DE102008008789A1

DE102008008789A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Detektieren einer Metallkonzentration in einer Gasatmosphäre

Info

Publication number: DE102008008789A1
Application number: DE102008008789A
Authority: DE
Inventors: Hyun-Kee Hong; Jae-Seok Lee; Yang-Koo Lee; Hun-Jung Yi; Jung-Dae Park; Sun-Hee Park
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2008-09-18
Also published as: US20080194037A1; KR100849634B1; US20110123400A1; CN101334360A; JP2008197103A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren der Konzentration eines Metalls in einer Gasatmosphäre. Erfindungsgemäß wird Gas von der Gasatmosphäre einem Lösungsmittel unterworfen, um eine Lösung des Metalls in dem Lösungsmittel zu ermöglichen, die Lösung wird mit einem Reagenz kombiniert, das mit dem Metall chemisch kombiniert wird, und dann wird die Konzentration des Metalls durch Messen einer Lichtabsorptionsrate einer flüssigen Verbindung detektiert, die aus der Kombination der Lösung mit dem Reagenz erhalten wird. Verwendung z. B. zum Detektieren der Konzentration von metallischen Verunreinigungen, die in einer Gasatmosphäre eines Reinraums einer Halbleiterbauelementfertigungsanlage enthalten sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren der Konzentration eines Metalls in einer Gasatmosphäre.
Mit dem mikroskopischen Schrumpfen von Halbleiterbauelementstrukturen in den letzten Jahren ist es äußerst wünschenswert, den niedrigsten Verunreinigungsgrad in einem Reinraum aufrechtzuerhalten, der eine Mehrzahl von Halbleiterprozessausrüstungen aufnimmt. Metallische Verunreinigungen, wie Kupfer, die in dem Reinraum enthalten sind, können eine Verschlechterung von Halbleiterbauelementprodukten ernsthaft beeinflussen. Derartige metallische Verunreinigungen in dem Reinraum können während des Aufbringens von Metallfilmen auf Halbleiterwafern erzeugt werden.
Wenngleich es mehrere Wege zum Messen der Konzentration von nichtmetallischen Verunreinigungen in dem Reinraum gibt, sind Verfahren zum Detektieren von metallischen Verunreinigungen begrenzt.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zugrunde, die in der Lage sind, die Konzentration eines Metalls in metallischen Verunreinigungen zu detektieren, die in einer Atmosphäre enthalten sind, wie dem Raum eines Reinraums.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden beschrieben und sind in den Zeichnungen gezeigt, in denen:
1 ein schematisches Diagramm ist, das eine Struktur einer Metallkonzentrationsdetektionsvorrichtung darstellt,
2 ein schematisches Diagramm ist, das eine Struktur einer Messeinheit darstellt, die zur Verwendung in der Vorrichtung von 1 geeignet ist,
3 ein graphisches Diagramm ist, das eine Absorptionsrate mit einer Verbindung von kupferlosem deionisiertem Wasser und einem Chelat und eine Absorptionsrate mit einer Verbindung von kupferhaltigem deionisiertem Wasser und einem Chelat im Vergleich als Funktion einer Bestrahlungswellenlänge zeigt,
4 ein graphisches Diagramm ist, das eine Variation der Absorptionsrate mit einer Verbindung von kupferhaltigem deionisiertem Wasser und einem Chelat in Abhängigkeit von der Kupferkonzentration zeigt, und
5 ein Flussdiagramm ist, das eine Sequenz von Schritten zum Detektieren einer atmosphärischen Metallkonzentration zeigt.
Es versteht sich für die folgende Beschreibung, dass hierin erläuterte Verfahrensschritte unabhängig durchgeführt werden können oder wenigstens zwei Schritte kombiniert werden können. Außerdem können hierin vorgesehene Verfahrensschritte bei einer unabhängigen oder kombinierten Durchführung bei der gleichen Temperatur und/oder dem gleichen atmosphärischen Druck oder verschiedenen Temperaturen und/oder atmosphärischen Drücken ohne Abweichen von den Lehren der Erfindung durchgeführt werden können. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich überall in den verschiedenen Figuren auf gleiche Teile, wenn ansonsten nicht anders spezifiziert.
