DE102016217589A1

DE102016217589A1 - Winkelaufgelöste analyse des ausgasverhaltens von vakuum-bauteilen

Info

Publication number: DE102016217589A1
Application number: DE102016217589.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias Roos
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2017-04-20
Also published as: DE102015220082A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Restgasanalyse-Vorrichtung zur Untersuchung des Ausgasverhaltens von Vakuumkomponenten mit einer Probenkammer (1) und einer Probenaufnahme (3) zur Aufnahme einer zu untersuchenden Komponente in der Probenkammer (1), mit einer Pumpeinrichtung zum Evakuieren der Probenkammer und mit einer Analysevorrichtung zur Messung von mindestens einem Parameter des in der Probenkammer enthaltenen Gases, wobei die Pumpeinrichtung eine Vielzahl von Saugkanälen (6) aufweist, durch die Gas aus der Probenkammer aus dem Bereich der Probenaufnahme abgesaugt wird und wobei in mindestens einem Saugkanal mindestens eine Analyseeinrichtung (9, 10) der Analysevorrichtung angeordnet ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Untersuchung des Ausgasverhaltens von Vakuumkomponenten, bei welchem eine zu untersuchende Komponente (4) in einer Probenkammer (1) angeordnet wird, die mit einer Pumpeinrichtung evakuiert wird, wobei mit einer Analysevorrichtung mindestens ein Parameter des von der zu untersuchenden Komponenten stammenden Gases bestimmt wird, wobei das von der zu untersuchenden Komponente ausströmende Gas in mehrere Raumrichtungen abgesaugt wird und in mindestens einer der Raumrichtungen die Analyse des von der zu untersuchenden Komponente ausströmenden Gases durchgeführt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Restgasanalyse-Vorrichtung zur Untersuchung des Ausgasverhaltens von Vakuumkomponenten bzw. ein entsprechendes Verfahren zur Untersuchung des Ausgasverhaltens von Vakuumkomponenten.
STAND DER TECHNIK
Restgasanalyse-Vorrichtungen zur Untersuchung des Ausgasverhaltens von Bauteilen oder Bauteilgruppen von Vakuumanlagen werden verwendet, um entsprechende Bauteile oder Baugruppen für die Verwendung in Vakuumanlagen zu qualifizieren. Damit soll sichergestellt werden, dass entsprechende Vakuumkomponenten, die in eine Vakuumanlage eingebaut werden, keine unzulässige Verschlechterung des Vakuums durch übermäßiges Ausgasen bewirken. Hierbei ist es von Interesse nicht nur die Tatsache, ob ein Ausgasen stattfindet und die Menge der freigesetzten Stoffe festzustellen, sondern auch welche Stoffe in den gasförmigen Zustand übergehen und somit das Vakuum beeinträchtigen können. Durch Messungen mit Massenspektrometern, wie beispielsweise Quadrupol-Massenspektrometern können in derartigen Restgasanalyse-Vorrichtungen nicht nur Aussagen über das Ausgasen und die dadurch bedingte Verschlechterung des Vakuums gemacht werden, sondern auch qualitative Aussagen getroffen werden, welche Art von Gas entsteht, sodass die Verunreinigungsquelle an einer entsprechenden Vakuumkomponente identifiziert werden kann. Beispielsweise kann durch entsprechende massenspektrometrische Untersuchungen festgestellt werden, ob es sich bei den ausgasenden Stoffen beispielsweise um Öle oder Fette, Reste von Reinigungsmitteln eines vorrangegangenen Reinigungsschritts oder um Teile der Komponente an sich handelt.
