)的有效NOx水平。
16.如權(quán)利要求10所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述取樣裝置是便攜式的。
17.如權(quán)利要求16所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述取樣裝置在被連接到所述取樣端口之前被從分析設(shè)備處接收，所述取樣裝置還被返回到所述分析設(shè)備，用于分析在所述取樣裝置連接到所述取樣端口時(shí)所接收的樣品。
18.如權(quán)利要求16所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述取樣裝置是手持的。
19.如權(quán)利要求18所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述取樣裝置在測(cè)量后向用戶(hù)提供結(jié)果。
20.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述取樣端口定位成接近于所述輸入端口。
21.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述取樣端口定位成接近于所述輸出端口。
22.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述取樣端口定位成在所述輸入端口和所述輸出端口之間。
23.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述輸出端口具有延伸進(jìn)所述內(nèi)室的出口粒子過(guò)濾器。
24.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，對(duì)于含有濃度不大于約10ppbV的氨水和濃度不大于約5ppbV的二氧化硫的輸入氣流而言，所述過(guò)濾器提供含有濃度不大于約1ppbv的氨水和濃度不大于約1ppbv的二氧化硫的輸出氣流，對(duì)于約70psi～約100psi的輸入氣流壓力和約20slpm～約50slpm的進(jìn)口氣流流率而言，所述氣體過(guò)濾器壓降不大于約35psi。
25.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述進(jìn)口還具有填充端口。
26.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述基本上圓柱形的管部分具有中心軸線(xiàn)，所述進(jìn)口端口和所述出口端口之一偏離于所述中心軸線(xiàn)，所述進(jìn)口端口和所述出口端口的另一個(gè)基本上在所述中心軸線(xiàn)上。
27.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述基本上圓柱形的管部分具有中心軸線(xiàn)，所述進(jìn)口端口和所述出口端口都偏離于所述中心軸線(xiàn)。
28.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述進(jìn)口粒子過(guò)濾器和所述出口粒子過(guò)濾器中的至少一個(gè)包括能夠過(guò)濾直徑約0.003微米或更大的粒子的多孔鎳粒子過(guò)濾器。
29.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述反應(yīng)性氣體包括清潔干空氣。
30.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)的體積不大于約3.0升。
31.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括粒狀活性炭(GAC)。
32.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括磷酸處理的粒狀活性炭。
33.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括碳酸鉀處理的粒狀活性炭。
34.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括磷酸處理的粒狀活性炭。
35.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括兩個(gè)或多個(gè)分層的過(guò)濾材料。
36.如權(quán)利要求34所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括基本上由GAC過(guò)濾材料構(gòu)成的床和包括磷酸處理的粒狀活性炭過(guò)濾材料的床。
37.如權(quán)利要求35所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)還包括碳酸鉀處理的GAC過(guò)濾材料。
38.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，對(duì)于含有可冷凝有機(jī)物濃度不大于約100ppbv的輸入氣流而言，所述氣體過(guò)濾器提供具有濃度不大于約10ppbv的六甲基二硅氧烷(HMDSO)的輸出氣流。
39.如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)體積不大于約0.5升，對(duì)于含有濃度不大于約10ppbv的氨水和濃度不大于約5ppbv的二氧化硫的輸入氣流而言，輸出氣流含有濃度不大于約1ppbv的氨水和濃度不大于約1ppbv的二氧化硫，對(duì)于約70psi～約100psi的輸入氣流壓力和約20slpm～約50slpm的進(jìn)口氣流流率而言，所述氣體過(guò)濾器壓降不大于約35psi。
40.一種反應(yīng)性氣體所用的氣體過(guò)濾器，包括容器，其包括基本上圓柱形的管部分，其具有進(jìn)口端、出口端及內(nèi)室；進(jìn)口端口，其具有延伸進(jìn)該內(nèi)室中的進(jìn)口粒子過(guò)濾器；出口端口，具有延伸進(jìn)該內(nèi)室中的出口粒子過(guò)濾器；和填充所述內(nèi)室的過(guò)濾介質(zhì)，對(duì)于含有濃度不大于約10ppbV的氨水和濃度不大于約5ppbV的二氧化硫的輸入氣流而言，所述氣體過(guò)濾器提供含有濃度不大于約1ppbv的氨水和濃度不大于約1ppbv的二氧化硫的輸出氣流，對(duì)于約70psi～約100psi的輸入氣流壓力和約20slpm～約50slpm的進(jìn)口氣流流率而言，所述氣體過(guò)濾器壓降不大于約35psi。
41.如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述進(jìn)口端還具有填充端口。
42.如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述基本上圓柱形的管部分具有中心軸線(xiàn)，所述進(jìn)口端口和所述出口端口之一偏離于所述中心軸線(xiàn)，所述進(jìn)口端口和所述出口端口的另一個(gè)基本上在所述中心軸線(xiàn)上。
43.如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述基本上圓柱形的管部分具有中心軸線(xiàn)，所述進(jìn)口端口和出口端口都偏離于所述中心軸線(xiàn)。
44.如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述進(jìn)口粒子過(guò)濾器和出口粒子過(guò)濾器中的至少一個(gè)包括能夠過(guò)濾直徑約0.003微米或更大的粒子的多孔鎳粒子過(guò)濾器。