1 stellt einen Aufbau einer Metallkonzentrationsdetektionsvorrichtung dar, die ein Gaslösungsreservoir 100, ein Reagenzmittelreservoir 200, eine Kompoundierungseinheit 300 und eine Messeinheit 400 beinhaltet. Das Gaslösungsreservoir 100 erzeugt eine Lösung durch Lösen einer vorgegebenen Menge von Luft, die aus einem Raum extrahiert wird (im Folgenden ein Detektionsraum 12), von dem eine Metallkonzentration zu detektieren ist. Das Gaslösungsreservoir 100 kann mit einem Mischer (nicht gezeigt) zum Unterstützen des Lösens eines atmosphärischen Metalls in einem Lösungsmittel assoziiert sein. Das Gaslösungsreservoir 100 kann mit einem Gaseinlassrohr 120 verbunden sein. Das Gaseinlassrohr 120 kann z. B. durch eine untere Wand in das Gaslösungsreservoir 100 eingesetzt sein, wie gezeigt. Das Gaseinlassrohr 120 kann als eine Durchführung vorgesehen sein, die dem Gaslösungsreservoir 100 Luft von dem Detektionsraum 12 zuführt.
In entsprechenden Ausführungsformen ist der Detektionsraum 12 ein Reinraum 10, in dem ein Halbleiterfertigungsprozess ausgeführt wird. In dem Reinraum 10 können mehrere Halbleiterfertigungsanlagen eingesetzt sein, um Prozessschritte durchzuführen. Ein Ende des Gaseinlassrohrs 120 kann an einem Bereich vorgesehen sein, in dem sich eine Halbleiterfertigungsanlage befindet, die ein zu detektierendes Metall verwendet. Zum Beispiel kann ein zu detektierendes Metall Kupfer sein, und das Gaseinlassrohr 120 kann an einem Bereich vorgesehen sein, in dem sich eine Halbleiterfertigungsanlage zum Aufbringen eines Kupferfilms auf ein Halbleitersubstrat befindet.
Eine Pumpe 124 und ein Filter 126 sind in dem Gaseinlassrohr 120 installiert. Die Pumpe 124 stellt einen Fließdruck für das Gaslösungsreservoir 100 bereit, um so Luft zu zwingen, in das Gaslösungsreservoir 100 zu strömen. Der Filter 126 entfernt unerwünschte Partikel aus dem Gas, das in das Gaslösungsreservoir 100 strömt. Zum Beispiel kann der Filter 126 einen Filter beinhalten, der geeignet ist, Partikel aus Luft zu entfernen, die größer als eine vorgegebene Abmessung sind.
In dem Gaslösungsreservoir 100 kann ein Lösungsmittel auf einem vorgegebenen Pegel enthalten sein, das in der Lage ist, zu detektierende Metallionen aus der einströmenden Luft zu lösen. Atmosphärische Metallionen werden in dem Lösungsmittel gelöst, und die Luft ohne Metall verbleibt in wenigstens einem oberen Teil des Gaslösungsreservoirs 100. An der Oberseite des Gaslösungsreservoirs 100 ist eine Belüftung 162 vorgesehen. Die in dem oberen Teil verbliebene Luft wird durch die Belüftung 162 aus dem Gaslösungsreservoir 100 abgelassen.
Das Gaslösungsreservoir 100 ist mit einem Lösungszufuhrrohr 180 verbunden, das mit einem Öffnungsventil 181 ausgerüstet ist. Das Lösungszufuhrrohr 180 ist vorgesehen, um der Kompoundierungseinheit 300 eine Lösung, in der die Metallionen durch das Lösungsmittel gelöst sind, von dem Gaslösungsreservoir 100 zuzuführen. Eine Pumpe 184 und ein Filter 186 sind an dem Lösungszufuhrrohr 180 installiert. Die Pumpe 184 stellt einen Fließdruck bereit, um die Lösung einer vorgegebenen Menge zu zwingen, von dem Gaslösungsreservoir 100 in die Kompoundierungseinheit 300 zu strömen. Die Pumpe 184 kann eine Kolbenpumpe beinhalten. Der Filter 186 funktioniert dahingehend, unerwünschte Substanzen aus der Lösung zu entfernen. Zum Beispiel kann der Filter 186 ein Filter zum Entfernen fremder Substanzen, die größer als eine vorgegebene Abmessung sind, aus der Lösung mit dem Metall sein. Außerdem ist ein Blaseneliminator 182 an dem Lösungszufuhrrohr 186 installiert, wodurch Blasen aus der Lösung entfernt werden. Blasen, die mittels des Blaseneliminators 182 aus der Lösung ausgeschlossen werden, werden durch die Belüftung 162 abgelassen. Der Blaseneliminator 182, die Pumpe 184 und der Filter 186 sind hintereinander entlang einer Distanz von dem Gaslösungsreservoir 100 angeordnet.