Bei derartigen bekannten Restgasanalyse-Vorrichtungen kann mit Hilfe von Kalibriergasen und Kalibrierlecks die Vorrichtung so kalibriert werden, dass trotz der Tatsache, dass nur ein Teil der ausgasenden Moleküle von dem Massenspektrometer erfasst wird, die Gesamtausgasung des Bauteils aufgelöst nach dem Verhältnis von Masse zur Ladung der analysierten Gasmoleküle abgeleitet werden kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Obwohl mit den bestehenden Restgasanalyse-Vorrichtungen, die beispielsweise mit Massenspektrometern versehen sind, bereits sehr gute Ergebnisse erzielt werden können, besteht ein weiterer Bedarf dahingehend, das Ausgasverhalten noch detaillierter untersuchen zu können und insbesondere genauere Informationen über Ausgasquellen an Vakuumkomponenten zu erhalten, um so in die Lage versetzt zu werden, Ausgasquellen zu vermeiden oder zumindest zu verringern, um in den Vakuumanlagen eine hohe Vakuumqualität zu erhalten. Gleichwohl soll eine entsprechende Restgasanalyse-Vorrichtung einfach aufgebaut und ein entsprechendes Verfahren einfach durchführbar sein.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Restgasanalyse-Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Untersuchung des Ausgasverhaltens von Vakuumkomponenten mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schlägt vor, eine winkelaufgelöste Ausgasmessung an Bauteilen oder Baugruppen von Vakuumanlagen durchzuführen, wobei dies dadurch erreicht wird, dass das von einer zu untersuchenden Komponente ausgasende Gas in mehreren Richtungen in einer Vielzahl von Saugkanälen abgesaugt wird, sodass bei der Analyse des abgesaugten Gases in mindestens einem Saugkanal eine Zuordnung des untersuchten Gases zu einem bestimmten Oberflächenbereich der zu untersuchenden Komponente möglich ist, da die Wahrscheinlichkeit, dass das entstehende Gas von einem Oberflächenbereich der zu untersuchenden Komponente stammt, die der Absaugrichtung bzw. dem entsprechenden Saugkanal zugewandt ist, aufgrund der ballistischen Bewegung der ausgasenden Moleküle sehr hoch ist.
Entsprechend wird eine Restgasanalyse-Vorrichtung vorgeschlagen, bei der eine Probenkammer mit einer Probenaufnahme zur Aufnahme einer zu untersuchenden Komponente in der Probenkammer sowie eine Pumpeinrichtung zum Evakuieren der Probenkammer vorgesehen sind. Die Pumpeinrichtung weist eine Vielzahl von Saugkanälen auf, durch die Gas aus dem Bereich der Probenkammer abgesaugt werden kann, in dem die Probenaufnahme angeordnet ist. Durch die Vielzahl der Saugkanäle können von der zu untersuchenden Probe ausgasende Stoffe aus verschiedenen Oberflächenbereichen der zu untersuchenden Komponente in verschiedene Richtungen entlang der Saugkanäle abgesaugt werden, sodass eine Zuordnung der in den Saugkanälen abgesaugten Stoffe zu den einzelnen Oberflächenbereichen der zu untersuchenden Komponente möglich ist.
Mindestens in einem Saugkanal kann mindestens eine Analyseeinrichtung vorgesehen sein, mit der das in dem Saugkanal abgesaugte Gas analysiert werden kann. Damit können zumindest die Stoffe, die an einem Oberflächenbereich der zu untersuchenden Komponente entstehen, die dem entsprechenden Saugkanal mit der Analyseeinrichtung zugewandt ist, entsprechend analysiert werden. Wie nachfolgend noch detailliert beschrieben werden wird, kann in Kombination mit einer drehbaren Probenaufnahme, in der die zu untersuchende Komponente angeordnet ist, eine winkelaufgelöste Analyse des Ausgasverhaltens der zu untersuchenden Komponente durchgeführt werden.
Alternativ zu nur einer Analyseeinrichtung in einem einzigen Saugkanal ist es auch möglich in mehreren Saugkanälen Analyseeinrichtungen vorzusehen, wobei sowohl unterschiedliche Analyseeinrichtungen vorgesehen werden könne, um unterschiedliche Analysen durchzuführen, oder es können auch gleiche Analyseeinrichtungen in mehreren Saugkanälen vorgesehen werden, um parallele Messungen durchführen zu können, sodass entweder auf eine drehbare Probenaufnahme verzichtet werden kann oder aufgrund der parallelen Analyse des abgesaugten Gases in mehreren Saugkanälen die zu untersuchende Komponente weniger gedreht werden muss und die Analysedauer verringert werden kann. In einem Saugkanal können auch mehrere verschiedene Analyseeinrichtungen vorgesehen werden, um unterschiedliche Untersuchungen durchführen zu können.
