CN114002308B - 一种化学品取样装置和取样传输系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种化学品取样装置和取样传输系统，该化学品取样装置包括：取样管，包括一封闭端和一开口端，在封闭端设置一取样口；活塞，设置于开口端，活塞与取样口之间形成样品储存室；推杆，第一端连接在活塞上，第二端位于取样管外部，推杆推动活塞在取样管内作活塞运动，且与取样管的内腔壁之间形成空隙；进气通路，为由推杆的第二端向推杆的第一端延伸的通道；以及出气通路，靠近推杆的第一端，是以进气通路的特定位置为起点向内腔壁延伸的通道，其中，吹扫气体从进气通路进入并沿出气通路输出，沿空隙流通至取样管外部。采用该化学品取样装置可以由吹扫气体将取样管中的杂质带走，避免污染样品，提升了样品测试的准确性。

Description

一种化学品取样装置和取样传输系统

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及一种化学品取样装置和取样传输系统。

背景技术

随着半导体制造工艺在芯片技术中的广泛应用，人们对芯片的质量要求越来越高。在芯片制造过程中，通常需要对化学品的品质(特别是金属含量)进行取样测试，为了保证化学品在供应到各个机台端的过程中，其金属含量可在线实时监控，在FAC(厂务系统)的CCB\MDU\VMB供应系统端引入ICP-MS系统，构成了一个覆盖FAB和FAC供应端的化学品测试系统，对金属含量等相关数据实时收集和检测，并进行异常报警。

通常，厂务系统的化学品被取样装置采样后传输至ICP-MS系统进行测试分析，得到最终的测试结果。目前的取样装置采用传统注射器的形式，在对化学品进行取样时，取样装置在来回抽送样品的过程中产生摩擦，因为静电作用导致杂质吸附在取样管内壁，很容易对化学品造成污染，从而引起测试时的数据波动，无法准确实时地检测到化学品的实际品质。

因此，目前的取样装置在取样化学品时存在较大的弊端。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的化学品取样装置和取样传输系统，通过氮气对取样管进行吹扫以清除杂质，解决现有技术中的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种化学品取样装置，包括：

取样管，包括一封闭端和一开口端，在所述封闭端设置一取样口；

活塞，设置于所述开口端，所述活塞与所述取样口之间形成样品储存室；

推杆，第一端连接在所述活塞上，第二端位于所述取样管外部，所述推杆推动所述活塞在所述取样管内作活塞运动，且与所述取样管的内腔壁之间形成空隙；

进气通路，为由所述推杆的第二端向所述推杆的第一端延伸的通道；以及

出气通路，靠近所述推杆的第一端，是以所述进气通路的特定位置为起点向所述内腔壁延伸的通道，

其中，吹扫气体从所述进气通路进入并沿所述出气通路输出，沿所述空隙流通至所述取样管外部。

可选地，所述化学品取样装置还包括：

送气泵，连接所述进气通路，将所述吹扫气体压入所述进气通路内，并使所述吹扫气体从所述进气通路流通至所述出气通路，再由所述出气通路流通至所述空隙内。

可选地，所述推杆上至少形成两个出气通路，两个所述出气通路向相反的方向延伸。

可选地，所述出气通路从所述推杆的第一端向所述推杆的第二端斜向延伸，在所述推杆外壁上形成出气口，且多个所述出气通路在所述推杆的外侧壁上形成多个沿周向方向排布的出气口。

可选地，所述出气通路在所述推杆的长轴方向上呈多圈分布，每圈均包括至少一个沿所述推杆的周向排布的所述出气通路，相邻两圈出气通路之间形成间距。

可选地，所述吹扫气体从所述出气口排出后沿所述推杆的周向扩散，带走所述空隙中的杂质，从所述取样管远离所述取样口的一端排出所述取样管外。

可选地，所述进气通路位于所述推杆的长轴的中心轴线处，与所述出气通路相连通。

可选地，所述推杆推动所述活塞将所述样品储存室内的样品从所述取样口传输至外部时，或所述推杆带动所述活塞移动以使所述取样口吸入样品时，向所述进气通路中通入吹扫气体，对所述取样管的内腔壁进行吹扫。