Das Lösungszufuhrrohr 180 ist mit einem Sammelrohr 520 verbunden. Das Sammelrohr 520 ermöglicht, dass die Lösung teilweise mittels des Lösungszufuhrrohrs 180 in ein Sammelreservoir 500 strömt. Das Sammelrohr 520 kann aus dem Lösungszufuhrrohr 180 zwischen dem Gaslösungsreservoir 100 und dem Blaseneliminator 182 abzweigen. Das Sammelreservoir 500 kann wenigstens einen Teil der Lösung für eine erneute Untersuchung der Metallkonzentration der Lösung zu einem späteren Zeitpunkt speichern.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird ein Pegel des Lösungsmittels in dem Gaslösungsreservoir 100 graduell abgesenkt, wenn die Lösung aus dem Gaslösungsreservoir 100 abgeführt wird. Die Oberseite des Gaslösungsreservoirs 100 ist mit einem Lösungsmittelzufuhrrohr 140 verbunden. Das Lösungsmittelzufuhrrohr 140 beinhaltet ein Ventil 142 zum Öffnungen und Schließen des Lösungsmittelzufuhrrohrs 140. Wenn ein Pegel des Lösungsmittels in dem Gaslösungsreservoir 100 niedrig genug wird, wird das Lösungsmittel in das Gaslösungsreservoir 100 mittels des Lösungsmittelzufuhrrohrs 140 aus einem Lösungsmittel reservoir 144 nachgefüllt. Das Nachfüllen des Lösungsmittels wird durch Installieren eines Sensors (nicht gezeigt) in dem Gaslösungsreservoir 100 zum Detektieren eines Pegels des Lösungsmittels und Steuern des Betriebs des Ventils 142 mittels einer Steuereinheit (nicht gezeigt) erreicht, die auf ein Signal reagiert, das von dem Sensor abgegeben wird. Der Sensor kann das Lösungsmittel auch durch Steuern des Ventils 142 mittels eines Operators selektiv nachfüllen, der den Zeitpunkt des Nachfüllens festlegt.
Das Reagenzreservoir 200 speichert ein Reagenz für eine Chelatbildung des zu detektierenden Metalls. Das Reagenzreservoir 200 ist mit einem Reagenzzufuhrrohr 220 verbunden, das ein Ventil 222 beinhaltet. Das Reagenzzufuhrrohr 220 stellt das Reagenz für die Kompoundierungseinheit 300 von dem Reagenzreservoir 200 bereit. Das Reagenzzufuhrrohr 220 kann eine Pumpe 224 und einen Filter 228 beinhalten. Die Pumpe 224 ist in der Lage, einen Fließdruck einzustellen, um eine vorgegebene Menge an Reagenz zu zwingen, in die Kompoundierungseinheit 300 zu strömen. Die Pumpe 224 kann einen Typ einer Kolbenpumpe beinhalten. Der Filter 228 arbeitet dahingehend, fremde Substanzen aus dem Reagenz zu entfernen. Zum Beispiel kann der Filter 224 ein Filter sein, der fremde Substanzen, die größer als eine vorgegebene Abmessung sind, von dem Reagenz fernhält. Außerdem kann das Reagenzzufuhrrohr 220 zwecks Sicherstellung einer stabilen Zufuhr des Reagenzes zu der Kompoundierungseinheit 300 mit einem Pufferreservoir 226 für ein temporäres Halten des Reagenzes verknüpft sein. Die Pumpe 224, das Pufferreservoir 226 und der Filter 228 sind sequentiell entlang einer Distanz von dem Reagenzreservoir 200 angeordnet.