Die Saugkanäle können sternförmig von der Probenaufnahme weg verlaufen, wobei die Saugkanäle so angeordnet sein können, dass sich die zentralen Achsen der Saugkanäle im zentralen Bereich der Probenkammer bzw. in dem Bereich der Probenaufnahme treffen. Entsprechend können die zentralen Achsen der Saugkanäle, d.h. der Längsachsen durch die Saugkanäle wie Vektoren von Kugelkoordinaten mit dem Ursprung im zentralen Bereich bzw. der Probenaufnahme angeordnet sein, wobei die Saugkanäle mit gleichen Winkelabständen des Polarwinkels und/oder Azimutwinkels der Kugelkoordinaten zu einander angeordnet sein können. In einem einfachen Fall können die Polarwinkel für alle Saugkanäle 0 sein, sodass die Saugkanäle in einer Ebene mit jeweils gleichen Azimutwinkel zueinander angeordnet sein können. In diesem Fall ist eine winkelabhängige Analyse entlang einer Umfangsrichtung der zu analysierenden Komponente möglich.
Die Saugkanäle können alle die gleichen Dimensionen aufweisen, um sicherzustellen, dass eine gleichmäßige Absaugung von den Oberflächenbereichen der zu analysierenden Komponente, die den Saugkanälen zugeordnet sind, erfolgt. Durch eine zweidimensional oder dreidimensional räumlich verteilt gleichmäßige Absaugung in radialer Richtung ausgehend von der zu untersuchenden Komponente gemäß Polar- oder Kugelkoordinatensystem kann sichergestellt werden, dass in den einzelnen Gasströmen die örtlich zuordenbaren Ausgasungen enthalten sind.
Entsprechend kann allgemein die Pumpeinrichtung mit den Saugkanälen so ausgebildet sein, dass in allen Saugkanälen gleiche Absaugbedingungen herrschen, um eine möglichst exakte Zuordnung der in den jeweiligen Saugkanälen abgesaugten Gase zu den den Saugkanälen zugewandten Oberflächenbereichen der zu untersuchenden Komponente zu erhalten. Entsprechend können auch Pumpen der Pumpeinrichtung wie beispielsweise Turbopumpen oder Pumpen eines Vorvakuumssystems geometrisch so angeordnet sein, dass möglichst gleiche Pumpbedingungen für alle Saugkanäle gelten, also beispielsweise die Fließwege für die abzupumpenden Gase möglichst gleich sind. Bei einer einachsigen Restgasanalyse-Vorrichtung, bei der die Saugkanäle beispielsweise in einer Ebene sternförmig angeordnet sind, kann dies über einen Absaugring realisiert werden, in den die Saugkanäle münden, wobei eine Pumpe, insbesondere Turbopumpe, die mit dem Absaugring verbunden ist, in einer zentralen Ringachse des Absaugrings angeordnet sein kann, sodass die Entfernung der Pumpe zu den verschiedenen Stellen des Absaugrings in verschiedenen Winkeln um die Ringachse gleich sind. Bei einer mehrachsigen Restgasanalyse-Vorrichtung mit beispielsweise drei Drehachsen kann eine kugelförmige Absaughülle um den zentralen Bereich der Probenkammer, in der die Probenaufnahme angeordnet ist, vorgesehen sein. In diesem Fall können mehrere Pumpen, insbesondere Turbopumpen gleichmäßig verteilt um die kugelförmige Absaughülle angeordnet sein, um möglichst gleichmäßige Absaugbedingungen für alle Saugkanäle zu realisieren. Eine gleichmäßig verteilte Anordnung von mehreren Pumpen bzw. Turbopumpen kann natürlich auch bei einem Absaugring realisiert werden.
