CN108614070A - 气体浓度分析系统 - Google Patents

气体浓度分析系统 Download PDF

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庄集尧
吴柄村
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Abstract

一种气体浓度分析系统，包含一气体感测装置、一压力侦测装置、一阀门感知器及一控制单元。气体感测装置侦测一腔体内的待测气体浓度，压力侦测装置连接至腔体以侦测腔体内的压力，阀门感知器侦测腔体的一阀门的开闭状态，且一控制单元，接收气体感测装置取得的气体浓度值、压力侦测装置取得的压力值及阀门感知器取得的阀门状态信号并进行运算，以获得于不同的真空压力范围下或不同腔体环境下的气体浓度指标。

Description

气体浓度分析系统
技术领域
本发明关于一种气体浓度分析系统。
背景技术
当一般的气体感测装置用于量测真空工艺腔体的氧气浓度时，仅能获得腔体内氧气浓度的读值。然而，有些真空工艺的压力变化幅度相当大，当气体感测装置所侦测到的氧气浓度变化是在压力持续变化情况下的读值，因气体感测装置的读值不是在同一个基准(例如在相同压力区间或是相同腔体环境下)获得，因此难以准确分析出是何种原因造成氧气浓度的变化。再者，一般在真空腔体中,会用残余气体分析仪(RGA)来量测气体浓度，但残余气体分析仪(RGA)通常须在10-4Torr下的压力才能进行量测。
“现有技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“现有技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中具有通常知识者所知道的习知技术。在“现有技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域中具有通常知识者所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种于气体浓度分析系统。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为达到上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提供一种气体浓度分析系统，包含一气体感测装置、一压力侦测装置、一阀门感知器及一控制单元。气体感测装置侦测一腔体内的待测气体浓度，压力侦测装置连接至腔体以侦测腔体内的压力，阀门感知器侦测腔体的一阀门的开闭状态，且一控制单元，接收气体感测装置取得的气体浓度值、压力侦测装置取得的压力值及阀门感知器取得的阀门状态信号并进行运算，以获得于不同的真空压力范围下或不同腔体环境下的气体浓度指标。
藉由上述实施例的设计，因控制单元可接收气体感测装置的待测气体浓度值、压力侦测装置的压力值及阀门动作感知器的阀门动作信号并进行运算，因此每个量测到的气体浓度均可得知其对应的压力值或腔体环境，因此可在同一个基准(例如在相同压力区间或相同腔体环境)下比较气体浓度的变化，建立对应不同真空压力范围或不同腔体环境的真空工艺阶段的气体浓度指标，且便于分析于不同真空压力阶段或不同腔体环境下的气体浓度与真空工艺间的相互影响。再者，于气体感测装置与腔体之间若设有一隔离阀，可获得例如避免某些工艺气体会造成气体感测装置损坏、或者可于特定压力范围、特定腔体环境或特定气体浓度下进行气体浓度侦测等效果。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例的气体浓度分析系统的示意图。
图2为本发明另一实施例的气体浓度分析系统的示意图。
图3为本发明另一实施例的气体浓度分析系统的示意图。