Die Kompoundierungseinheit 300 wird folglich mit der Lösung, die von dem Gaslösungsreservoir 100 erzeugt wird, und mit dem Reagenz von dem Reagenzreservoir 200 versorgt, und bildet eine flüssige Verbindung von der Lösung und dem Reagenz. Gemäß dieser Ausführungsform be inhaltet die Kompoundierungseinheit 300 einen ersten Mischer 320 und einen zweiten Mischer 340. Der erste und der zweite Mischer 320 und 340 sind durch ein Verbindungselement 360 miteinander verbunden. Der erste Mischer 320 kann in einem 'T'-Format mit zwei Eingangsanschlüssen 322 und 324 und einem einzelnen Ausgangsanschluss 326 gestaltet sein. Ein Eingangsanschluss 322 ist mit dem Lösungszufuhrrohr 180 verbunden, und der andere Eingangsanschluss 324 ist mit dem Reagenzzufuhrrohr 220 verbunden. Der Ausgangsanschluss 326 ist mit dem Verbindungselement 360 verbunden. Die Eingangsanschlüsse 322 und 324 können entgegengesetzt zueinander auf einer Linie angeordnet sein, und der Ausgangsanschluss 326 kann vertikal zu der Linie in der Mitte zwischen den Einganganschlüssen 322 und 324 angeordnet sein. Mit diesem Aufbau strömen die Lösung und das Reagenz in den ersten Mischer 320, wobei sie entgegengesetzt zueinander sind und im Weiteren kollidieren. Nach der Kollision wird die flüssige Verbindung durch den Ausgangsanschluss 326 abgelassen. Der zweite Mischer 340 kann als Rohr gestaltet sein. Die durch das Verbindungselement 360 eingelassene flüssige Verbindung kann in dem zweiten Mischer 340 erneut gemischt werden.
Der zweite Mischer 340 ist mit einem Kompoundzufuhrrohr 380 verbunden. Die durch den zweiten Mischer 340 gebildete flüssige Verbindung strömt durch das Kompoundzufuhrrohr 380. Alternativ kann die Kompoundierungseinheit 300 lediglich einen von dem ersten und dem zweiten Mischer 320 und 340 beinhalten. Des Weiteren kann die Kompoundierungseinheit 300 einen weiteren Typ von Mischer beinhalten, der sich hinsichtlich des Aufbaus von den Beispielen des ersten Mischers 320 und/oder des zweiten Mischers 340, wie vorstehend beschrieben, unterscheidet.
Das Kompoundzufuhrrohr 380 ist mit der Messeinheit 400 ausgerüstet. Die Messeinheit 400 strahlt Licht auf die flüssige Verbindung ein und misst eine Absorptionsrate der flüssigen Verbindung bei einer vorgegebenen Wellenlänge. Die Messeinheit 400 kann mit einem Spektrometer verwendet werden, das in der Spektrometrie vom Fließzellentyp betreibbar ist. 2 stellt einen Aufbau einer Messeinheit 400 dar, die zur Verwendung in der Vorrichtung von 1 geeignet ist.
Bezugnehmend auf 2 beinhaltet diese Messeinheit 400 eine Zelle 420, eine Lichtquelle 440, einen Detektor 460, einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 480 und einen Signalprozessor 490. Die Zelle 420 ist in das Kompoundzufuhrrohr 380 mit einem Pfad eingesetzt, durch den die flüssige Verbindung strömt. Entlang des Pfades kann die Lichtquelle 440 zum Einstrahlen von Licht an einer Seite der Zelle 420 platziert sein. Eine Linse 442 kann zwischen die Lichtquelle 440 und die Zelle eingefügt sein. Der Detektor 460 empfängt Licht, das durch die Zelle 420 transmittiert wurde. Das von dem Detektor 460 empfangene Licht wird durch den ADC 480 in ein Signal umgewandelt, und das umgewandelte Signal wird zu dem Signalprozessor 490 übertragen. Der Signalprozessor 490 findet eine Absorptionsrate durch die flüssige Verbindung und detektiert die Konzentration eines Metalls aus der flüssigen Verbindung.