Wie bereits vorher erwähnt, kann die Probenaufnahme so gestalten sein, dass die darin aufgenommene, zu untersuchende Komponente drehbar angeordnet ist, und zwar insbesondere drehbar um mehrere Drehachsen, sodass die zu untersuchende Probe mit ihrer Oberfläche in beliebige Raumrichtungen ausgerichtet werden kann. Die Probenaufnahme kann insbesondere so drehbar ausgebildet sein, dass ein Oberflächenelement der zu untersuchenden Komponente mit beliebigen Polarwinkeln und/oder Azimutwinkeln ausgerichtet werden kann, um ein spezifisches Oberflächenelement der zu untersuchenden Komponente dem Saugkanal (Analyse-Saugkanal) zuzuordnen, an dem die Analyseeinrichtung angeordnet ist, wenn eine Analyseeinrichtung nur in einem einzige Saugkanal vorgesehen ist. Sind mehrere verschiedene Analyseeinrichtungen in verschiedenen Saugkanälen angeordnet, kann natürlich mit einer entsprechend drehbaren Probenaufnahme das zu untersuchende Oberflächenelement der zu untersuchenden Komponente auch den verschiedenen Saugkanälen zugeordnet und entsprechend mit geeigneten Polarwinkeln und/oder Azimutwinkeln ausgerichtet werden.
Eine Analysevorrichtung der Restgasanalyse-Vorrichtung kann mehrere insbesondere unterschiedliche Analyseeinrichtungen aufweisen, wobei die Analyseeinrichtungen Drucksensoren, Durchflussmesser und Massenspektrometer, insbesondere Quadrupol-Massenspektrometer, umfassen können.
Entsprechend kann die Analyse des Ausgasverhaltens von Vakuumkomponenten in der Weise durchgeführt werden, dass nach dem Anordnen der zu untersuchenden Komponente in der Probenkammer aus dieser in verschiedenen Raumrichtungen ausgehend von der zu untersuchenden Komponente die ausgasenden Stoffe abgesaugt werden, sodass die ausgasende Stoffe, die in verschiedenen Raumrichtungen abgesaugt werden, verschiedenen Oberflächenbereichen der zu untersuchenden Komponente zugeordnet werden können, sodass eine winkelaufgelöste Analyse ermöglicht wird.
Während der räumlich verteilt gleichmäßigen Absaugung kann die zu untersuchende Komponente in einer drehbaren Probenaufnahme kontinuierlich oder schrittweise um eine oder mehrere Drehachsen gedreht werden, sodass mehrere Oberflächenelemente bzw. die Gesamtoberfläche der zu untersuchenden Komponente mindestens einem Saugkanal mit einer Analyseeinrichtung (Analyse-Saugkanal) zugeordnet wird. Die Winkelgeschwindigkeit, mit der die Probenaufnahme gedreht wird bzw. die Schrittweite mit der bei einer schrittweisen Drehung gedreht wird, kann entsprechend der gewünschten Auflösung variiert werden. Üblicherweise kann diese auch von der Anzahl der Saugkanäle und der damit verbunden Winkelauflösung abhängig sein.
Die ermittelte Analyse des im Analyse-Saugkanal untersuchten Gases kann entsprechend der Stellung der drehbaren Probenaufnahme bestimmten Oberflächenbereich bzw. Oberflächenelementen der zu untersuchenden Komponente zugeordnet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
1 eine seitliche Schnittansicht eines Teils einer Restgasanalyse-Vorrichtung zur Untersuchung des Ausgasverhaltens von Vakuumkomponenten,
2 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A der Restgasanalyse-Vorrichtung aus 1 und in
3 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Restgasanalyse-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die 1 zeigt eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Restgasanalyse-Vorrichtung mit einer Probenkammer 1, in deren zentralem Bereich 2 eine drehbare Probenaufnahme 3 vorgesehen ist, auf der eine zu untersuchende Komponente 4 angeordnet werden kann. Die Probenaufnahme 3 ist um die Drehachse 14 drehbar.