可选地，所述吹扫气体为氮气。

根据本发明的另一方面，提供一种取样传输系统，包括：

根据上述任一项所述的化学品取样装置；

厢体，所述化学品取样装置位于所述厢体内；

传输管，与所述化学品取样装置的取样管结构相同，包括进气通路和出气通路，存储传送液；

稀释管，与所述化学品取样装置的取样管结构相同，包括进气通路和出气通路，存储稀释液，所述传输管和所述稀释管以及所述取样管并列放置在所述厢体内；

送气口，位于所述厢体的外壁上，向所述取样管、所述传输管和所述稀释管送入吹扫气体；以及

排气口，位于所述厢体的外壁上，用于排出所述吹扫气体。

本发明实施例提供的化学品取样装置和取样传输系统，通过对取样管进行改进，为其推杆增加进气通路和出气通路，使得活塞在取样管内部移动时，吹扫气体可以通过进气通路和出气通路进行流通，从而对取样管内腔壁进行吹扫，去除内腔壁上的杂质粒子，保持一个清洁的取样环境，从而使得测试分析数据更加准确，也减少了化学品取样装置的更换频率，节约成本。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了化学品的取样和测试系统的简易示意图；

图2示出了化学品取样装置在取样时的操作示意图；

图3a示出了根据本发明实施例的化学品取样装置的简易结构示意图；

图3b示出了根据本发明实施例的化学品取样装置的立体示意图和气体吹扫示意图；

图4示出了根据本发明实施例的取样传输系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，仅示出了部分器件的简易结构。本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出了化学品的取样和测试系统的简易示意图。如图1所示，测试系统包括厂务端口110，传输装置120和ICP-MS系统130。厂务端口110(CCB\MDU\VMB)的化学品被传输装置120采样后传输至ICP-MS系统进行测试分析，得到最终的测试结果。传输装置120即为化学品的取样和传输系统，负责将化学品采样并传输。传输装置120内部包括多个取样传输系统200，每个取样传输系统200内均包括取样装置210、传输管220、稀释管230和阀门240，取样装置210对化学品进行采样，传输管220用于存储传送液，稀释管230用于存储稀释液，阀门240分别连接取样装置210、传输管220和稀释管230，根据四者的相互配合，最终将采样样品通过阀门240送入ICP-MS系统130。

图2示出了化学品取样装置在取样时的操作示意图。

如图2所示，示出了在采样样品、输送样品和重新采样样品之后的化学品取样装置210的示意图。化学品取样装置210以注射器形式为例进行说明。具体地，化学品取样装置210的取样管211内存储样品，例如是采样液250，推杆214可以在取样管210内移动以使采样液250吸入或送离取样管211。

在采样样品之后，取样管211取样完成，其内部存储着少量采样液250，需要将该采样液250送入下一容器，即输送样品，此时推动推杆214，使采样液250送离取样管211，取样管211的内腔壁与推杆214之间形成空隙215，空气中的杂质很容易进入取样管211内。由于推杆214来回移动，导致取样管211在摩擦过程中由于静电吸附作用在内腔壁上积聚了部分杂质粒子(静电感应粒子)。当重新取样样品时，需要再次对化学品进行取样时，采样管211再次吸入采样液250，此时，取样管211会同时与外界空气和采样液250相接触，有极大的风险在样品内引入杂质粒子，造成最终金属测试元素的数据波动，从而无法得到准确的测试数据。采用注射器形式的化学品取样装置210进行样品取样，需要频繁更该化学品取样装置210来保持取样管211的清洁和采样液250的纯净度，损耗巨大。另外，当化学品取样装置210更换后，还需要重新对测试机台进行调试，造成机台数据波动，影响厂务系统的实时监测状况，还造成了对ICP-MS系统的负担。