图4为本发明另一实施例的气体浓度分析系统的示意图。
图5为本发明另一实施例的气体浓度分析系统的示意图。
图6为本发明另一实施例的气体浓度分析系统的示意图。
图7为本发明另一实施例的气体浓度分析系统的示意图。
符号说明
10、10a、10b、10c、10d、10e 气体浓度分析系统
11、13、15、17、19 腔体
12 气体感测装置
12a 气体感知器
12b 残余气体分析仪
14 压力侦测装置
16 控制单元
18、18a、18b 隔离阀
22 阀门动作感知器
24、26、28、32 阀门
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1为本发明一实施例的气体浓度分析系统的示意图。如图1所示，气体浓度分析系统10包含一气体感测装置12、一压力侦测装置14、一控制单元16、一隔离阀18及至少一阀门动作感知器22。气体感测装置12仅需能提供侦测腔体内的待测气体的浓度的效果即可，其种类并不限定。举例而言，气体感测装置12例如可为一气体感知器或一残余气体分析仪(RGA)，或者可同时包含一气体感知器及一残余气体分析仪(RGA)。气体感知器例如可为一含氧感知器而不限定。举例而言，气体感知器可在大于10-4Torr的压力下侦测气体浓度，而残余气体分析仪(RGA)的工作压力区间约为10-4torr以下，故可视量测浓度的压力区间、侦测气体种类等因素决定使用何种气体感测装置12而不限定。气体感测装置12及压力侦测装置14可连接至至少一腔体11，腔体11例如可为一真空工艺腔体而不限定，且压力侦测装置14例如可为一真空计或一压力开关而不限定。阀门动作感知器22用以侦测阀门的开闭状态，举例而言，如图2所示，一阀门24连接于腔体11与腔体13之间且阀门24开启/关闭可使腔体11与腔体13彼此连通/不连通，另一阀门26连接于腔体11与腔体15之间且阀门24开启/关闭可使腔体11与腔体15彼此连通/不连通，阀门动作感知器22可侦测阀门24、26目前的开闭状态，且例如可将阀门的状态信息传送至控制单元16，控制单元16为具数据记录、处理或分析功能的单元，其架构及组成完全不限定。阀门动作感知器22可为一硬件、软件、固件或包含三者至少其中之二的架构均可而不限定。于本实施例中，阀门动作感知器22可取得阀门24、26目前的开闭动作状态，因此气体感测装置12可侦测单一腔体11或连通的腔体空间内的气体浓度，且压力侦测装置14可侦测单一腔体11或连通的腔体空间内的压力，举例而言，藉由阀门24、26的开闭，连通的腔体空间例如可包含连通的腔体11及腔体13、连通的腔体11及腔体15、或者连通的腔体11、13及15，当然图1的腔体数目及配置方式而完全不限定，举例而言，如图2所示的腔体11、13、15、17及19可配置成枚叶式(Cluster)型态而非如图1的连续式(In-line)型态，腔体13、15、17及19可藉由阀门24、26、28及32连接腔体11，藉由各个阀门的开闭可形成不同的连通状态及连通的腔体空间，且阀门动作感知器22可取得阀门24、26、28及32目前的开闭动作状态。
请再参考图1，于本实施例中，控制单元16可接收气体感测装置12取得的待测气体浓度值、压力侦测装置14取得的压力值、及阀门动作感知器22取得的阀门动作信号并进行运算，以例如获得于不同的真空压力范围下或不同腔体环境下气体浓度指标。举例而言，于一真空工艺中，于不同的阶段可能在不同的真空工作压力范围下进行，且因各个阀门的开闭状态可构成不同的腔体空间(不同的腔体环境)，因此本实施例于取得待测气体浓度值时，同时可获得目前的压力值及各个阀门的开闭状态(对应不同腔体环境)的信息，故控制单元16可对不同的真空压力范围下及不同腔体环境下的待测气体浓度指标进行分析或分类。再者，于本实施例中，隔离阀18可连接于气体感测装置12与腔体11之间，且隔离阀18可开闭以连通或隔离气体感测装置12与腔体11。