Die Probenkammer 1 weist einen Kammerdeckel 5 auf, der eine Öffnung verschließt, über die die zu untersuchende Komponente 4 in die Probenkammer 1 eingeführt und auf der drehbaren Probeaufnahme 3 angeordnet werden kann. Zusätzlich kann eine Schleuseneinrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, über die die zu untersuchende Komponente 4 eingeschleust werden kann, um in der Probenkammer 1 das Hochvakuum aufrechterhalten zu können, welches dort zur Untersuchung des Ausgasverhaltens einer zu untersuchenden Komponente erzeugt wird.
Wie sich insbesondere aus der Schnittansicht der 2 entlang der Schnittlinie A-A aus 1 ergibt, erstrecken sich vom zentralen Bereich 2 der Probenkammer 1 mehrere Saugkanäle 6, über die Gas, welches von der zu untersuchenden Komponente 4 ausgast, abgesaugt werden kann.
Die Saugkanäle 6 sind zueinander im gleichen Winkelabstand angeordnet und münden bei der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der Restgasanalyse-Vorrichtung in einen Ringkanal 11, der über Ringkanalöffnungen 12 mit einer Saugkammer 13 verbunden ist. Die Saugkammer 13 erstreckt sich scheibenförmig über den Ringkanal 11, die Saugkanäle 6 und den zentralen Bereich 2 der Probenkammer 1, wobei im Bereich einer zentralen Achse des Ringkanals 11 bzw. der scheibenförmigen Saugkammer 13, die mit der Drehachse 14 der drehbaren Probenaufnahme 3 übereinstimmt, eine Turbopumpe 7 angeordnet ist, mit der die Probenkammer 1 evakuiert werden kann. Die Turbopumpe 7 ist mit einem nicht näher dargestellten Vorvakuumsystem verbunden, deren Anschlussrichtung mit dem entsprechenden Pfeil 8 der 1 angedeutet ist.
Wie sich insbesondere aus der 2 ergibt, weist die Restgasanalyse-Vorrichtung der 1 und 2 acht Saugkanäle 6 auf, die im gleichen Winkelabstand um die Drehachse 14 der drehbaren Probenaufnahme 3 angeordnet sind, wobei die zentrale Achse 15 der Saugkanäle 6 durch das Zentrum des zentralen Bereichs 2 bzw. die drehbare Probenaufnahme 3 und somit durch die Drehachse 14 verlaufen.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 und 2 sind die acht Saugkanäle 6 in einer Ebene quer zur Drehachse 14 angeordnet und der Winkelabstand β zwischen deren zentralen Achsen 15 beträgt 45°. Allerdings kann die Anzahl N der Saugkanäle auch größer oder kleiner sein, je nachdem wie groß die Winkelauflösung für die winkelaufgelöste Analyse des Ausgasverhaltens der Vakuumbauteile gewählt werden soll.
In einem der Saugkanäle 6 ist eine Analyseeinrichtung in Form eines Quadrupol-Massenspektrometers 9 angeordnet, wobei im Wesentlichen lediglich die Ionenquelle 10 innerhalb des Saugkanals 6 vorgesehen ist, während das Quadrupol-Massenspektrometer mit den vier parallelen Elektroden im Wesentlichen außerhalb des Saugkanals 6 vorgesehen ist.