本发明实施例对化学品取样装置210进行改进，为化学品取样装置210增加了杂质去除功能，从而可以得到一种抗污染的化学品取样装置。以下结合附图介绍。

图3a示出了根据本发明实施例的化学品取样装置的简易结构示意图。

如图3a所示，本实施例的化学品取样装置310包括取样管311、活塞313、推杆314、进气通路316和出气通路317，以及送气泵360。取样管311为筒状结构，包括一封闭端和一开口端，在封闭端设置取样口312，例如取样管311沿长轴方向的第一端具有取样口312，用于吸取或送离样品，样品例如是液体或气体，一般为液体，第二端即开口端用于容纳活塞313和推杆314；活塞313滑动连接于取样管311内，与取样口312之间形成样品储存室，该样品储存室用于储存样品，例如是采样液350；推杆314第一端连接在活塞313上，第二端位于取样管311外部，推杆314带动活塞313在取样管311内作活塞运动，从而使得样品被吸入或送离取样口312，推杆314推动活塞313靠近取样口312或带动活塞313远离取样口312的过程中，推杆314与取样管311的内腔壁之间形成空隙315。

进气通路316为贯穿推杆314且由推杆314的第二端向推杆314的第一端延伸的通道，例如是沿推杆314的长轴方向延伸的通道；出气通路317靠近推杆314的第一端，是以进气通路316的特定位置为起点向内腔壁延伸的通道。即进气通路316是沿推杆314的运动方向延伸的通道，进气通路316与出气通路317相连通。出气通路317从靠近活塞313的一端(推杆314的第一端)至远离活塞313的一端(推杆314的第二端)斜向延伸，在推杆314的外壁上形成出气口，例如，出气通路317与进气通路316之间呈锐角，且出气通路317斜向延伸。送气泵360连接进气通路316，提供压力，将吹扫气体压入进气通路316内，并维持吹扫气体从进气通路316到出气通路317的吹扫路径。吹扫气体从进气通路316进入并沿出气通路317输出，沿空隙315流通至取样管312外部。

本实施例中，由于增加了进气通路316和出气通路317，可以使得推杆314在移动时，控制送气泵360将吹扫气体进入进气通路316，再从出气通路317流出，从而带走空隙315中的杂质，达到清洁取样管311的内腔壁的作用。为了使气流在空隙315中均匀分布，可以在推杆314上至少形成两个出气通路317，两个出气通路317向相反的方向延伸。图3a为化学品取样装置310的平面图或侧视图，那么，进气通路316与出气通路317的侧视图呈箭头的形状。因为出气通路317为斜向延伸，其出气口朝向取样管311远离取样口312的一端，因此吹扫气体会将杂质带出取样管311外部，从而减小对采样液350的污染。

进一步地，进气通路316位于推杆314的长轴的中心轴线处，与出气通317路相连通。且出气通路317在推杆314的长轴方向上呈多圈分布，每圈均包括一至多个沿推杆314的周向排布的出气通路317，每一圈出气通路317均在推杆314外壁上形成出气口，那么，相邻两圈出气通路317的出气口之间形成一定间距。

进一步地，每圈的出气通路317可以朝向不同方向延伸至推杆314外壁。图3a中以两圈为例说明，那么，多个出气通路317在推杆314的外侧壁上形成多个沿周向方向排布的出气口。当以俯视图的角度观看出气通路317和进气通路316时，二者可能构成伞状分布的结构，出气通路317的起点都汇聚至进气通路316，终点向四周散开分布。那么两圈出气通路317则相当于两把雨伞套叠在一起。吹扫气体从出气口排出后沿推杆314的周向扩散，带走空隙315中的杂质，从取样管311远离取样口312的一端排出取样管311外。