于一实施例中，依据压力侦测装置14回馈至控制单元16的压力信号，控制单元16可输出一控制信号至隔离阀18以控制隔离阀18的开闭，获得例如避免某些工艺气体造成气体感测装置损坏、或者可于特定压力范围、特定腔体环境或特定气体浓度下进行气体浓度侦测等效果。于一实施例中，压力侦测装置14量测到腔体11内的压力达到一设定点时，可开启隔离阀18让气体感测装置12与压力侦测装置14进行侦测动作，且让控制单元16读取气体感测装置12与压力侦测装置14的读值。控制单元16可计算不同的真空压力范围下的气体浓度指标，并予以分析或分类。再者，若压力侦测装置14量测到包含腔体11的腔体空间内的压力达到另一设定点时，控制单元16可关闭隔离阀18且气体感测装置12停止对腔体11量测，因此藉由隔离阀18的开闭可在不同设定点间的特定压力范围下进行气体浓度侦测。于另一实施例中，举例而言，气体感测装置12与压力侦测装置14可在阀门24、26均关闭时(仅腔体11空间)进行侦测动作，在阀门24开启及阀门26关闭时(腔体11、13连通空间)进行另一次侦测动作，且在阀门24关闭及阀门26开启时(腔体11、15连通空间)进行另一次侦测动作，如此可在不同的腔体空间(不同的腔体环境)下进行气体浓度侦测，获得于特定腔体环境下的气体浓度的信息，且于另一实施例中，可比较上述于不同腔体连通空间下的气体浓度变化，获得腔体13或15是否产生气体外漏的测漏信息。
藉由上述实施例的设计，因控制单元可接收气体感测装置的待测气体浓度值、压力侦测装置的压力值及阀门动作感知器的阀门动作信号并进行运算，因此每个量测到的气体浓度均可得知其对应的压力值或腔体环境，因此可在同一个基准(例如在相同压力区间或相同腔体环境)下比较气体浓度的变化，建立对应不同真空压力范围或不同腔体环境的真空工艺阶段的气体浓度指标，且便于分析于不同真空压力阶段或不同腔体环境下的气体浓度与真空工艺间的相互影响。再者，于气体感测装置与腔体之间若设有一隔离阀，可获得例如避免某些工艺气体会造成气体感测装置损坏、或者可于特定压力范围、特定腔体环境或特定气体浓度下进行气体浓度侦测等效果。
图3为本发明另一实施例的气体浓度分析系统的示意图。如图3所示，气体浓度分析系统10a可省略图1的隔离阀18，气体感测装置12可直接连通腔体11以进行量测，再者，于一实施例中，亦可省略图1的阀门动作感知器22，当经由手动或自动方式开闭阀门24、26后亦可由其他方式得知阀门24、26目前状态，控制单元16同样可接收气体感测装置12的气体浓度值及压力侦测装置14的压力值并进行运算，以分析于不同的真空压力范围下或不同的腔体环境下的气体浓度变化。
图4为本发明另一实施例的气体浓度分析系统的示意图。气体浓度分析系统10b可省略图1的压力侦测装置14，控制单元16可接收气体感测装置12取得的待测气体浓度值、及阀门动作感知器22取得的阀门动作信号并进行运算，同样可获得于不同腔体环境下的气体浓度指标，且比较于不同腔体连通空间下的气体浓度变化，亦可获得腔体是否产生气体外漏的测漏信息。再者，于一实施例中，图4的隔离阀18亦可省略，且亦可由其他方式得知阀门24、26目前的开闭状态而省略阀门动作感知器22。
图5为本发明另一实施例的气体浓度分析系统的示意图。如图5所示，气体浓度分析系统10c包含一气体感测装置12、一压力侦测装置14、一控制单元16及一隔离阀18。气体感测装置12及压力侦测装置14可连接至一腔体11。控制单元16可接收气体感测装置12取得的气体浓度值及压力侦测装置14取得的压力值并进行运算，以例如获得于不同的真空压力范围下的气体浓度指标，且不同的真空压力范围例如可对应不同的真空工艺阶段。再者，控制单元16可对不同的真空压力范围下的气体浓度指标进行分析或分类。于本实施例中，隔离阀18可连接于气体感测装置12与腔体11之间，且隔离阀18可开闭以连通或隔离气体感测装置12与腔体11。于另一实施例中，隔离阀18亦可省略。