Die Restgasanalyse-Vorrichtung der 1 und 2 wird so betrieben, dass nach dem Einsetzen der zu untersuchenden Komponente 4 in die Probenaufnahme 3 und dem Erzeugen eines Vakuums in der Probenkammer 1 die drehbare Probenaufnahme 3 kontinuierlich oder schrittweise um die Drehachse 14 gedreht wird. Das über den Saugkanal 6 abgesaugte Gas wird mit einem Quadrupol-Massenspektrometer 9 analysiert, welches in und an dem Saugkanal 6 angeordnet ist. Das Quadrupol-Massenspektrometer 9 umfasst eine Ionenquelle 10, die innerhalb des Saugkanals 6 angeordnet ist, um das vorbeiströmende Gas zu ionisieren. Die durch die Ionenquelle 10 erzeugten Ionen werden im Quadrupol-Massenspektrometer bezüglich ihres Masse-/Ladungs-Verhältnisses analysiert. Da gleichzeitig auch über die Saugkanäle 6, in denen keine Analyseeinrichtung vorgesehen ist, Gas, das von der zu untersuchenden Komponenten 4 ausgast, abgesaugt wird, wird in dem Saugkanal 6, in dem die Analyseeinrichtung in Form des Quadrupol-Massenspektrometers vorgesehen ist, im Wesentlichen nur Gas abgesaugt werden, welches an der entsprechenden Stelle der zu untersuchenden Komponente 4 entstanden ist. Entsprechend kann das kontinuierlich oder schrittweise erhaltene Messergebnis des Quadrupol-Massenspektrometers 9 den entsprechenden Stellen der zu untersuchenden Komponente 4 zugeordnet werden, die zum Zeitpunkt der Messung dem entsprechenden Saugkanal zugewandt waren, sodass eine winkelabhängige Analyse des Ausgasverhaltens von Vakuumbauteilen möglich ist. Durch Veränderung der Anzahl N der Saugkanäle 6 und/oder der Drehgeschwindigkeit der drehbaren Probenaufnahme 3 bzw. der Verweildauer der drehbaren Probenaufnahme 3 bei einer schrittweisen Untersuchung in einer Winkelposition kann die Qualität des Messergebnisses hinsichtlich Winkelauflösung und Messgenauigkeit variiert werden.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 und 2 wird durch den Ringkanal 11 und die zentrale Anordnung der Turbopumpe 7 in Bezug auf den Ringkanal 11 bzw. der Ringkanalöffnungen 12 sichergestellt, dass durch die Turbopumpe an jedem der Saugkanäle 6 dieselbe Saugleistung zu Verfügung gestellt wird, sodass vermieden wird, dass durch unterschiedliche Saugleistungen in den Saugkanälen 6 Verfälschungen der winkelabhängigen Messung des Ausgasverhaltens stattfinden kann. Zu diesem Zweck wird auch die Ionenquelle 10, die in einem der Saugkanäle 6 angeordnet ist, so angeordnet, dass sie möglichst keinen Einfluss auf das Absaugverhalten des entsprechenden Saugkanal 6 aufweist. Alternativ können in den anderen Saugkanälen 6 entsprechende Einbauten vorgenommen werden, die dem Einbau einer Ionenquelle 10 entsprechen bzw. diesen simulieren, um gleiche Saugverhältnisse in allen Saugkanälen 6 sicherzustellen.
Die Ausführungsform der 1 und 2 zeigt ein Beispiel, bei dem die winkelabhängige Analyse des Ausgasverhaltens von Vakuumbauteilen für eine Drehachse gezeigt ist, also für die winkelabhängige Analyse in einer Umfangsrichtung der zu untersuchenden Komponente.
Allerdings kann eine entsprechende Restgasanalyse-Vorrichtung auch so aufgebaut sein, dass eine winkelabhängige Analyse für alle Seiten der zu untersuchenden Komponente stattfinden kann. Entsprechend ist es erforderlich, dass die zu untersuchende Komponente in der Probenaufnahme in beliebige Richtungen drehbar ist, also eine Normale auf einer Oberfläche bzw. einem Oberflächenteil der zu untersuchenden Komponente in jede beliebige Raumrichtung orientierbar ist. Dies kann beispielsweise durch eine vollkardanische Aufhängung einer Probenaufnahme 36 realisiert werden, wie dies in der 3 dargestellt ist.