那么，本实施例中，推杆314推动活塞313将样品储存室内的样品从取样口312传输至外部时，或推杆314带动活塞313移动以使取样口312吸入样品时，向进气通路316中通入吹扫气体，对取样管311的内腔壁进行吹扫。吹扫气体可以为氮气，例如是高纯度氮气PN₂。进一步地，出气通路317和进气通路316可以是圆筒状或方筒状等形状，其粗细也可以根据实际情况选择。

图3b示出了根据本发明实施例的化学品取样装置的立体示意图和气体吹扫示意图。

如图3b所示，为化学品取样装置310的立体图，结合图3a和图3b，出气通路317从靠近活塞313的一端至远离活塞313的一端斜向延伸，在推杆314外壁上形成出气口318。而进气通路316在推杆314远离活塞313的一端形成进气口319，送气泵360位于进气通路316的进气端口，使得吹扫气体例如氮气从进气口319被压入，沿进气通路316进入，再沿出气通路317的出气口318流出，围绕推杆314的四周形成环绕流动的气流，带走空隙315中的杂质，最后排出取样管311外部，保持取样管311内部的环境清洁，从而可以极大地减小对采样液350的污染。本实施例中，化学品取样装置310中的N₂可以实现持续吹扫，从而维护取样管311内空气环境稳定，形成一种可持续吹扫和清洁的抗污染取样装置。另外，也可以降低该化学品取样装置310的更换频率，降低ICP-MS的作业风险；降低实时监测ICP-MS系统的更换频率；取样管311内保持高度清洁可以保证数据测试分析的准确性，提高机台运作效率，降低机台维护成本；还能维持ICP-MS机台测试数据的稳定，提高机台对化学品品质的实时监测水平。

图4示出了根据本发明实施例的取样传输系统的结构示意图。

如图4所述，本发明还提供一种取样传输系统，包括：上述提到的化学品取样装置310、传输管320、稀释管330以及厢体300。化学品取样装置310的取样管311、传输管320和稀释管330均位于所述厢体内，传输管320与化学品取样装置310结构基本相同，存储传送液；稀释管330与化学品取样装置310结构基本相同，存储稀释液。另外，厢体300上还具有送气口和排气口，送气口位于厢体300的外壁上，例如图4中的送气口341和送气口342，用于向取样管311、传输管320和稀释管330送入吹扫气体；排气口343位于厢体300的外壁上，用于排出吹扫气体。送气泵360例如位于厢体300外部，通过送气口342将吹扫气体压入三个管内，通过送气口341将气体送入厢体300内部。本实施例的取样传输系统与图1中的取样传输系统类似，本实施例的取样传输系统增加了送气口和排气口，从而可以将化学品取样装置310封闭起来。厢体300内部形成一个有氮气持续吹扫的密封环境，送气口341位于化学品取样装置310的顶部(靠近取样口312的一侧)的厢体300外壁，送气口342位于化学品取样装置310底部的厢体300外壁，排气口343位于稀释管330底部的厢体300的外壁。密封的氮气吹扫环境，使得整个厢体300内都能保持高度清洁，形成一个微正压环境来隔绝杂质粒子。

因此，本发明的化学品取样装置由于增加了进气通路和出气通路形成了一种可用氮气持续吹扫的抗污染的装置；而取样传输系统又由于被氮气环境密封起来，从而形成抗污染的系统，提升了机台的测试效率和准确度。传输装置120内部包括多个取样传输系统200，取样装置210

另外，本发明对图1传输装置120内的取样传输系统200和取样传输系统200内部的取样装置210进行了改进，形成了图4的化学品取样装置310和取样传输系统。化学品取样装置310在推杆314上设置了进气通路316和出气通路317，从而可以对取样管311内壁进行气体吹扫，保持在整个取样传输系统的工作过程中，取样管311内部的环境清洁。从而极大地减少了对化学品取样装置310的更换和清洗次数，降低了在线测试过程中ICP-MS系统的生产作业风险；同时减少对整个取样传输系统的维护次数，降低ICP-MS在线作业时，对部件的更换频率及拆卸、清洗频率等，提高机台的工作时间，降低机台维护成本；另外，由于取样管311内部环境清洁，提取的取样数据准确，能维持ICP-MS机台测试数据稳定，提高机台化学品的实时监测水平和精确度。