图6为本发明另一实施例的气体浓度分析系统的示意图。如图6所示，气体浓度分析系统10d包含一气体感知器12a、一残余气体分析仪(RGA)12b、一压力侦测装置14、一控制单元16及隔离阀18a、18b。气体感知器12a例如可为一含氧感知器但不限定，气体感知器可在大于10-4Torr的压力下侦测气体浓度，残余气体分析仪(RGA)的工作压力区间约为10- 4torr以下，因此在不同的压力区间可使用不同的气体感测装置进行量测，例如压力侦测装置14侦测到压力大于10-4Torr时可使用气体感知器12a获得待测气体的浓度信息，压力小于10-4Torr时可使用残余气体分析仪(RGA)获得待测气体的浓度信息，控制单元16可同时接收这些信息及压力侦测装置14取得的压力值并进行运算，以例如获得于不同的压力范围下的待测气体的浓度指标。于本实施例中，隔离阀18a、18b可分别连接于气体感知器12a、残余气体分析仪12b与腔体11之间，当然于另一实施例中，隔离阀18a、18b的其中之一或两者亦可省略。于另一实施例中，压力侦测装置14亦可省略，此时例如可先利用气体感知器12a侦测气体浓度，当压力下降到气体感知器12a无法准确量测的区间时，再利用残余气体分析仪12b(工作压力区间约为10-4torr以下)侦测气体浓度，控制单元16可接收气体感知器12a及残余气体分析仪12b取得的不同气体浓度信息进行分析。
图7为本发明另一实施例的气体浓度分析系统的示意图。如图7所示，气体浓度分析系统10e包含一气体感知器12a、一残余气体分析仪(RGA)12b、一控制单元16及一阀门动作感知器22。如图7所示，至少一阀门24连接于腔体11与腔体13之间，且阀门24开启/关闭可使腔体11与腔体13彼此连通/不连通。于本实施例中，气体感知器12a及残余气体分析仪(RGA)12b均连接至腔体11，气体感知器12a例如可为一含氧感知器，气体感知器12a可在大于10-4Torr的压力下侦测氧气浓度，残余气体分析仪(RGA)的工作压力区间约为10-4torr以下，因此在不同的压力区间可使用不同的气体感测装置进行量测，控制单元16可接收气体感知器12a及残余气体分析仪12b取得的不同气体浓度信息、以及阀门动作感知器22取得的阀门动作信号并进行运算，同样可获得于不同腔体环境下气体浓度指标，且比较于不同腔体连通空间下的气体浓度变化，亦可获得腔体是否产生气体外漏的测漏信息。再者，于一实施例中，亦可由其他方式得知阀门24目前的开闭状态而省略阀门动作感知器22。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请权利要求及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，本说明书或权利要求中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (13)

1.一种气体浓度分析系统，包含：
一气体感测装置，侦测一腔体内的待测气体浓度；
一压力侦测装置，连接至该腔体以侦测该腔体内的压力；
一阀门感知器，侦测该腔体的一阀门的开闭状态；以及
一控制单元，接收该气体感测装置取得的气体浓度值、压力侦测装置取得的压力值及阀门感知器取得的阀门状态信号并进行运算，以获得于不同的真空压力范围下或不同腔体环境下的气体浓度指标。
2.如权利要求1所述的气体浓度分析系统，其特征在于，该气体感测装置包含一气体感知器与一残余气体分析仪两者的至少其中之一。
3.一种气体浓度分析系统，包含：
一气体感知器，侦测一腔体内的一第一压力范围下的待测气体浓度；
一残余气体分析仪，侦测该腔体内的一第二压力范围下的该待测气体浓度，且该第二压力范围低于该第一压力范围；以及
一控制单元，接收该气体感知器及该残余气体分析仪取得的气体浓度信息并进行分析。