Die Probenaufnahme 30 der 3 weist eine erste ringförmige Halterung 31 auf, die über die Drehachse 32 drehbar gelagert ist. In der ringförmigen Halterung 31 ist eine zweite ringförmige Halterung 33 über die Drehachse 34 drehbar gelagert, wobei die Drehachse 34 quer zur Drehachse 32 angeordnet ist. In der zweiten ringförmigen Halterung 33 ist die Probenhalterung 36 über die Drehachse 35 drehbar gelagert, wobei die Drehachse 35 wiederum quer bzw. senkrecht zur Drehachse 34 angeordnet ist. Entsprechend kann eine zu untersuchende Komponente 4, die in der Probenhalterung 36 der drehbaren Probenaufnahme 30 aufgenommen ist, so positioniert werden, dass jedes Oberflächenelement der zu untersuchenden Komponente 4 in eine bestimmte Raumrichtung orientiert ist, also die Normale des Oberflächenelements in diese Raumrichtung zeigt, wobei in dieser Raumrichtung ein entsprechender Saugkanal 6 mit einer Analyseeinrichtung der Restgasanalyse-Vorrichtung vorgesehen sein kann. In der 3 sind lediglich schematisch einige wenige zentrale Achsen 15 von Saugkanälen gezeigt, die entsprechend gleichmäßig verteilt über einer Kugelfläche angeordnet sein können. Die zentralen Achsen 15 und somit die entsprechenden Saugkanäle weisen gleichmäßige Winkelabstände bezüglich der Polarwinkel α und Azimutwinkel β auf, sodass in allen Saugkanälen gleiche Saugbedingungen herrschen.
Die die Saugkanäle verbindende Saughülle sowie ein zentraler Bereich einer nicht näher dargestellten Probenkammer, der die drehbare Probenaufnahme 30 aufnimmt, kann bei dem Ausführungsbeispiel der 3 entsprechend eine Kugelform aufweisen, wobei die Saugkanäle 6 gleichmäßig verteilt zwischen den Kugeloberflächen angeordnet sind und die zentralen Saugkanalachsen 15 durch das Zentrum des zentralen Bereichs bzw. das Zentrum der drehbaren Probenaufnahme 30 verlaufen. In der 3 sind jedoch der Übersichtlichkeit halber nur einige zentrale Saugkanalachsen 15 ohne die jeweiligen Saugkanäle dargestellt.
An der nicht dargestellten kugelschalenförmige Absaughülle, in die die Saugkanäle münden, können ein oder mehrere Turbopumpen angeordnet sein, mit deren Hilfe die Probenkammer evakuiert werden kann.
Ähnlich dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 kann auch bei dem Ausführungsbeispiel der 3 die zu untersuchende Komponente 4 in der Probenhalterung 36 kontinuierlich oder schrittweise gedreht werden, wobei die Drehung so erfolgen kann, dass Polarwinkel α und/oder Azimutwinkel β verändert werden. Das durch den Saugkanal mit einer Analyseeinrichtung abgesaugte Gas wird wiederum entsprechend analysiert, um das Ausgasverhalten des Flächenelements der zu untersuchenden Komponente zu erhalten, welches dem entsprechenden Saugkanal zugeordnet ist.
Statt einer schrittweisen oder kontinuierlichen Untersuchung der gesamten Oberfläche der zu untersuchenden Komponente 4 kann selbstverständlich auch eine bestimmte Orientierung der zu untersuchenden Komponente 4 in Bezug auf den Analyse-Saugkanal gewählt werden, sodass ein bestimmtes zu untersuchendes Oberflächenelement bezüglich des Ausgasverhaltens untersucht werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abweichungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die vorliegende Beschreibung offenbart sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale, insbesondere auch der verschiedenen Ausführungsbeispiele.
Bezugszeichenliste

α: Polarwinkel
β: Azimutwinkel
1: Probenkammer
2: zentraler Bereich der Probenkammer
3: drehbare Probenaufnahme
4: zu untersuchende Komponente
5: Kammerdeckel
6: Saugkanal
7: Turbopumpe
8: Pfeil
9: Quadrupol-Massenspektrometer
10: Ionenquelle
11: Ringkanal
12: Ringkanalöffnung
13: Saugkammer
14: Drehachse
15: zentrale Achse des Saugkanals
30: Probenaufnahme
31: erste ringförmige Halterung
32: Drehachse
33: zweite ringförmige Halterung
34: Drehachse
35: Drehachse
36: Probenhalterung

Claims

Restgasanalyse-Vorrichtung zur Untersuchung des Ausgasverhaltens von Vakuumkomponenten mit einer Probenkammer (1) und einer Probenaufnahme (3, 30) zur Aufnahme einer zu untersuchenden Komponente in der Probenkammer (1), mit einer Pumpeinrichtung zum Evakuieren der Probenkammer und mit einer Analysevorrichtung zur Messung von mindestens einem Parameter des in der Probenkammer enthaltenen Gases, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung eine Vielzahl von Saugkanälen (6) aufweist, durch die Gas aus der Probenkammer aus dem Bereich der Probenaufnahme abgesaugt wird, wobei in mindestens einem Saugkanal mindestens eine Analyseeinrichtung (9, 10) der Analysevorrichtung angeordnet ist.