45.如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述反應(yīng)性氣體包括清潔干空氣。
46.如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)的體積不大于約3.0升。
47.如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括粒狀活性炭(GAC)。
48.如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括磷酸處理的粒狀活性炭。
49.如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括碳酸鉀處理的粒狀活性炭。
50.如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括磷酸處理的粒狀活性炭。
51.如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括兩個(gè)或多個(gè)分層的過(guò)濾材料。
52.如權(quán)利要求50所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括基本上由GAC過(guò)濾材料構(gòu)成的床和包括磷酸處理的粒狀活性炭過(guò)濾材料的床。
53.如權(quán)利要求51所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)還包括碳酸鉀處理的GAC過(guò)濾材料。
54.如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，對(duì)于含有可冷凝有機(jī)物濃度不大于約100ppbv的輸入氣流而言，所述氣體過(guò)濾器提供具有濃度不大于約10ppbv的六甲基二硅氧烷(HMDSO)的輸出氣流。
55.一種反應(yīng)性氣體所用的氣體過(guò)濾器，包括容器，其包括基本上圓柱形的管部分，其具有進(jìn)口端、出口端及內(nèi)室；進(jìn)口端口，其具有延伸進(jìn)該內(nèi)室中的進(jìn)口粒子過(guò)濾器；出口端口，其具有延伸進(jìn)該內(nèi)室中的出口粒子過(guò)濾器；和在所述內(nèi)室中的過(guò)濾介質(zhì)，所述過(guò)濾介質(zhì)的體積不大于約0.5升，對(duì)于含有濃度不大于約10ppbv的氨水和濃度不大于約5ppbV的二氧化硫的輸入氣流而言，所述氣體過(guò)濾器提供含有濃度不大于約1ppbV的氨水和濃度不大于約1ppbv的二氧化硫的輸出氣流，對(duì)于約70psi～約100psi的輸入氣流壓力和約20slpm～約50slpm的進(jìn)口氣流流率而言，所述氣體過(guò)濾器壓降不大于約35psi。
56.如權(quán)利要求55所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述進(jìn)口端還具有填充端口。
57.如權(quán)利要求55所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述基本上圓柱形的管部分具有中心軸線(xiàn)，所述進(jìn)口端口和所述出口端口之一偏離于所述中心軸線(xiàn)，所述進(jìn)口端口和所述出口端口的另一個(gè)基本上在所述中心軸線(xiàn)上。
58.如權(quán)利要求55所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述基本上圓柱形的管部分具有中心軸線(xiàn)，所述進(jìn)口端口和出口端口都偏離于所述中心軸線(xiàn)。
59.如權(quán)利要求55所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述進(jìn)口粒子過(guò)濾器和出口粒子過(guò)濾器中的至少一個(gè)包括能夠過(guò)濾直徑約0.003微米或更大的粒子的多孔鎳粒子過(guò)濾器。
60.如權(quán)利要求55所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述反應(yīng)性氣體包括清潔干空氣。
61.如權(quán)利要求55所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括粒狀活性炭(GAC)。
62.如權(quán)利要求55所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括磷酸處理的粒狀活性炭。
63.如權(quán)利要求55所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括碳酸鉀處理的粒狀活性炭。
64.如權(quán)利要求55所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括磷酸處理的粒狀活性炭。
65.如權(quán)利要求55所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括兩個(gè)或多個(gè)分層的過(guò)濾材料。
66.如權(quán)利要求64所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)包括基本上是GAC過(guò)濾材料的床和包括磷酸處理的粒狀活性炭過(guò)濾材料的床。
67.如權(quán)利要求65所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾介質(zhì)還包括碳酸鉀處理的GAC過(guò)濾材料。
68.如權(quán)利要求55所述的氣體過(guò)濾器，其特征在于，對(duì)于含有可冷凝有機(jī)物濃度不大于約100ppbv的輸入氣流而言，所述氣體過(guò)濾器提供具有濃度不大于約10ppbv的六甲基二硅氧烷(HMDSO)的輸出氣流。
69.一種使用如權(quán)利要求1所述的氣體過(guò)濾器裝置的方法。
70.一種使用如權(quán)利要求40所述的氣體過(guò)濾器的方法。
全文摘要
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體處理工具和對(duì)分子污染敏感的方法中所用的反應(yīng)性氣體用的氣體過(guò)濾器。本發(fā)明的反應(yīng)性氣體過(guò)濾器具有改進(jìn)的壓降，對(duì)于含有濃度分別不大于約10 ppbv和5 ppbv的氨水和二氧化硫的輸入氣流而言，可提供氨水和二氧化硫濃度都小于約1 ppbv的輸出氣流。在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種反應(yīng)性氣體過(guò)濾器，其可提供改進(jìn)的壓降，對(duì)于含有濃度分別不大于約10 ppbv和5 ppbv的氨水和二氧化硫的輸入氣流而言，使用過(guò)濾介質(zhì)體積不大于約0.5升也可提供其氨水和二氧化硫濃度小于約1 ppbv的輸出氣流。
文檔編號(hào)B01D53/02GK1878604SQ200480032017
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月2日
發(fā)明者卡爾利·謝爾哈默, 戴維·J·魯?shù)? 杰夫·霍爾珀林, 約翰·戈德羅, 威廉·M·古德溫, 德文·金基德, 阿納特利·格雷福, 于爾根·米夏埃多·勒貝特 申請(qǐng)人:安格斯公司