4.一种气体浓度分析系统，包含：
一气体感测装置，侦测一腔体内的待测气体浓度；
一阀门感知器，侦测该腔体的一阀门的开闭状态；以及
一控制单元，接收该气体感测装置取得的气体浓度值、及阀门感知器取得的阀门状态信号并进行运算，以获得于不同腔体环境下的气体浓度指标。
5.一种气体浓度分析系统，包含：
一气体感测装置，侦测一腔体内的待测气体浓度；
一压力侦测装置，连接至该腔体以侦测该腔体内的压力；以及
一控制单元，接收该气体感测装置取得的气体浓度值及该压力侦测装置取得的压力值并进行运算，以获得于不同的真空压力范围下的气体浓度指标。
6.如权利要求1-5中任一项所述的气体浓度分析系统，其特征在于，更包含：
至少一隔离阀，连接于该腔体与该气体感测装置、该气体感知器或该残余气体分析仪之间。
7.一种气体浓度分析系统，包含：
一第一腔体；
至少一第二腔体，经由一阀门连接该第一腔体，其中当该阀门开启时该第一腔体与该第二腔体彼此连通，且该阀门关闭时该第一腔体与该第二腔体彼此不连通；
一气体感测装置，侦测该第一腔体内的待测气体浓度、及彼此连通的该第一、该第二腔体的待测气体浓度两者的至少其中之一；
一压力侦测装置，侦测该第一腔体内的压力、及彼此连通的该第一、该第二腔体的压力两者的至少其中之一；以及
一控制单元，接收该气体感测装置取得的气体浓度值、该压力侦测装置取得的压力值及该阀门的开闭状态信息。
8.如权利要求7所述的气体浓度分析系统，其特征在于，更包含：
一阀门感知器，侦测该阀门的开闭状态并传送该阀门的开闭状态信息至该控制单元。
9.一种气体浓度分析系统，包含：
一第一腔体；
至少一第二腔体，经由一阀门连接该第一腔体，其中当该阀门开启时该第一腔体与该第二腔体彼此连通，且该阀门关闭时该第一腔体与该第二腔体彼此不连通；
一气体感知器，于一第一压力范围下，侦测该第一腔体内的待测气体浓度、及彼此连通的该第一、该第二腔体的待测气体浓度两者的至少其中之一；
一残余气体分析仪，于一第二压力范围下，侦测该第一腔体内的待测气体浓度、及彼此连通的该第一、该第二腔体的待测气体浓度两者的至少其中之一，且该第二压力范围低于该第一压力范围；以及
一控制单元，接收该气体感知器及该残余气体分析仪取得的信息并进行分析。
10.一种气体浓度分析系统，包含：
一第一腔体；
至少一第二腔体，经由一阀门连接该第一腔体，其中当该阀门开启时该第一腔体与该第二腔体彼此连通，且该阀门关闭时该第一腔体与该第二腔体彼此不连通；
一气体感测装置，侦测该第一腔体内的待测气体浓度、及彼此连通的该第一、该第二腔体的待测气体浓度两者的至少其中之一；
一压力侦测装置，连接至该第一腔体以侦测该第一腔体内的压力、及彼此连通的该第一、该第二腔体的压力两者的至少其中之一，以搭配该气体感测装置侦测得的浓度信息获得于不同的真空压力范围下的气体浓度指标。
11.一种气体浓度分析系统，包含：
一第一腔体；
至少一第二腔体，经由一阀门连接该第一腔体，其中当该阀门开启时该第一腔体与该第二腔体彼此连通，且该阀门关闭时该第一腔体与该第二腔体彼此不连通；
一气体感测装置，侦测该第一腔体内的待测气体浓度、及彼此连通的该第一、该第二腔体的待测气体浓度两者的至少其中之一；
一阀门感知器，侦测该阀门的开闭状态以搭配该气体感测装置侦测得的浓度信息获得于不同腔体环境下的气体浓度指标。
12.如权利要求7-11中任一项所述的气体浓度分析系统，其特征在于，该些腔体系为配置成枚叶式型态或连续式型态的真空工艺腔体，且该不同的真空压力范围或不同的腔体环境系对应不同的真空工艺阶段。
13.如权利要求7-11中任一项所述的气体浓度分析系统，其特征在于，更包含：
至少一隔离阀，连接于该第一腔体与该气体感测装置、该气体感知器或该残余气体分析仪之间。
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