Das Kompoundzufuhrrohr 380 beinhaltet außerdem ein Flussmesselement 382, siehe 1, zum Messen des Flusses der durch dieses hindurch strömenden flüssigen Verbindung. Zum Beispiel kann das Flussmesselement 382 ein Flussmesser sein. Ein Drucksensor als Flussmesselement 382 kann für ein indirektes Messen des Flusses der flüssigen Verbindung verwendet werden. Das Flussmesselement 382 kann vor oder hinter der Messeinheit 400 angeordnet sein.
Das Kompoundzufuhrrohr 380 ist mit einem Abfallreservoir 390 verbunden. Die flüssige Verbindung, die hinsichtlich der Metallkonzentration detektiert wurde, kann in dem Abfallreservoir 390 gespeichert und durch ein Auslassrohr 392 in eine äußere Umgebung abgelassen werden. Au ßerdem können die Belüftung 162, die mit dem Gaslösungsreservoir 100 verbunden ist, und die Belüftung 164, die mit dem Blaseneliminator 182 verbunden ist, zu dem Abfallreservoir 390 führen. Luft und Blasen, die aus dem Gaslösungsreservoir 100 und dem Blaseneliminator 182 entfernt wurden, können in das Abfallreservoir 390 strömen und dann durch das Auslassrohr 392 in eine äußere Umgebung abgelassen werden.
Hinsichtlich Metallen, Lösungsmitteln und Reagenzien, die in der zuvor erwähnten Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, repräsentiert Kupfer ein exemplarisches zu detektierendes Metall. Das Lösungsmittel kann aus Lösungsmitteln ausgewählt werden, die in der Lage sind, Kupfer zu lösen. Zum Beispiel kann das Lösungsmittel eine Säure oder deionisiertes Wasser beinhalten. Wenn jedoch eine Säure als das Lösungsmittel verwendet wird, kann es ein Problem hinsichtlich Erodieren des Lösungszufuhrrohrs 180 oder des Kompoundzufuhrrohrs 380 geben. Demgemäß wird in entsprechenden Ausführungsformen deionisiertes Wasser als das Lösungsmittel verwendet.
Das Reagenz kann ein Chelatbildungsmittel zum Erzeugen einer Chelatverbindung durch Bilden von koordinierten kovalenten Bindungen mit Kupfer beinhalten. Das Chelatbildungsmittel kann Aquaion, 4-[2-Pyridylazo]-Resorcinol [(C₅H₄N-N=C₆H₃(OH)₂], Bathocuproin [(CH₃)₂(C₆H₅)₂Cl₂H₄N₂], Biscyclohexanonoxaldihyrazon [C₆H₁₀C₂H₂N₅O₂C₆H₁₀], Diethanolamin [(HOCH₂CH₂)₂NH] oder Bleidiethyldithiocarbamat [Pb(SCSN(C₂H₅OH)₂-C₂H5OH] beinhalten. Es sei angemerkt, dass es zulässig ist, dass das Reagenz einen anderen Typ von Substanz beinhaltet, der in der Lage ist, chemisch mit Kupfer kombiniert zu werden, während er mit dem Kupfer enthaltenden Lösungsmittel eine Verbindung bildet.