Restgasanalyse-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Saugkanäle (6) sternförmig von der Probenaufnahme (3, 30) weg erstrecken.
Restgasanalyse-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Saugkanäle (6) von einem zentralen Bereich (2) der Probenkammer mit der Probenaufnahme (3, 30) entlang der Vektoren von Kugelkoordinaten mit dem Ursprung der Kugelkoordinaten im zentralen Bereich der Probenkammer erstrecken, wobei insbesondere die Saugkanäle mit gleichen Winkelabständen des Polarwinkels und/oder Azimutwinkels der Kugelkoordinaten zueinander angeordnet sind.
Restgasanalyse-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Saugkanäle (6) gleiche Dimensionen aufweisen.
Restgasanalyse-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugkanäle (6) so in der Pumpeinrichtung angeordnet sind, dass in allen Saugkanälen gleich Absaugbedingungen herrschen.
Restgasanalyse-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung eine einzige, zentrale oder mehrere gleichmäßig verteilte Turbopumpen (7) umfasst, die über einen Absaugring (11) oder eine kugelförmige Absaughülle mit den Saugkanälen (6) verbunden sind, wobei die eine Turbopumpe im Bereich der Ringachse des Absaugrings angeordnet ist oder mehrere Turbopumpen so verteilt sind, dass die Entfernung der Turbopumpe zu verschiedenen Stellen des Absaugrings, die in verschiedenen Winkeln um die Ringachse angeordnet sind, und/oder die Saugbedingungen in den Saugkanälen weitgehend gleich sind.
Restgasanalyse-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenaufnahme (3, 30) drehbar angeordnet ist, insbesondere drehbar um mehrere Drehachsen.
Restgasanalyse-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenaufnahme (3, 30) so drehbar ausgebildet ist, dass eine in der Probenaufnahme befindliche, zu untersuchende Komponente in unterschiedliche Ausrichtungen bezüglich des Polarwinkels und/oder Azimutwinkels von entsprechenden Kugelkoordinaten gebracht werden kann.
Restgasanalyse-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur in einem einzigen Saugkanal (6) eine oder mehrere Analyseeinrichtungen (9,10) angeordnet sind.
Restgasanalyse-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinrichtung ausgewählt ist aus der Gruppe, die Drucksensoren, Durchflussmesser, Massenspektrometer und Quadrupol-Massenspektrometer (9) umfasst
Verfahren zur Untersuchung des Ausgasverhaltens von Vakuumkomponenten, insbesondere mit einer Restgasanalyse-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine zu untersuchende Komponente (4) in einer Probenkammer (1) angeordnet wird, die mit einer Pumpeinrichtung evakuiert wird, wobei mit einer Analysevorrichtung mindestens ein Parameter des von der zu untersuchenden Komponenten stammenden Gases bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das von der zu untersuchenden Komponente ausströmende Gas in mehrere Raumrichtungen abgesaugt wird und in mindestens einer der Raumrichtungen die Analyse des von der zu untersuchenden Komponente ausströmenden Gases durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zu untersuchenden Komponente so ausgerichtet wird, dass ein zu untersuchender Bereich der zu untersuchenden Komponente in Richtung einer Absaugrichtung orientiert ist, in der eine Analyse des von der zu untersuchenden Komponente ausströmenden Gases durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das in einer Absaugrichtung abgesaugte Gas in einem Massenspektrometer, insbesondere einem Quadrupol-Massenspektrometer (9) analysiert wird.