综上，本发明实施例提供的化学品取样装置和取样传输系统，通过对取样管进行改进，为其推杆增加进气通路和出气通路，使得活塞在取样管内部移动时，吹扫气体可以通过进气通路和出气通路进行流通，从而对取样管内腔壁进行吹扫，去除内腔壁上的杂质粒子，保持一个清洁的取样环境，从而使得测试分析数据更加准确，也减少了化学品取样装置的更换频率，节约成本。

以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种化学品取样装置，包括：

取样管，包括一封闭端和一开口端，在所述封闭端设置一取样口；

活塞，设置于所述开口端，所述活塞与所述取样口之间形成样品储存室；

推杆，第一端连接在所述活塞上，第二端位于所述取样管外部，所述推杆推动所述活塞在所述取样管内作活塞运动，且与所述取样管的内腔壁之间形成空隙；

进气通路，为由所述推杆的第二端向所述推杆的第一端延伸的通道；以及

出气通路，靠近所述推杆的第一端，是以所述进气通路的特定位置为起点向所述内腔壁延伸的通道，

其中，吹扫气体从所述进气通路进入并沿所述出气通路输出，沿所述空隙流通至所述取样管外部。

2.根据权利要求1所述的化学品取样装置，其中，还包括：

送气泵，连接所述进气通路，将所述吹扫气体压入所述进气通路内，并使所述吹扫气体从所述进气通路流通至所述出气通路，再由所述出气通路流通至所述空隙内。

3.根据权利要求1所述的化学品取样装置，其中，所述推杆上至少形成两个出气通路，两个所述出气通路向相反的方向延伸。

4.根据权利要求1所述的化学品取样装置，其中，所述出气通路从所述推杆的第一端向所述推杆的第二端斜向延伸，在所述推杆外壁上形成出气口，且多个所述出气通路在所述推杆的外侧壁上形成多个沿周向方向排布的出气口。

5.根据权利要求1所述的化学品取样装置，其中，所述出气通路在所述推杆的长轴方向上呈多圈分布，每圈均包括至少一个沿所述推杆的周向排布的所述出气通路，相邻两圈出气通路之间形成间距。

6.根据权利要求4所述的化学品取样装置，其中，所述吹扫气体从所述出气口排出后沿所述推杆的周向扩散，带走所述空隙中的杂质，从所述取样管远离所述取样口的一端排出所述取样管外。

7.根据权利要求1所述的化学品取样装置，其中，所述进气通路位于所述推杆的长轴的中心轴线处，与所述出气通路相连通。

8.根据权利要求1所述的化学品取样装置，其中，所述推杆推动所述活塞将所述样品储存室内的样品从所述取样口传输至外部时，或所述推杆带动所述活塞移动以使所述取样口吸入样品时，向所述进气通路中通入吹扫气体，对所述取样管的内腔壁进行吹扫。

9.根据权利要求1所述的化学品取样装置，其中，所述吹扫气体为氮气。

10.一种取样传输系统，包括：

根据权利要求1-9任一项所述的化学品取样装置；

厢体，所述化学品取样装置位于所述厢体内；

传输管，与所述化学品取样装置的取样管结构相同，包括进气通路和出气通路，存储传送液；

稀释管，与所述化学品取样装置的取样管结构相同，包括出气通路和进气通路，存储稀释液，所述传输管和所述稀释管以及所述取样管并列放置在所述厢体内；

送气口，位于所述厢体的外壁上，向所述取样管、所述传输管和所述稀释管送入吹扫气体；以及

排气口，位于所述厢体的外壁上，用于排出所述吹扫气体。