Wenn das Chelatbildungsmittel mit dem Kupferionen enthaltenden deionisierten Wasser verbunden wird, werden die zu lösenden Kupferionen in dem deionisierten Wasser durch koordinierte kovalente Bindungen mit dem Chelatbildungsmittel kombiniert, was zu einer Chelatverbindung führt. Beim Einstrahlen von Licht auf eine Verbindung eines Chelats und von deionisiertem Wasser ohne Kupfer (im Folgenden als "Referenzverbindung" bezeichnet) unterscheidet sich eine Absorptionsrate der Referenzverbindung von jener der Verbindung aus deionisiertem Wasser und der mit Kupfer durch koordinierte kovalente Bindungen kombinierten Chelatverbindung (im Folgenden als "Detektionsverbindung" bezeichnet). Durch Vergleichen der Detektionsverbindung mit der Referenzverbindung hinsichtlich der Absorptionsrate kann die Konzentration von Kupfer von der Detektionsverbindung ermittelt werden. Die Detektion kann durch Vergleichen der Absorptionsrate der Detektionsverbindung mit der Absorptionsrate der Referenzverbindung bei einer spezifischen Wellenlänge erreicht werden. In speziellen Ausführungsformen wird eine Wellenlänge gewählt, die mit einem größeren Unterschied zwischen den Absorptionsraten dazwischen verknüpft ist. Es ist möglich, die Konzentration von Kupfer von graphischen Strukturen festzustellen, die Absorptionsraten der Detektionsverbindung längs Wellenlängen zeigen. Das Chelatbildungsmittel kann von dem Typ sein, der beim Unterscheiden einer Differenz zwischen den Absorptionsraten der Referenz- und der Detektionsverbindung bei einer spezifischen Wellenlänge nützlich ist.
3 zeigt im Vergleich Absorptionsraten der Referenzverbindung und der Detektionsverbindung mit Kupfer, wenn 4-[2-Pyridylazo]-Resorcinol als Chelatbildungsmittel verwendet wird. In 3 bezeichnet die gestrichelte Kurve die Absorptionsraten der Referenzverbindung, während die durchgezogene Kurve die Absorptionsraten der Detektionsverbindung bezeichnet. Bezugnehmend auf 3 ist die Absorptionsrate der Referenzverbindung bei einer Wellenlänge von etwa 520 Nanometer sehr gering, die Absorptionsrate der Detektionsverbindung ist jedoch maxi miert. Daher ist es wünschenswert, die Konzentration von Kupfer mit der Absorptionsrate bei etwa 520 Nanometer zu messen. Es ist jedoch auch möglich, die Kupferkonzentration bei einer anderen Wellenlänge zu detektieren.
4 zeigt Absorptionsraten der Detektionsverbindung in Abhängigkeit von der Konzentration von Kupfer bei einer Wellenlänge von etwa 520 Nanometer, wenn 4-[2-Pyridkylazo]-Resorcinol als Chelatbildungsmittel verwendet wird. Wie in 4 gezeigt, ist ersichtlich, dass gemäß einer Erhöhung der Kupferkonzentration die Absorptionsrate linear zunimmt. Zum Beispiel kann unter der Annahme, dass die Kupferkonzentration X ist und die Absorptionsrate Y ist, die Beziehung zwischen der Kupferkonzentration und der Absorptionsrate als Y = 1,12X + 2,33 ausgedrückt werden. Gemäß der in 4 gezeigten graphischen Darstellung kann die Konzentration von Kupfer durch Messen der Absorptionsrate bei einer Wellenlänge von etwa 520 Nanometer ohne Weiteres detektiert werden.
Im Folgenden werden Verfahren zum Detektieren der Konzentration von Kupfer mittels der in 1 gezeigten Vorrichtung 20 beschrieben. 5 zeigt ein Verfahren zum Detektieren der Kupferkonzentration gemäß der Erfindung. Bezugnehmend auf 5 kann Luft von dem Reinraum 10 teilweise in die Vorrichtung 20 eingebracht werden. Die eingebrachte Luft kann aus einem Bereich entnommen werden, um den herum sich eine Anlage zum Aufbringen von Kupferfilmen auf Wafer befindet (Schritt S10).
Die eingebrachte Luft kann in das Gaslösungsreservoir 100 strömen, welches das deionisierte Wasser enthält. Während des Einströmens werden fremde Substanzen mit einer relativ großen Abmessung durch den Filter blockiert. Kupferpartikel der Luft werden in dem deionisierten Wasser gelöst, das in dem Gaslösungsreservoir 100 enthalten ist, und die Luft wird durch die Belüftung 162 aus dem Gaslösungsreservoir 100 abgelassen (Schritt S20). Dadurch wird das deionisierte Wasser, in dem Kupfer gelöst ist (d. h. kupferhaltiges deionisiertes Wasser) wenigstens teilweise in dem Sammelreservoir 500 gespeichert (Schritt S30).
Nachfolgend wird das kupferhaltige deionisierte Wasser mit dem Chelatbildungsmittel kompoundiert. Das kupferhaltige deionisierte Wasser und das Chelatbildungsmittel können verbunden werden, indem sie durch den ersten und den zweiten Mischer 320 und 340 strömen. Durch Vermischung wird das Chelatbildungsmittel mit den Kupferionen, die in dem deionisierten Wasser gelöst sind, durch koordiniertes kovalentes Binden kombiniert, was zu einer Chelatverbindung führt (Schritt S40).
Das deionisierte Wasser, welches die Chelatverbindung enthält, strömt und durchläuft den Pfad der Zelle 420. Durch Einstrahlen von Licht darauf, so dass es den Pfad der Zelle 420 transmittiert, wird eine Absorptionsrate bei einer spezifischen Wellenlänge gemessen (z. B. etwa 520 Nanometer) (Schritt S50). Aus der gemessenen Absorptionsrate kann, wie in 4 gezeigt, die Konzentration von Kupfer detektiert werden (Schritt S60).
Während des Prozesses des Detektierens der Kupferkonzentration wird der Fluss in dem Kompoundzufuhrrohr 380 kontinuierlich gemessen. Wenn der Fluss des Kompoundzufuhrrohrs 380 aus dem Bereich eines Referenzwerts herausfällt, kann dies anzeigen, dass eine Verstopfung in dem Kompoundzufuhrrohr 380 vorliegen kann, und ein Operator kann über den abnormalen Fluss mittels eines Geräusches oder einer Rampe informiert werden.
Wenn die durch die Messeinheit 400 detektierte Kupferkonzentration aus dem Bereich eines vorgegebenen Werts herausfällt, kann der Operator die Konzentration von Kupfer mittels der Verwendung einer Lösung neu detektieren, die in dem Sammelreservoir 500 enthalten ist. Diese neue Detektion der Kupferkonzentration kann durch den Operator eventuell präziser ausgeführt werden. (Schritt 70).
Gemäß der Erfindung kann die Konzentration eines Metalls (z. B. Kupfer) aus einem Raum detektiert werden, wie einem Reinraum, der streng kontrolliert wird, um gegen Verunreinigung zu schützen.

Claims

Verfahren zum Detektieren der Konzentration eines Metalls in einer Gasatmosphäre, das die folgenden Schritte umfasst: – Einwirken mit einem Lösungsmittel auf Gas von der Gasatmosphäre, um eine Lösung des Metalls in dem Lösungsmittel zu ermöglichen, – Kombinieren der Lösung, in der das Metall in einem Lösungsmittel gelöst ist, mit einem Reagenz, das mit dem Metall chemisch kombiniert wird, und – Detektieren der Konzentration des Metalls durch eine Messung einer Lichtabsorptionsrate einer flüssigen Verbindung, die aus der Kombination der Lösung mit dem Reagenz gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Detektieren der Konzentration des Metalls das Vergleichen eines Unterschieds zwischen einer Absorptionsrate einer flüssigen Verbindung des Lösungsmittels und des Reagenzes und einer Absorptionsrate einer flüssigen Verbindung des Reagenzes und der Lösung detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtabsorptionsratenmessung das Einstrahlen von Licht auf eine flüssige Verbindung der Lösung beinhaltet, in der das Metall gelöst ist, kombiniert mit dem Reagenz, das mit dem Metall chemisch kombiniert ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Detektieren der Metallkonzentration durch Vergleichen der Absorptionsrate der flüssigen Verbindung des Lösungsmittels und des Reagenzes mit der Absorptionsrate der flüssigen Verbindung des Reagenzes und der Lösung, in der das Metall gelöst ist, bei einer vorgegebenen Wellenlänge des bestrahlenden Lichts ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Wellenlänge etwa 520 Nanometer beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Reagenz ein Chelat oder ein Chelatbildungsmittel ist, das eine chelatbildende Verbindung durch koordiniertes kovalentes Binden mit dem Metall bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Metall Kupfer ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Lösungsmittel ein deionisiertes Lösungsmittel ist, das Wasser oder Säure beinhaltet, und/oder das Chelatbildungsmittel Aquaion, 4-[2-Pyridylazo]-Resorcinol [(C₅H₄N-N=C₆H₃(OH)₂], Bathocuproin [(CH₃)₂(C₆H₅)₂C₁₂H₄N₂], Biscyclohexanonoxaldihyrazon [C₆H₁₀C₂H₂N₅O₂C₆H₁₀], Diethanolamin [(HOCH₂CH₂)₂NH] oder Bleidiethyldithiocarbamat [Pb(SCSN(C₂H₅OH)₂-C₂H5OH] beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das des Weiteren umfasst: – Speichern wenigstens eines Teils der Lösung in einem Reservoir (500) vor dem Kombinieren der Lösung mit dem Reagenz und – Detektieren der Konzentration des Metalls von der in dem Reservoir gespeicherten Lösung, wenn die Metallkonzentration höher als ein vorgegebener Wert ist.
Vorrichtung zum Detektieren einer Konzentration eines Metalls in einer Gasatmosphäre, mit – einem ersten Reservoir (100), in dem Metall von der Gasatmosphäre durch ein Lösungsmittel gelöst ist, – einem zweiten Reservoir (200), das dafür ausgelegt ist, ein mit dem Metall chemisch kombiniertes Reagenz aufzunehmen, – einer ersten Einheit (300), die dafür ausgelegt ist, eine Lösung, in der das Metall gelöst ist, von dem ersten Reservoir und ein in dem zweiten Reservoir enthaltenes Reagenz aufzunehmen und die Lösung und das Reagenz zu kombinieren, und – einer zweiten Einheit (400), die in der Lage ist, Licht auf eine von der ersten Einheit bereitgestelltes flüssige Verbindung einzustrahlen, und des Weiteren in der Lage ist, die Konzentration des Metalls durch Messen einer Absorptionsrate der flüssigen Verbindung zu detektieren.
Vorrichtung nach Anspruch 10, die des Weiteren ein drittes Reservoir (500) beinhaltet, das in der Lage ist, wenigstens einen Teil der Lösung zu speichern, in der das Metall gelöst ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, die des Weiteren beinhaltet: – ein Gaseinlasselement (120), das mit einem Einbringungselement (124) gekoppelt ist, das in der Lage ist, ein Extrahieren von Gas aus der Gasatmosphäre zu erzwingen, wodurch das Gas dem ersten Reservoir zugeführt wird, – ein Lösungszufuhrelement (180), das in der Lage ist, der ersten Einheit von dem ersten Reservoir die Lösung zuzuführen, in der das Metall gelöst ist, – ein Reagenzzufuhrelement (220), welches in der Lage ist, das Reagenz der ersten Einheit von dem zweiten Reservoir zuzuführen, und – ein Kompoundzufuhrelement (380), das in der Lage ist, ein Strömen der flüssigen Verbindung aus der ersten Einheit zu ermöglichen, wobei die zweite Einheit auf dem Kompoundzufuhrelement installiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das dritte Reservoir in der Lage ist, wenigstens einen Teil der durch ein Sammelelement (520) von dem Lösungszufuhrelement zugeführten Lösung zu speichern.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, das des Weiteren ein Flussmesselement (382) beinhaltet, das in der Lage ist, den Fluss der flüssigen Verbindung in dem Kompoundzufuhrelement zu messen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, die des Weiteren eine Belüftungseinheit (162) beinhaltet, um internes Gas aus dem ersten Reservoir abzulassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Reagenzzufuhrelement und/oder das Lösungszufuhrelement einen Filter (186, 228) beinhaltet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei das zweite Reservoir ein Reservoir beinhaltet, das ein Chelatbildungsmittel enthält, und das erste Lösungsreservoir ein Reservoir beinhaltet, das deionisiertes Wasser oder Säure enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei das Metall Kupfer ist und/oder das Lösungsmittel deionisiertes Wasser ist und/oder das Reagenz 4-[2-Pyridylazo]-Resorcinol [(C₅H₄N-N=C₆H₃(OH)₂] ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die zweite Einheit dazu dient, eine Konzentration des Kupfers unter Bezugnahme auf eine Absorptionsrate der flüssigen Verbindung bei etwa 520 Nanometer zu detektieren.